Таблицы веса швеллера

Вес швеллера

Таблица веса швеллера П и У по ГОСТ 8240, в таблице указан вес 1 метра, 1 штуки 12 метров, количество метров в тонне:

Размер Вес 1 метра Вес 1 шт, 12м Ко-во метров/1тн
5 П, У 4,84 кг 58,05 кг 206,5 мп
6.5 П, У 5,9 кг 70,8 кг 169,5 мп
8 П, У 7,05 кг 84,6 мп 141,9 мп
10 П, У 8,59 кг 103,08 кг 116,4 мп
12 П, У 10,4 кг 124,8 кг 95,87 мп
14 П, У 12,3 кг 147,6 кг 81,4 мп
16 П, У 14,2 кг 170,4 кг 70,32 мп
16 аП, аУ 15,3 кг 183,6 кг 63,35 мп
18 П, У 16,3 кг 195,6 кг 61,5 мп
18 аП, аУ 17,4 кг 208,8 кг 57,29 мп
20 П, У 18,4 кг 220,8 кг 54,44 мп
22 П, У 21 кг 252 кг 47,7 мп
24 П, У 24 кг 288 кг 41,58 мп
27 П, У 27,7 кг 332,4 кг 36,16 мп
30 П, У 31,8 кг 381,6 кг 31,47 мп
33 П, У 36,5 кг 438 кг 28,68 мп
36 П, У 41,9 кг 502,8 кг 23,87 мп
40 П, У 48,3 кг 579,6 кг 20,71 мп

Вес швеллера

Таблица веса — швеллеры экономичные Э с параллельными гранями полок

Размер Вес 1 метра Вес 1 шт, 12м Ко-во метров/1тн
4,79 кг 57,48 кг 208,76 мп
6.5Э 5,82 кг 69,84 кг 171,82 мп
6,92 кг 83,04 мп 144,5 мп
10Э 8,47 кг 101,64 кг 118,06 мп
12Э 10,24 кг 122,88 кг 97,65 мп
14Э 12,15 кг 145,8 кг 82,3 мп
16Э 14,01 кг 168,12 кг 71,37 мп
18Э 16,01 кг 192,12 кг 62,46 мп
20Э 18,07 кг 216,84 кг 55,34 мп
22Э 20,69 кг 248,28 кг 48,32 мп
24Э 23,69 кг 284,28 кг 42,21 мп
27Э 27,37 кг 328,44 кг 36,53 мп
30Э 31,35 кг 376,2 кг 31,89 мп
33Э 36,14 кг 433,68 кг 27,67 мп
36Э 41,53 кг 498,36 кг 24,07 мп
40Э 47,97 кг 575,64 кг 20,84 мп

Таблица веса — швеллеры легкой серии Л с параллельными гранями полок

Стандартные размеры швеллера. Таблицы из ГОСТ. Вес.

Оглавление:

  • Классификация
  • Маркировка по нормам ГОСТ
  • Сфера применения
  • Таблицы размеров
    • С уклоном внутренних граней полок. ГОСТ 8240-97
    • С параллельными гранями полок. ГОСТ 8240-97
  • Вес
  • Производители

Что такое швеллер? Это продукт металлопроката, имеющий П-образную форму. Конструкция состоит из поперечной балки и двух параллельно расположенных граней, которые могу иметь небольшой угол. Готовые изделия производятся из углеродистой низколегированной стали, по технологии горячего проката. Благодаря своей конструкции, швеллеры обладают повышенной устойчивостью к динамическим нагрузкам, поэтому широко применяются в капитальном строительстве.

Классификация

Разновидности швеллера зависят от нескольких критериев. В частности, продукция подразделяется на такие группы:

По технологии изготовления. В этом направлении выделяются две категории: гнутые и горячего проката. Отличия между изделиями заключаются в следующем: горячекатаные швеллеры имеют прямой или острый угол между поперечной балкой и вертикальными гранями, гнутые – имеют изгиб округлой формы. К этой категории можно выделить сварные конструкции, выполненные из двух сваренных уголков и H-образные, получившие название двутаврового швеллера.

Точность проката. Здесь существуют три группы: А, Б, В, обозначающие высокую, повышенную и обычную точность соответственно.

Прочность. Этот критерий определяет устойчивость изделия к динамическим нагрузкам. В частности, на рынке имеются изделия обычной и повышенной прочности.

Кроме этого, швеллеры разделяются на размерные группы, где определяющими критериями являются длина и ширина изделия.

Маркировка по нормам ГОСТ

Если говорить о стандартизации ГОСТ, швеллеры маркируются буквенными и цифровыми обозначениями. Числовая маркировка указывает на расстояние между параллельными гранями, выраженное в сантиметрах. Литеры определяют дополнительные свойства изделия. Например:

Читайте также:
Стеклокерамическая электроплита: описание с фото, отзывы, советы

П – параллельное расположение внешних граней.

У – полки расположены под уклоном.

Л – облегчённая конструкция.

Э – швеллеры экономичной категории.

С – специальная продукция.

Например, маркировка швеллера 18АП обозначает следующее: высокоточное прокатное изделие, имеющее расстояние 18 сантиметров между полками, которые расположены под прямым углом.

Сфера применения

Как упоминалось ранее, швеллеры применяются в капитальном строительстве. Основное предназначение изделий – усиление бетонных конструкций, что существенно увеличивает прочность и долговечность конструкции. Кроме этого, швеллеры применяют для армирования линий электропередач, мостов, производственных зданий и сооружений.

Стоит отметить, что в продаже имеются перфорированные изделия. Здесь предусмотрены специальные отверстия, предназначенные для быстрого монтажа без использования электросварки. Кроме этого, между полками могут располагаться трубы для быстрой подводки инженерных коммуникаций и кабельных линий.

Существуют швеллеры, изготовленные из алюминиевого сплава, применяемые для возведения облегчённых конструкций. В частности, внутренних перегородок внутренних помещений, стеллажей, витрин.

