Выбор плавких предохранителей

Требования правил устройства электроустановок к устройству защиты плавкими предохранителями электрических сетей в установках до 1 000 в.

1.Предохранители пробочного типа должны включаться в сеть таким образом, чтобы при вывинченной пробке винтовая гильза предохранителя оставалась без напряжения. Для этого защищаемый (отходящий) проводник должен быть присоединен к винтовой гильзе.
Края винтовой гильзы легко доступны для прикосновения в момент ввинчивания и отвинчивания пробки. Менять пробки со сгоревшими плавкими вставками
часто приходится при недостаточном освещении, нащупывая гнездо рукой. Часто эту операцию приходится выполнять из неустойчивого положения на высоте, а в жилых домах это к тому же часто делают необученные люди.
Если винтовая гильза при этом будет находиться под напряжением, то прикосновение к ней в неблагоприятных условиях грозит поражением электрическим током, а в других случаях — опасным испугом и падением с высоты. Поэтому подводящий энергию проводник, остающийся под напряжением и после перегорания плавкой вставки, обязательно должен быть присоединен только к контактному винту, расположенному на Дйе гнезда, гДе случайное соприкосновение с ним практически невозможно-, а к винтовой гильзе должен присоединяться проводник, отходящий к электроприемнику (например, к лампе).
По этим же причинам ни в коем случае не следует допускать применения вместо стандартных предохранителей всякого рода проволочек. Это опасно не только потому, что нестандартная плавкая вставка может не защитить установку от воспламенения изоляции проводников, но и потому, что при поисках пробки со сгоревшей вставкой иногда ошибочно вывинчивают соседнюю пробку, в которой оставшаяся в гнезде проволочка передает напряжение на винтовую гильзу, создавая опасность поражения людей током.
2.На корпусах предохранителей или на схеме, которая должна вывешиваться вблизи места их установки, должны иметься надписи, указывающие номинальный ток требуемой плавкой вставки.
Патроны разборных предохранителей обычно допускают возможность встройки плавких вставок на разный номинальный ток. По остаткам сгоревшей плавкой вставки не всегда можно узнать, каков был ее номинальный ток. Не исключено также, что в процессе эксплуатации в патрон была встроена случайная вставка или просто «жучок» (некалиброванная вставка, проволока).
При ревизии предохранителя или смене сгоревших плавких вставок необходимо знать, какие номинальные токи плавких вставок предусмотрены проектом (допустимы для защищаемой линии). Эти данные проще и легче всего указать для каждой защищаемой линии на схеме, которая должна быть помещена, например, на внутренней стороне дверцы щитка или на видном месте перед щитом подстанции.
При этом, разумеется, сделанные на схеме надписи, указывающие номера групп или назначение защищаемых линий, должны в точности соответствовать тем же номерам или надписям, которые нанесены у соответствующих аппаратов на самом распределительном устройстве.
В квартирах, где щитки с плавкими предохранителями часто установлены не в ящиках, схема с надписями может скоро прийти в негодность. Поэтому здесь лучше всего указать требуемые номинальные токи плавких вставок надписями масляной краской на корпусах самих предохранителей.
3.Электрические сети должны иметь защиту от токов к. з. с минимальным временем отключения и обеспечением по возможности требования селективности.
Во всех случаях надо стремиться к тому, чтобы токи к. з. отключались аппаратом защиты без выдержки времени. Это уменьшает размеры повреждений, снижает опасность возгорания изоляции и возможных пожаров и снижает вероятность прожига металлических труб, в которых проложены провода, что особенно опасно в цехах со взрывоопасной средой.
Однако токи к. з. воздействуют не только на предохранители, ближайшие к месту повреждения, но и на все другие предохранители, установленные в той же цепи ближе к источнику питания. Если при этом у всех этих предохранителей мгновенно сгораши бы плавкие вставки, то это неизбежно приводило б к остановке большого числа электроприемников. Это всегда связано со значительными убытками, с простоем оборудования, с расстройством технологического процесса и значительными неудобствами эксплуатации, поскольку отыскать место повреждения в таких условиях трудно. В некоторых случаях такое массовое отключение электроприемников может быть само по себе опасно, так как оно может грозить, например, взрывом технологических аппаратов или образованием в них «козлов».
Отсюда возникает необходимость создания селективной (избирательной) системы защиты, при которой плавкие встаеки ближайших к месту повреждения предохранителей отключают настолько быстро, что вставки предохранителей, расположенных ближе к источнику питания, не успевают расплавиться и остаются включенными. А это обычно связано с неизбежной необходимостью иметь у предохранителей разных ступеней защиты различные выдержки времени отключения тока к. з., тем больше, чем ближе предохранитель к источнику питания.
