Характеристики на прекъсвателите

Дефиниция на автомат

Автомат е устройство, предназначено да защитава електрическата верига от повреди, причинени от прекомерен ток или кратко замыкание, като прекъсва потока на електричеството.

Ток на кратко замыкание, прекъсван от автомата

Това е максималният ток на кратко замыкание, който автомат (CB) може да издържи, преди да го изключат, като отворят контактите му.

Когато токът на кратко замыкание премине през автомата, той причинява термални и механични напрежения в частите, които пренасят ток. Ако площта на контактите и проводещите части са твърде малки, това може да доведе до постоянни повреди на изолацията и проводещите части на автомата.

Според законите на Йоул за загряване, температурното увеличение е директно пропорционално на квадрата на тока на кратко замыкание, контактното съпротивление и продължителността на краткото замыкание. Токът на кратко замыкание продължава да протича през автомата, докато дефектът не бъде изправен чрез отваряне на автомата.

Тъй като термалното напрежение в автомата е пропорционално на периода на кратко замыкание, капацитетът за прекъсване на електрическия автомат зависи от времето на работа. При 160°C алюминият става мек и губи механичната си устойчивост, тази температура може да се приеме като граница на температурното увеличение на контактите на автомата при кратко замыкание.

Ето защо, капацитетът за прекъсване на кратко замыкание или токът на прекъсване на автомата се дефинира като максималния ток, който може да протече през автомата от момента, в който се появи кратко замыкание, до момента, в който то бъде изправено, без да причини постоянни повреди на автомата. Стойността на тока на прекъсване на кратко замыкание се изразява в RMS.

По време на кратко замыкание, автоматът не е подложен само на термално напрежение, но и страда сериозно от механични напрежения. Ето защо, при определянето на капацитета за кратко замыкание, се взима предвид и механичната устойчивост на автомата.

За избор на подходящ автомат е очевидно да се определи нивото на дефекта в тази точка на системата, където трябва да се инсталира автоматът. Веднъж определено нивото на дефекта на всяка част от електрическата предавна система, е лесно да се избере правилно класифициран автомат за тази част от мрежата.

Класифициран капацитет за създаване на кратко замыкание

Капацитетът за създаване на кратко замыкание на автомата се изразява в пикови стойности, в противовес на капацитета за прекъсване, който е в RMS стойности. Теоретично, в момент, в който се появява дефект, токът на дефекта може да се увеличи до два пъти по-голяма симетрична стойност на дефекта.

В момент, в който се включи автомат в дефектна ситуация на системата, краткото замыкание на частта на системата, свързана с източника. Първият цикъл на тока по време на затваряне на автомата има максимална амплитуда. Това е около два пъти по-голямо от амплитудата на симетричен ток на дефекта.

Контактите на автомата трябва да издържат тази най-висока стойност на тока по време на първия цикъл на вълната, когато автоматът се затвори при дефект. На основата на този по-горе споменат феномен, избраният автомат трябва да е класифициран с капацитет за създаване на кратко замыкание.

Тъй като класифицираният ток за създаване на кратко замыкание на автомата се изразява в максимални пики, той винаги е по-голям от класифицираният ток за прекъсване на кратко замыкание на автомата. Обичайната стойност на тока за създаване на кратко замыкание е 2,5 пъти по-голяма от тока за прекъсване на кратко замыкание. Това е вярно както за стандартни, така и за дистанционно управляеми автомати.

Класифицирана операционна последователност

Това е механично изискване за механизма на операцията на автомата. Последователността на класифицираната операционна дейност на автомата е определена като:

Където, O означава операция за отваряне на CB. CO представлява време за затваряне, което веднага следва отваряне, без намерено забавяне. t' е времето между две операции, необходимо за възстановяване на началните условия и/или за предотвратяване на непропорционално нагряване на проводещите части на автомата. t = 0.3 секунди за автомат, предназначен за първоавтоматично затваряне, ако не е друго посочено.

Представете си класифицираната операционна последователност на автомата:

Това означава, че операцията за отваряне на автомата е последвана от операция за затваряне след интервал от 0.3 секунди, след което автоматът пак се отваря без намерено забавяне. След тази операция за отваряне, CB отново се затваря след 3 минути и веднага се трипва без намерено забавяне.

Класифициран краткосрочен ток

Това е ограничението на тока, който автоматът може да пренася безопасно за определено конкретно време без никакви повреди. Автоматите не изчистват тока на кратко замыкание веднага, щом се появи дефект в системата. Винаги има намерени и ненамерени забавяния между момент, в който се появи дефект, и момент, в който дефектът бъде изчистен от автомата.

Това забавяне е поради времето за действие на защитните реле, времето за действие на автомата и може да има някакво намерено забавяне, наложено в реле за правилна координация на защитата на електроенергийната система. Даже ако автоматът не успее да се трипе, дефектът ще бъде изчистен от следващия автомат, по-високо позициониран.

В този случай времето за изчистване на дефекта е по-дълго. Ето защо, след дефект, автоматът трябва да пренася кратко замыкание за определено време. Сумата от всички забавяния не трябва да надхвърля 3 секунди; ето защо автоматът трябва да е способен да пренася максимален дефектен ток поне за този кратък период от време.

Токът на кратко замыкание може да има два основни ефекта вътре в автомата. Поради високия електрически ток, може да има високи термални напрежения в изолацията и проводещите части на CB. Високият ток на кратко замыкание произвежда значителни механични напрежения в различните части, които пренасят ток в автомата.

Автоматът е проектиран да издържа тези напрежения. Но, никой автомат не трябва да пренася ток на кратко замыкание за по-дълго от определения кратък период. Класифицираният краткосрочен ток на автомата е поне равен на неговия класифициран ток за прекъсване на кратко замыкание.

Класифицирано напрежение на автомата

Класифицираното напрежение на автомата зависи от неговата изолационна система. За системи под 400 кV, автоматът е проектиран да издържа 10% над нормалното системно напрежение. За системи над или равно на 400 кV изолацията на автомата трябва да е способна да издържа 5% над нормалното системно напрежение.

Това означава, че класифицираното напрежение на автомата съответства на най-високото системно напрежение. Това е така, защото по време на безнагрузково или малко нагружено състояние, напрежението на електроенергийната система е позволено да се увеличи до най-високата напреженческа класификация на системата.