Таблицы размеров

Размерный ряд швеллеров довольно разнообразен и не зависит от технологии изготовления или производителя. Здесь применяются стандартные типоразмеры, которые выглядят так:

Высота изделия. Это расстояние между параллельно расположенными полками, измеряемое в миллиметрах. Данный параметр варьируется в пределах 50-400 мм.

Ширина полки. Это расстояние от внешнего угла швеллера до кончика параллельных граней. Здесь играют размеры 32-115 мм.

Толщина поперечной балки. В зависимости от категории, этот параметр составляет 4.4-8 мм.

Толщина полок. В зависимости от маркировки изделия, толщина граней может составлять 7-13.5 мм.

Длина стандартного швеллера не превышает 12 метров. Стоит отметить, что на рынке встречается продукция, чья длина превышает это значение. Однако такая продукция в основном изготавливается под заказ.

С уклоном внутренних граней полок. ГОСТ 8240-97

h – высота швеллера;

b – ширина полки;

S – толщина стенки;

R – радиус внутреннего закругления полок;

t – толщина полки;

r – радиус закругления полок.

С параллельными гранями полок. ГОСТ 8240-97

Масса швеллера зависит от нескольких параметров. В частности, ключевую роль играют:

Толщина поперечной балки и параллельных полок.

Не нужно объяснять, что швеллер 12П изготовленный из стали и алюминиевого сплава будет относиться к разным весовым категориям при идентичных внешних характеристиках. Кроме этого, встречаются разнополочные изделия, где профиль подразумевает наличие боковых граней разной длины. Разумеется, рассчитать массу таких изделий можно, но это требует использования специальных формул.

Швеллеры, изготовленные по стандартным размерам, имеют вес от 4.8 до 48.3 килограмм. Согласно действующим нормам ГОСТ и европейским стандартам допускается отклонение 6.5% для каждого изделия, при условии, что разность в массе общей партии не будет превышать 4%.

Производители

Швеллеры являются довольно востребованной продукцией, поэтому изготавливаются отечественными и западными компаниями. Учитывая, что производители применяют идентичные технологии, рассматривать продукцию западных компаний не имеет смысла: при аналогичном качестве, изделия отличаются более высокой стоимостью.

Среди отечественных производителей, можно обратить внимание на продукцию таких предприятий:

ООО «Гурьевский металлургический завод». Компания расположена в Кемеровской области и по праву считается одним из старейших заводов Сибири. История предприятия началась в 1816 году, в настоящее время функционирует сталеплавильный цех, сорто – и шаропрокатная линии.

ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Это легендарная «Магнитка» выдавшая первый металл в 1932 году. Сейчас компания является объединением из десятка сталелитейных предприятий. Нужно отметить, что ММК является лидером по производству металлопроката в российском регионе.

ОАО «Чусовской металлургический завод». Предприятие расположено на Урале, основано князем Голицыным в 1879 году. Сейчас завод специализируется на производстве горячекатаного швеллера и другой продукции металлопроката.

К основным предприятиям России можно отнести и «Верхнесалдинский металлургический завод». Компания специализируется на изготовлении уголков, стальных полос и швеллеров с острым углом полок по технологии горячего проката.

Вес погонного метра швеллера

Редакция E-metall Опубликовано 2021-01-27

На странице указаны значения теоретического веса погонного метра стального швеллера различных конфигураций.

Читайте также:
Этажерка для обуви: порядок и чистота в прихожей

Для точного расчета веса швеллера воспользуйтесь нашим калькулятором

Теоретический вес стального швеллера с уклоном внутренних полок

Номер швеллера, серия У Размеры, мм Вес 1 мп, кг Кол-во метров в тонне
h b S t R не более r
50 32 4,4 7 6 2,5 4,842 206,5
6,5У 65 36 4,4 7,2 6 2,5 5,899 169,5
80 40 4,5 7,4 6,5 2,5 7,049 141,9
10У 100 46 4,5 7,6 7 3 8,594 116,4
12У 120 52 4,8 7,8 7,5 3 10,43 95,87
14У 140 58 4,9 8,1 8 3 12,29 81,38
16У 160 64 5 8,4 8,5 3,5 14,23 70,3
15аУ 160 68 5 9 8,5 3,5 15,35 65,16
18У 180 70 5,1 8,7 9 3,5 16,26 61,5
18аУ 180 74 5,1 9,3 9 3,5 17,45 57,29
20У 200 76 5,2 9 9,5 4 18,37 54,43
22У 220 82 5,4 9,5 10 4 20,98 47,66
24У 240 90 5,6 10 10,5 4 24,06 41,56
27У 270 95 6 10,5 11 4,5 27,66 36,15
30У 300 100 6,5 11 12 5 31,78 31,47
33У 330 105 7 11,7 13 5 36,53 27,37
36У 360 110 7,5 12,6 14 6 41,91 23,86
40У 400 115 8 13,5 15 6 48,32 20,7

Теоретический вес швеллера с параллельными гранями полок

Номер швеллера, серия П Размеры, мм Вес 1 мп, кг Кол-во метров в тонне
h b S t R не более r
50 32 4,4 7 6 3,5 4,84 206,6
6,5П 65 36 4,4 7,2 6 3,5 5,897 169,6
80 40 4,5 7,4 6,5 3,5 7,051 141,8
10П 100 46 4,5 7,6 7 4 8,595 116,3
12П 120 52 4,8 7,8 7,5 4,5 10,42 95,94
14П 140 58 4,9 8,1 8 4,5 12,29 81,4
16П 160 64 5 8,4 8,5 5 14,22 70,32
16аП 160 68 5 9 8,5 5 15,34 65,18
18П 180 70 5,1 8,7 9 5 16,26 61,5
18аП 180 74 5,1 9,3 9 5 17,46 57,29
20П 200 76 5,2 9 9,5 5,5 18,37 54,44
22П 220 82 5,4 9,5 10 6 20,97 47,7
24П 240 90 5,6 10 10,5 6 24,05 41,58
27П 270 95 6 10,5 11 6,5 27,65 36,16
30П 300 100 6,5 11 12 7 31,78 31,47
33П 300 105 7 11,7 13 7,5 34,87 28,68
36П 360 110 7,5 12,6 14 8,5 41,89 23,87
40П 400 115 8 13,5 15 9 48,28 20,71