Таким образом, требование минимального времени отключения тока к. з. на практике может вступить в противоречие с требованием выдержки времени для осуществления селективного действия защиты. Кроме того, селективная система защиты может в некоторых случаях потребовать повышения номинальных токов плавких вставок и соответствующего увеличения сечений проводников.
Поэтому правила не требуют, чтобы отключение токов к. з. во всех случаях происходило обязательно мгновенно (без выдержки времени), так же как они не предписывают во всех случаях обязательно добиваться селективности. Они обязывают добиваться лишь минимального, т. е. наименьшего возможного времени отключения и лишь по возможности удовлетворения требований селективности. Надо по характеру рассматриваемой установки определять, что в данном случае важнее: добиваться наибольшей быстроты отключения токов к. з., пренебрегая вероятными редкими неселективными отключениями, но зато лучше защищая установку от повреждений дугой и от прожига труб, или же, наоборот, добиваться селективности действия защиты, допуская для этого выдержки времени при отключении токов к. з. Во всех случаях эти выдержки должны быть по возможности минимальными.
4.Защита должна обеспечивать отключение аварийного участка при двух- и трехфазных, а в сетях с глухо- заземленной нейтралью также при однофазных коротких замыканиях в конце защищаемой линии.
Не все уделяют должное внимание тому факту, что во многих случаях в сетях до 1000 в токи к. з. могут оказаться чрезмерно малыми, недостаточными для приведения в действие аппарата защиты. Это может иметь место как при многофазных замыканиях в конце длинных линий, так и при однофазных замыканиях на землю в сетях с глухозаземленной нейтралью в линиях обычной длины, поскольку активное и индуктивное сопротивления петли фаза-нуль могут оказаться большими. Так, например, от длинных магистралей в цеховых сетях или от магистралей, проложенных вдоль улиц поселков для электрификации домов, мощность отбирается на всем протяжении и по мере приближения к концу линии передаваемый ток все более и более снижается. Поэтому несмотря на то, что в нормальном режиме потери напряжения в такой линии могут быть и не релики, ток к. з. в конце может оказаться недостаточным для расплавления больших плавких вставок, выбранных по условиям загрузки первого участка линии.
Во всех подобных случаях, когда токи к. з. оказываются малыми, долго не отключаемая дуга может произвести значительные повреждения оборудования и прожиг труб. А в сетях с глухо заземленной нейтралью долго не отключаемое замыкание на заземленный корпус, как это уже отмечалось выше, кроме того, еще повышает опасность поражения людей электрическим током. Поэтому правила и предписывают строить защиту таким образом, чтобы она надежно действовала при коротких замыканиях в конце защищаемой линии.
Добиваться этого следует путем приближения источника питания к центру нагрузки, выбора соответствующей схемы распределения энергии, встройки в рассечку вышеупомянутых длинных магистралей плавких предохранителей на меньший номинальный ток, способных достаточно быстро реагировать на ток к. з. в конце линии, и т. д. Лишь в крайних случаях для достижения этой цели можно прибегать к увеличению сечений защищаемых проводников.
5.При одно-, двух- и трехфазных коротких замыканиях в конце линии ток повреждения по крайней мере в 3 раза должен превышать номинальный ток плавких вставок, защищающих эту линию.
Значительные выдержки времени, как это указывалось выше в, необходимы для исключения возможности необоснованных и к тому же частых перерывов в электроснабжении при перегрузках, свойственных условиям нормальной эксплуатации, или даже при перегрузках случайных, но кратковременных, проходящих. Но такие выдержки времени, как правило, вредны в тех случаях, когда необходимо отключать токи повреждений.
Последние должны отключаться возможно быстрее для избежания больших повреждений в установке и снижения опасности поражения людей током. Примирить эти два противоположных требования можно только в тех случаях, где токи повреждений настолько велики, что выдержки времени сами по себе оказываются малыми.
Однако требовать, чтобы при коротких замыканиях в конце любой линии сети токи были столь велики, не целесообразно, во-первых, потому, что такие сети практически трудно или даже невозможно выполнить и, во-вторых, потому, что в этих случаях токи к. з. в головных участках сети оказались бы чрезмерно большими.
Поэтому, чтобы необоснованно не удорожать установки, правила и ограничиваются требованием, чтобы токи повреждений были по меньшей мере в 3 раза больше номинальных токов, защищающих линию плавких вставок.
Правила не требуют проверки выполнения этого требования, если соблюдаются условия, изложенные ниже в п. 8.
