Wat moet worden opgemerkt bij het ontwerp van laagspanningspaalbrekers?

Dyson

Veld: Elektrische normen

China

Laagspanningspaalgevestigde stroomonderbrekers zijn cruciale beschermings- en besturingselementen in elektriciteitsnetwerken, waarvan het ontwerp en de werking direct invloed hebben op de veiligheid en betrouwbaarheid van het systeem. Het ontwerp moet rekening houden met milieuaanpassing, coördinatie van elektrische parameters en keuze van de bedieningseenheden om stabiele werking onder diverse omstandigheden te waarborgen. Tijdens de exploitatie is strikte naleving van veiligheidsprotocollen, regelmatig onderhoud en juiste afhandeling van uitzonderlijke situaties essentieel om ongelukken door verkeerde bediening te voorkomen. Dit artikel schetst systematisch de belangrijkste ontwerp principes en operationele normen voor laagspanningspaalgevestigde stroomonderbrekers, met professioneel advies voor ingenieurs.

1. Ontwerpoverwegingen voor laagspanningspaalgevestigde stroomonderbrekers

Het ontwerp van laagspanningspaalgevestigde stroomonderbrekers moet standhouden tegen strenge buitenomstandigheden terwijl het voldoet aan eisen voor bescherming en besturing.

1.1 Milieuaanpassing

Als buitengeplaatste apparatuur moeten deze onderbrekers temperatuurschommelingen, vochtigheid, zoutnevelcorrosie en mechanische trillingen weerstaan. Volgens GB/T 2423.17 moeten ze een neutrale zoutneveltest van 72 uur (Klasse 5) doorstaan, geschikt voor kust- of industriële gebieden, met Verontreinigingsgraad 3 om geleidende vervuiling of condensatie te weerstaan. Voor grote hoogten (>2000m) moeten isolatie- en temperatuurstijgingsparameters worden aangepast volgens GB/T 20645-2021 (temperatuurstijging limiet verminderd met 1% per 100m toename; stroomversterkingsreductie vereist boven 4000m).

Voor lage temperaturen moet operatie bij -40°C en opslag bij -55°C worden gewaarborgd, met betrouwbare bedieningseenheidprestaties. UV-bestendigheid vereist oppervlaktecoatings zoals polyamideverf (contacthoek >90°) of PVDF (UV-ouderdomsbestendigheid ≥ Klasse 8). Behuizing verzegeling moet voldoen aan IP54/55-normen om isolatieverdetering te voorkomen.

1.2 Coördinatie van elektrische parameters

Accurate berekening van kortsluitstroom en juiste parameterselectie zijn cruciaal. Kortsluitstromen moeten worden berekend met de absolute methode, rekening houdend met driefase, tweefase en enkele fase-aardfoutstromen. De initiële driefase kortsluitstroom wordt berekend als:

waarbij de nominale lijnspanning is, en $, de totale weerstand en reactantie van de kortsluitlus zijn. De geclassificeerde kortsluitonderbrekingscapaciteit (Ics) van de onderbreker mag niet minder zijn dan de maximale driefase kortsluitstroom. Gevoeligheidcontrole vereist dat de minimale kortsluitstroom aan het einde van de lijn ten minste 1,3 keer de instelling voor de instantane of korttijdige overstromingstrip is: .$

Voor overbelastingsbescherming moet de lange-termijninstelling voldoen aan , waarbij de continue stroomdraagkracht van de geleider is en $I_{c}$ de berekende belastingsstroom is. Voor kortsluitingsbescherming moet de instantane instelling ≥1,2 keer de volledige startstroom van de grootste motor zijn (bijvoorbeeld 20-35 keer de nominale stroom voor kooimotoren), terwijl de korttijdinstelling tijdelijke belastingspieken moet vermijden, meestal ingesteld op 1,2 keer (maximale motorstartstroom + andere belastingsstromen).

1.3 Selectie van de bedieningseenheid

Veersystemen worden vaak gebruikt, die betrouwbaarheid, anti-hoppen, vrijafsluiten en demping vereisen. Timingparameters: frameonderbrekers—sluiten ≤0,2s, openen ≤0,1s; gevulde behuizing-onderbrekers—mechanisch leven ≥10.000 bedrijfstellingen (frameonderbrekers ≥20.000). De bedieningseenheid moet energieopslagdetectie en interlocking bevatten voor veilige bediening. Dynamische kenmerken vereisen geoptimaliseerde contact snelheid en plaatsingscontrole (bijvoorbeeld gefaseerde controle voor vacuümonderbrekers om contactbouncing te minimaliseren). Uitgangskenmerken moeten overeenkomen met de onderbreker om sluiting onder kortsluitcondities te waarborgen. In koude gebieden neemt de ESR van condensatoren bij -40°C toe, waardoor de sluitingstijd verlengd wordt; variabele temperatuurtesten zijn essentieel.