Теоретический вес швеллера гнутого равнополочного

Размер, мм Вес, кг/м
h b s
25 26 2 1.09
25 30 2 1.22
28 27 2.5 1.42
30 25 3 1.61
30 30 2 1.3
32 20 2 1.03
32 25 2 1.17
32 32 2 1.39
38 95 2.5 4.3
40 20 2 1.14
40 20 3 1,61
40 30 2 1.45
40 40 3 2.55
43 40 2 1.97
45 25 3 1.96
50 30 2 1.61
50 40 2 1.95
50 50 2.5 2.77
60 30 3 2.55
60 40 3 3.04
60 50 3 3.50
60 60 3 3.99
80 40 3 3.51
80 60 3 4.46
80 80 3 5.40
80 100 6 12.14
100 50 3 4.47
100 60 3 4.93
100 80 3 5.87
100 100 3 6.79

Сфера применения

Для возведения конструкций различной сложности наибольшей популярностью у заказчиков пользуются две модификации продукции — с параллельными и уклонными гранями.

Первая модификация используется при строительстве или ремонте — создание или укрепление дверных проемов.

Швеллеры с уклонными гранями вовнутрь используется в малом и большом строительстве, промышленном производстве. С помощью уклонного швеллера укрепляют несущие стены, усиливают конструкции.

Сколько весит швеллер по ГОСТ 8240 и ГОСТ 8278

Цены на стальной швеллер и балку

  • Швеллер П ГОСТ 8240
  • Швеллер У ГОСТ 8240
  • Швеллер оцинкованный
  • Швеллер гнутый ГОСТ 8278
  • Балка ГОСТ 26020
  • Балка ГОСТ 8239

Длина швеллера при производстве согласно стандартам

Размер швеллера, поставляемого изготовителем, строго регламентируется соответствующим государственным стандартом. Сортамент горячекатаного швеллера специального и общего назначения приводится в ГОСТ 8240-97. Согласно данному нормативному документу швеллер изготавливается длиной от 2 до 12 метров. По требованию заказчика возможно изготовление П-образного профиля, размер которого превышает 12 метров. Он может производиться мерной и кратной мерной длины, а также немерной.

Важное замечание! В соответствии с ГОСТ одна партия мерной или кратной ей длины может содержать до 5% от общей массы швеллера немерной длины.

Гнутый равнополочный швеллер, его размеры и предельные отклонения регулируются межгосударственным стандартом ГОСТ 8278-83. В соответствии требованиям данного документа, длина швеллера должна иметь значение 3 – 11,8 метров. По отдельному требованию заказчика данный профиль может изготавливаться размером 12 метров. Швеллер может быть мерной, немерной и кратной мерной длины.

Кроме того, допускается в одной партии наличие немерных отрезков, масса которых не должна превышать 7% от общей массы.

Таблицы веса 1 погонного метра швеллера

Независимо от способа производства швеллера, вес погонного метра для профиля любого типоразмера содержится в соответствующем ГОСТ. Стандарты ГОСТ 8240-97 и 8278-83 содержат все необходимые характеристики швеллеров, которые могут быть использованы при прочностных расчетах балки швеллера, а также для определения веса и стоимости.

В соответствии с ГОСТ 8240-97 вес 1 погонного метра швеллера серии У и П совпадает:

Вес 1 метра швеллера по ГОСТ 8240-97
Номер швеллера Вес 1 метра, кг
5У/П 4,84
6,5У/П 5,9
8У/П 7,05
10У/П 8,59
12У/П 10,4
14У/П 12,3
16У/П 14,2
18У/П 16,3
20У/П 18,4
22У/П 21
24У/П 24
27У/П 27,7
30У/П 31,8
40У/П 48,3

Цены на продукцию по ГОСТ 8240-97 смотрите здесь – швеллер П или швеллер У.

Теоретическая масса типоразмеров проката по ГОСТ 8278-83, которые являются лидерами по продажам в компании APEX METAL:

Вес 1 метра швеллера по ГОСТ 8278-83
Размер швеллера Вес 1 метра, кг
50х40х3 2,75
60х32х2,5 2,21
60х32х3 2,61
80х32х4 3,95
80х50х4 5,08
80х60х4 5,7
100х50х3 4,4
100х50х4 5,7
100х50х5 6,97
120х50х3 4,87
120х60х4 6,96
120х60х5 8,54
140х60х5 9,32
140х60х6 10,99
160х50х4 7,6
160х60х4 8,22
160х60х5 10,18
160х80х4 9,47
160х80х5 11,68
180х70х6 13,82
180х80х5 12,46
200х80х4 10,75
200х80х6 15,7
200х100х6 17,59
250х125х6 22,3

Стоимость продукции по ГОСТ 8278-83 смотрите здесь – швеллер гнутый гост 8278 83.

Так же для покупки швеллеров в APEX metal вы можете ознакомиться со следующей информацией из стандартов ГОСТ:

На основе анализа значения масс и моментов сопротивления можно сделать вывод, что максимальной изгибной прочностью обладают швеллера серий П, У. Компромиссом является гнутый швеллер, погонный вес которого несколько ниже, чем у горячекатаного, но он так же уступает и по показателям работы на изгиб. Поэтому, для ответственных высоконагруженных металлоконструкций следует использовать горячекатаный швеллер, а там где необходимо минимизировать ее вес – гнутый.

В APEX METAL вы всегда найдете широкий выбор горячекатаных и гнутых равнополочных швеллеров из сталей 09Г2С и Ст3 по низким ценам, а обратившись в Департамент продаж по тел. +7 (495) 128-03-58, сможете получить всю необходимую информацию о закупаемой продукции.

