Ano ang dapat bantayan sa disenyo ng mga circuit breaker na nakapaloob sa poste na may mababang voltaje?

Dyson

Larangan: Pamantayan sa Elektrisidad

China

Ang mga circuit breaker na nakapit sa poste na may mababang voltaje ay mahalagang mga aparato para sa pagprotekta at kontrol sa mga sistema ng kuryente, kung saan ang disenyo at operasyon nito ay direktang nakakaapekto sa kaligtasan at reliabilidad ng sistema. Ang disenyo nito ay kailangang komprehensibong tumugon sa pagsasamantala ng kapaligiran, koordinasyon ng mga parameter ng elektrikal, at pagpili ng aktuator upang masiguro ang matatag na operasyon sa iba't ibang kondisyon. Sa panahon ng operasyon, ang mahigpit na pagtutupad ng mga protokol ng kaligtasan, regular na pamamahala, at tamang pag-handle ng mga hindi inaasahang sitwasyon ay mahalaga upang maiwasan ang mga aksidente dahil sa maling operasyon. Ang artikulong ito ay sistematikong nagbibigay ng mga pangunahing prinsipyo ng disenyo at pamantayan ng operasyon para sa mga circuit breaker na nakapit sa poste na may mababang voltaje, nagbibigay ng propesyonal na gabay para sa mga tauhan ng inhenyeriya.

1. Mga Konsiderasyon sa Disenyo para sa Mga Circuit Breaker na Nakapit sa Poste na May Mababang Voltaje

Ang disenyo ng mga circuit breaker na nakapit sa poste na may mababang voltaje ay kailangang makatakas sa mahihirap na kapaligirang outdoor habang sinusunod ang mga pangangailangan sa proteksyon at kontrol.

1.1 Pagsasamantala ng Kapaligiran

Bilang mga kagamitan na nakainstalo sa labas, ang mga circuit breaker na ito ay kailangang makatakas sa pagbabago ng temperatura, humidity, corrosion ng asin, at mekanikal na vibration. Ayon sa GB/T 2423.17, kailangang lumampas sila sa 72-oras na neutral salt spray test (Grade 5), na angkop para sa mga coastal o industriyal na lugar, na may Pollution Degree 3 upang labanan ang conductive pollution o condensation. Para sa mataas na altitude (>2000m), ang mga parameter ng insulation at temperature rise ay kailangang i-adjust ayon sa GB/T 20645-2021 (ang hangganan ng temperature rise ay bumababa ng 1% bawat 100m na pagtaas; ang current rating ay kailangang bawasan sa itaas ng 4000m).

Para sa mababang temperatura, kinakailangang masiguro ang operasyon sa -40°C at pag-iimbak sa -55°C, na may maasahang performance ng aktuator. Ang resistensiya sa UV ay nangangailangan ng surface coatings tulad ng polyamide paint (contact angle >90°) o PVDF (UV aging resistance ≥ Grade 8). Ang enclosure sealing ay kailangang sumunod sa IP54/55 standards upang maiwasan ang degradation ng insulation.

1.2 Koordinasyon ng Mga Parameter ng Elektrikal

Ang tumpak na pagkalkula ng short-circuit current at ang tamang pagpili ng parameter ay mahalaga. Ang short-circuit currents ay dapat ikalkula gamit ang absolute method, kasama ang three-phase, two-phase, at single-phase ground fault currents. Ang initial three-phase short-circuit current ay ikalkula bilang:

kung saan ang nominal line voltage, at , ang kabuuang resistance at reactance ng short-circuit loop. Ang rated short-circuit breaking capacity (Ics) ng circuit breaker’s ay hindi dapat bababa sa pinakamataas na three-phase short-circuit current. Ang verification ng sensitivity nangangailangan ng minimum short-circuit current sa dulo ng linya na hindi bababa sa 1.3 beses ang instantaneous o short-time overcurrent trip setting: .

Para sa overload protection, ang long-time trip setting ay dapat sumunod , kung saan ang continuous current-carrying capacity ng conductor at $I_{c}$ ang calculated load current. Para sa short-circuit protection, ang instantaneous trip setting ay dapat ≥1.2 beses ang full starting current ng pinakamalaking motor (halimbawa, 20–35 beses ang rated current para sa squirrel-cage motors), habang ang short-time setting ay dapat iwasan ang transient load peaks, karaniwang itinalaga sa 1.2 beses (maximum motor starting current + other load currents).

