16.5 Выбор предохранителей

а) Номинальное напряжение

Номинальное напряжение предохранителей и их плавких вставок U_ВС.НОМ независимо от места установки должно выбираться равным номинальному напряжению сети Uc:

(3)

Действительное напряжение сети не должно превышать номинального напряжения предохранителя больше чем на 10%. Установка предохранителей на меньшее номинальное напряжение, чем напряжение сети, не допускается во избежание возникновения короткого замыкания, так как изоляция каждого предохранителя рассчитана на определенное напряжение. Установка предохранителей на большее номинальное напряжение, чем напряжение сети, также не рекомендуется. Дело в том что длина плавкой вставки для обеспечения надежного гашения дуги, возникающей при ее перегорании, тем больше, чем выше напряжение. С увеличением длины плавкой вставки, имеющей тот же номинальный ток, изменяются условия гашения дуги и ухудшается защитная характеристика вставки.

б) Предельно отключаемый ток

Предельно отключаемый ток плавкой вставки I_вс.пр. должен быть равен или больше максимального расчетного тока короткого замыкания I_{к.з.макс.}, проходящего по цепи, защищаемой предохранителем. Если это условие не будет выполнено, дуга, возникающая при перегорании плавкой вставки, может не погаснуть, а предохранитель в результате ее длительного горения разрушится. Таким образом, вторым условием является

(4)

в) Номинальный ток

Номинальный ток плавкой вставки следует во всех случаях выбирать минимальным. При этом плавкая вставка не должна перегорать при прохождении по ней максимального длительного тока нагрузки I_н.макс, что обеспечивается при соблюдении следующего условия:

(5)

Величина коэффициента   зависит от характера нагрузки. Так, при постоянной нагрузке (например, освещение)  . При переменной нагрузке плавкая вставка не должна также перегорать при кратковременных перегрузках, когда в защищаемой сети проходит ток, превышающий максимальный ток длительной нагрузки. Кратковременные перегрузки могут быть вызваны пуском или самозапуском электродвигателей, технологическими перегрузками механизмов, вращаемых электродвигателями, и другими причинами. Перегорание предохранителей в указанных случаях недопустимо, так как перегрузки по прошествии небольшого времени (2—10 с) ликвидируются и восстанавливается нормальный режим. Для выполнения этого условия номинальный ток плавкой вставки выбирают таким, чтобы при прохождении по ней тока перегрузки I_пер. время ее перегорания было больше времени перегрузки. Практически для выполнения этого условия номинальный ток плавкой вставки выбирается упрощенным методом согласно следующему выражению: (6)

где  — коэффициент отстройки от тока перегрузки. Величина этого коэффициента принимается:

При частых пусках электродвигателей с легкими условиями пуска выбор плавкой вставки производят по коэффициенту для тяжелых условий. Этот метод не учитывает инерционности некоторых типов плавких вставок и уменьшения тока перегрузки в процессе пуска и самозапуска электродвигателей. Поэтому номинальный ток плавкой вставки, выбранный согласно (2-4), получается, как правило, завышенным, вследствие чего предохранитель не защищает оборудование от перегрузки и является только защитой от коротких замыканий. В жилых домах, бытовых и общественных помещениях, т. е. там, где сети не находятся постоянно под наблюдением квалифицированного персонала, плавкие вставки должны удовлетворять следующему условию:

(7)

где I_доп.пр.— длительно допустимый ток провода. После выбора номинального тока необходимо убедиться, что плавкая вставка надежно защищает участок сети, на котором она установлена. При коротком замыкании в наиболее удаленной точке сети плавкая вставка должна надежно и быстро перегорать. Кратность тока однофазного короткого замыкания в сетях с заземленной нейтралью и двухфазного короткого замыкания в сетях с изолированной нейтралью должна быть не менее 3 по отношению к номинальному току плавкой вставки. В сетях, защищенных только от коротких замыканий, допускается не выполнять расчетной проверки тока короткого замыкания для оценки надежности перегорания плавкой вставки, если ее номинальный ток превышает длительно допустимый ток защищаемого участка сети не более чем в 3 раза.

д) Селективность

Одно из основных условий выбора предохранителей обеспечение селективности их действия между собой и с релейной защитой.

Рис. 16.8.

Это означает, что в случае повреждения, например, одного из электродвигателей (в точке К на рис. 16) должен перегореть только предохранитель П₃ и не должны перегорать предохранители П₁, и П₂, а также не должна срабатывать релейная защита РЗ, установленная на выключателе. Иначе говоря, для правильной ликвидации повреждений все последовательно установленные предохранители и релейная защита должны быть селективны.
Для проверки селективности необходимо сопоставить характеристики плавких вставок во всем диапазоне токов, возможных как при перегрузках, так и при коротких замыканиях.
Защитная характеристика предохранителя может быть задана заводом-изготовителем в двух видах: либо как полное время отключения, равное сумме времен плавления вставки и горения дуги, либо отдельно как время плавления и время горения дуги. Строго говоря, при проверке селективности двух последовательно включенных предохранителей следовало бы сравнивать время плавления вставки, установленной ближе к источнику питания, с полным временем отключения вставки, установленной дальше от источника питания. На практике же обычно используют одинаковые характеристики полного времени отключения, поскольку время
горения дуги невелико, а разбросы времени плавления и отключения перекрывают неточность расчетов. [4]

При анализе характеристик однотипных предохранителей селективность следует проверять при максимальном токе трехфазного КЗ. Если селективность при этом токе обеспечена, она будет обеспечена и при всех меньших значениях токов. У разнотипных предохранителей селективность следует проверять во всем диапазоне токов – от тока трехфазного КЗ в месте установки дальнего предохранителя до номинального тока вставок.

Для оценки селективности действия двух последовательно установленных предохранителей можно руководствоваться правилом: для двух однотипных предохранителей, установленных в сети напряжением до 1000 В, селективность будет обеспеченна, если их вставки отличаются не менее чем на две ступени шкалы номинальных токов.

Селективное действие последовательно установленных вставок высокого напряжения типа ПК обеспечивается, если их номинальные токи отличаются не менее чем на одну ступень шкалы номинальных токов. При проверке селективности вставок по их защитным характеристикам в сети выше 1000 В следует иметь в виду, что разброс характеристик регламентируется следующим образом: для любого времени отключения в значении тока не должны превосходить . [5]