Селективность автоматических выключателей: теория и практика

Проектируя новую электрическую сеть или реконструируя уже существующую, всегда необходимо придерживаться требований, которые создают условия надежной работы. В частности, речь идет о селективности – согласовании рабочих характеристик защитных аппаратов на всех этапах распределения электроэнергии. Это делается для того, чтобы в случае короткого замыкания или перегрузки сработал только тот защитный аппарат, в цепи которого возникла неисправность. При этом остальная часть электроустановки должна не отключаться, а оставаться в работе.

Например, если произошло короткое замыкание в розетке на кухне, то должен сработать групповой автоматический выключатель (на схеме аппарат с защитной характеристикой «В» и номинальным током в 10 А). Таким образом, должна отключиться только поврежденная линия «розетки кухни», а не вводной аппарат, отключая при этом всю квартиру.

Если отключения защитного аппарата по каким-либо причинам не произошло, то возникшую неисправность в розетке контролирует вышестоящий автоматический выключатель квартирного щитка.

Основные определения:

Селективность — согласование характеристик установленных последовательно аппаратов защиты таким образом, чтобы в случае аварии отключалась только та линия питания или часть схемы, где возникла неполадка.

Полная селективность — вид координации работы защитных аппаратов, при котором аппарат со стороны потребителя отключается раньше, чем аппарат со стороны источника питания. Отключение происходит во всем диапазоне возможного тока к.з. в данной сети вплоть до значения максимальной отключающей способности нижестоящего аппарата.

Частичная селективность — вид координации работы защитных аппаратов, при котором аппарат со стороны потребителя осуществляет защиту до значения Is (предельного тока селективности). При этом аппарат со стороны источника питания не должен срабатывать.

Зона перегрузки — диапазон сверхтока, в котором за срабатывание автоматического выключателя отвечает тепловой расцепитель.

Зона короткого замыкания — диапазон сверхтока, в котором за срабатывание автоматического выключателя отвечает электромагнитный расцепитель.

Избирательность срабатывания устройств защиты достигается за счет согласования время-токовых характеристик. Например, для обеспечения селективной работы оборудования при перегрузках достаточно, чтобы номинальный ток защитного аппарата со стороны питания минимум на 1 ступень был выше номинального тока автоматического выключателя со стороны нагрузки.

Методы обеспечения селективности

В зоне перегрузки обычно реализуется время-токовый тип селективности. В зоне КЗ могут использоваться другие методы обеспечения селективности, о которых мы поговорим далее.

Временная селективность

Этот вид селективности обеспечивается благодаря разному времени срабатывания аппаратов защиты.

Время срабатывания ближайшего к защитному оборудованию аппарата защиты №1 настраивается на значение 0,02 с. На следующем этапе защиты отключение неисправности в цепи обеспечивается настройкой времени срабатывания аппарата 0,5 с. На последнем этапе выбирается время срабатывания выключателя – 1 секунда. Защита № 3 будет резервировать 2 нижестоящие защиты №1 и №2.

Токовая селективность

У всех защит №1, №2 и №3 выдержка по времени срабатывания минимальна: 0,02 с, однако значения срабатывания по току (уставки) отличаются: 200, 300 и 400 А соответственно. При возникновении в защищаемой сети короткого замыкания ток будет резко возрастать и вызывать срабатывание защит. Если защита №1 не сработает, то ее будет резервировать следующая защита №2.

Время-токовая селективность

Еще одним способом настройки защиты электроустановок до 1 кВ является согласование время-токовых характеристик применяемых автоматических выключателей.

Так, например, можно добиться избирательности срабатывания защиты, подобрав время-токовую характеристику выключателя В таким образом, чтобы она располагалась на определенном расстоянии ниже характеристики выключателя А. Эта зона определяется опытно-расчетным путем с учетом погрешностей срабатывания защит расцепителей. С учетом этой зоны строятся таблицы селективности.

Сегодня производители предоставляют своим клиентам уже готовые таблицы селективности, при помощи которых можно с уверенностью выбирать гарантированно селективные связки автоматических выключателей.

Выбирая аппараты защиты с учетом требований селективности защиты, вы повышаете не только надежность электроустановки, но и упрощаете работу по поиску поврежденного участка. Создать селективную защиту, применяя аппараты разных производителей, проблематично, поэтому следует устанавливать защитные аппараты одного производителя, дополнительно пользуясь специальными таблицами селективности.

Селективность в домашнем щите: как достичь невозможного?

В предыдущей статье журнала (№ 6 за 2020 год) я подробно рассказал, что такое ток короткого замыкания и какое значение он имеет для всех, кто причастен к электротехнической науке. Что касается практической электротехники, в журнале № 2 за этот год я на примере своей квартиры и дачи измерил реальный ток короткого замыкания тремя способами. Сегодня — завершающая статья из этого цикла статей. Я расскажу, что такое селективность и как на нее влияет значение тока короткого замыкания. Рассмотрим, когда можно, а когда невозможно обеспечить селективность и чем это может грозить. Приготовьтесь — для полноты изложения пришлось детально разобрать некоторые теоретические вопросы.

В реальной жизни отсутствие селективности может привести к очень неприятным последствиям. Например, из-за замыкания в удлинителе, передавленном шкафом, может произойти отключение всей квартиры. Далее зависит от ситуации. Если никого дома нет, возможно размораживание холодильника с порчей продуктов. Могут быть последствия еще хуже — если дело происходит зимой в частном доме, из-за остановки насоса вполне вероятна заморозка воды в отопительной системе со всеми вытекающими последствиями.

Что такое селективность?

Применительно к автоматическим выключателям (АВ), включенным в последовательную цепь, селективностью называется способность отключения только аварийной линии, без отключения вышестоящего (вводного) выключателя.

Вместо термина «селективность» иногда используют понятие «избирательность».

Иными словами, в двухступенчатой схеме защиты, которая используется в подавляющем большинстве случаев, при возникновении сверхтока должен отключиться только нижестоящий выключатель, питающий проблемную линию, а вводной выключатель, через который питаются другие линии, которые «ни в чем не виноваты», должен продолжить исправно работать и пропускать через себя ток.

Привожу схему, поясняющую селективную работу последовательно включенных автоматических выключателей.

