Как изборът на предпазител влияе върху цялостната безопасност на системата?

Връзка с предпазител BS 88, избрана чрез съпоставяне на нейното число в ампера с тока на натоварване, не е решение за безопасност. Това е предположение, облечено като спецификация. Устройството, което се озовава в държача, може да носи правилния ток, да премине проверка за непрекъснатост и все пак да не изпълни единствената функция, която оправдава съществуването му: прекъсване на повреда, преди кабелът или оборудването зад него да се повредят. Разликата между „монтиран“ и „защитен“ е мястото, където се намират повечето повреди, свързани с безопасността, и тя е по-голяма, отколкото предлага каталогът.

Първото място, където празнината се отваря, е категорията на използване. BS 88-2 и хармонизираният IEC 60269-2 разделят връзките с пълен обхват на gG за защита на проводници и оборудване с общо предназначение и gM за вериги на двигателя. На лист с данни тези два могат да изглеждат взаимозаменяеми - едно и също тяло, сходни номинални токове, същата 80 kA мощност на прекъсване при 415 V AC. Те не са. Връзка gM е изградена, за да премине през пренапрежението на блокирания ротор на двигател с директно включване и неговата крива време-ток е изместена, за да понесе това пренапрежение без отваряне. Поставете gM връзка на захранващо устройство, което не вижда натиска на двигателя - вход за задвижване с променлива скорост, разпределителна подводна мрежа, осветителна верига - и предпазителят е избран за мито, което не съществува. Кабелът зад него сега е защитен от устройство, чиято характеристика на претоварване никога не е била начертана за този кабел.

Виждал съм тази грешка оправдана с мотива, че връзката gM "има по-висок марж." Не става. Той има различен запас, поставен там, където стартовият удар на двигателя го изисква, и премахнат от региона, където трябва да се изчисти продължително претоварване на захранващо устройство без двигател. 63 A gG връзка и 63 A gM връзка не са две степени на една и съща защита. Те са отговори на два различни въпроса и прилагането на моторния отговор към немоторния въпрос оставя проводника незащитен в лентата на претоварване.

Напрежението и капацитетът на прекъсване имат своя собствена версия на тази категория грешка. Документацията на серията Kempston изброява gG връзките като тествани при 415 V AC и 250 V DC, с 80 kA при 415 V AC и 40 kA при 250 V DC. Тези цифри не могат да се прехвърлят. Рейтинг 250 V DC на връзката не я прави кандидат за низ от 550 V DC или масив от 1000 V DC. Поведението при гасене на дъгата, което създава капацитета на прекъсване, е свързано с геометрията на елемента, уплътнението на пълнежа и напрежението, при което връзката е тествана. Предпазител, който освобождава 40 kA при 250 V DC, може да запали дъга за продължителен период от време или изобщо да не успее да изгасне при по-високо постоянно напрежение, където няма естествен нулев ток, който да му помогне. Колоната DC в листа с данни е доказателство за тест, а не разрешение за екстраполация.

Температурата на корпуса е променливата, която най-последователно се пропуска от аритметиката за избор. Връзките BS 88 се отнасят за температура на околния въздух, която не надвишава 40 °C, със средна 24-часова стойност от 35 °C. Стандартът е директен за това, което се случва след това: когато връзките са монтирани в корпуси, температурата вътре в корпуса е тази, която определя дали е необходимо намаляване на мощността. Публикуваните таблици за намаляване на номиналните стойности за връзки тип „T“ показват мащаба на корекцията. Връзка с номинален ток 63 A при 40 °C е посочена като 48 A в кутия с 55 °C, 30 A при 60 °C и още по-ниска при 65 °C и повече. Разпределително табло или корпус на комбинатор, работещ при 55–60 °C вътрешно, не е краен случай; това е натоварено заграждение в топъл ден. Връзка 63 A, избрана на табелката с данни и инсталирана в тази кутия, на практика е връзка 48–30 A. Ако товарът е близо до първоначалния рейтинг, предпазителят вече е на рамото на своята крива, преди да възникне каквато и да е повреда, и влошаването, което следва - окисляване на елемента, повишаване на съпротивлението на контакта, предпазител, който се отваря без повреда, за да го обясни - е термичен резултат, а не електрически.

