Към какво трябва да се обърне внимание при проектирането на нисковoltage pole-mounted circuit breakers?
Нисковолтовите монтирани на стълбове прекъсвачи са ключови защитни и контролни устройства в електроенергийните системи, чийто дизайн и функциониране директно влияят върху безопасността и надеждността на системата. Техният дизайн трябва да обхваща комплексно приспособяването към околната среда, координацията на електрическите параметри и избора на привод, за да се осигури стабилна работа при различни условия. По време на експлоатацията стриктното спазване на протоколите за безопасност, регулярното поддръжка и правилното управление на изключителни ситуации са от съществено значение, за да се предотвратят аварии, причинени от грешки в управлението. Тази статия систематично излага основните принципи на дизайна и стандарти за експлоатация на нисковолтовите монтирани на стълбове прекъсвачи, предоставяйки професионално ръководство за инженерния персонал.
1. Разглеждания по дизайна на нисковолтовите монтирани на стълбове прекъсвачи
Дизайнът на нисковолтовите монтирани на стълбове прекъсвачи трябва да издържа суровите външни условия, докато отговаря на изискванията за защита и контрол.
1.1 Приспособяване към околната среда
Тъй като това е оборудване, инсталирано на открито, тези прекъсвачи трябва да издържат температурни колебания, влажност, корозия от солен мъгла и механична вибрация. Според GB/T 2423.17 те трябва да преминат 72-часов тест на нейтрална солна мъгла (Клас 5), подходящ за крайбрежни или промишлени области, с Уровой на замърсяване 3, за да устоят на проводимо замърсяване или кондензация. За високи места (>2000m) параметрите за изолация и температурно повишаване трябва да бъдат коригирани според GB/T 20645-2021 (лимитът за температурно повишаване намалява с 1% за всеки 100m увеличение; необходима е корекция на номиналната тока над 4000m).
За ниски температури трябва да се гарантира работата при -40°C и съхранението при -55°C, с надеждна работа на привода. Устойчивостта към UV лъчи изисква покритие на повърхността с полиамидна боя (ъгъл на контакт >90°) или PVDF (устойчивост към стареене от UV ≥ Клас 8). Изолацията на корпуса трябва да отговаря на стандартите IP54/55, за да се предотврати деградацията на изолацията.
1.2 Координация на електрическите параметри
Точното изчисление на тока при късо съединение и правилният избор на параметри са от ключово значение. Токът при късо съединение трябва да се изчисли с абсолютния метод, като се вземат предвид трите фази, две фази и единични земни замърсения. Началният трифазен ток при късо съединение се изчислява както следва:
където Un е номиналното напрежение на линията, а Rk, Xk са общите съпротивление и реактивно съпротивление на контура при късо съединение. Номиналната капацитет за прекъсване на късо съединение (Ics) на прекъсвача трябва да не е по-малко от максималния трифазен ток при късо съединение. Проверката на чувствителност изисква минималния ток при късо съединение в края на линията да е поне 1.3 пъти по-голям от настройката за моментно или краткосрочно прекъсване: Imin≥1.3Iset3.
За защита при пренапреждение, настройката за дългосрочно прекъсване Iset1 трябва да удовлетворява Iz≥Iset1≥Ic, където Iz е непрекъснатата капацитет за пренос на проводника, а Ic е изчислената токова нагрузка. За защита при късо съединение, настройката за моментно прекъсване Iset3 трябва да бъде ≥1.2 пъти по-голяма от пълния стартерски ток на най-големия мотор (например 20–35 пъти номиналния ток за клетъчни мотори), докато настройката за краткосрочно прекъсване Iset2 трябва да избегне връхните токове, обикновено настройвана на 1.2 пъти (максимален стартерски ток на мотор + други токове на нагрузката).
1.3 Избор на привод
Често се използват механизми с пружина, които изискват надеждност, анти-скок, свободно прекъсване и буферни функции. Параметри на време: рамкови прекъсвачи—затваряне ≤0.2с, отваряне ≤0.1с; формовани прекъсвачи—механичен живот ≥10,000 операции (рамкови прекъсвачи ≥20,000). Приводът трябва да включва детекция на накопуване на енергия и блокиране за безопасна работа. Динамичните характеристики изискват оптимизирана скорост и контрол на разместването на контактите (например стадийно управление за вакуумни прекъсвачи, за да се минимизира подскачането на контактите). Изходните характеристики трябва да съответстват на прекъсвача, за да се осигури затваряне при условия на късо съединение. В студени области, ESR на кондензатора се увеличава при -40°C, продължавайки времето за затваряне; есенциални са тестове при променяща се температура.