Схема для иллюстрации селективной работы автоматических выключателей

При возникновении сверхтока в линии, которая питается через автоматический выключатель АВ2, вводной АВ1 должен продолжать работать во включенном состоянии, питая остальные линии (АВ3).

Как обычно, гладко бывает только на бумаге, поскольку на практике такая селективность зависит от нескольких факторов:

  • от величины (диапазона значений) сверхтока, который возник в результате нештатной ситуации;
  • от соотношения номиналов вышестоящего и нижестоящего АВ;
  • от характеристик отключения (время-токовых характеристик) электромагнитных расцепителей АВ (В, С, D).

Кроме того, следует учитывать, что на практике мы имеем дело не с графиками и нормами ГОСТ, а с реальными устройствами, которые могут иметь разброс параметров в определенном диапазоне.

Что такое сверхток?

Сверхток, как известно, — это любой ток, который превышает номинальный. Максимальное его значение на практике можно считать равным току КЗ.

Обычно номинальным током цепи считают номинальный ток «нижнего» по схеме автоматического выключателя, который ограничивает ток в этой цепи. Разумеется, если расчет схемы проведен верно и автоматический выключатель является тем самым слабым звеном, которое разорвет цепь при сверхтоке.

Все значения сверхтока условно делят на две части — ток перегрузки и ток короткого замыкания. Это деление пошло из-за того, что за каждый из этих токов «отвечает» свой расцепитель внутри автоматического выключателя. Током перегрузки принято называть ток, от которого срабатывает тепловой расцепитель (биметаллическая пластина), который работает сравнительно инерционно. Током короткого замыкания называют такие величины сверхтока, при которых защиту цепи обеспечивает электромагнитный (ЭМ) расцепитель, работающий гораздо быстрее теплового.

Следует отличать три понятия — явление короткого замыкания, ток КЗ как измеренный параметр электросети в данной точке и ток КЗ как область работы автоматического выключателя, при котором срабатывает электромагнитный расцепитель. Ох уж эти вольности в терминологии!

Что такое время-токовые характеристики?

Надеясь на подготовленность читателя, буду краток и расскажу только о том, что касается темы статьи. Буквы В, С и D — это главная характеристика электромагнитного расцепителя. Буквой обозначается диапазон токов мгновенного расцепления. В начале этого диапазона ЭМ расцепитель не должен сработать, в пределах диапазона — может сработать, а при сверхтоке, равном верхнему краю диапазона (и больше), — должен сработать. Границы диапазонов можно проиллюстрировать на упрощенных графиках для трех АВ с одинаковым номинальным током 10 А, но с разными характеристиками отключения:

Графики для одного номинального тока и разных характеристик расцепления

График работы теплового расцепителя, показанный плавной жирной линией, одинаков для всех трех автоматических выключателей. А вот диапазоны токов мгновенного расцепления (закрашены синим) — разные.

При сверхтоке до 11,3 А три наших выключателя выключаться не должны никогда. При увеличении тока время выключения уменьшается вплоть до секунд, а при работе в так называемой зоне токов КЗ время выключения может составлять десятки и даже единицы миллисекунд. Все токи, которые превышают отмеченные диапазоны, должны приводить к мгновенному расцеплению.

Подробно о время-токовых характеристиках автоматических выключателей можно узнать в ГОСТ IEC 60898-1-2020.

Селективность и сверхток — какая связь?

Селективность может быть полной, когда вышестоящий АВ не отключится при любом токе КЗ, который ограничен отключающей способностью нижестоящего АВ.

На практике при использовании модульных автоматических выключателей удается достичь только частичной селективности, которая обеспечивается лишь в некотором диапазоне значений сверхтока. Верхняя граница зоны частичной селективности называется предельным током селективности Is. Частичная селективность по току будет обеспечена, если сверхток не будет больше тока селективности Is.

Максимальный сверхток в конкретной точке схемы равен току КЗ Iкз. Поэтому на практике можно считать, что полная селективность работы последовательно включенных АВ обеспечивается при Iкз Is, а частичная — при Iкз>Is.

Когда селективность обеспечена, то в случае возникновения сверхтока ничего страшного не произойдет — просто сработает автомат проблемной линии, а остальные линии продолжат работать, как ни в чем не бывало.

В зоне токов перегрузки можно говорить о время-токовой селективности, поскольку на селективность влияет и уровень сверхтока, и время его действия. Но в зоне токов КЗ имеется только токовая селективность, поскольку время срабатывания электромагнитных расцепителей всех характеристик одинаково.

Официальные определения по теме селективности можно прочитать в ГОСТ Р 50030.2-2010 (в частности, п. 2.17).

Пример обеспечения селективности

Для примера посмотрим, как будут выглядеть на одном графике время-токовые характеристики двух АВ — с номинальным током 10 А и характеристикой «В» (В10, мы про него говорили выше) и с номинальном током 25 А и характеристикой «С» (С25). Если эти автоматические выключатели включить последовательно, зона селективности будет располагаться между их диапазонами токов мгновенного расцепления. То есть селективность и нормальная работа схемы будет обеспечиваться при сверхтоках от 50 до 125 А:

Формирование зоны селективности между время-токовыми характеристиками В10 и С25

Благодаря графическому представлению ВТХ мы видим, что предельный ток селективности равен минимальному току мгновенного расцепления — 125 А. В случае, если ожидаемый ток КЗ (максимально возможный сверхток) в точке замыкания меньше 125 А, можно говорить о полной селективности — при любом сверхтоке от 50 до 125 А нижестоящий автомат (В10) отключится мгновенно, а вышестоящий (С25) останется включенным. Тут все ясно.

Но что же будет при сверхтоках менее 50 А? Тут изменится лишь то, что время отключения может быть больше — это ясно из графика. Однако такие сверхтоки на практике встречаются редко, а ток КЗ 50 А говорит о том, что проводку надо менять — она не может обеспечить нормальное электропитание и пожаробезопасность.

Тут может возникнуть закономерный вопрос — а для чего же выключателю С25 электромагнитный расцепитель, если он при токах менее 125 А не функционирует?

