Icw и Icm силового выключателя — кратковременный ток и включающая способность наряду с Icu/Ics

Руководство о настройках силового выключателя (LSI) рассматривает параметры срабатывания, которые выключатель сам использует для определения, когда отключаться. [Руководство об ожидаемом токе короткого замыкания и выборе Icu](/guides/nen-1010/prospectieve-kortsluitstroom-icu-dimensionering) рассматривает, как Icu выключателя должен соответствовать фактическому току КЗ в месте его установки. Эта статья рассматривает две дополнительные, часто упускаемые из виду характеристики короткого замыкания из того же стандарта — Icw и Icm — которые становятся особенно актуальными, когда выключатель применяется в схеме селективной защиты с временной ступенчатостью.

Icw — среднеквадратичный кратковременно выдерживаемый ток

Icw (номинальный кратковременно выдерживаемый ток) — это среднеквадратичное (RMS) значение тока короткого замыкания, которое силовой выключатель может выдержать в течение определённого короткого времени — обычно где-то между 0,05 и 1 секундой — без ухудшения своих свойств, при этом сам выключатель не отключается.

Это напрямую актуально при временно-ступенчатой селективной схеме защиты: для достижения селективности между вышестоящим и нижестоящим выключателем вышестоящий выключатель намеренно задерживается (см. руководство о настройках LSI), чтобы нижестоящий выключатель, находящийся ближе к месту повреждения, отключился первым. В течение этой задержки вышестоящий выключатель, однако, остаётся замкнутым и пропускает через себя полный ток КЗ. Если этот выключатель не может выдержать ток КЗ в течение установленного времени задержки без повреждения — то есть если его Icw для этого времени слишком низок, — схема селективности недействительна, даже если Icu того же выключателя вполне достаточен для окончательного отключения повреждения.

Icm — включающая способность в пиковом значении

Icm (номинальная включающая способность при коротком замыкании) — это пиковое значение тока, на который силовой выключатель может включиться при уже существующем коротком замыкании, без сваривания контактов или механического повреждения из-за электродинамических сил этого пикового тока. В отличие от Icu и Ics (выражаемых в среднеквадратичных значениях), Icm является пиковым значением и в IEC 60947-2 выводится из Icu через коэффициент умножения k, зависящий от диапазона Icu и связанного с ним стандартизированного коэффициента мощности испытательного тока:

Icm = k × Icu

где k обычно составляет порядка 1,5–2,2, увеличиваясь по мере роста Icu (более низкий коэффициент мощности при более высоких токах КЗ даёт более высокое соотношение между пиковым и среднеквадратичным значением).

Внимание: точные значения коэффициента k для отдельных диапазонов Icu и связанный с ними стандартизированный коэффициент мощности приведены в таблице в IEC 60947-2; эта статья рассматривает принцип вывода, а не полную таблицу.

Почему это две отдельные характеристики, отличные от Icu/Ics

Icu и Ics описывают способность выключателя отключать короткое замыкание (соответственно предельное значение и значение, предназначенное для повторного применения). Icw и Icm описывают два совершенно разных момента в "жизни" повреждения на данном выключателе:

• Icw: может ли выключатель некоторое время выдержать ток КЗ, не отключаясь сам (актуально при намеренной задержке, используемой для селективности)?
• Icm: может ли выключатель включиться на уже существующее повреждение без механического повреждения от пикового тока?

Выключатель может иметь вполне достаточный Icu для своего места в установке, но при этом не подходить для конкретной селективной схемы, поскольку указанный Icw для требуемого времени задержки слишком низок, или потому что риск включения на существующее повреждение (например, при повторном включении после неизвестной неисправности в другом месте установки) требует Icm, которого выключатель не достигает.

Практическая значимость

При проектировании или оценке временно-ступенчатой селективной схемы защиты между двумя или более последовательно соединёнными силовыми выключателями недостаточно сравнить только Icu каждого выключателя с ожидаемым током КЗ в его месте установки — необходимо также проверить Icw вышестоящего выключателя относительно фактически настроенного времени задержки (tsd) из настроек LSI. При выборе выключателя для позиции, где существует реальный риск включения на уже существующее повреждение (например, при повторной подаче напряжения после неизвестного нарушения), указанный Icm также является релевантным критерием выбора.

Частые ошибки

1. Проверка только Icu при настройке временно-ступенчатой схемы селективности без проверки, достаточен ли Icw вышестоящего выключателя для настроенного времени задержки.
2. Путаница между Icm и Icu — Icm является пиковым значением и обычно значительно выше среднеквадратичного значения Icu; эти две величины нельзя напрямую сравнивать без коэффициента k.
3. Использование указанного значения Icw без учёта связанной с ним продолжительности — Icw, указанный для 0,05 с, ничего не говорит о том, выдержит ли выключатель тот же ток также в течение 1 с.
4. Предположение, что более высокий Icu автоматически означает более высокие Icw и Icm — это отдельно испытываемые и указываемые свойства, которые могут различаться в зависимости от типа и производителя выключателя.

Связанные материалы

• Настройки силового выключателя — L, S, I и G в кривой LSI(G)
• Ожидаемый ток короткого замыкания — выбор Icu
• Распределительные устройства и селективность между защитами
• Силовой выключатель — MCCB против автоматического выключателя