قاطع دايرة کهربائي راتينګونه

تعریف کلید قطع کننده مدار

کلید قطع کننده مدار به عنوان دستگاهی طراحی شده است که برای محافظت از مدار الکتریکی در برابر آسیب‌های ناشی از جریان بیش از حد یا خرد کوتاه، با قطع جریان برق عمل می‌کند.

جریان قطع کننده خرد کوتاه کلید قطع کننده مدار

این حداکثر جریان خرد کوتاه است که یک کلید قطع کننده مدار (CB) می‌تواند تحمل کند قبل از اینکه با باز کردن تماس‌های خود، آن را پاک کند.

وقتی جریان خرد کوتاه از طریق یک کلید قطع کننده مدار عبور می‌کند، تنش‌های حرارتی و مکانیکی در قسمت‌های حامل جریان کلید ایجاد می‌شود. اگر مساحت تماس و قسمت‌های رسانا کوچک باشد، می‌تواند منجر به آسیب دائمی به عایق و قسمت‌های رسانا کلید قطع کننده مدار شود.

بر اساس قانون گرمایی Joule، افزایش دما مستقیماً با مجذور جریان خرد کوتاه، مقاومت تماس و مدت زمان خرد کوتاه متناسب است. جریان خرد کوتاه ادامه دارد تا زمانی که خطا با باز کردن کلید قطع کننده پاک شود.

از آنجا که تنش حرارتی در کلید قطع کننده مدار متناسب با مدت زمان خرد کوتاه است، ظرفیت قطع کننده الکتریکی کلید قطع کننده مدار، به مدت زمان عملکرد بستگی دارد. در دمای 160 درجه سانتیگراد آلومینیوم نرم می‌شود و قدرت مکانیکی خود را از دست می‌دهد، این دما می‌تواند به عنوان حد دمایی افزایش تماس‌های کلید قطع کننده در زمان خرد کوتاه در نظر گرفته شود.

بنابراین، ظرفیت یا جریان قطع کننده خرد کوتاه یک کلید قطع کننده مدار به عنوان حداکثر جریانی تعریف می‌شود که می‌تواند از زمان وقوع خرد کوتاه تا زمان پاک کردن آن بدون ایجاد آسیب دائمی به کلید قطع کننده مدار عبور کند. مقدار جریان قطع کننده خرد کوتاه به صورت RMS بیان می‌شود.در زمان خرد کوتاه، CB نه تنها با تنش حرارتی مواجه می‌شود، بلکه از تنش‌های مکانیکی نیز به شدت رنج می‌برد. بنابراین در تعیین ظرفیت خرد کوتاه، قدرت مکانیکی CB نیز در نظر گرفته می‌شود.

بنابراین برای انتخاب کلید قطع کننده مناسب، مشخص کردن سطح خطا در آن نقطه از سیستم که CB نصب می‌شود، ضروری است. هنگامی که سطح خطا در هر بخش از انتقال الکتریکی مشخص شد، انتخاب کلید قطع کننده با درجه‌بندی صحیح برای این بخش از شبکه آسان می‌شود.

ظرفیت خرد کوتاه ساخته شده

ظرفیت خرد کوتاه ساخته شده یک کلید قطع کننده مدار به صورت مقدار قله بیان می‌شود، در حالی که ظرفیت قطع کننده، مقدار RMS است. نظریاً، در لحظه وقوع خطا، جریان خطا می‌تواند به دو برابر سطح خطا متقارن خود افزایش یابد.

در لحظه روشن کردن یک کلید قطع کننده در حالت خرابی سیستم، بخش خرد کوتاه سیستم به منبع متصل می‌شود. دوره اول جریان در حین بسته شدن کلید قطع کننده، دامنه بیشینه دارد. این حدود دو برابر دامنه موج فریم خطا متقارن است.

تماس‌های کلید باید این بالاترین مقدار جریان را در دوره اول موج فریم وقتی کلید تحت خطا بسته شود تحمل کنند. بر اساس این پدیده ذکر شده، یک کلید انتخاب شده باید با ظرفیت خرد کوتاه ساخته شده درجه‌بندی شود.

چون ظرفیت خرد کوتاه ساخته شده کلید قطع کننده مدار به صورت مقدار قله بیشینه بیان می‌شود، همیشه بیشتر از ظرفیت خرد کوتاه قطع کننده کلید قطع کننده مدار است. مقدار معمولی جریان خرد کوتاه ساخته شده 2.5 برابر بیشتر از جریان خرد کوتاه قطع کننده کلید قطع کننده مدار است. این برای هر دو نوع کلید قطع کننده استاندارد و کنترل از راه دور صدق می‌کند.

