Использование 4-х полюсных автоматических выключателей

[dimok_62rus]

Коллеги, появился вопрос о целесообразности использования 4-х полюсных автоматических выключателей. Существует какое-либо жесткое требование в установке 4-х полюсных автоматов для защиты нулевого рабочего проводника? Возможна ли установка 3-х полюсных автоматов?
Исходные данные сети: трехфазная сеть, система TN-C-S, до автоматов установлено ИБП, после автоматов однофазная нелинейная нагрузка (серверное оборудование), нагрузка распределена равномерно по трем фазам, сечение проводников N=L, зона не взрывоопасная.

[Ryzhij]

Исходные данные сети: трехфазная сеть, система TN-C-S, до автоматов установлено ИБП, после автоматов однофазная нелинейная нагрузка (серверное оборудование), нагрузка распределена равномерно по трем фазам, сечение проводников N=L, зона не взрывоопасная

При таких условиях геометрическая сумма токов в нулевом рабочем проводнике даже при равномерно распределённой нагрузке не будет равна нулю, особенно если нелинейная нагрузка не содержит цепей коррекции пик-фактора. Сумма токов в нулевом проводнике может кратно превышать токи в фазных проводниках.
Нулевой рабочий проводник в такой системе должен быть защищён автоматом.

[dimok_62rus]

Исходные данные сети: трехфазная сеть, система TN-C-S, до автоматов установлено ИБП, после автоматов однофазная нелинейная нагрузка (серверное оборудование), нагрузка распределена равномерно по трем фазам, сечение проводников N=L, зона не взрывоопасная

При таких условиях геометрическая сумма токов в нулевом рабочем проводнике даже при равномерно распределённой нагрузке не будет равна нулю, особенно если нелинейная нагрузка не содержит цепей коррекции пик-фактора. Сумма токов в нулевом проводнике может кратно превышать токи в фазных проводниках.
Нулевой рабочий проводник в такой системе должен быть защищён автоматом.

Спасибо.
Еще вопрос. В данном случае ИБП не являются фильтром гармоник вызывающих большие токи в нулевом проводнике?

[Ryzhij]

В данном случае ИБП не являются фильтром гармоник вызывающих большие токи в нулевом проводнике?

Сам ИБП со стороны питающей сети это может сделать (надо читать его характеристики), а в сторону такой нагрузки как у Вас, он этого сделать не сможет.
Ну не может источник "заставить" нагрузку "быть линейной".
Следовательно, потребляемый нагрузкой ток не будет иметь синусоидальную форму. И поэтому "сложения в ноль" в нейтрали не будет.

[Jackson]

Существует какое-либо жесткое требование в установке 4-х полюсных автоматов для защиты нулевого рабочего проводника?

А как Вы сами думаете? Просто так от печки ставят где-то 3-полюсные, где-то 4-полюсные (которые дороже и купить сложнее)?
"ПУЭ" называется это жёсткое требование.

В данном случае ИБП не являются фильтром гармоник вызывающих большие токи в нулевом проводнике?

ИБП не только не является фильтром - наоборот, он ещё и является мощным источником гармонических искажений. :) Его самого отфильтровать порой было бы неплохо.

[dimok_62rus]

А как Вы сами думаете? Просто так от печки ставят где-то 3-полюсные, где-то 4-полюсные (которые дороже и купить сложнее)?
"ПУЭ" называется это жёсткое требование.