Ответ можно дать, посмотрев на такую схему:

До сих пор мы говорили о токе КЗ в конце кабельной линии, в районе нагрузки. Этот ток обозначен как Iкз2. Но в электрощите, где установлены оба автоматических выключателя, ток КЗ, обозначенный как Iкз1, может быть ощутимо выше. В нашем случае в щитке он может быть более 200 А. И если замыкание происходит в щитке после вводного АВ (а это бывает в основном из-за человеческого фактора), он мгновенно выключится.

Поэтому, если устроите КЗ в щитке сразу после группового автомата АВ2, не удивляйтесь, что выбило оба автомата — ведь условие селективности не выполняется.

Кстати, во многие светлые головы, изучающие тему селективности, приходит гениальная идея — установить на вводе автомат с характеристикой «D». Да, селективность будет прекрасной — примерно такой же, как если установить на вводе рубильник. Ведь в случае низкого тока КЗ такой автомат будет бесполезен.

Графики селективности

Графики ВТХ, которые я привел для наглядной демонстрации зоны селективности, относятся только к двум определенным автоматическим выключателям — С25 и В10. Предлагаю пойти дальше и построить универсальные графики, по которым можно определить зоны селективности для любых пар автоматов.

Графики, позволяющие определить зону селективности

Оранжевая зона на графиках — диапазон токов мгновенного расцепления для характеристики «С», синяя — для характеристики «В». Графиком пользоваться просто. Например, выбираем уже известную нам пару С25-В10. На графиках красными отрезками обозначены их «зыбкие зоны», до которых они не должны сработать при КЗ, а после которых — должны. Между этими зонами проводим пунктиры, которые и будут обозначать границу зоны селективности.

График универсален — по нему можно графически определить зону селективности пары автоматов любых номиналов.

Таблицы селективности

Я бы мог построить более подробный график селективности с учетом ряда номиналов, выпускаемых АВ. Но большинство производителей уже позаботились об этом вопросе и привели на своих сайтах таблицы селективности. Эти таблицы удобнее графиков из-за обилия информации.

В таблицах селективности приводятся все модели и номиналы выпускаемых автоматических выключателей. Зная номинальные токи и характеристики отключения, можно определить предельный ток селективности. Можно решить и обратную задачу — зная ток КЗ в электрощите и ток КЗ в конце защищаемой линии, выбрать по таблицам модели вводного и группового АВ, которые смогут обеспечить селективность в данном случае.

Выводы

Стоит помнить о том, что если вопрос селективности между модульными АВ стоит остро, нужно выполнение условий:

  • должны быть известны токи КЗ в щите и в районе нагрузки;
  • номинальные токи последовательно включенных АВ должны отличаться не менее чем в 2,5 раза;
  • «токовое расстояние» между крайними точками диапазонов мгновенного расцепления должно быть таким, чтобы токи отличались не менее чем в 2 раза.

На практике селективность при коротких замыканиях при помощи модульных АВ обеспечить удается далеко не всегда. Этот пессимизм оправдан несколькими уважительными причинами:

  • высокий ток КЗ, превышающий предельный ток селективности (Iкз>Is);
  • ограничение номинала вводного АВ по требованию энергоснабжающей организации;
  • ограничение номиналов групповых АВ, исходя из сечения кабелей и мощности нагрузок.

На промышленных предприятиях, где отсутствие селективности может привести к остановке технологического процесса и большим материальным потерям, используют автоматические выключатели категории «В» (не путайте с характеристикой отключения «В»!) либо с электронными расцепителями. В результате в зоне токов короткого замыкания появляется возможность обеспечения полной селективности.

Cелективность автоматических выключателей

Выбор системы защиты электроустановки является важным аспектом как для обеспечения экономичной и технически правильной эксплуатации всей установки, так и для сведения к минимуму последствий, вызванных ненормальными условиями эксплуатации или текущими неисправностями.

В рамках данной статьи исследуется согласование различных устройств, предназначенных для защиты частей установки или конкретных компонентов, с целью:

  • обеспечения безопасности установки и персонала во всех случаях;
  • быстрого определения и отключения зоны, в которой возникла проблемная ситуация, без проведения общих отключений, которые прекращают подачу электроэнергии в зоны нормальной работы установки;
  • снижения нагрузки на элементы и предупреждение повреждений в зоне неисправности;
  • обеспечения непрерывности электроснабжения надлежащего качества;
  • предоставления персоналу, отвечающему за системное техобслуживание и управление, информации, которая необходима для скорейшего восстановления эксплуатации остальной части электросети с минимальным вмешательством;
  • достижения оптимального согласования факторов надежности, простоты эксплуатации и экономической эффективности.

Основные определения

Определение селективности приведено в ГОСТ IEC 60947-1-2014 «Аппаратура распределения и управления низковольтная – Часть 1. Общие правила.»

«Селективность по сверхтокам (2.5.23)

Координация рабочих характеристик двух или нескольких устройств для защиты от сверхтоков с таким расчетом, чтобы в случае возникновения сверхтоков в пределах указанного диапазона срабатывало только устройство, предназначенное для оперирования в данном диапазоне, а прочие не срабатывали”, при этом под сверхтоком понимается ток с более высоким значением, чем номинальный ток, вызванный любой причиной (перегрузка, короткое замыкание и т.д.). Таким образом, существует селективность между двумя последовательными автоматическими выключателями в отношении сверхтока, который протекает через оба выключателя, причем автоматический выключатель со стороны нагрузки размыкается, обеспечивая защиту цепи, а автоматический выключатель со стороны питания остается замкнутым, обеспечивая подачу питания остальной части установки. Определения полной и частичной селективности, с другой стороны, приведено в ГОСТ Р 50030.2-2010 «Аппаратура распределения и управления низковольтная – Часть 2. Автоматические выключатели.»

«Полная селективность (2.17.2)

Селективность по сверхтокам, когда при последовательном соединении двух аппаратов защиты от сверхтоков аппарат со стороны нагрузки осуществляет защиту без срабатывания второго защитного аппарата.»

