Как выбор предохранителя влияет на общую безопасность системы?

Выбор плавкой вставки BS 88 по соотношению ее силы тока с током нагрузки не является решением, обеспечивающим безопасность. Это предположение, замаскированное под спецификацию. Устройство, оказавшееся в держателе, может пропускать нужный ток, пройти проверку на целостность, но при этом не выполнять единственную функцию, которая оправдывает его существование: прерывание неисправности до того, как кабель или оборудование, находящееся за ним, будут повреждены. Разрыв между «установленным» и «защитным» — это то место, где возникает большинство отказов безопасности, связанных с предохранителями, и он шире, чем предполагает каталог.

В первую очередь открывается разрыв в категории использования. BS 88-2 и гармонизированный стандарт IEC 60269-2 разделяют полнодиапазонные каналы на gG для защиты проводников и оборудования общего назначения и gM для цепей двигателей. В техническом описании эти два устройства могут выглядеть взаимозаменяемыми: одинаковый корпус, одинаковые номинальные токи, одинаковая отключающая способность 80 кА при 415 В переменного тока. Это не так. Линия gM создана для того, чтобы выдерживать скачок напряжения при заторможенном роторе двигателя прямого действия, а его времятоковая кривая смещается, чтобы выдерживать этот скачок без размыкания. Поместите ссылку gM на фидер, который не видит бросков двигателя - вход вариатора, распределительную сеть, цепь освещения - и предохранитель выбран для несуществующего режима. Кабель позади него теперь защищен устройством, характеристика перегрузки которого для этого кабеля никогда не определялась.

Я видел, что эта ошибка оправдана тем, что ссылка gM «имеет более высокую маржу». Это не так. Он имеет другой запас, расположенный там, где этого требует пусковой импульс двигателя, и удален из области, где необходимо устранить устойчивую перегрузку на фидере, не являющемся двигателем. Соединение 63 A gG и соединение 63 A gM — это не две степени одной и той же защиты. Это ответы на два разных вопроса, и применение моторного ответа к немоторному вопросу оставляет проводник незащищенным в диапазоне перегрузки.

Напряжение и отключающая способность несут свою собственную версию ошибки этой категории. В документации к линейке Kempston перечислены соединения gG, протестированные при 415 В переменного тока и 250 В постоянного тока, с 80 кА при 415 В переменного тока и 40 кА при 250 В постоянного тока. Эти цифры не подлежат передаче. Номинальное напряжение 250 В постоянного тока на линии не делает ее кандидатом на использование в цепочке постоянного тока 550 В или массиве постоянного тока 1000 В. Способ гашения дуги, обеспечивающий отключающую способность, зависит от геометрии элемента, наполнителя и напряжения, при котором проводилось испытание. Предохранитель, который сбрасывает ток 40 кА при 250 В постоянного тока, может вызвать искрение в течение длительного периода времени или вообще не погаснуть при более высоком напряжении постоянного тока, когда нет естественного нулевого тока, который мог бы этому способствовать. Столбец DC в таблице данных является свидетельством теста, а не лицензией на экстраполяцию.

Температура корпуса — это переменная, которая чаще всего исключается из арифметики выбора. Линии BS 88 рассчитаны на температуру окружающего воздуха, не превышающую 40 °C, при средней температуре за 24 часа 35 °C. Стандарт прямо определяет, что происходит дальше: когда соединения устанавливаются в корпусах, именно температура внутри корпуса определяет необходимость снижения номинальных характеристик. Опубликованные таблицы снижения характеристик для звеньев типа «Т» показывают масштаб коррекции. Линия с номиналом 63 А при 40 °C указана как 48 А в корпусе с температурой 55 °C, 30 А при 60 °C и еще ниже при 65 °C и выше. Распределительный щит или корпус сумматора, внутренняя температура которого составляет 55–60 °C, не является крайним случаем; это загруженный вольер в теплый день. Перемычка на 63 А, выбранная на паспортной табличке и установленная в этой коробке, по сути, является перемычкой на 48–30 А. Если нагрузка близка к первоначальному номиналу, предохранитель уже находится на уступе своей кривой до того, как произойдет какой-либо сбой, и последующая деградация - окисление элемента, повышение контактного сопротивления, срабатывание предохранителя без причины, объясняющей это, - является тепловым результатом, а не электрическим.