2. Проектиране на защитни функции и избор на настройки
2.1 Защита при пренапреждение
Обикновено се реализира чрез термомагнитни или електронни устройства за прекъсване. Термомагнитните устройства използват двуметални полоси с обратнопропорционални характеристики (време за прекъсване обратнопропорционално на квадрата на тока при пренапреждение). Електронните устройства предлагат точен контрол, с настройки за дългосрочно прекъсване Ir в диапазон от 0.4 до 1 пъти номиналния ток In. Настройките трябва да удовлетворяват In≥Ic и In≤Iz. Чувствителност: Sp=Ikmin/Iop≥1.3, където Ikmin е минималният еднофазен ток при късо съединение в края на линията. За важни нагрузки, защитата при пренапреждение може да активира аларми вместо прекъсване.
2.2 Защита при късо съединение
Включва краткосрочна и моментна защита. Краткосрочната защита осигурява селективност: Iset2≥1.2 (максимален стартерски ток на мотор + други нагрузки), с времеви забавяния (0.1–0.4с) координирани с прекъсвачите нагоре по потока (≥0.1–0.2с разлика във времето). Моментната защита се насочва към сериозни дефекти: Iset3≥1.2 пълният стартерски ток на мотора (например 12–18 пъти In за мотори). За распределителни линии, електронните устройства за прекъсване с забавена моментна защита са предпочитани. Селективност: настройка за краткосрочно прекъсване нагоре по потока ≥1.3 × моментна настройка долу по потока, с ≥0.1–0.2с разлика във времето.
2.3 Защита при ниско напрежение
Предотвратява повреди на оборудването от намалено напрежение. Диапазон на прекъсване: 35%–70% от номиналното напрежение. Моментните типове прекъсват незабавно, но могат да причинят нежелано прекъсване; забавените типове (0–5с) игнорират временни колебания, подходящи за промишлено използване. Номиналното напрежение на устройството за прекъсване при ниско напрежение трябва да съответства на линейното напрежение, и неговата функция не трябва да интерферира с други защити. Забавените типове (0.2–3с) са препоръчителни за промишлено използване.
3. Селективна координация и каскадна защита
3.1 Селективни зони
Зона 1 (Isc < downstream Icu): Осъществяване чрез градациите на ток и време (например нагоре по потока Iset3≥1.2 долу по потока Iset3, забавяне ≥ долу по потока + 0.1с).
Зона 2 (downstream Icu < Isc < upstream Icu): Опира се на ограничаващи характеристики на тока или данни от производителя. Лимитът на селективност Is може да бъде по-малък от downstream Icu (частична селективност).
Зона 3 (Isc > upstream Icu): Изисква тестове; контакти нагоре по потока може да се отворят за кратко (≤30мс) без да прекъснат, стига да не се образува сваряване.
3.2 Каскадна защита
Използва ограничаващите характеристики на тока на прекъсвачите нагоре по потока, за да позволи използването на прекъсвачи с по-ниска капацитет за прекъсване долу по потока, намалявайки разходите. Изисква съответствие на моментните настройки и избягване на критични нагрузки на каскадните цепи. Селективността, базирана на енергия (например в A-тип прекъсвачи), може да подобри лимитите на селективност, но проверка чрез данни от производителя е съществена.
3.3 Методи за селективност
Селективност по ток: Настройка за моментно прекъсване нагоре по потока ≥1.3 × долу по потока.
Селективност по време: Забавяне за краткосрочно прекъсване нагоре по потока ≥ долу по потока + 0.1–0.2с.
Селективност по енергия: Основана на изискванията за енергия на контактната система.
Логическа селективност: Детекция на дефект долу по потока изпраща сигнал за блокиране нагоре по потока, позволяващ бързо прекъсване долу по потока, докато нагоре по потока остава затворен—осигурява "стабилна, точна, бърза" защита.