Я как раз таки за 4-х полюсные, но это нужно доходчиво объяснить людям пытающимся сэкономить, а в ПУЭ конкретно указания на это нет.
В том же ГОСТ Р 50571.4.43—2012/МЭК 60364-4-43:2008 написано:
431.2 Защита нейтрального проводника
431.2.1 Системы ТТ или TN
В случае, если площадь поперечного сечения нейтрального проводника эквивалентна сечению
линейных проводников и ожидаемый ток в нейтральном проводнике не превышает значения тока в
линейном проводнике, то нет необходимости в обнаружении сверхтока для нейтрального проводника
или установки отключающего устройства для этого проводника.
Если площадь поперечного сечения нейтрального проводника меньше чем у линейного, необходимо обеспечить обнаружение сверхтока в нейтральном проводнике. Это обнаружение должно вызвать
разъединение линейных проводников, но не обязательно нейтрального проводника.
В обоих случаях нейтральный проводник должен быть защищен от тока короткого замыкания.
Примечание — Эта защита может быть обеспечена защитным устройством от сверхтока линейных проводников. В этом случае нет необходимости обеспечения защиты от сверхтока в нейтральном проводнике или в
установке отключающего устройства для этого проводника.
В случае если ожидаемый ток в нейтральном проводнике превышает значение тока в линейных
проводниках, то применяют требования 431.2.3.
За исключением разъединения, требования для нейтрального проводника применяют к PEN проводнику.

431.2.3 Токи высших гармоник
Обнаружение перегрузки должно быть обеспечено для нейтрального проводника в многофазной
схеме, где гармонический состав токов в линейных проводниках таков, что ожидаемое значение тока в
нейтральном проводнике может превысить длительно допустимый ток. Обнаружение перегрузки в
нейтральном проводнике должно вызывать разъединение линейных проводников, но не обязательно
нейтрального проводника. Там где нейтральный проводник разъединяется, применяют 431.3.
Примечание — Требования относительно защиты нейтральных проводников приведены в
МЭК 60364-5-52.

431.3 Разъединение и повторное соединение нейтрального проводника в многофазных
системах
Там, где требуется разъединение нейтрального проводника, разъединение и повторное соединение выполняется таким образом, чтобы нейтральный проводник не был разъединен до разъединения
линейных проводников и был повторно соединен одновременно с или перед соединением линейных
проводников.

Из чего можно сделать вывод, что 4-х полюсник ставить не обязательно, при условии контроля нулевого проводника с действием на отключение 3-х полюсного автомата, что вряд ли будет дешевле.

[Ryzhij]

ГОСТ Р 50571.4.43—2012/МЭК 60364-4-43:2008
431.2.1 Системы ТТ или TN
В случае, если площадь поперечного сечения нейтрального проводника эквивалентна сечению
линейных проводников и ожидаемый ток в нейтральном проводнике не превышает значения тока в
линейном проводнике, то нет необходимости в обнаружении сверхтока для нейтрального проводника
или установки отключающего устройства для этого проводника.

У Вас не тот случай. И необходимость есть.

[kirillio]

система tn-c-s,

Для серверов - целесообразно, еще как: при аварии PEN на ТП можете окирпичить весь серверный парк, при определенных условиях.

до автоматов установлено ибп,

какой ибп: линейно-интерактивный или онлайн (двойного преобразования)?

PS Информация к размышлению: раз, два.

[dimok_62rus]

система tn-c-s,

Для серверов - целесообразно, еще как: при аварии PEN на ТП можете окирпичить весь серверный парк, при определенных условиях.

до автоматов установлено ибп,

какой ибп: линейно-интерактивный или онлайн (двойного преобразования)?

PS Информация к размышлению: раз, два.

онлайн 3/3 - Vertiv EXL S1

[kirillio]

онлайн 3/3

в нормальном режиме - пофиг, при условии, что нагрузка посчитана правильно, без переходов на электронный байпас; в аварийных - уже критично может быть, нужно погружаться в нюансы устройства системы электропитания объекта.
TN-S - вообще вопросов нет! TN-C-S - это летерея для серверной; слабое место - точка расщепления PEN на N+PE, а именно повторный заземлитель - для серверной это критически значимый элемент системы.

PS Байка. Шкаф с сервизом простоял 10 лет, а на 11ый год упал. Упал всего один раз. Но вместе с сервизом.