«Частичная селективность (2.17.3)

Селективность по сверхтокам, когда при последовательном соединении двух аппаратов защиты от сверхтоков аппарат со стороны нагрузки осуществляет защиту до определенного уровня сверхтока без срабатывания второго защитного аппарата.”

Можно говорить о полной селективности, когда обеспечивается селективность для любого значения сверхтока, возможного в установке. О полной селективности между двумя автоматическими выключателями говорят, когда обеспечивается селективность до меньшего из значений Icu двух автоматических выключателей, так как максимальный ожидаемый ток короткого замыкания (КЗ) установки в любом случае будет ниже или равным наименьшему значению Icu двух автоматических выключателей.

О частичной селективности говорят, когда обеспечивается селективность только до определенного значения тока Is (предельный ток селективности). Если ток превышает это значение, то селективность между двумя автоматическими выключателями более не может быть обеспечена.

О частичной селективности между двумя автоматическими выключателями говорят, когда обеспечивается селективность до определенного значения Is, которое ниже значений Icu двух автоматических выключателей. Если максимальный ожидаемый ток КЗ установки ниже или равен току селективности Is, говорят о полной селективности.

Рассматриваются следующие два автоматических выключателя:

  • На стороне питания XT4N250 TMA100 (Icu=36 кА);
  • На стороне нагрузки S200M C40 (Icu=15 кА).

Из “Таблиц координации аппаратов защиты и управления” видно, что обеспечивается полная селективность (Т) между двумя автоматическими выключателями. Это означает, что обеспечивается селективность до 15 кА, т.е. меньшего из двух значений Icu.

Очевидно, что максимальный ожидаемый ток К3 в месте установки автоматического выключателя S200M C40 будет меньше или равным 15кА.

Теперь рассматриваются следующие два автоматических выключателя:

  • На стороне питания XT4N250 TMA80 (Icu=36 кА);
  • На стороне нагрузки S200M C40 (Icu=15 кА).

Из «Таблиц координации аппаратов защиты и управления» видно, что селективность между двумя автоматическими выключателями составляет Is=6.5 кА.

Это означает, что если максимальный ожидаемый ток КЗ на стороне нагрузки автоматического выключателя S200M C40 меньше 6.5 кА, то будет обеспечена полная селективность, а если ток КЗ имеет более высокое значение, то будет обеспечиваться частичная селективность, т.е. только для КЗ с током меньше 6.5 кА, тогда как для КЗ с током между 6,5 и 15 кА несрабатывание автоматического выключателя стороны питания не обеспечивается.

Зона перегрузки и зона короткого замыкания (КЗ)

С целью анализа селективности в данной статье введены понятия «зоны перегрузки» и «зоны КЗ». Под «зоной перегрузки» понимают диапазон значений тока и, следовательно, соответствующую часть кривых срабатывания автоматического выключателя между номинальным током самого автоматического выключателя и значением, которое в 8-10 раз выше номинального тока. Это зона, в которой обычно вызывается срабатывание тепловой защиты для термомагнитных расцепителей и защиты L для электронных расцепителей. Эти токи обычно соответствуют цепи с перегрузкой. Вероятность возникновения данного события более высокая по сравнению с появлением КЗ.

Под «зоной КЗ» понимают диапазон значений тока и, следовательно, соответствующую часть кривых срабатывания автоматического выключателя, которые в 8-10 раз выше номинального тока автоматического выключателя. Это зона, в которой обычно вызывается срабатывание магнитной защиты для термомагнитных расцепителей или защит S, D и I для электронных расцепителей. Эти значения тока обычно соответствуют повреждению в цепи питания. Это событие менее вероятно, чем простая перегрузка.

Методы обеспечения селективности

В зоне перегрузки с применением устройств защиты обычно реализуется времятоковый тип селективности.

В зоне КЗ с применением устройств защиты обычно могут использоваться различные методы обеспечения селективности.

В частности, в нижеследующих разделах будут рассмотрены:

  • Токовая селективность;
  • Временная селективность;
  • Энергетическая селективность;
  • Зонная селективность.

Времятоковая селективность

В общем следует отметить, что устройства защиты от перегрузки имеют времятоковую характеристику, срабатывают ли они посредством теплового расцепителя или посредством функции L электронного расцепителя. Времятоковая характеристика является характеристикой срабатывания, причем по мере возрастания тока, время срабатывания автоматического выключателя уменьшается. Когда имеются устройства защиты с характеристиками такого типа, то применяемый метод селективности – это времятоковая селективность.

Времятоковая селективность обеспечивает селективность срабатывания путем регулировки устройств защиты таким образом, что защита со стороны нагрузки при всех возможных значениях сверхтока срабатывает быстрее, чем автоматический выключатель со стороны питания. При анализе времени срабатывания двух автоматических выключателей необходимо учитывать:

  • Допуски порогов и времен срабатывания;
  • Действительные токи, протекающие в автоматических выключателях.

Токовая селективность

Этот тип селективности основан на положении о том, что чем ближе точка замыкания к источнику питания установки, тем выше ток КЗ. Поэтому можно определить зону, в которой случилось замыкание, путем настройки мгновенных функций защиты на различные значения тока. Полную селективность обычно можно получить в конкретных случаях только там, где ток замыкания невысокий, и где между двумя устройствами защиты имеется элемент с высоким полным электрическим сопротивлением (трансформатор, очень длинный кабель или кабель с уменьшенным поперечным сечением и т.д.) и, следовательно, велика разница между значениями токов КЗ. Поэтому данный тип координации используется, в первую очередь, в конечных распределительных щитах (низкие значения номинального тока и тока КЗ, и высокое полное электрическое сопротивление соединительных кабелей).

Для анализа обычно используются времятоковые кривые срабатывания устройств защиты. Токовая селективность, по своему существу, является быстродействующим (мгновенным), простым в реализации и экономичным методом обеспечения координации защитных устройств.

  • предельный ток селективности обычно низок, и, таким образом, селективность часто является только частичной;
  • уровень уставки защиты от сверхтоков быстро растет;
  • резервирование защиты, обеспечивающее быстрое отключение поврежденной линии в случае, если одно из устройств защиты неисправно, является невозможным.

