Проверка автомата: расчёт и вывод
Автомат с комбинированным расцепителем отключается двумя способами: тепловым (биметалл, от минут до секунд при перегрузке 1,13–1,45·I_н и выше) и электромагнитным — мгновенно, за 10–20 мс, при токе от нижней до верхней границы отсечки: B — 3–5·I_н, C — 5–10·I_н, D — 10–20·I_н (ГОСТ IEC 60898-1). Внутри диапазона срабатывание не гарантировано: конкретный автомат C16 может отключиться мгновенно и при 90 А, а может — при 155 А. Поэтому расчётный ток КЗ сравнивают с верхней границей плюс запас: 1,1·10·I_н = 176 А для C16.
ПУЭ-7 задаёт два требования. Пункт 1.7.79: в системе TN при 220 В защита должна отключить замыкание на открытую проводящую часть за 0,4 с в групповых сетях (розетки, свет) и за 5 с в распределительных — это обеспечивает только отсечка, тепловой расцепитель за 0,4 с не успевает. Пункт 3.1.9 (историческая норма): для автоматов с только тепловым расцепителем кратность тока КЗ к номиналу — не менее 3, для комбинированных — не менее 1,1 тока отсечки с учётом разброса. Пример: кабель 2,5 мм² на 50 м от ТП 400 кВА — ток КЗ 215 А, кратность 13,5; для C16 нужно 176 А, для B16 — 88 А, для D16 — 352 А. Результат: мгновенное отключение (электромагнитный расцепитель).
Если ток КЗ попадает в зону неопределённости (между нижней и верхней границей отсечки), автомат может отключиться и за 0,02 с, и за 5 с — принимать это как норму нельзя. Варианты исправления по силе: сменить характеристику C на B (нижняя граница отсечки 3·I_н, требуемый ток вдвое меньше), увеличить сечение линии, укоротить её или разделить на две, проверить контакты нуля. Дополнительно устройство защитного отключения 30 мА отключит замыкание на корпус за 0,03 с при любом токе КЗ, но от замыкания фаза — нуль внутри розетки или кабеля УЗО не защищает.
отсечка: Iкз ≥ 1,1 · k · Iн (k = 5 для B, 10 для C, 20 для D)
Ток КЗ по длине линии 2,5 мм² и отсечка автомата C16
Медного проводника 2,5 мм² при 65 °C, кабель (ВВГ, АВВГ, NYM) или провод в трубе, трансформатор 400 кВА (Y/Yн-0). Максимальная длина для C16 — 64 м.
Сечение проводника при длине 50 м
Сечение на ступень выше даёт на 40–60 % больше тока КЗ; последний столбец — предельная длина линии этого сечения для выбранного автомата.
Автоматы B и C: требуемый ток КЗ и предельная длина для 2,5 мм²
Требуемый ток — 1,1 × верхняя граница отсечки (5·I_н для B, 10·I_н для C); предельная длина — при которой ток КЗ в конце линии 2,5 мм² от ТП 400 кВА ещё не меньше требуемого.
Трансформатор подстанции: ток КЗ в конце 50 м линии 2,5 мм²
Схема Y/Yн-0 (звезда — звезда с нулём). Z_т/3 — сопротивление току однофазного КЗ; трёхфазный ток на выводах — для выбора аппаратов по отключающей способности.
В системе TN время автоматического отключения питания не должно превышать 0,4 с при номинальном фазном напряжении 220 В в цепях, питающих переносные и передвижные электроприёмники и ручной электроинструмент; в распределительных цепях допускается 5 с.— ПУЭ-7, п. 1.7.79
Как считать и что делать
- Сравнивайте ток КЗ с верхней границей отсечки, а не с нижней: B — 5,5·I_н с запасом, C — 11·I_н, D — 22·I_н.
- Правило «3·I_н» из ПУЭ 3.1.9 гарантирует лишь срабатывание теплового расцепителя за десятки секунд — для 0,4 с по 1.7.79 его недостаточно.
- Время-токовую характеристику конкретной серии смотрите в каталоге производителя: у некоторых C-автоматов верхняя граница отсечки ближе к 7–8·I_н, но нормировать можно только 10.
- После монтажа измерьте петлю фаза — нуль и запишите в протокол ожидаемый ток КЗ и кратность к номиналу защиты — так требуют ПТЭЭП при приёмке.
Другие автоматы и линии — в навигации ниже; сечение кабеля по току и падению напряжения — в калькуляторе сечения провода; заземление и повторное заземление PEN — в калькуляторе заземления.
- ПУЭ-7, гл. 1.7 (п. 1.7.78–1.7.79 — автоматическое отключение питания, время 0,4 с) и гл. 3.1 (п. 3.1.8–3.1.9 — кратность тока КЗ к току расцепителя). Минэнерго России. 2002.
- ГОСТ IEC 60898-1-2020 «Выключатели автоматические для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения» — характеристики мгновенного расцепления B (3–5 I_н), C (5–10 I_н), D (10–20 I_н). Росстандарт. 2020.
- ГОСТ Р 50571.3-2009 (МЭК 60364-4-41) «Требования для обеспечения безопасности. Защита от поражения электрическим током» — максимальное время отключения в системе TN. Росстандарт. 2009.
- Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (приказ Минэнерго России от 12.08.2022 № 811) — проверка согласования параметров цепи «фаза — нуль» с характеристиками защиты. Минэнерго России. 2022.
- ГОСТ 28249-93 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчёта в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ». Госстандарт России. 1993.
