Значения токов автоматических выключателей

Когда говорят про значения токов автоматических выключателей, многие сразу представляют себе таблицы из ПУЭ или сухие цифры на корпусе аппарата. Но на практике, особенно при работе с мощным оборудованием вроде индукционных печей, эти ?номиналы? часто оказываются лишь отправной точкой для долгих раздумий и, порой, дорогостоящих ошибок. Слишком часто вижу, как проектировщики или даже монтажники берут расчётный ток нагрузки, умножают на какой-то коэффициент запаса — и всё, автомат выбран. А потом в процессе пуска или при первой же технологической перегрузке начинаются проблемы: то ложные срабатывания парализуют линию, то, что хуже, аппарат не отключается там, где должен был. И ладно если речь о каком-то мелком потребителе, а если это печь, от которой зависит весь цикл плавки? Тут уже не до теоретических выкладок.

Номинал — это не догма. Конкретный пример с индукционными установками

Возьмём, к примеру, нашу специфику — поставку и ввод в эксплуатацию индукционных печей. Компания, с которой плотно сотрудничаем уже несколько лет — ООО Аньхой Хунда Технология Электрических Печей (https://www.nghxdl.ru). Они из Нинго, Аньхой, делают серьёзное оборудование с историей в тридцать лет. Так вот, когда к нам приходит их печь, скажем, на 1 тонну, в паспорте чётко указан потребляемый ток. Казалось бы, бери автомат с ближайшим большим стандартным значением тока — и дело в шляпе.

Но не тут-то было. Пусковой ток индукционной печи — это отдельная песня. Он может в несколько раз превышать номинальный, причём длительность этого броска зависит от множества факторов: температуры шихты, состояния футеровки, даже от напряжения в сети в данный конкретный момент. Если поставить автомат с характеристикой ?C? строго по номиналу нагрузки, он почти наверняка будет срабатывать при каждом включении. Ставишь с запасом — рискуешь не защитить силовые цепи тиристорного преобразователя при реальном КЗ.

Один из запомнившихся случаев был на металлообрабатывающем заводе под Тулой. Поставили печь от Хунда, собрали щит, всё по проекту. Автоматы — известной европейской марки, с правильными, как тогда казалось, значениями токов. На холостом тесте всё работало идеально. Запустили первую плавку — и на этапе разогрева шихты главный вводной автомат отрубился. Два раза. Пересчитали всё на месте, по осциллографу смотрели форму тока. Оказалось, проектировщик не учёл суммарный cos φ на старте и влияние уже работающих на линии других нелинейных потребителей. Пришлось менять не только уставку, но и тип характеристики автомата на ?D?, что изначально в планы не входило. Это были лишние сутки простоя и нервотрёпка.

Температура вокруг — враг номер два для выбранного значения

Ещё один момент, который в кабинете легко упустить, а в цеху он бьёт по карману — это температура окружающей среды. Большинство автоматических выключателей калибруются на работу при +30°C или +40°C. А что если щит стоит впритык к печи, где зимой может быть +15°, а летом за +50° зашкаливает? Значение тока срабатывания теплового расцепителя поплывёт. При жаре автомат начнёт отключаться раньше, при холоде — позже. Видел щиты, которые летом ?чихали? каждый день в пиковую смену, а зимой работали как часы. Решение? Либо грамотный расчёт поправочных коэффициентов (а их ещё найти нужно для конкретной модели аппарата), либо размещение щитовой в отдельном кондиционируемом помещении, что не всегда возможно. Иногда проще изначально заложить автомат на ступень выше по номиналу, но с обязательной проверкой по току КЗ и селективности. Это та самая ?ручная? настройка, которой нет в учебниках.

Кстати, о селективности. С печами от ООО Аньхой Хунда Технология Электрических Печей часто идёт сложная система управления с собственными защитами на стороне постоянного тока. Важно выстроить ?лестницу? так, чтобы при неисправности внутри преобразователя срабатывала его внутренняя защита, а не вводной автомат на переменке. Иначе локализовать неисправность будет мучительно. Мы обычно запрашиваем у них детальные времятоковые характеристики встроенных предохранителей или быстродействующих выключателей, чтобы подобрать совместимый автомат. Их оборудование, как отмечают многие клиенты, действительно надёжное в плане энергосбережения, но это не отменяет необходимости грамотной обвязки на объекте.

?Умные? автоматы и старые добрые теплушки: что выбрать для тяжёлого режима?

Сейчас много говорят про электронные расцепители с точными настройками и мониторингом. Для распределительных сетей — отличная вещь. Но в жарком, запылённом, с сильными магнитными полями цеху около индукционной печи? Не всегда. Видел, как ?умная? электроника начинала глючить от помех, наведённых самой же печью. Ложные сигналы, сброс уставок. Вернулись к проверенным электромеханическим автоматам с характеристикой, подобранной под реальный график нагрузки. Да, они менее точные, да, их значение тока срабатывания имеет больший разброс. Но зато предсказуемые и живучие. Иногда надёжность важнее точности до процента.

Это не значит, что нужно отвергать новое. Для главных вводов и фидеров, где требуется селективность и учёт, электронные модули незаменимы. Но на отходящих линиях к самому мощному и ?шумному? оборудованию часто побеждает консервативный подход. Опять же, вопрос цены. Электронный автомат на 400А может стоить в разы дороже. А если их нужно несколько десятков на цех? Заказчик далеко не всегда готов на такие инвестиции, особенно если опыт показывает, что и обычные справляются.

Проверка не по паспорту, а под нагрузкой — единственный способ быть уверенным

Самый ценный урок, который я вынес — это то, что окончательную проверку правильности выбора значений токов автоматических выключателей можно сделать только под реальной, длительной нагрузкой. Все расчёты — это предварительный этап. Поэтому мы всегда закладываем время на пуско-наладочные работы с проведением контрольных замеров. Берём клещи, записывающий прибор, и смотрим, как ведёт себя аппарат в течение всего цикла плавки: пуск, набор мощности, рабочий режим, выключение.

Был показательный инцидент с одной печью средней мощности. Автомат стоял с запасом, всё вроде бы хорошо. Но через несколько месяцев эксплуатации начались редкие, раз в две недели, отключения. Никакой закономерности. Разобрали щит — всё чисто, контакты подтянуты. Оказалось, проблема была в самом автомате — небольшой дефект биметаллической пластины, который проявлялся только после длительного нагрева до определённой температуры и вибрации от работающего рядом вентилятора. Заменили на аппарат той же серии, но с другой партии — проблема исчезла. Так что даже у проверенных брендов бывает брак, и его не выявишь без долгой работы под нагрузкой.

Вместо заключения: мысль вслух о стандартах и реальности

Часто думаю, что все нормативы и стандарты по выбору защитных аппаратов написаны для усреднённых, почти идеальных условий. А реальный промышленный объект — это нагромождение отклонений: скачки напряжения, гармоники, пыль, перепады температур, износ. Значение тока на корпусе автомата — это его язык. Надо уметь не только читать, что на нём написано, но и понимать, что он попытается сказать тебе в условиях стресса — гулом, нагревом, щелчком расцепителя. Опыт как раз и заключается в том, чтобы научиться этому переводу. И сотрудничество с производителями, которые понимают эти сложности, как та же ООО Аньхой Хунда, которые дают не просто паспорт, а реальные рекомендации по эксплуатации в тяжёлых режимах, сильно облегчает жизнь. В конце концов, правильно выбранный и проверенный автомат — это не просто галочка в проекте. Это спокойный сон без звонков из цеха в три часа ночи.