دنباله عملکرد درجه‌بندی شده

این نیاز عملکرد مکانیکی مکانیزم عملکرد کلید قطع کننده است. دنباله عملکرد درجه‌بندی شده یک کلید قطع کننده به صورت زیر مشخص شده است:

که در آن، O نشان‌دهنده عملیات باز کردن CB است.CO نشان‌دهنده زمان عملیات بستن که بلافاصله با یک عملیات باز کردن بدون هیچ تأخیر مورد نظر پیگیری می‌شود.t' زمان بین دو عملیات است که برای بازگرداندن شرایط اولیه و/یا جلوگیری از گرم شدن غیرطبیعی قسمت‌های رسانا کلید قطع کننده لازم است. t = 0.3 ثانیه برای کلید قطع کنندهکه برای اولین وظیفه خودکار باز شدن در نظر گرفته شده است، اگر غیر از این مشخص نشده باشد.

فرض کنید دایره وظیفه درجه‌بندی شده یک کلید قطع کننده به صورت زیر است:

این به معنای این است که یک عملیات باز کردن کلید قطع کننده توسط یک عملیات بستن پس از یک بازه زمانی 0.3 ثانیه دنبال می‌شود، و سپس کلید قطع کننده دوباره بدون هیچ تأخیر مورد نظر باز می‌شود. پس از این عملیات باز کردن، CB دوباره پس از 3 دقیقه بسته می‌شود و سپس بدون هیچ تأخیر مورد نظر دوباره باز می‌شود.

جریان کوتاه مدت درجه‌بندی شده

این محدوده جریان است که یک کلید قطع کننده مدار می‌تواند به طور ایمن برای مدت زمان خاصی بدون هیچ آسیب در آن حمل کند. کلیدهای قطع کننده مدار خرد کوتاه را به محض وقوع هر خطا در سیستم پاک نمی‌کنند. همیشه تأخیرهای مورد نظر و غیر مورد نظری بین لحظه وقوع خطا و لحظه پاک کردن خطا توسط CB وجود دارد.

این تأخیر به دلیل زمان عملکرد رله‌های محافظتی، زمان عملکرد کلید قطع کننده و همچنین ممکن است تأخیرهای مورد نظری در رله برای هماهنگی صحیح محافظت سیستم توان وجود داشته باشد. حتی اگر یک کلید قطع کننده نتواند عمل کند، خطا توسط کلید قطع کننده بعدی که در موقعیت بالاتر قرار دارد پاک خواهد شد.

در این حالت زمان پاک کردن خطا طولانی‌تر است. بنابراین، پس از خطا، یک کلید قطع کننده باید جریان خرد کوتاه را برای مدت زمان خاصی حمل کند. مجموع تمام تأخیرها نباید بیش از 3 ثانیه باشد؛ بنابراین یک کلید قطع کننده باید قادر به حمل جریان خطا بیشینه برای حداقل این مدت کوتاه باشد.

جریان خرد کوتاه ممکن است دو تأثیر عمده در داخل یک کلید قطع کننده داشته باشد.به دلیل جریان الکتریکی بالا، ممکن است تنش حرارتی بالا در عایق و قسمت‌های رسانا CB وجود داشته باشد.جریان خرد کوتاه بالا، تنش‌های مکانیکی قابل توجهی در قسمت‌های مختلف حامل جریان کلید قطع کننده ایجاد می‌کند.

یک کلید قطع کننده طراحی شده است تا این تنش‌ها را تحمل کند. با این حال، هیچ کلید قطع کننده مدار نباید جریان خرد کوتاه را برای مدت زمان بیش از مدت زمان کوتاه مشخص شده حمل کند. جریان کوتاه مدت درجه‌بندی شده یک کلید قطع کننده مدار حداقل برابر با جریان خرد کوتاه قطع کننده کلید قطع کننده مدار است.

ولتاژ درجه‌بندی شده کلید قطع کننده مدار

ولتاژ درجه‌بندی شده کلید قطع کننده مدار به سیستم عایق‌بندی آن بستگی دارد. برای سیستم‌های زیر 400 کیلوولت، کلید قطع کننده طراحی شده است تا 10٪ بالاتر از ولتاژ معمولی سیستم را تحمل کند. برای سیستم‌های بالا یا مساوی 400 کیلوولت، عایق‌بندی کلید قطع کننده باید قادر به تحمل 5٪ بالاتر از ولتاژ معمولی سیستم باشد.

این به این معناست که ولتاژ درجه‌بندی شده کلید قطع کننده مدار متناظر با بالاترین ولتاژ سیستم است. این به این دلیل است که در حالت بدون بار یا بار کم، سطح ولتاژ سیستم توان مجاز به بالا رفتن تا بالاترین ولتاژ درجه‌بندی شده سیستم است.