Координация добавляет второй уровень, который не могут охватить одни только текущие рейтинги. Адиабатическая проверка в соответствии с правилом BS 7671 434.5.2 сравнивает термическую стойкость кабеля, k²S², с пропускаемой энергией защитного устройства, I²t. Для кабеля Cu/PVC сечением 35 мм² с k = 115 k²S² составляет примерно 16,2 × 10⁶ A²с. Предохранитель должен пропускать меньше энергии, чем это значение при предполагаемом токе повреждения. Линия, которая удовлетворяет требованиям проверки непрерывного тока, все равно может не пройти адиабатную проверку, если ее общее I²t на уровне неисправности установки превышает выдержку кабеля. Обратное также возможно: предохранитель с очень быстрой кривой и низким I²t хорошо защищает кабель, но может плохо распознавать устройства, расположенные выше по сети, а исследование координации, в котором предполагалось, что одна кривая недействительна, если установленная линия связи имеет другой класс или другое номинальное напряжение, поскольку проходное сопротивление I²t зависит от напряжения, а опубликованное значение при 415 В не описывает устройство при 550 В или при напряжении постоянного тока.

Случай с фотоэлектрической цепочкой показывает, что происходит, когда выбор полярности и предохранителя рассматриваются как независимые решения. Установка мощностью 500 кВт в Японии была под напряжением во время ввода в эксплуатацию с обратной полярностью постоянного тока в одной из девяти объединительных коробок, питающих один инвертор. При замыкании конечного ключа предохранитель обратного тока в этом сумматоре размыкался. Ток, который протекал, оценивался в сотни ампер, и его создавала не неисправная струна, а восемь исправных сумматоров, питающих обратный путь. Предохранитель выполнил свою работу, и вот в чем дело: предохранитель был тем компонентом, который обнаружил ошибку проводки, которую не удалось обнаружить при вводе в эксплуатацию. Но этот результат зависит от того, установлен ли предохранитель в правильной полярности и рассчитан на обратный ток, который может обеспечить параллельная решетка. Линия, выбранная только для прямого тока цепочки или опущенная в предположении, что одной полярности достаточно, удаляет механизм обнаружения вместе с защитой.

Поддельные и неправильно маркированные звенья атакуют одну и ту же цепь безопасности с физической стороны. Опубликованные показатели являются конкретными и поддаются проверке без лаборатории: поддельные звенья BS ​​88 часто легче оригинальных, часто менее 2,2 г, а иногда и всего 1,7 г, поскольку наполнитель из кварцевого песка отсутствует или заменен; керамика белее настоящего корпуса; и торцевые крышки могут быть ослаблены. Песок не является инертной упаковкой. Именно дугогасящая среда обеспечивает заявленную отключающую способность и I²t. Линия без него может пропускать номинальный ток бесконечно долго и все равно взрывоопасно выйти из строя из-за короткого замыкания, поскольку элементу некуда передавать энергию дуги. Расчет выбора, в котором использовалась реальная кривая, теперь описывает устройство, которого нет в держателе.

Общим для всех этих видов отказов является то, что номинал предохранителя, указанный на паспортной табличке, необходим, но недостаточен. Вопрос выбора не в том, «какой ток потребляет нагрузка?» но «при напряжении, температуре, уровне неисправности и физических условиях установки, которые действительно существуют, ведет ли эта линия связи так же, как калиброванный элемент, который описывает ее кривая?» Категория gG/gM должна соответствовать режиму нагрузки. Номинальное напряжение должно соответствовать максимальному напряжению цепи (постоянного или переменного тока) без экстраполяции из более низкого испытательного напряжения. Отключающая способность должна быть проверена при этом напряжении относительно ожидаемого тока повреждения. Температура корпуса должна учитываться как входное значение снижения номинальных характеристик, а не рассматриваться как сноска. I²t на уровне неисправности установки необходимо проверить на соответствие адиабатической стойкости кабеля. А физический источник ссылки должен быть проверяемым, поскольку поддельный элемент имеет кривую, существующую только на его этикетке. Предохранитель, который прошел текущую проверку и не сработал ни один из остальных, не является предохранителем, который «почти исправен». Это компонент, защитная функция которого скорее предполагается, чем установлена, и это предположение будет проверено в самый важный момент.