6.По характеру требований к устройству защиты ПУЭ делят электрические сети в установках до 1000 в на две группы:
-сети, в которых обязательна только защита, автоматически отключающая установку при коротких замыканиях; защита от перегрузок не обязательна;
-сети, в которых обязательно должны быть предусмотрены и защита от коротких замыканий и защита от перегрузок.
Такое деление основано на следующих соображениях. Совершенно исключить вероятность аварийных замыканий невозможно ни при каких условиях. Задерживать отключение таких замыканий лишено смысла, так как это может привести только к разрушению значительных частей установки и к выводу ее надолго из строя.
Поэтому правила и предписывают во всех без исключения случаях предусматривать защиту, автоматически отключающую установку при коротких замыканиях.
Иначе обстоит дело с перегрузками. Они тоже могут принести очень большой вред. Даже при относительно небольших перегрузках, как мы это видели выше, изоляция перегревается, сохнет и более или менее быстро старится, после чего и при нормальной нагрузке тоже могут часто возникать короткие замыкания, перерывы в питании и длительные простои. Тем не менее к немедленному выходу установки из строя перегрузки все же не приводят. Кроме того, появление перегрузок во многих случаях крайне мало вероятно. Проводники ответвлений к одиночным электроприемникам не могут перегружаться там, где сами электроприемники защищены от перегрузок своими аппаратами управления (например, магнитными пускателями), а проводники главных питающих линий не могут перегружаться там, где имеется квалифицированный обслуживающий персонал, который не допустит присоединения к ним чрезмерно большого числа электроприемников. Единственная реальная возможность перегрузок проводников в таких случаях— это неполные короткие замыкания. Но место неполного замыкания обычно быстро перегревается и неполное замыкание переходит в полное короткое замыкание, приводящее к отключению соответствующих аппаратов раньше, чем испортится изоляция всей линии.
Поэтому, несмотря на опасность и большой вред длительных перегрузок, в правилах нет требований ставить такую защиту во всех без исключения случаях. В них имеется лишь перечень случаев, где такая защита обязательна. Тем не менее, учитывая, что защита от перегрузок всегда повышает степень надежности и долговечности установки и что ПУЭ не запрещают добиваться такой защиты также в других случаях, на практике всегда стремятся такую защиту иметь, особенно если это не приводит к необходимости заметного повышения капитальных затрат.
7.Номинальные токи плавких вставок предохранителей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности минимальными по расчетным токам этих участков сети или номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы они не отключали электроустановку при пу сковых токах и пиках технологических нагрузок .
В ПУЭ указываются наибольшие допустимые соотношения между номинальными токами плавких вставок и длительно допустимыми нагрузками проводников защищаемой линии (см. ниже п. 8). Здесь подчеркивается, что эти соотношения нельзя рассматривать как допускаемые правилами в любых вообще случаях. Они являются предельно допустимыми. Их ни в коем случае нельзя превышать, а допускать их можно только в тех случаях, где это продиктовано необходимостью. Вообще же во всех случаях следует выбирать возможно меньшие плавкие вставки, такие, какие необходимы и достаточны для обеспечения бесперебойной работы.
Пользоваться для этой цели заранее заготовленными таблицами, в которых против каждого сечения проводников указана допустимая по нормам наибольшая величина плавкой вставки, не рекомендуется: надо выбирать не наибольшую допустимую по нормам, а наименьшую допустимую по условиям бесперебойности работы.
8.В сетях, защищаемых только от токов короткого замыкания (для которых защита от перегрузки не обязательна), допускается не проверять, выполняется ли указанное выше в п. 5 требование кратности тока к. з., если номинальный ток выбранных плавких вставок Iв не превышает длительно допустимую нагрузку защищаемых проводников Iпр более чем в 3 раза.
Из этого указания правил вытекает, что в сетях, где обязательна защита только от токов к. з., можно для защиты проводников выбирать сколь угодно большие плавкие вставки, лишь бы расчетом было доказано, что при любом виде короткого замыкания в конце защищаемой линии ток будет превышать номинальный ток плавкой вставки не менее чем в 3 раза. И только в тех случаях, где проверка расчетом кратности тока к. з. не выполняется, правила не разрешают применять плавкие вставки большие, чем трехкратные.
Тем не менее допускать применение более чем трехкратных вставок даже при выполнении расчетной проверки тока к. з. не следует, так как это существенно ухудшило бы условия защиты, а трехкратные вставки практически достаточны для обеспечения бесперебойности работы при любых перегрузках, естественных для условий нормальной эксплуатации.
