Номинальные значения автоматических выключателей

Определение выключателя

Выключатель определяется как устройство, предназначенное для защиты электрической цепи от повреждений, вызванных перегрузкой или коротким замыканием, путем прерывания потока электричества.

Ток короткого замыкания выключателя

Это максимальный ток короткого замыкания, который выключатель (CB) может выдержать, прежде чем он, наконец, будет открыт размыканием контактов.

Когда через выключатель проходит ток короткого замыкания, это вызывает тепловые и механические напряжения в токопроводящих частях выключателя. Если площадь контакта и проводящие части слишком малы, это может привести к постоянному повреждению изоляции и проводящих частей выключателя.

Согласно закону Джоуля-Ленца, повышение температуры прямо пропорционально квадрату тока короткого замыкания, сопротивлению контакта и продолжительности короткого замыкания. Ток короткого замыкания продолжает протекать через выключатель до тех пор, пока неисправность не будет устранена размыканием выключателя.

Поскольку тепловое напряжение в выключателе пропорционально периоду короткого замыкания, способность выключателя к разрыву зависит от времени работы. При 160°C алюминий становится мягким и теряет свою механическую прочность, эта температура может быть принята как предел повышения температуры контактов выключателя при коротком замыкании.

Таким образом, способность выключателя к разрыву короткого замыкания или ток разрыва выключателя определяется как максимальный ток, который может протекать через выключатель с момента возникновения короткого замыкания до его устранения, без причинения постоянного повреждения выключателю. Значение тока разрыва короткого замыкания выражается в RMS.

Во время короткого замыкания выключатель подвергается не только тепловым, но и серьезным механическим напряжениям. Поэтому при определении способности к разрыву короткого замыкания также учитывается механическая прочность выключателя.

Поэтому для выбора подходящего выключателя необходимо определить уровень неисправности в той точке системы, где планируется установка выключателя. После определения уровня неисправности любой части электрической передачи легко выбрать правильно рассчитанный выключатель для этой части сети.

Номинальная способность к созданию короткого замыкания

Способность выключателя к созданию короткого замыкания выражается в пиковых значениях, в отличие от способности к разрыву, которая выражается в RMS. Теоретически, в момент возникновения неисправности, ток неисправности может возрастать до двойного своего симметричного уровня.

В момент включения выключателя в условиях неисправности системы, часть системы, соединенная с источником, испытывает короткое замыкание. Первый цикл тока во время закрытия выключателя имеет максимальную амплитуду. Это примерно в два раза больше амплитуды симметричной формы тока неисправности.

Контакты выключателя должны выдерживать это максимальное значение тока во время первого цикла формы волны, когда выключатель закрывается при неисправности. На основе этого явления, выбранный выключатель должен иметь номинальную способность к созданию короткого замыкания.

Поскольку номинальный ток создания короткого замыкания выключателя выражается в максимальных пиковых значениях, он всегда выше номинального тока разрыва короткого замыкания выключателя. Нормальное значение тока создания короткого замыкания составляет 2,5 раза больше тока разрыва короткого замыкания. Это верно как для стандартных, так и для дистанционно управляемых выключателей.

Номинальная последовательность операций

Это требования к механической нагрузке механизма управления выключателем. Последовательность номинальной рабочей нагрузки выключателя определена следующим образом:

Где, O обозначает операцию открытия CB. CO представляет собой время закрытия, которое немедленно следует за операцией открытия без намеренной задержки. t’ - это время между двумя операциями, необходимое для восстановления начальных условий и/или предотвращения чрезмерного нагрева токопроводящих частей выключателя. t = 0,3 сек для выключателя, предназначенного для первой автоматической повторной коммутации, если не указано иное.

Предположим, что номинальный цикл работы выключателя следующий:

Это означает, что операция открытия выключателя следует за операцией закрытия после интервала времени 0,3 сек, затем выключатель снова открывается без намеренной задержки. После этой операции открытия выключатель снова закрывается через 3 минуты и немедленно срабатывает без намеренной задержки.

Номинальный ток на короткое время

Это предельное значение тока, который выключатель может безопасно пропускать в течение определенного времени без повреждений. Выключатели не устраняют ток короткого замыкания сразу же, как только происходит неисправность в системе. Всегда есть намеренные и ненамеренные задержки между моментом возникновения неисправности и моментом ее устранения выключателем.

Эта задержка связана с временем работы защитных реле, временем работы выключателя, а также может быть намеренная задержка, установленная в реле для правильной координации защиты энергосистемы. Даже если выключатель не сработает, неисправность будет устранена следующим выключателем, расположенным выше по системе.

В этом случае время устранения неисправности увеличивается. Следовательно, после неисправности выключатель должен пропускать ток короткого замыкания в течение определенного времени. Сумма всех задержек не должна превышать 3 секунды, поэтому выключатель должен быть способен пропускать максимальный ток неисправности хотя бы в течение этого короткого периода времени.

Ток короткого замыкания может иметь два основных воздействия внутри выключателя. Из-за высокого электрического тока могут возникнуть высокие тепловые напряжения в изоляции и токопроводящих частях выключателя. Высокий ток короткого замыкания создает значительные механические напряжения в различных токопроводящих частях выключателя.

Выключатель спроектирован для выдерживания этих напряжений. Однако ни один выключатель не должен пропускать ток короткого замыкания дольше, чем указано в кратковременных характеристиках. Номинальный ток на короткое время выключателя как минимум равен его номинальному току разрыва короткого замыкания.

Номинальное напряжение выключателя

Номинальное напряжение выключателя зависит от его системы изоляции. Для систем ниже 400 кВ выключатель спроектирован для выдерживания 10% выше нормального напряжения системы. Для систем 400 кВ и выше изоляция выключателя должна быть способна выдерживать 5% выше нормального напряжения системы.

Это означает, что номинальное напряжение выключателя соответствует максимальному напряжению системы. Это связано с тем, что при холостом ходе или небольшой нагрузке уровень напряжения в энергосистеме допускается повышаться до максимального номинального напряжения системы.