1.3 Pagpili ng Aktuator

Ang spring-operated mechanisms ay karaniwang ginagamit, na nangangailangan ng reliabilidad, anti-jump, free-tripping, at buffering functions. Timing parameters: frame breakers—closing ≤0.2s, opening ≤0.1s; molded-case breakers—mechanical life ≥10,000 operations (frame breakers ≥20,000). Ang aktuator ay dapat maglaman ng energy storage detection at interlocking para sa ligtas na operasyon. Ang dynamic characteristics nangangailangan ng optimized contact speed at displacement control (halimbawa, staged control para sa vacuum breakers upang minimisin ang contact bounce). Ang output characteristics ay dapat tugma sa circuit breaker upang masigurado ang closure sa ilalim ng short-circuit conditions. Sa mga rehiyon na malamig, ang capacitor ESR ay lumalaki sa -40°C, na nagpapahaba ng closing time; ang variable-temperature testing ay mahalaga.

2. Pagdisenyo ng Proteksyon Function at Pagpili ng Setting

2.1 Overload Protection

Karaniwang ipinapatupad gamit ang thermal-magnetic o electronic trip units. Ang thermal-magnetic units ay gumagamit ng bimetallic strips na may inverse-time characteristics (trip time inversely proportional sa square ng overload current). Ang electronic units ay nagbibigay ng precise control, na may long-time trip settings na nasa range mula 0.4 hanggang 1 beses ang rated current . Ang mga setting ay dapat sumunod at . Sensitivity: , kung saan $I_{kmin}$ ang minimum single-phase short-circuit current sa dulo ng linya. Para sa mga critical loads, ang overload protection ay maaaring mag-trigger ng alarm sa halip na tripping.

2.2 Short-Circuit Protection

Kasama ang short-time at instantaneous protection. Ang short-time protection ay nagse-secure ng selectivity: $×$ (max motor starting current + other loads), na may time delays (0.1–0.4s) na coordinated sa upstream breakers (≥0.1–0.2s time difference). Ang instantaneous protection ay naka-target sa severe faults: $×$ full motor starting current (halimbawa, 12–18 beses $I_{n}$ para sa motors). Para sa distribution feeders, ang electronic trip units na may delayed instantaneous protection ay pinapaboran. Selectivity: upstream short-time setting ≥1.3 × downstream instantaneous setting, na may ≥0.1–0.2s time delay difference.

2.3 Undervoltage Protection

Nagpapahintulot na maiwasan ang pinsala sa equipment mula sa voltage sags. Trip range: 35%–70% ng rated voltage. Ang instantaneous types ay nagtrip agad ngunit maaaring magdulot ng nuisance tripping; ang delayed types (0–5s) ay nagignore ng transient fluctuations, na angkop para sa industrial use. Ang undervoltage trip unit’s rated voltage ay dapat tugma sa line voltage, at ang function nito ay hindi dapat mag-interfere sa iba pang proteksyon. Ang delayed types (0.2–3s) ay inirerekumendahan para sa industrial applications.

3. Selectivity Coordination at Cascading Protection

3.1 Selectivity Zones

Zone 1 (Isc < downstream Icu): Natutugunan sa pamamagitan ng current at time grading (halimbawa, upstream $×$ downstream $I_{se t 3}$ , time delay ≥ downstream + 0.1s).
Zone 2 (downstream Icu < Isc < upstream Icu): Umiiwas sa current-limiting characteristics o manufacturer data. Selectivity limit $I_{s}$ maaaring mas mababa kaysa downstream Icu (partial selectivity).
Zone 3 (Isc > upstream Icu): Nangangailangan ng testing; ang upstream contacts ay maaaring buksan ng sandali (≤30ms) nang walang tripping, basta walang welding.

3.2 Cascading Protection

Nagpapahintulot ng paggamit ng mas mababang-breaking-capacity downstream breakers sa pamamagitan ng paggamit ng current-limiting ng upstream breaker, na nagpapakita ng pagbawas ng cost. Nangangailangan ng matching instantaneous settings at avoidance ng critical loads sa cascaded circuits. Ang energy-based selectivity (halimbawa, sa A-type breakers) ay maaaring mapalakas ang selectivity limits, ngunit ang verification sa pamamagitan ng manufacturer data ay mahalaga.

3.3 Selectivity Methods

Current Selectivity: Upstream instantaneous setting ≥1.3 × downstream.
Time Selectivity: Upstream short-time delay ≥ downstream + 0.1–0.2s.
Energy Selectivity: Batay sa energy requirements ng contact system.
Logic Selectivity: Ang downstream fault detection ay nagpapadala ng lockout signal sa upstream, na nagpapahintulot ng mabilis na downstream tripping habang ang upstream ay nananatiling sarado—sinisiguro ang "stable, accurate, fast" protection.