Из сказанного не следует делать вывод,что плавкие вставки трехкратной величины можно в этих сетях ставить не задумываясь, в любом случае. Всегда необходимо выполнять основное требование правил, чтобы плавкие вставки выбирались по возможности минимальными (см. выше п. 7).
9.Защита от перегрузок, в дополнение к защите от токов к. з., обязательна в следующих случаях:
   -для всех видов сетей внутри помещений, выполненных открыто проложенными незащищенными изолированными проводниками с горючей оболочкой;
  -для осветительных сетей, независимо от типа примененных проводников и способа их прокладки: в жилых и общественных зданиях; в торговых помещениях; в служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий; в сетях для бытовых и переносных электроприемников (утюгов, чайников, плиток, комнатных холодильников, пылесосов, стиральных и швейных машин и т. п.); в пожароопасных производственных помещениях;
  -для силовых сетей (независимо от типа примененных проводников и способа их прокладки) в промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях и во взрывоопасных помещениях классов B-I6 и В-1г только в случаях, когда по условиям технологического процесса или режима работы сети может возникать длительная перегрузка проводов и кабелей;
  -для всех видов сетей во взрывоопасных помещениях всех классов, кроме B-I6 и В-1г, независимо от условий технологического процесса, режима работы сети, типа примененных проводников и способа их прокладки.
10.В сетях, для которых обязательна не только защита от токов к. з., но и защита от перегрузок, величина плавких вставок должна выбираться как обычно — наименьшей допустимой по условиям бесперебойности работы (см. выше п. 7). А сечения проводников должны выбираться таким образом, чтобы их длительно допустимая нагрузка Iпр, во-первых, не была меньше расчетного тока сети и, во-вторых, чтобы в сравнении с номинальным током выбранных для защиты плавких вставок (Iв) она не была меньше нижеуказанных величин:
  -для сетей, выполненных проводниками с резиновой и и аналогичной ей по тепловым характеристикам изоляцией, в невзрывоопасных производственных помещениях промышленных предприятий, а также во взрывоопасных помещениях и наружных установках классов B-I6 и В-1г.
  -для сетей выполненных проводниками с резиновой и аналогичной ей изоляцией, во всех остальных случаях (во взрывоопасных помещениях классов B-I, B-Ia, B-II, В-На, в жилых и общественных зданиях и т. д.)
  -для сетей, выполненных кабелями с бумажной изоляцией, независимо от условий среды, назначения помещения и сети.
Очевидно, что для линий с одинаковым режимом работы (т. е. с одинаковыми расчетными токами и одинаковыми по величине и длительности кратковременными перегрузками) наименьшие допустимые плавкие вставки будут одинаковыми независимо от того, проложена ли линия в установке, где обязательна только защита от токов к. з., или в установке, где обязательна также и защита от перегрузок. Увеличивать плавкую вставку сверх необходимого минимума правила не разрешают, а уменьшать ее нельзя потому, что меньшая вставка не обеспечит требуемой надежности и бесперебойности работы (она будет плавиться). В этих условиях, когда величина плавких вставок фактически задана режимом работы, требуемая защита от перегрузок может быть обеспечена только путем подбора проводников определенных сечений: проводники меньших сечений будут защищены выбранными вставками только от токов к. з., а проводники больших сечений будут ими защищаться также и от коротких замыканий. Выше, при сопоставлении защитных характеристик ,отмечалось, что плавкие предохранители с номинальным током, равным длительно допустимой нагрузке проводников, защищают их вполне удовлетворительно только при перегрузках, превышающих ток провода в 2 и более раз. Поэтому правила требуют, чтобы длительно допустимая нагрузка проводников превышала номинальный ток вставки примерно в 1,25 раза. В менее ответственных случаях и где, кроме того, имеется квалифицированный персонал, учитывая, что перегрузки до двукратной величины обычно не являются следствием аварии и без ведома персонала не могут появиться, правила разрешают чтобы допустимый ток провода был примерно равен номинальному току плавкой вставки. По такому же соотношению правила, разрешают выбирать сечения кабелей с бумажной изоляцией во всех случаях, потому что эти кабели более устойчивы к малым перегрузкам и снабжены надежными оболочками.
11. Исключение из вышеуказанных требований защиты сетей от перегрузок допускается правилами для ответвлений к короткозамкнутым двигателям во взрывоопасных помещениях всех классов.
Учитывая, что неаварийная перегрузка таких ответвлений практически невозможна, правила разрешают ограничиваться выбором для них проводников с длительно допустимой нагрузкой, не менее 125% номинального тока двигателя, а плавкие вставки выбирать, как обычно — наименьшие допустимые (см. п. 7).