Координацията добавя втори слой, който текущите оценки не могат да обхванат сами по себе си. Адиабатната проверка съгласно BS 7671 Регламент 434.5.2 сравнява термичната устойчивост на кабела, k²S², с пропуснатата енергия на защитното устройство, I²t. За 35 mm² Cu/PVC кабел с k = 115, k²S² е приблизително 16,2 × 10⁶ A²s. Предпазителят трябва да пропуска по-малко енергия от тази цифра при очаквания ток на повреда. Връзка, която удовлетворява проверката за постоянен ток, все още може да се провали при адиабатната проверка, ако нейният общ I²t на нивото на повреда на инсталацията надвишава издръжливостта на кабела. Обратното също е възможно: предпазител с много бърза крива и нисък I²t защитава кабела щедро, но може да дискриминира слабо срещу устройства нагоре по веригата и изследване на координацията, което приема, че една крива е невалидна, ако инсталираната връзка е от различен клас или различно напрежение, тъй като пропускането на I²t зависи от напрежението и публикуваната стойност при 415 V не описва устройството при 550 V или при постоянно напрежение.

Случаят с фотоволтаичен низ показва какво се случва, когато полярността и изборът на предпазител се третират като независими решения. Инсталация от 500 kW в Япония беше захранена по време на пускането в експлоатация с обърнат DC поляритет в една от деветте комбиниращи кутии, захранващи единичен инвертор. Когато последният ключ беше затворен, предпазителят за обратен ток в този комбинатор се отвори. Токът, който протичаше, се оценяваше на стотици ампери, задвижван не от повредената струна, а от осем здрави комбинатора, захранващи обратния път. Предпазителят свърши работата си, което е важното: предпазителят беше компонентът, който откри грешка в окабеляването, която последователността на пускане в експлоатация не беше уловила. Но този резултат зависи от наличието на предпазител в правилната полярност и номинален за обратния ток, който паралелният масив може да достави. Връзка, избрана само за ток на низ от права посока или пропусната при предположението, че един поляритет е достатъчен, премахва механизма за откриване заедно със защитата.

Фалшиви и неправилно маркирани връзки атакуват същата защитна верига от физическа страна. Публикуваните показатели са специфични и могат да бъдат проверени без лаборатория: фалшивите връзки BS 88 често са по-леки от оригиналните единици, често под 2,2 g и понякога до 1,7 g, тъй като пълнежът от силициев пясък липсва или е заменен; керамиката е по-бяла от оригиналното тяло; и крайните капачки може да са разхлабени. Пясъкът не е инертна опаковка. Това е дъгогасителната среда, която прави публикуваната мощност на прекъсване и I²t възможна. Връзка без него може да носи номинален ток за неопределено време и все пак да се повреди експлозивно при повреда, тъй като елементът няма къде да прехвърли енергията на дъгата. Изчислението за избор, което използва истинската крива, сега описва устройство, което не е в държача.

Общото между всички тези режими на повреда е, че номиналната стойност на предпазителя е необходима, но не е достатъчна. Въпросът за избор не е "какъв ток черпи товара?" но "при напрежението, температурата, нивото на повреда и физическите условия на инсталиране, които действително съществуват, тази връзка все още ли се държи като калибрирания елемент, който описва нейната крива?" Категорията gG/gM трябва да съответства на натоварването на товара. Номиналното напрежение трябва да съответства на максималното напрежение на веригата, DC или AC, без екстраполация от по-ниско тестово напрежение. Капацитетът на прекъсване трябва да се провери при това напрежение спрямо очаквания ток на повреда. Температурата на корпуса трябва да се прилага като вход за понижаване, а не като бележка под линия. I²t на ниво повреда на инсталацията трябва да се провери спрямо адиабатната устойчивост на кабела. И физическият източник на връзката трябва да може да се провери, защото фалшивият елемент има крива, която съществува само върху етикета му. Предпазител, който преминава текущата проверка и не отговаря на някой от другите, не е предпазител, който е "почти правилен". Това е компонент, чиято защитна функция е по-скоро приета, отколкото установена, и предположението ще бъде тествано в момента, в който е най-важно.