2. Ontwerp van beschermingsfuncties en selectie van instellingen

2.1 Overbelastingsbescherming

Meestal geïmplementeerd via thermomagnetische of elektronische trips. Thermomagnetische units gebruiken bimetallische stroken met inverse-tijdkenmerken (trip tijd invers evenredig met het kwadraat van de overbelastingsstroom). Elektronische units bieden precieze controle, met lange-termijninstellingen variërend van 0,4 tot 1 keer de nominale stroom . Instellingen moeten voldoen aan en . Gevoeligheid: , waarbij $I_{kmin}$ de minimale enkele fase kortsluitstroom aan het einde van de lijn is. Voor cruciale belastingen kan overbelastingsbescherming alarmen activeren in plaats van trippen.

2.2 Kortsluitingsbescherming

Omvat korttijd- en instantane bescherming. Korttijd bescherming zorgt voor selectiviteit: $×$ (maximale motortartstroom + andere belastingen), met tijdvertragingen (0,1-0,4s) gecoördineerd met bovenliggende onderbrekers (≥0,1-0,2s tijdsverschil). Instantane bescherming richt zich op ernstige fouten: $×$ volledige motortartstroom (bijvoorbeeld 12-18 keer $I_{n}$ voor motoren). Voor distributievoeders worden elektronische trips met uitgestelde instantane bescherming voorgetrokken. Selectiviteit: bovenliggende korttijdinstelling ≥1,3 × benedenliggende instantane instelling, met ≥0,1-0,2s tijdsverschil.

2.3 Onderspanningsbescherming

Voorkomt schade aan apparatuur door spanningssagen. Tripbereik: 35%-70% van de nominale spanning. Instantane types trippen onmiddellijk maar kunnen storende trippen veroorzaken; uitgestelde types (0-5s) negeren tijdelijke fluctuaties, geschikt voor industriële gebruik. De nominale spanning van de onderspanningstrip moet overeenkomen met de lijnspanning, en de functie mag niet interfereren met andere beschermingen. Uitgestelde types (0,2-3s) worden aanbevolen voor industriële toepassingen.

3. Selectiviteitscoördinatie en cascading bescherming

3.1 Selectiviteitszones

Zone 1 (Isc < downstream Icu): Bereikt via stroom- en tijdgradatie (bijvoorbeeld bovenliggende $×$ benedenliggende $I_{se t 3}$ , tijdvertraging ≥ benedenliggende + 0,1s).
Zone 2 (downstream Icu < Isc < upstream Icu): Relieert op stroombeperkende kenmerken of fabrikantgegevens. Selectiviteitslimiet $I_{s}$ kan minder zijn dan benedenliggende Icu (gedeeltelijke selectiviteit).
Zone 3 (Isc > upstream Icu): Vereist testen; bovenliggende contacten kunnen tijdelijk openen (≤30ms) zonder te trippen, mits er geen lasproces optreedt.

3.2 Cascading bescherming

Maakt gebruik van bovenliggende onderbreker stroombeperking om lagere onderbrekkingscapaciteit benedenliggende onderbrekers te laten gebruiken, wat kosten vermindert. Vereist overeenkomstige instantane instellingen en vermijdt kritieke belastingen op gecascadede circuits. Energierelateerde selectiviteit (bijvoorbeeld in A-type onderbrekers) kan selectiviteitslimieten verbeteren, maar verificatie via fabrikantgegevens is essentieel.

3.3 Selectiviteitsmethoden

Stroomselectiviteit: Bovenliggende instantane instelling ≥1,3 × benedenliggende.
Tijdselectiviteit: Bovenliggende korttijdvertraging ≥ benedenliggende + 0,1-0,2s.
Energie-selectiviteit: Gebaseerd op energievereisten van het contactstelsel.
Logische selectiviteit: Benedenliggende foutdetectie stuurt een vergrendelingsignaal naar bovenliggende, waardoor snelle benedenliggende tripping mogelijk is terwijl bovenliggende gesloten blijft—zorgt voor "stabiele, nauwkeurige, snelle" bescherming.