Mitä on huomioitava alajännitteisten pylväsjohdistimien suunnittelussa

Alhainen jännitepilvipohjaiset sähkökatkaisimet ovat kriittisiä suoja- ja ohjauslaitteita sähköverkoissa, joiden suunnittelu ja toiminta vaikuttavat suoraan järjestelmän turvallisuuteen ja luotettavuuteen. Suunnittelun on huomioitava ympäristösopeutuvuus, sähköisten parametrien yhteensopivuus ja toiminnon valitsimen valinta varmistaakseen vakauden erilaisissa olosuhteissa. Toiminnassa on noudatettava tiukasti turvallisuusohjeita, säännöllistä ylläpitoa ja poikkeustilanteiden asianmukaista käsittelyä välttääksemme väärinkäytön aiheuttamat onnettomuudet. Tämä artikkeli esittelee systemaattisesti alhaisen jännitteen pilvipohjaisten sähkökatkaisimien suunnittelun keskeiset periaatteet ja toimintastandardit, tarjoten ammatillista ohjetta insinööreille.

1. Alhaisen jännitteen pilvipohjaisten sähkökatkaisimien suunnittelun huomioonotot

Alhaisen jännitteen pilvipohjaisten sähkökatkaisimien suunnittelun on kestettävä ankarat ulkoilmaympäristöt samalla kun ne täyttävät suojauksen ja ohjauksen vaatimukset.

1.1 Ympäristösopeutuvuus

Koska nämä katkaisimet asennetaan ulkona, niiden on kestettävä lämpötilavaihtelut, kosteus, suolusuolan korroositio ja mekaaninen vibraatio. GB/T 2423.17:n mukaan ne tulevat läpäistä 72 tunnin neutraalin suolahuureen testin (Luokka 5), mikä on sopiva rannikkoseuduille tai teollisuusalueille, ja saastuttamisen aste 3 vastustaakseen johtavaa saastumista tai kondensaatiota. Korkeilla alueilla (>2000m) eristys- ja lämpötilan nousuparametreja on säädettävä GB/T 20645-2021:n mukaisesti (lämpötilan nousuraja laskee 1%:lla joka 100 metrin nousulla; virran arvoa vähennettävä yli 4000 metrin korkeudessa).

Matalissa lämpötiloissa on varmistettava toiminta -40°C:ssa ja säilytys -55°C:ssa, sekä luotettava toiminnon valitsimen toiminta. UV-säteilyn vastustamiseksi pinnalle on levitetty kuten polyamide-maali (yhteyden kulma >90°) tai PVDF (UV-ikääntyvyyden vastustaminen ≥ Luokka 8). Sulkemisen on vastattava IP54/55-standardia estääkseen erityksen heikentymisen.

1.2 Sähköisten parametrien yhteensopivuus

Tarkka lyhytsolmuvarman laskenta ja oikeiden parametrien valinta ovat olennaisia. Lyhytsolmuvarmat lasketaan absoluuttisella menetelmällä, ottaen huomioon kolmijohdin-, kaksijohdin- ja yksijohdin maajohdinvirrat. Alkuinen kolmijohdin lyhytsolmuvarma lasketaan seuraavasti:

missä Un on nominellinen linjavirta, ja R_k, X_k ovat lyhytsolmun silmukan kokonaisresistanssi ja reaktanssi. Katkaisimen nominelli lyhytsolmuvarman katkaisukapasiteetti (Ics) ei saa olla pienempi kuin suurin kolmijohdin lyhytsolmuvarma. Herkkyyden tarkistaminen edellyttää, että linjan päässä oleva pienin lyhytsolmuvarma on vähintään 1,3 kertaa hetkellinen tai lyhytaikainen liian suuri virraviritysasetus: I_min≥1.3I_set3.

Ylipuskautta varten pitkäaikainen viritysasetus Iset1 täytyy toteuttaa I_z≥I_set1≥I_c, missä Iz on johtajan jatkuvan virtasen jatkuvavirta ja IcIc on laskettu kuormitusvirta. Lyhytsolmuvarman suojauksen osalta hetkellinen viritysasetus I_set3 tulisi olla ≥1,2 kertaa suurimman moottorin koko aloitusvirta (esimerkiksi 20–35 kertaa nominellinen virta kuitumoottoreille), kun taas lyhytaikainen asetus I_set2 pitäisi välttää tilapäiset kuormituksen huiput, yleensä asetettuna 1,2 kertaa (suurimman moottorin aloitusvirta + muut kuormitusvirrat).

