Защита от короткого замыкания и адиабатическое уравнение — §434
§434 — Защита от короткого замыкания и адиабатическое уравнение
Кабель, который корректно рассчитан на свой номинальный рабочий ток (§523), тем самым автоматически не является стойким к току короткого замыкания. §434 устанавливает отдельное, дополнительное требование: кабель должен выдерживать тепловую нагрузку короткого замыкания до момента срабатывания защиты — это иная проверка, чем расчёт допустимой токовой нагрузки по §523 и оценка селективности по §536.
Адиабатическое уравнение
$$S = \frac{\sqrt{I^2 t}}{k}$$
- S — минимально необходимое сечение (мм²)
- I — ток короткого замыкания (А)
- t — время отключения (с) — уравнение справедливо для времени отключения до 5 секунд; при более коротких, быстрых повреждениях предполагается, что выделение тепла происходит адиабатически (без теплоотвода в окружающую среду), отсюда и название.
- k — константа, зависящая от материала/изоляции
k-коэффициенты
| Жила/изоляция | k-коэффициент | Начальная температура → максимальная конечная температура |
|---|---|---|
| Медь / ПВХ | 115 | 70°C → 160°C |
| Медь / XLPE | 143 | 90°C → 250°C |
Эти значения взяты из таблицы 43A (IEC 60364-5-54) и гармонизированы на международном уровне — те же k-коэффициенты используются, например, и в BS 7671.
Две раздельные проверки
На практике §434 требует двух независимых проверок, обе из которых должны быть пройдены:
- Тепловая проверка кабеля (приведённое выше адиабатическое уравнение): выдержит ли кабель энергию I²t короткого замыкания без повреждения изоляции?
- Отключающая способность защитного устройства: является ли номинальная отключающая способность (Icu/Icn) автоматического выключателя или предохранителя больше или равной предполагаемому току короткого замыкания в точке установки?
Одна проверка ничего не говорит о другой: защитное устройство с достаточной отключающей способностью защищает само себя, но не гарантирует, что кабель за ним термически выдержит пропускаемую энергию — и наоборот.
Почему это важно наряду с §523
Кабель может быть полностью корректно рассчитан по таблицам допустимой токовой нагрузки §523 (Iz ≥ Ib, см. гид по поправочным коэффициентам) и всё же оказаться недостаточным по сечению для короткого замыкания, если вышестоящая защита отключается слишком медленно: пропускаемая энергия (I²t) растёт по мере увеличения времени отключения. Поэтому §434 — это дополнительная, а не заменяющая проверка сверх расчёта допустимой токовой нагрузки.
Частые ошибки
- Проверка только §523 (рабочего тока) с предположением, что это также гарантирует стойкость к короткому замыканию — это два отдельных требования по расчёту.
- Использование неверного k-коэффициента — кабели с изоляцией из ПВХ и XLPE имеют разную максимальную конечную температуру и, соответственно, разное значение k; путаница приводит к занижению или завышению требуемого сечения.
- Проверка только отключающей способности (Icu/Icn) без тепловой проверки кабеля — обе проверки обязательны, а не одна из двух.
- Игнорирование ограничения в 5 секунд — при более длительном времени отключения адиабатическое допущение (отсутствие теплоотвода) больше не действует, и нужно использовать другой метод расчёта.
См. также
Читать далее
- §411Автоматическое отключение питания (АУП)
- §559Досвечивание (ассимиляционное освещение) — деление на группы, тип УЗО и защита теплиц
- §443Защита от перенапряжения (SPD)
- §536Распределительные щиты и селективность между защитными аппаратами
- NEN-EN 50549Когенерационные установки (WKK) — подключение к сети, защита и анти-островная защита
- §560Аварийное освещение и освещение путей эвакуации — §560