Hvad skal der være særlig opmærksom på i designet af lavspændingsstolpebrydere

Lavspændingsstolpe-monterede kreditskærmere er vigtige beskyttelses- og styreelementer i strømsystemer, hvis design og drift direkte påvirker systemets sikkerhed og pålidelighed. Deres design skal omfattende tage højde for miljøtilpasning, koordinering af elektriske parametre og udvælgelse af aktuatorer for at sikre stabil drift under forskellige forhold. Under drift er det afgørende at overholde sikkerhedsprotokoller strengt, udføre regelmæssig vedligeholdelse og håndtere undtagelsessituationer korrekt for at forebygge ulykker som følge af fejlbehandling. Denne artikel gennemgår systematisk de vigtigste designprincipper og driftsstandarder for lavspændingsstolpe-monterede kreditskærmere og giver professionel vejledning til ingeniørpersonale.

1. Designovervejelser for lavspændingsstolpe-monterede kreditskærmere

Designet af lavspændingsstolpe-monterede kreditskærmere skal klare hårde udendørsforhold, samtidig med at det opfylder beskyttelses- og styringskrav.

1.1 Miljøtilpasning

Som udstyret, der er installeret udenfor, skal disse skærmere klare temperaturvariationer, fugt, saltfugtkorrosion og mekanisk vibration. Ifølge GB/T 2423.17 skal de bestå en 72-timers neutral saltfugttest (Klasse 5), der er egnet til kystområder eller industriområder, med Forureningsgrad 3 for at modstå ledende forurening eller kondensation. For høje højder (>2000m) skal isolations- og temperaturstigningsparametre justeres ifølge GB/T 20645-2021 (temperaturstigningsgrænsen falder med 1% pr. 100m øget højde; strømføring skal reduceres over 4000m).

For lave temperaturer skal drift ved -40°C og lagring ved -55°C være sikret, med pålidelig aktuatorydelse. UV-bestandighed kræver overfladebehandlinger som polyamidmaling (kontakthvinkel >90°) eller PVDF (UV-aldringbestandighed ≥ Klasse 8). Beholdersealing skal opfylde IP54/55-standarder for at forhindre nedbrydning af isolation.

1.2 Koordinering af elektriske parametre

Nøjagtig beregning af kortslutningsstrøm og korrekt udvælgelse af parametre er afgørende. Kortslutningsstrømme bør beregnes ved hjælp af den absolutte metode, hvor man tager højde for tre-fase, to-fase og en-fase jordfejlstrømme. Den initielle tre-fase kortslutningsstrøm beregnes som:

hvor Un er den nominelle linjespænding, og R_k, X_k er den samlede modstand og reaktans i kortslutningsløbet. Skærmens nominelle kortslutningsafbrydelseskapacitet (Ics) må ikke være mindre end den maksimale tre-fase kortslutningsstrøm. Følsomhedsverifikation kræver, at den minimale kortslutningsstrøm ved linjens ende er mindst 1,3 gange den øjeblikkelige eller kortvarige overstrømningsovergangsindstilling: I_min≥1.3I_set3.

For overbelastningsbeskyttelse skal langvarig overgangsindstilling Iset1 opfylde I_z≥I_set1≥I_c, hvor Iz er lederens kontinuerlige strømføringsevne, og IcIc er den beregnede belastningsstrøm. For kortslutningsbeskyttelse skal den øjeblikkelige overgangsindstilling I_set3 være ≥1,2 gange den fulde startstrøm for den største motor (fx 20–35 gange nominel strøm for kaskademotorer), mens den kortvarige indstilling I_set2 skal undgå transiente belastningspeak, typisk indstillet på 1,2 gange (den maksimale motormotorstartstrøm + andre belastningsstrømme).

1.3 Udvalg af aktuatorer

Fjederdrivende mekanismer anvendes ofte, der kræver pålidelighed, antihop, fri afbrydelse og demping. Tidsparametre: rammebrydere – lukning ≤0,2s, åbning ≤0,1s; formet brydere – mekanisk levetid ≥10.000 operationer (rammebrydere ≥20.000). Aktuatoren skal inkludere energilagringssporing og interlocking for sikker drift. Dynamiske karakteristika kræver optimeret kontakt hastighed og forskydningskontrol (fx trinvis kontrol for vakuum-brydere for at minimere kontakt hop). Udgangs-karakteristika skal matche bryderen for at sikre lukning under kortslutningsforhold. I kolde regioner øges kondensator ESR ved -40°C, hvilket forlænger lukningstiden; variabeltemperatur-test er afgørende.