1.3 Toiminnon valitsimen valinta

Keinutukimekanismit ovat yleisiä, jotka vaativat luotettavuutta, hyppäyksen estoa, vapaa-katkaisua ja pehmyttämistä. Aikaparametrit: rakennekatkaisimet – sulkeutuminen ≤0,2s, avaaminen ≤0,1s; muovihenkilo katkaisimet – mekaaninen elinkaari ≥10 000 operaatiota (rakennekatkaisimet ≥20 000). Toiminnon valitsimessa on sisällyttää energiavarasto havainto ja lukitus turvallisen toiminnan varmistamiseksi. Dynaamiset ominaisuudet vaativat optimoitua kontaktinopeuden ja siirtymän hallintaa (esimerkiksi vaiheittainen hallinta tyhjiökatkaisimille minimoidakseen kontaktin pomppimisen). Tulostusominaisuudet on sovitettava katkaisimeen varmistaaksemme sulkeutumisen lyhytsolmuvarman olosuhteissa. Kylmällä alueella kondensaattorin ESR kasvaa -40°C:ssa, jolloin sulkeutumisaika pitenenee; muuttuvan lämpötilan testaus on olennaista.

2. Suojafunktion suunnittelu ja asetuksen valinta

2.1 Ylipuskasuojauksen

Tavallisesti toteutetaan lämpömagneettisilla tai elektronisilla viritysyksiköillä. Lämpömagneettiset yksiköt käyttävät bimetallilevyjä käänteisajan ominaisuuksilla (viritysaika on käänteisproportionaalinen ylipuskavirtaan nähden). Elektroniset yksiköt tarjoavat tarkempaa hallintaa, pitkäaikainen viritysasetus Ir vaihtelevat 0,4–1 kertaa nominellinen virta In. Asetukset täytyy toteuttaa In≥Ic ja In≤Iz. Herkkyyden: Sp=I_kmin/I_op≥1.3, missä IkminIkmin on pienin yksijohdin lyhytsolmuvarma linjan päässä. Kriittisissä kuormituksissa ylipuskasuojauksen voi aktivoida hälytyksen sijaan virityksen.

2.2 Lyhytsolmuvarman suojauksen

Sisältää lyhytaikaisen ja hetkellisen suojauksen. Lyhytaikainen suojauksen varmistaa valikoivan: $\×$ (maksimi moottori aloitusvirta + muut kuormitukset), aikaviiveillä (0,1–0,4s) yhteensopivaksi ylemmän katkaisimen kanssa (≥0,1–0,2s aikaviive). Hetkellinen suojauksen kohdistuu vakaviin vioihin: $\×$ koko moottorin aloitusvirta (esimerkiksi 12–18 kertaa InIn moottoreille). Jakelulinjoille suositellaan viivästyneitä hetkellisiä suojauksia elektronisilla viritysyksiköillä. Valikoivuuden: ylemmän lyhytaikainen asetus ≥1,3 × alemman hetkellinen asetus, aikaviiveellä ≥0,1–0,2s.

2.3 Alavirtasuojauksen

Estää laitteiden vaurioitumisen virtasagasta. Viritysalue: 35%–70% nominellisesta virtasta. Hetkelliset tyypit virittyvät välittömästi, mutta voivat aiheuttaa häiriövirityksiä; viivästyneet tyypit (0–5s) jättävät huomiotta tilapäiset fluktuoinnit, sopivia teolliseen käyttöön. Alavirtasuojauksen viritysyksikön nominelli virta täytyy vastata linjavirtaa, eikä sen toiminto saa häiritä muita suojauksia. Viivästyneet tyypit (0,2–3s) suositellaan teolliseen käyttöön.

3. Valikoivuuden yhteensopivuus ja kaskadisuojauksen

3.1 Valikoivuuden alueet

• Alue 1 (Isc < alemman Icu): Saavutetaan virran ja ajan graduaatiolla (esimerkiksi ylemmän $\&times;$ alemman Iset3Iset3, aikaviive &ge; alemman + 0,1s).

• Alue 2 (alemmankin Icu < Isc < ylemmän Icu): Perustuu virran rajoittavan ominaisuuksiin tai valmistajan tietoihin. Valikoivuuden raja IsIs voi olla pienempi kuin alemman Icu (osittainen valikoivuus).

• Alue 3 (Isc > ylemmän Icu): Vaatii testausta; ylemmän kontaktit voivat avautua tilapäisesti (&le;30ms) ilman viritystä, ellei liimautumista tapahdu.

3.2 Kaskadisuojauksen

Hyödyntää ylemmän katkaisimen virran rajoittamista mahdollistaakseen alammainen katkaisujen käyttö, vähentäen kustannuksia. Vaatii vastaavia hetkellisiä asetuksia ja välttää kriittiset kuormitukset kaskadeilla. Energia perusteinen valikoivuus (esimerkiksi A-tyypin katkaisimissa) voi parantaa valikoivuuden rajoja, mutta valmistajan tietojen vahvistus on olennaista.

3.3 Valikoivuuden menetelmät

• Virran valikoivuus: Ylemmän hetkellinen asetus &ge;1,3 &times; alemman.

• Ajan valikoivuus: Ylemmän lyhytaikainen viive &ge; alemman + 0,1–0,2s.

• Energia perusteinen valikoivuus: Perustuu kontaktijärjestelmän energia vaatimuksiin.

• Logiikka perusteinen valikoivuus: Alammainen vian havaitseminen lähettää lukitussignaalin ylemmälle, mahdollistaen nopean alammainen virityksen, kun ylemmässä pysyy kiinni – varmistaa "vakaa, tarkka, nopea" suojauksen.