Автомати в щиті СЕС: селективність, дерейтинг і порядок номіналів

Кожен автомат у щиті підібраний правильно, а при короткому замиканні на одній розетці світло гасне в усьому будинку. Причина не в помилці розрахунку, а в тому, що номінал, це не єдиний параметр автомата. Автомати в щиті працюють як система щаблів, і від того, наскільки узгоджені між собою автоматичні вимикачі, залежить, чи вимкнеться тільки пошкоджена лінія, чи весь об’єкт. У щиті для сонячної станції до цього додається обмежений струм короткого замикання від інвертора, тому загальні поради з побутових щитів працюють гірше. Нижче, правила складання щита: порядок номіналів, селективність і поправка на нагрів. Для добору компонентів знадобиться низьковольтне обладнання для автономних джерел.

Що таке селективність і навіщо вона в щиті

Селективність, це властивість захисту, за якої під час аварії вимикається лише пошкоджена ділянка, а решта об’єкта залишається під напругою. У правильно зібраному щиті коротке замикання на розетковій групі має відключити груповий автомат цієї лінії й не торкнутися вводу. Саме це відрізняє щит, зібраний як система, від набору окремо справних автоматичних вимикачів.

Селективність автоматів забезпечується різницею між щаблями за двома параметрами: за номіналом і за час-струмовою характеристикою. Нижній щабель має спрацьовувати раніше й від меншого струму, ніж верхній, тому груповий автомат реагує на аварію швидше за ввідний. Якщо ця різниця витримана по всьому ланцюгу, аварія локалізується там, де виникла.

Без селективності щит поводиться грубо. При короткому замиканні або перевантаженні на одній лінії струм проходить через усі щаблі одночасно, і якщо ввідний автомат виявляється не менш чутливим за груповий, першим вибиває саме він. Наслідок, знеструмлений весь будинок замість однієї розетки, а причину аварії ще треба шукати, бо відключення не показало пошкоджену ділянку. Тому селективність, це не запас надійності, а базова вимога до щита, від якої залежить, наскільки зрозуміло він реагуватиме на несправність.

Порядок номіналів по щаблях щита

Номінали автоматів у щиті зростають від групи до вводу, і між сусідніми щаблями витримують кратність. Практичне правило, сусідні щаблі розводять хоча б на один-два стандартні номінали, а краще приблизно в півтора рази за струмом, щоб нижній автомат встиг спрацювати першим. Тоді порядок номіналів автоматів працює на селективність, а не проти неї.

Ланцюг захисту вибудовують від вводу до навантаження. Приклад: ввід на 50 А захищає весь об’єкт і кабель вводу, після нього йде розподіл на 32 А по секціях, а вже від секції відходять групи, розетки на 16 А і освітлення на 10 А. На кожному переході номінал знижується, і кратність між ввідним і груповим автоматом виходить достатньою, щоб аварія в групі не піднімалася до вводу. Як під конкретний інвертор підібрати значення, показано в матеріалі як розрахувати номінал автомата під інвертор.

Селективність важлива там, де один автомат стоїть над кількома: ввід над розподілом, розподіл над групами. Де щабель захищає єдину лінію й нижче нього немає розгалуження, суворою кратністю можна знехтувати, бо додатковий проміжний автомат тут нічого не локалізує. Автоматичні вимикачі в щиті мають бути узгоджені саме на розгалуженнях, а не всюди підряд.

Таблиця щаблів захисту

Дерейтинг: чому в щільному щиті автомати тримають менше

Дерейтинг автомата, це зниження реального робочого струму порівняно з номіналом через нагрів у щиті. Номінал вказують для одиночного автомата за нормованої температури, а в щільному ряду умови інші, тому фактично автомат тримає менше, ніж написано на корпусі.

