Характеристика с автоматического выключателя постоянный ток

Когда слышишь про характеристики автоматических выключателей постоянного тока, многие сразу думают о кривых отключения — но на деле там куча нюансов, которые в спецификациях мелким шрифтом пишут. Вот, к примеру, в проекте 2018 года для тяговой подстанции мы сначала взяли стандартные АВ с номиналом 100А, а они при пусковых токах срабатывали раньше времени. Пришлось разбираться, что для постоянного тока времятоковая характеристика должна учитывать не только перегрузку, но и скорость нарастания дуги — это в переменном токе не так критично.

Особенности конструкции и подбора

В автоматических выключателях постоянного тока дугогасительная камера — это не просто коробка с пластинами. У нас на объекте в Новосибирске ставили аппараты от ООО Юэцин Сутун Электрооборудование, так там решётка из магнитного материала была, которая не только дробит дугу, но и стабилизирует её перемещение. Китайские коллеги с завода в Юэцине объясняли, что для напряжений выше 750В им пришлось увеличивать количество разрывов до трёх — иначе при коммутации 1500В дуга прожигала контакты за два месяца.

Помню, как в 2019 году мы ошиблись с выбором по скорости отключения. Для защиты солнечных батарей взяли АВ с времятоковой характеристикой K (8-12Iн), а оказалось, что при затенении панелей возникают броски до 15Iн длительностью 20мс — аппараты постоянно выбивало. Перешли на характеристику Z (2-4Iн), но пришлось пересчитывать сечение шин, потому как ток короткого замыкания в буферных батареях мог достигать 50кА.

Тут ещё важно смотреть на сертификаты. Не все производители указывают, что их автоматические выключатели постоянного тока тестировались на остаточный ток утечки. Мы как-то закупили партию без маркировки DC — в итоге на контактной сети трамвая через полгода появились точки перегрева на клеммах. Разобрались — оказалось, дуга постоянного тока создаёт устойчивую плазму, которая постепенно разрушает медные контакты.

Практические кейсы и ошибки

На подстанции метро в Екатеринбурге был случай: ставили импортные АВ на 3000А, а они при первом же КЗ сработали с задержкой 150мс вместо заявленных 80. Когда вскрыли — оказалось, механизм расцепления не был рассчитан на постоянную составляющую тока. Пришлось экстренно заказывать аппараты у ООО Юэцин Сутун Электрооборудование, которые специально для таких случаев делают биметаллические пластины с антимагнитным покрытием.

Ещё частый косяк — не учитывают полярность. В схемах рекуперативного торможения электропоездов если перепутать полюса на АВ, то электродинамические силы не гасят дугу, а наоборот, затягивают её вглубь камеры. У нас так однажды дуга прожгла стенку корпуса и вызвала межфазное замыкание на раму. Теперь всегда маркируем ?+? и ?-? краской — старый приём, но работает надёжнее стикеров.

По поводу температурных поправок: в инструкциях пишут стандартные коэффициенты, но на практике для автоматических выключателей постоянного тока в закрытых щитах надо учитывать нагрев от соседних аппаратов. Замеряли как-то в июле — в нижнем ярусе щита температура была +45°C, а наверху, где стояли наши АВ — все +65°C. Из-за этого ток отключения снизился на 15%, и защита срабатывала ложно. Пришлось ставить принудительную вентиляцию — простое решение, но о нём часто забывают.

Нюансы монтажа и обслуживания

При установке в цепях заряда аккумуляторов важно соблюдать угол подключения шин. Если подводящий провод идёт под острым углом к магнитной решётке, то поле искривления мешает нормальному гашению дуги. Мы в таких случаях используем Г-образные клеммы — их, кстати, в каталоге https://www.sutong.ru можно найти в разделе ?Аксессуары для монтажа?.

Обслуживание — отдельная тема. Раз в полгода надо проверять состояние контактов, но не все это делают. Помню, на металлургическом комбинате в Череповце АВ стоял три года без проверки — когда вскрыли, оказалось, что подвижный контакт оплавился на 30%. Хорошо, что не произошло КЗ — аппарат бы просто не отключился. Теперь всегда рекомендую клиентам ООО Юэцин Сутун Электрооборудование проводить термографический контроль раз в квартал.

Ещё момент: при замене АВ многие не смотрят на состояние изоляции вводных проводов. Постоянный ток вызывает электромиграцию меди в изоляции — со временем появляются токопроводящие ?дорожки?. Мы как-то поставили новый выключатель, а через неделю он сгорел — оказалось, старый кабель уже был с повреждённой изоляцией, и возник пробой на корпус.

Сравнение производителей и тенденции

Если говорить про российский рынок, то тут часто предлагают перемаркированные китайские аппараты. Но у того же ООО Юэцин Сутун Электрооборудование есть завод в провинции Чжэцзян, который специализируется именно на автоматических выключателях постоянного тока — там тестируют каждый аппарат на стенде с индуктивной нагрузкой. В 2020 году мы сравнивали их продукцию с европейскими аналогами — по скорости отключения разница всего 2-3мс, зато цена в полтора раза ниже.

Сейчас многие переходят на гибридные системы с полупроводниковыми расцепителями. Но в таких решениях есть своя проблема — при импульсных нагрузках полупроводники могут давать ложные срабатывания. Мы тестировали подобные аппараты на железнодорожной станции — при проходе электровоза регистрировали до 50 ложных отключений в сутки. Вернулись к классическим электромеханическим расцепителям — надёжнее.

Интересно, что для ветроэнергетики появились новые требования — там нужны АВ с возможностью дистанционного повторного включения после срабатывания по перегрузке. Стандартные модели так не умеют, приходится ставить дополнительные блоки управления. На https://www.sutong.ru видел подобные решения, но сам ещё не тестировал — планируем в следующем месяце попробовать на объекте в Крыму.

Выводы и рекомендации

Главное, что понял за годы работы — не бывает универсальных решений для автоматических выключателей постоянного тока. Каждый случай надо рассматривать отдельно: где-то важна скорость отключения, где-то — стойкость к циклическим нагрузкам. Всегда запрашиваю у производителей протоколы испытаний именно для моих условий эксплуатации — с учётом климата, вибрации, качества сети.

Сейчас чаще всего рекомендую аппараты с номиналами от 100А до 2500А — этот диапазон покрывает 90% потребностей промышленности. Для особых случаев (например, для электролизных установок) лучше брать специализированные модели — они дороже, но зато точно отработают свой срок.

Из последних наработок: обязательно проверяйте соответствие стандартам МЭК 60947-2 для постоянного тока — некоторые производители указывают только параметры для переменного. И не экономьте на монтаже — плохо затянутая клемма выведет из строя даже самый дорогой автоматический выключатель. Проверено на горьком опыте.