[Ryzhij]

Автомат по определению защищает кабель, а не оборудование. Повторюсь, в описанной схеме через нулевой провод будет протекать ток, превышающий любой из линейных. В худшем случае равный сумме линейных. И не векторной сумме, а сумме модулей.

[kirillio]

Автомат по определению защищает кабель, а не оборудование.

Вы разработчикам Micrologic'ов, в серии Compact NSX это расскажите, а то они наверное не в курсе.

[Ryzhij]

Автомат по определению защищает кабель, а не оборудование.

Вы разработчикам Micrologic'ов, в серии Compact NSX это расскажите, а то они наверное не в курсе.

У них есть Моисей и пророки ПУЭ и ГОСТы; пусть слушают их.
Если Моисея и пророков нормативку не слушают, то, если бы кто и из мертвых воскрес, не поверят. .

[dimok_62rus]

TN-S - вообще вопросов нет! TN-C-S - это летерея для серверной; слабое место - точка расщепления PEN на N+PE, а именно повторный заземлитель - для серверной это критически значимый элемент системы.

Можно на пальцах?

Вы разработчикам Micrologic'ов, в серии Compact NSX это расскажите, а то они наверное не в курсе.

А с ними что не так?

[kirillio]

А с ними что не так?

с ними как раз всё норм - можно гибко настроить расчетные время-токовые характеристики автомата, под величину перегрузочной способности ИБП, чтобы и селективность аппаратов в допуске была, и можно было источник перегрузками не окирпичивать, в пылу проектных битв за сохранность кабелей. :)

[Ryzhij]

А с ними что не так?

с ними как раз всё норм - можно гибко настроить расчетные время-токовые характеристики автомата, под величину перегрузочной способности ИБП, чтобы и селективность аппаратов в допуске была, и можно было источник перегрузками не окирпичивать, в пылу проектных битв за сохранность кабелей. :)

Меньше можно - больше ни-ни!!!

[kirillio]

Можно на пальцах?

"на пальцах" могу обозначить, по хорошему, проектировщик ЭМ, рассчитывающий систему ИБП должен садиться и считать это всё - это его хлеб. На вскидку, вот три варианта аварийных режимов.

аварийный режим раз.PNG

а) Авария на ТП. Вопрос: как отработает повторный заземлитель, он вывезет такой режим?
-

аварийный режим два.PNG

б) Повреждение/отгорание PEN. Вопросы:
- какова разница сопротивлений в двух точках (по заземлителям);
- повторный заземлитель вывезет такое издевательство? номинально, чисто по понятиям нормам - должен. А как оно по факту?
-

аварийный режим три.PNG

в) Каскадный отказ, с образованием сложных неустановившихся режимов. Вопросы:
- как отнесётся нагрузка к появлению линейного напряжения на ней?
- как будет персоналу от образования потенциала на корпусе?

[Никита]

Существует какое-либо жесткое требование в установке 4-х полюсных автоматов для защиты нулевого рабочего проводника? Возможна ли установка 3-х полюсных автоматов?

1. Требования нет
2. Установка возможна.
Нюансы: Когда-то давно (середина нулевых) делал проект на подключение ИБП 120кВА. Так вот, в РЭ на данный агрегат (APC Silcon) производитель очень настойчиво рекомендовал применять нейтраль с сечением вдвое больше фазных проводов. Т.к. тогда (да и сейчас) у нас было принято ровно наоборот, нулевая тоньше - пришлось переговорить с ними. Объяснили как раз импульсной нагрузкой и возможной перегрузкой ноля третьей-девятой.. гармониками. С возможным его перегревом/отгоранием. Ну а т.к. защищать его отдельным аппаратом нельзя (тут как раз жесткий запрет на разрыв нейтрали отдельно от фаз), то остается два варианта - или отстраиваться по линейным и перегружать ноль (на это APC и ориентровались) или отстраиваться по 3I0 и недогружать фазы... Как вариант - отдельная ТЗНП с воздействием на расцепитель автомата, только опять же нюанс в том, что первой гармоникой там и не пахнет...
Ну и по ходу не забывать, что основное применение четырехполюсных аппаратов - системы TN-S, которые в отечественных реалиях, при наличии учета на стороне 0,4 чаще всего хоронит энергосбыт...