Спрацьовує тут тепловий розчіплювач: він реагує не тільки на струм, а на температуру біметалевої пластини. Коли на DIN-рейці автомати стоять упритул, сусідні модулі гріють один одного, і температура в щиті піднімається вище тієї, за якої вказано номінал. Розчіплювач бачить сумарний нагрів і відключає лінію за струму, меншого за номінальний. Що щільніший монтаж і що більше навантажених модулів у ряду, то помітніший ефект.

Виробники дають на це поправку: за монтажу впритул закладають зниження струму на 20–25%. Тобто автомат на 16 А у щільному ряду варто розглядати як розрахований приблизно на 12 А тривалого струму. Рішень два. Перше, закладати запас за номіналом кабелю й навантаження, щоб робочий струм із урахуванням поправки залишався в межах. Друге, передбачати вентиляційні проміжки в щиті, розсуваючи навантажені автомати або лишаючи порожні модулі між ними, щоб нагрів модулів розсіювався. Часто ці два підходи поєднують.

Особливість щита з автономним джерелом

Інвертор обмежує струм короткого замикання, і через це класична селективність за струмом працює гірше, ніж у мережевому щиті. У побутовому щиті від мережі струм КЗ великий, тож автомати надійно розрізняють аварію за величиною струму. Автономне джерело віддає обмежений струм, близький до робочого, і різниця, за якою щаблі мали б відсікатися один від одного, стає малою.

Через це на резервній лінії посилюється вимога до характеристики. Характеристика B спрацьовує від меншої кратності струму, ніж характеристика C, тому в умовах обмеженого струму КЗ саме B дає шанс, що груповий автомат встигне відключитися. На резервній лінії, яку живить інвертор, характеристику B ставлять на всіх щаблях, від автомата після АВР до груп, інакше електромагнітний розчіплювач може взагалі не спрацювати від слабкого струму аварії. Резервна лінія щита тому проєктується під найгірший випадок, коли об’єкт живиться від батарей, а не від мережі. Конкретний номінал на вихід інвертора рахують окремо, за вихідним струмом, у статті про розрахунок номіналу. Чому на боці акумуляторів логіка захисту інша, розібрано окремо: чому на боці акумуляторів потрібен інший автомат.

Чотири помилки при складанні щита

Помилки в щиті повторюються з об’єкта на об’єкт, і майже всі вони про узгодження, а не про добір окремого автомата.

Однаковий номінал на вводі й на групі. Наслідок, немає кратності між щаблями, і при аварії в групі так само ймовірно вибиває ввідний. Правильно, розводити сусідні щаблі за номіналом, лишаючи вводу запас над найбільшою групою.

Щільний монтаж без поправки на нагрів. Наслідок, автомати відключаються за струму нижче номіналу й здаються несправними. Правильно, закладати дерейтинг 20–25% або лишати вентиляційні проміжки між навантаженими модулями.

Характеристика C на резервній лінії. Наслідок, за обмеженого струму КЗ від інвертора автомат не встигає спрацювати. Правильно, ставити характеристику B на всіх щаблях лінії, яку живить автономне джерело.

Щит підібраний упритул за кількістю модулів. Наслідок, немає куди додати лінію, а щільний ряд лишає менше місця на розсіювання тепла. Правильно, брати корпус із запасом за кількістю модулів у щиті, одразу з місцем на розширення й проміжки.

Висновок і що далі

Автомат у щиті визначають три речі разом: номінал, час-струмова характеристика і місце на рейці. Правильний номінал не гарантує ні селективності, ні реального робочого струму, якщо не враховано порядок щаблів і нагрів. Зберіть щит як систему, і він реагуватиме на аварію зрозуміло, вимикаючи тільки пошкоджену ділянку.

Підібрати компоненти під конкретний проєкт і замовити комплектацію щита під ключ зручно в каталозі. Щоб купити автоматичні вимикачі Sanlarix та подивитися їхню ціну й наявність, відкрийте автоматичні вимикачі в каталозі, там же зібрано весь каталог низьковольтного обладнання для автономних джерел.

Часті питання