Это тип селективности, который может быть также реализован между автоматическими выключателями одинакового размера и без функции защиты от КЗ с задержкой (S).

Временная селективность

Этот тип селективности представляет собой развитие предыдущего. В данном типе координации кроме порога срабатывания по току определяется также время срабатывания: определенное значение тока вызывает срабатывание устройств защиты после определенного времени задержки, что позволяет обеспечить срабатывание устройств защиты, расположенных ближе к точке замыкания, не отключая исправную часть электроустановки. Поэтому стратегия настройки заключается в постепенном повышении порогов тока и задержек срабатывания по мере приближения к источникам питания (уровень уставки непосредственно соотносится с иерархическим уровнем).

Пороги срабатывания с задержкой должны учитывать допуски двух устройств защиты и действительные токи, которые протекают в этих устройствах. Разница между задержками, установленными для последовательных устройств защиты, должна учитывать время обнаружения замыкания и время срабатывания устройства на стороне нагрузки, а также время инерции устройства на стороне питания (временной интервал, во время которого устройство защиты может сработать даже после пропадания тока короткого замыкания). Как и в случае с токовой селективностью, анализ проводится путем сравнения времятоковых кривых срабатывания защитных устройств.

Обычно этот тип согласования:

  • легко анализировать и реализовать;
  • не очень дорогостоящий в отношении системы защиты;
  • позволяет получить высокие значения предела селективности (если значение Icw высокое);
  • позволяет обеспечить резервирование устройств защиты.

время срабатывания и уровни энергии, пропускаемые защитными устройствами, особенно близко расположенными к источникам, являются значительными.

Это тип селективности, который может быть также реализован между автоматическими выключателями одинакового размера, оснащенными электронными расцепителями с защитой от КЗ, срабатывающей с задержкой – функция “S”.

Энергетическая селективность

Координация энергетического типа является специфическим типом селективности, который основан на токоограничивающих характеристиках автоматических выключателей в литом корпусе. Отмечается, что токоограничивающий автоматический выключатель является «автоматическим выключателем с чрезвычайно малым временем отключения, в течение которого ток короткого замыкания не успевает достичь своего максимального значения» (ГОСТ Р 50030.2). На практике, все автоматические выключатели в литом корпусе серий Tmax XT и Tmax, модульные автоматические выключатели и воздушный токоограничивающий автоматический выключатель E1.2L, производимые АББ, имеют более или менее выраженные токоограничивающие характеристики.

При возникновении больших токов КЗ (>10…15×In) эти автоматические выключатели имеют чрезвычайно высокое быстродействие (время срабатывания порядка нескольких миллисекунд) и размыкаются при наличии значительной апериодической составляющей. Поэтому для анализа данного вида селективности невозможно использовать времятоковые кривые срабатывания автоматических выключателей, полученные с учетом действующих значений периодических составляющих.

Эти явления, в основном, динамические (из-за пропорциональности квадрату значения мгновенного тока) и существенно зависят от взаимодействия между двумя последовательными устройствами. Поэтому значения энергетической селективности не могут быть определены конечным пользователем.

Производители предоставляют таблицы, счетные линейки и программы расчета, в которых указаны значения предельного тока селективности Is при КЗ между различными комбинациями автоматических выключателей. Эти значения определяются путем теоретического объединения результатов испытаний, проведенных в соответствии с указаниями Приложения А ГОСТ Р 50030.2 и результатов компьютерного моделирования поведения автоматических выключателей в процессе отключения КЗ.

Зонная селективность

Этот тип селективности представляет собой развитие временной селективности.

В общем, зонная селективность реализуется с помощью диалога между токоизмерительными устройствами, так что при обнаружении превышения порога срабатывания позволяет точно определить зону неисправности и отключить подачу электропитания только в эту зону. Она может быть реализована двумя способами:

  • измерительные устройства направляют информацию о превышении порога уставки тока системе контроля, и последняя определяет, какое устройство должно сработать;
  • когда имеются значения тока, которые выше соответствующих уставок, то каждое защитное устройство направляет сигнал блокировки посредством прямого соединения или шины на иерархически более высокий уровень защиты (на стороне питания по отношению к направлению потока мощности) и, до срабатывания, проверяет, что аналогичный сигнал блокировки не поступил от защитного устройства со стороны нагрузки. Таким образом, вмешивается только защита, расположенная непосредственно со стороны питания от точки неисправности.

Второй случай обеспечивает определенно меньшее время срабатывания. По сравнению с временной селективностью, более не требуется повышать задержку по мере приближения к источнику питания. Задержка может быть уменьшена на время, требующееся для приема возможного сигнала блокировки от защитного устройства со стороны нагрузки.

Этот тип селективности подходит для радиальных сетей и, в сочетании с направленной защитой, подходит также для смешанных сетей.

По сравнению с временной селективностью, зонная селективность обеспечивает:

  • сокращение времени срабатывания (оно может быть ниже сотни миллисекунд);
  • снижение как степени повреждения, вызываемого замыканием, так и вмешательства в систему электропитания;
  • снижение тепловых и динамических нагрузок на части установки;
  • получение очень большого количества уровней селективности.
  • она более обременительна как с точки зрения стоимости, так и сложности установки;
  • она требует наличия дополнительного источника питания.

Поэтому данное решение, в основном, используется в системах с высоким номинальным током и высокими значениями тока КЗ, с обязательными требованиями безопасности и непрерывности эксплуатации: В частности, имеется много примеров логической селективности в коммутационно-распределительных устройствах, стоящих непосредственно со стороны нагрузки трансформаторов и генераторов.

Заключение

В данной статье были рассмотрены основные методы обеспечения селективности в низковольтных распределительных системах.

Более полную информацию по данной теме можно прочитать в специализированной брошюре “Селективность автоматических выключателей ABB в сетях низкого напряжения“, где в том числе подробно разобраны методы обеспечения селективности между аппаратами ABB, а также присутствует информация по направленной зонной селективности и селективности между низким и средним напряжением.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: