ГОСТ IEC TR 60269-5-2022. Межгосударственный стандарт. Предохранители плавкие низковольтные. Часть 5. Руководство по применению

10 Защита от повреждений при коротком замыкании

10.1 Общие положения

Короткое замыкание возникает, когда между двумя токоведущими частями или токоведущими частями и землей образуется путь прохождения тока с низким сопротивлением, как правило, по причине повреждения изоляции, механического повреждения, ошибки монтажа или поломки.

10.2 Пути тока короткого замыкания

Если путь тока представляет собой надежное соединение, ток увеличивается в зависимости от напряжения и сопротивления проводников. Как правило, соединение имеет низкое сопротивление, в случае короткого замыкания большое значение тока приводит к механическим и термическим повреждениям проводников и изоляции. Механические повреждения проводников являются следствием магнитных сил, которые притягивают или отталкивают проводники цепи, тем самым сгибая их и разрушая систему изоляции. Термическое повреждение проводников обусловлено перегревом и повреждением основной изоляции, далее следует плавление проводников и образование дуги.

Путь тока не является надежным соединением, в точке наихудшего контакта образуется дуга. Данное явление называют "коротким замыканием через дугу". Ток возрастает до значения, зависящего от сопротивления проводников с учетом сопротивления дуги. Как правило, механическое и термическое повреждение проводников сопровождается локальным плавлением проводника и испарением металла в месте образования дуги. Испарение металла в воздух в присутствии электрической дуги является опасным состоянием, приводящим к возникновению дугового разряда (взрыва). Сила дугового разряда зависит от ряда параметров цепи, основное значение имеет количество электрической энергии, протекающее в цепи при коротком замыкании и количестве расплавленного материала, доступного для испарения.

10.3 Ограничение тока

Плавкие предохранители обеспечивают один из наиболее эффективных способов защиты оборудования, персонала и компонентов от ущерба и повреждений в результате коротких замыканий и коротких замыканий с зажиганием дуги. Причина этого заключается в способности плавких вставок ограничивать ток. Как указано ранее, плавкие вставки плавятся и отключают ток очень быстро под воздействием токов высокой величины (см. 5.3.2). Пиковый ток I_c, образующийся сразу после расплавления плавкой вставки, значительно ниже ожидаемого тока, а рабочая характеристика I²t поддерживается на низком уровне, так как наполнитель в корпусе предохранителя гасит дугу, образующуюся между частями плавкой вставки (расчетное время отключения плавкого предохранителя составляет менее половины периода). При низких значениях пикового тока I_c время отключения, составляющее менее половины периода, и низкая рабочая характеристика I²t обеспечивают следующие преимущества в случае короткого замыкания или дуги:

- отсутствие механического или термического повреждения проводников или систем изоляции;

- отсутствие плавления или дуги, или незначительное плавление, или образование дуги на участке короткого замыкания;

- существенно низкое значение уровней энергии дуги, что сокращает дуговой разряд.

10.4 Номинальный условный ток короткого замыкания, номинальная отключающая способность

Производитель указывает для сборок и компонентов электрических систем номинальный ток короткого замыкания, равный максимальному допустимому ожидаемому току короткого замыкания с такой силой и продолжительностью, которые аппарат выдержит на своих вводах.

Номинальный ток короткого замыкания определяется путем испытаний. Для устройства, содержащего плавкую вставку в качестве неотъемлемой части, этот показатель выражают как I_cc - номинальный условный ток короткого замыкания (см. IEC 61912-1:2007, раздел 5).

Как правило, токоограничивающие плавкие предохранители применяют в цепях с высоким значением расчетного тока короткого замыкания, при применении совместно, в сборках или с выключателями, они обеспечивают необходимый уровень отключающей способности при высоких значениях I_cc устройства или выключателя. Это обеспечивает возможность более широкого применения сборки или устройства для обеспечения требований безопасности. Номинальный ток I_cc аппарата или сборки должен быть равным или более ожидаемого тока короткого замыкания системы.