§434 — Захист від короткого замикання та адіабатичне рівняння

Кабель, який коректно розрахований на свій номінальний робочий струм (§523), тим самим автоматично не є стійким до струму короткого замикання. §434 встановлює окрему, додаткову вимогу: кабель повинен витримувати теплове навантаження короткого замикання до моменту спрацювання захисту — це інша перевірка, ніж розрахунок допустимого струмового навантаження за §523 та оцінка селективності за §536.

Адіабатичне рівняння

$$S = \frac{\sqrt{I^2 t}}{k}$$

S — мінімально необхідний переріз (мм²)
I — струм короткого замикання (А)
t — час відключення (с) — рівняння справедливе для часу відключення до 5 секунд; за коротших, швидших пошкоджень передбачається, що виділення тепла відбувається адіабатично (без тепловідведення в навколишнє середовище), звідси й назва.
k — константа, що залежить від матеріалу/ізоляції

k-коефіцієнти

Жила/ізоляція	k-коефіцієнт	Початкова температура → максимальна кінцева температура
Мідь / ПВХ	115	70°C → 160°C
Мідь / XLPE	143	90°C → 250°C

Ці значення взято з таблиці 43A (IEC 60364-5-54) і вони гармонізовані на міжнародному рівні — ті самі k-коефіцієнти використовуються, наприклад, і в BS 7671.

Дві окремі перевірки

На практиці §434 вимагає двох незалежних перевірок, обидві з яких мають бути пройдені:

Теплова перевірка кабелю (наведене вище адіабатичне рівняння): чи витримає кабель енергію I²t короткого замикання без пошкодження ізоляції?
Вимикальна здатність захисного пристрою: чи є номінальна вимикальна здатність (Icu/Icn) автоматичного вимикача або запобіжника більшою або рівною очікуваному струму короткого замикання в точці встановлення?

Одна перевірка нічого не говорить про іншу: захисний пристрій із достатньою вимикальною здатністю захищає сам себе, але не гарантує, що кабель за ним термічно витримає пропускну енергію — і навпаки.

Чому це важливо поряд із §523

Кабель може бути повністю коректно розрахований за таблицями допустимого струмового навантаження §523 (Iz ≥ Ib, див. гід з поправочних коефіцієнтів) і все ж виявитися недостатнім за перерізом для короткого замикання, якщо вищерозташований захист відключається надто повільно: пропускна енергія (I²t) зростає зі збільшенням часу відключення. Тому §434 — це додаткова, а не замінна перевірка понад розрахунок допустимого струмового навантаження.

Часті помилки

Перевірка лише §523 (робочого струму) з припущенням, що це також гарантує стійкість до короткого замикання — це дві окремі вимоги щодо розрахунку.
Використання неправильного k-коефіцієнта — кабелі з ізоляцією з ПВХ та XLPE мають різну максимальну кінцеву температуру і, відповідно, різне значення k; плутанина призводить до заниження або завищення потрібного перерізу.
Перевірка лише вимикальної здатності (Icu/Icn) без теплової перевірки кабелю — обидві перевірки обов'язкові, а не одна з двох.
Ігнорування межі у 5 секунд — за тривалішого часу відключення адіабатичне припущення (відсутність тепловідведення) більше не діє, і потрібно використовувати інший метод розрахунку.

Захист від короткого замикання та адіабатичне рівняння — §434