2. Design og valg af beskyttelsesfunktioner

2.1 Overbelastningsbeskyttelse

Typisk implementeret via termisk-magnetiske eller elektroniske trip-enheder. Termisk-magnetiske enheder bruger bimetalliske striber med invers tidskarakteristik (trip-tid invers proportional med kvadratet af overbelastningsstrømmen). Elektroniske enheder tilbyder præcis kontrol, med langvarige trip-indstillinger Ir fra 0,4 til 1 gange den nominelle strøm In. Indstillinger skal opfylde In≥Ic og In≤Iz. Følsomhed: Sp=I_kmin/I_op≥1.3, hvor IkminIkmin er den minimale en-fase kortslutningsstrøm ved linjens ende. For kritiske belastninger kan overbelastningsbeskyttelse udløse alarmer i stedet for at trippe.

2.2 Kortslutningsbeskyttelse

Inkluderer kortvarig og øjeblikkelig beskyttelse. Kortvarig beskyttelse sikrer selektivitet: $\×$ (max motormotorstartstrøm + andre belastninger), med tidsforskydninger (0,1–0,4s) koordineret med upstream-brydere (≥0,1–0,2s tidsforskelsforskydning). Øjeblikkelig beskyttelse retter sig mod alvorlige fejl: $\×$ fuld motormotorstartstrøm (fx 12–18 gange InIn for motorer). For distributionsledninger er elektroniske trip-enheder med forsinket øjeblikkelig beskyttelse foretrukket. Selektivitet: upstream kortvarig indstilling ≥1,3 × downstream øjeblikkelig indstilling, med ≥0,1–0,2s tidsforskelsforskydning.

2.3 Undervoltagebeskyttelse

Forebygger skader på udstyr fra spændningsnedslag. Trip-interval: 35%–70% af nominel spænding. Øjeblikkelige typer tripper øjeblikkeligt, men kan forårsage utilfredsstillende tripping; forsinkede typer (0–5s) ignorerer kortvarige fluktuationer, egnet til industriel brug. Undervoltage-trip-enhetens nominelle spænding skal matche linjespændingen, og dens funktion må ikke forstyrre andre beskyttelser. Forsinkede typer (0,2–3s) anbefales til industriel anvendelse.

3. Selektiv koordinering og kaskadeprotektion

3.1 Selektive zoner

• Zon 1 (Isc < downstream Icu): Opnået via strøm- og tidsklassificering (fx upstream $\&times;$ downstream Iset3Iset3, tidsforskydning ≥ downstream + 0,1s).

• Zon 2 (downstream Icu < Isc < upstream Icu): Relerer sig på strømbegrænsende karakteristika eller producentdata. Selektivitetsgrænse IsIs kan være mindre end downstream Icu (delvis selektivitet).

• Zon 3 (Isc > upstream Icu): Kræver test; upstream kontakter kan åbne midlertidigt (&le;30ms) uden at trippe, forudsat at ingen sværdning forekommer.

3.2 Kaskadeprotektion

Udnytter upstream-bryderens strømbegrænsning for at tillade brug af lavere afbrydelseskapacitets downstream-brydere, hvilket reducerer omkostninger. Kræver matchende øjeblikkelige indstillinger og undgå kritiske belastninger på kaskadede kredsløb. Energibaseret selektivitet (fx i A-type brydere) kan forbedre selektivitetsgrænser, men verifikation via producentdata er afgørende.

3.3 Selektivitetsmetoder

• Strøm-selektivitet: Upstream øjeblikkelig indstilling ≥1,3 × downstream.

• Tids-selektivitet: Upstream kortvarig forsinkelse ≥ downstream + 0,1–0,2s.

• Energi-selektivitet: Baseret på kontakt-systemets energi-krav.

• Logik-selektivitet: Downstream fejl-detection sender et låse-signal til upstream, hvilket gør det muligt for hurtig downstream-tripping, mens upstream forbliver lukket – sikrer "stabil, præcis, hurtig" beskyttelse.