Замена автоматических выключателей – причина пожаров

    Часто при ремонте здания модернизация электропроводки ограничивается заменой автоматических выключателей в электрощитах. По мнению многих современные автоматические выключатели лучше защитят от перегрузок и токов короткого замыкания старую, отслужившую 20 – 30 и более лет электропроводку с алюминиевыми проводами. А проектирование электроснабжения и выполнение электромонтажных работ при этом не планируют.

    Сейчас самые распространенные автоматические выключатели имеют характеристику срабатывания «С», а 10 лет назад выключатели с другими характеристиками были большой редкостью и поставлялись только по предварительному заказу.

    Если предстоит подобная замена автоматических выключателей без замены электропроводки, то всегда необходимо измерить сопротивление цепи фаза – ноль всех линий и определить ток короткого замыкания в них. При проведении измерений для розеточных линий необходимо найти самую удаленную от электрощита розетку, а для осветительных линий самый удаленный светильник. После чего нанести на график время – токовые характеристики заменяемых автоматических выключателей и тех, которые предполагается устанавливать.

И здесь часто возникают неожиданные сюрпризы – старые, отслужившие 20 – 30 лет автоматические выключатели защищают имеющуюся электропроводку на порядок надежнее, чем некоторые (не правильно используемые) современные устройства. Проблема здесь заключается в том, что сопротивление цепи фаза – ноль в линиях старой электропроводки очень часто слишком велико, и соответственно токи короткого замыкания малы, и зачастую в групповых сетях не превышают величины 100 – 150 А. Особенно это касается зданий, где кабели и провода в групповых линиях достигают длины 50 и более метров.

    До широкого внедрения автоматических выключателей с комбинированными расцепителями, имеющими тепловой и электромагнитный расцепители, использовали преимущественно автоматические выключатели с расцепителями, имеющими обратно зависящую от тока временную характеристику. В жилых зданиях в основном использовались автоматические выключатели АЕ 1031, в общественных зданиях А 3160 и другие.

    Сравнение время – токовых характеристик разных типов автоматических выключателей с номинальным током 16 А показано на Рис. 1 и 2.

    На Рис. 1 показаны автоматический выключатель с характеристикой срабатывания «С» по стандарту IEC-EN60898 (кривые 1 и 2) и автоматический выключатель АЕ 1031 М-2 (кривые 3 и 4, построены по данным каталога электротехнических изделий Тираспольского электроаппаратного завода за 2004 год). Время отключения автоматических выключателей находится в зоне, ограниченной кривыми 1 и 2 для первого выключателя и между кривыми 3 и 4 для второго.

     На Рис. 2 показаны автоматический выключатель с характеристикой срабатывания «B» по стандарту IEC-EN60898 (кривые 1 и 2) и тот же, что и на первом рисунке автоматический выключатель АЕ 1031 М-2 (кривые 3 и 4).

     Старые электропроводки редко имеют хорошее согласование своих параметров с характеристиками современных аппаратов защиты, особенно имеющих кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя к номинальному току срабатывания теплового расцепителя 7-10 и более. Из рисунка 1 видно, что при токах короткого замыкания 100 – 150 А автоматический выключатель с обратно зависящей от тока временной характеристикой АЕ 1031 М-2 16 А отключит цепь примерно в 10 раз быстрее, чем автоматический выключатель С16. Сравнение производим по кривым 1 и 3, отображающих наибольшее время срабатывания аппаратов защиты в пределах технологического разброса их параметров.

    По таблице 1, в которой представлены результаты расчетов нагрева алюминиевых жил кабелей сечением 2,5 и 4 мм² в зависимости от тока короткого замыкания и его длительности определяем допустимость использования автоматического выключателя. Методика расчетов описана в работе Нагрев кабелей при коротком замыкании (часть 1), для алюминиевых жил кабелей коэффициенты в формулах: β=228; К=148; X=0,4; Y=0,08.    

    При токе короткого замыкания 150 А (Рис. 1) автоматический выключатель С16 отключится примерно через 6 секунд, при этом алюминиевые жилы кабелей сечением 2,5 мм² способны нагреться до температуры 250 градусов, а жилы сечением 4 мм² до 125 градусов. То есть кабель с жилами 2,5 мм² близок к воспламенению, а с жилами 4 мм² не дойдет до критической температуры, но вероятность выгорания соединений жил в коробках велика.

Автоматический выключатель с расцепителем, имеющим обратно зависящую от тока временную характеристику отключится примерно за 0,8 секунды. При этом жилы кабеля 2,5 мм² нагреются менее, чем до 90 градусов, а жилы 4 мм² - менее чем до 65 градусов.

В первую очередь определять температуру жил необходимо при токах короткого замыкания, близких к порогу срабатывания электромагнитных расцепителей. Если ток короткого замыкания в конце линии существенно меньше этой величины, то при приближении точки замыкания к электрощиту он все равно его достигнет.

    Автоматические выключатели с характеристикой срабатывания «B» защитят старую электропроводку значительно лучше (Рис. 2), чем выключатели с характеристикой «С». Хотя при токах короткого замыкания 60 – 75 Ампер уступают автоматическим выключателям АЕ 1031. Но при токах короткого замыкания более 80 А выключатели В16 значительно превосходят выключатели АЕ 1031 по надежности защиты.

Таблица 1

    Конечно, подобрать защиту для старой электропроводки, что бы она удовлетворяла требованиям ПУЭ 7-го издания при коротком замыкании (отключение линии за 0,2 секунды при напряжении 380 В и за 0,4 секунды при напряжении 220 В в сетях с глухозаземленной нейтралью) крайне трудно, иногда практически невозможно. Но подбором автоматических выключателей с разными время – токовыми характеристиками всегда следует стремиться к лучшему результату. При токах короткого замыкания, превышающих порог срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя с комбинированным расцепителем, защита кабелей осуществляется значительно надежнее, чем ее выполняют автоматические выключатели с обратно зависящей от тока временной характеристикой. И конечно, везде, где допустимо уменьшить номинал автоматического выключателя, необходимо воспользоваться этой возможностью.

Если посмотреть рисунок с время – токовыми характеристиками предохранителя и автоматического выключателя С16 в работе Защита кабелей от токов короткого замыкания, то точно такая же проблема может возникнуть при замене предохранителей на автоматические выключатели.

     Но всегда необходимо стремиться не латать старую сеть, а выполнить проектирование новой электропроводки и осуществить замену старых проводов на современные кабели.

7 апреля 2013 г.

К ОГЛАВЛЕНИЮ