[kirillio]

Существует какое-либо жесткое требование в установке 4-х полюсных автоматов для защиты нулевого рабочего проводника?

Таки нашел где это было, смотрите в

ГОСТ Р 50571.4.44-2019
444.4.6 Питание от нескольких источников
444.4.7 Переключение источников питания

Фактически у Вас два источника - сеть + ИБП, последовательного включения; при аварии нейтрали на ТП, при использовании трёхполюсного автомата, Вы вероятнее всего получите встречное КЗ (замыкание сети с выходом источника) через потребителей.
Поэтому к здравому смыслу, отраженному в сообщениях по теме, можно смело добавить Рисунок 44.R9A, указанного ГОСТ.

[photon]

Исходные данные сети: трехфазная сеть, система TN-C-S, до автоматов установлено ИБП, после автоматов однофазная нелинейная нагрузка (серверное оборудование), нагрузка распределена равномерно по трем фазам, сечение проводников N=L, зона не взрывоопасная

При таких условиях геометрическая сумма токов в нулевом рабочем проводнике даже при равномерно распределённой нагрузке не будет равна нулю, особенно если нелинейная нагрузка не содержит цепей коррекции пик-фактора. Сумма токов в нулевом проводнике может кратно превышать токи в фазных проводниках.
Нулевой рабочий проводник в такой системе должен быть защищён автоматом.

Не слушайте ! Никогда в трёхфазной сети ток в нулевом рабочем проводнике не будет превышать ни сумму токов трёх фаз , ни ток одной из самых нагруженых фаз ! Ток в нулевом проводнике в трёхфазной сети не суммируется! Вы представляете, какой должен быть тогда в кабеле ноль по сечению ! В три раза больше фазного !! Так что не слушайте умников по поводу суммы токов !

[Jackson]

Не слушайте !

Мы и не слушаем. Мы читаем и смотрим.

Вы наверное никогда не видели шину нейтрали, расплавленную до жидкого состояния. А многие из нас видели.

Так что не умничайте слишком. Не "никогда" а вот относительно недавно наблюдал вживую. И не в три раза, а даже раз в 10, до расплавления.

[Jackson]

Из чего можно сделать вывод, что 4-х полюсник ставить не обязательно, при условии контроля нулевого проводника с действием на отключение 3-х полюсного автомата, что вряд ли будет дешевле.

Подниму-ка я старую тему и отмечу, что можно сделать и дешевле - сделать защиту в проводнике N чем применять 4-полюсный автомат. От объекта зависит. Во-1-х, реле тока с трансформатором тока в нейтрали может оказаться дешевле 4-полюсного автомата, во-2-х, в ряде устройств защита нейтрали уже есть, осталось только трансформатор подключить. На другой чаше весов - разница в цене и доступность 4-полюсных автоматов по сравнению с 3-полюсными, а также габариты шкафов и щитов в целом, что тоже влияет на их стоимость (лишний полюс в автомате - автомат шире и тяжелее, компоновка силовых цепей другая, корпус шире).

А дальше - зависит от объекта. Если токи не очень большие и речь о модульных автоматах, то дешевле конечно 4-полюсный автомат применить, хоть с защитой в 4 полюсе хоть без неё. А когда речь идёт о токах за 800-1000 ампер - уже считать надо. И реле тока недорогие есть, и может получиться компактнее чем с 4-полюсным автоматом, но это реле надо гарантированно питать и предусмотреть цепи отключения и АПС. Я знаю случаи когда по второму пути - и проще и дешевле.