Ocjene prekidnika

Definicija prekidača

Prekidač se definira kao uređaj dizajniran za zaštitu električnog kruga od oštećenja uzrokovana prekomjernim strujama ili kraćim spojevima prekidanjem toka struje.

Struja prekidača za prekid kraćeg spoja

To je maksimalna struja kraćeg spoja koju prekidač (CB) može podnijeti prije nego što konačno otvori svoje kontakte.

Kada struja kraćeg spoja prođe kroz prekidač, uzrokuje to termalne i mehaničke napetosti u dijelovima prekidača koji nose struju. Ako je površina kontakta i vodljivi dijelovi preveliki, to može dovesti do trajnog oštećenja izolacije i vodljivih dijelova prekidača.

Prema Jouleovom zakonu zagrijavanja, porast temperature je direktno proporcionalan kvadratu struje kraćeg spoja, otporu kontakta i trajanju kraćeg spoja. Struja kraćeg spoja nastavlja teći kroz prekidač dok greška nije otklonjena otvaranjem prekidača.

Budući da je termalna napetost u prekidaču proporcionalna vremenu kraćeg spoja, kapacitet prekidača za prekid struje zavisi od vremena rada. Na 160°C aluminij postaje mekan i gubi svoju mehaničku čvrstoću, ova temperatura može se smatrati granicom porasta temperature kontakata prekidača tijekom kraćeg spoja.

Stoga se kapacitet prekidača za prekid kraćeg spoja ili prekidna struja prekidača definira kao maksimalna struja koja može teći kroz prekidač od trenutka kad se dogodi kraći spoj do njegovog otklanjanja, bez uzročavanja trajnog oštećenja prekidača. Vrijednost struje kraćeg spoja izražava se u RMS vrijednosti.

Tijekom kraćeg spoja, prekidač je izložen ne samo termalnim, već i ozbiljnim mehaničkim napetostima. Stoga se prilikom određivanja kapaciteta za prekid kraćeg spoja uzima u obzir i mehanička čvrstoća prekidača.

Za odabir odgovarajućeg prekidača nužno je odrediti razinu greške na tom mjestu sustava gdje će biti instaliran CB. Kada je rizik od greške bilo kojeg dijela elektroenergetske prenose određen, lako je odabrati ispravno ocijenjeni prekidač za tu mrežu.

Ocijenjena kapacitet za stvaranje kraćeg spoja

Kapacitet prekidača za stvaranje kraćeg spoja izražava se u vrhunskoj vrijednosti, na suprotno od kapaciteta za prekid, koji je u RMS vrijednosti. Teoretski, u trenutku kada se dogodi greška, struja greške može narasti do dvaput veće simetrične razine greške.

U trenutku kada se prekidač uključi u stanju greške, dio sustava povezan sa izvorom. Prvi ciklus struje tijekom prekidača ima maksimalnu amplitudu. To je približno dvostruka amplituda simetrične valne forme struje greške.

Kontakti prekidača moraju podnijeti ovu najveću vrijednost struje tijekom prvog ciklusa valne forme kada se prekidač zatvori pod greškom. Na temelju gore navedenog fenomena, odabrani prekidač treba biti ocijenjen s kapacitetom za stvaranje kraćeg spoja.

Budući da je ocijenjena struja kraćeg spoja prekidača izražena u maksimalnoj vrhunskoj vrijednosti, uvijek je veća od ocijenjene struje za prekid kraćeg spoja prekidača. Normalna vrijednost struje za stvaranje kraćeg spoja je 2,5 puta veća od struje za prekid kraćeg spoja. Ovo vrijedi i za standardni i daljinski kontrolirani prekidač.

Ocijenjena operativna sekvencija

To je mehanički zahtjev za radni mehanizam prekidača. Sekvencija ocijenjenog operativnog dužnog prekidača je navedena kao:

Gdje, O označava otvaranje operacije CB. CO predstavlja vrijeme zatvaranja operacije koje je odmah pratiti otvaranjem operacije bez namjernog vremenskog kašnjenja. t' je vrijeme između dvije operacije koje je potrebno vratiti početne uvjete i/ili sprečiti pretjerano zagrijavanje vodljivih dijelova prekidača. t = 0,3 sekunde za prekidač namijenjen za prvo automatsko ponovno zatvaranje, ako nije drugačije navedeno.

Neka je ocijenjeni dužni krug prekidača:

To znači, operacija otvaranja prekidača slijedi operaciju zatvaranja nakon vremenskog intervala od 0,3 sekundi, a zatim prekidač opet otvara bez namjernog vremenskog kašnjenja. Nakon ove operacije otvaranja, CB opet zatvara nakon 3 minuta i zatim odmah skoči bez namjernog vremenskog kašnjenja.

Ocijenjena kratka struja

To je granica struje koju prekidač može nositi sigurno određeno vrijeme bez ikakvog oštećenja. Prekidači ne otklanjaju struju kraćeg spoja odmah kada se pojavi greška u sustavu. Uvijek postoji neko namjerno i nenamjerno vremensko kašnjenje između trenutka pojavljivanja greške i trenutka otklanjanja greške prekidačem.

Ovo kašnjenje je zbog vremena rada zaštitnih releja, vremena rada prekidača, te može postojati neko namjerno vremensko kašnjenje u releju za pravilnu koordinaciju zaštite elektroenergetskega sustava. Čak i ako prekidač ne uspije prekid, greška će biti otklonjena sljedećim više pozicioniranim prekidačem.

U ovom slučaju, vrijeme otklanjanja greške je duže. Stoga, nakon greške, prekidač mora nositi struju kraćeg spoja određeno vrijeme. Zbroj svih vremenskih kašnjenja ne smije biti veći od 3 sekundi, stoga prekidač treba biti sposoban nositi maksimalnu grešku struje barem toliko kratko vrijeme.

Struja kraćeg spoja može imati dva glavna utjecaja unutar prekidača. Zbog visoke struje, može doći do visokih termalnih napetosti u izolaciji i vodljivim dijelovima CB. Visoka struja kraćeg spoja, stvara značajne mehaničke napetosti u različitim dijelovima prekidača koji nose struju.

Prekidač je dizajniran da podnese ove napetosti. Međutim, nijedan prekidač ne bi trebao nositi struju kraćeg spoja duže od navedenog kratkog vremena. Ocijenjena kratka struja prekidača najmanje je jednaka njegovoj ocijenjenoj struji za prekid kraćeg spoja.

Ocijenjeno napon prekidača

Ocijenjeni napon prekidača ovisi o njegovom izolacijskom sustavu. Za sustave ispod 400 KV, prekidač je dizajniran da podnese 10% iznad normalnog sistema napona. Za sustave iznad ili jednake 400 KV, izolacija prekidača treba biti sposobna podnijeti 5% iznad normalnog sistema napona.

To znači, ocijenjeni napon prekidača odgovara najvišem sistemu napona. To je zato jer se tijekom stanja bez opterećenja ili male opterećenosti, nivo napona sustava dopušteno podiže do najviše vrijednosti napona sustava.