Ano ang dapat tandaan sa disenyo ng mga low-voltage pole-mounted circuit breakers

Dyson

Larangan: Pamantayan sa Elektrisidad

China

Ang mga circuit breaker na nakakabit sa poste ng may mababang voltaje ay mahalagang mga protective at control devices sa mga power system, kung saan ang disenyo at operasyon nito ay direktang nakakaapekto sa kaligtasan at reliabilidad ng sistema. Ang disenyo nito ay dapat komprehensibong tumutugon sa pagsasamantala ng kapaligiran, pagtutugma ng mga electrical parameter, at pagpili ng actuator upang masigurong maayos ang operasyon sa iba't ibang kondisyon. Sa panahon ng operasyon, ang mahigpit na pagtitiyak sa safety protocols, regular na pagmamaneho, at tamang pag-aatas sa mga hindi karaniwang sitwasyon ay mahalaga upang maiwasan ang mga aksidente dahil sa maling operasyon. Ang artikulong ito ay sistematikal na naglalarawan ng mga pangunahing prinsipyo ng disenyo at operational standards para sa mga low-voltage pole-mounted circuit breakers, nagbibigay ng propesyonal na gabay para sa mga engineering personnel.

1. Mga Konsiderasyon sa Disenyo para sa Low-Voltage Pole-Mounted Circuit Breakers

Ang disenyo ng mga low-voltage pole-mounted circuit breakers ay dapat matiisin ang mahihirap na outdoor environment habang pinapatupad ang mga requirement ng proteksyon at kontrol.

1.1 Pagsasamantala ng Kapaligiran

Bilang mga kagamitan na nakakabit sa labas, ang mga circuit breaker na ito ay dapat matiisin ang pagbabago ng temperatura, humidity, corrosion ng asin, at mechanical vibration. Ayon sa GB/T 2423.17, ang mga ito ay dapat lumampas sa 72-hour neutral salt spray test (Grade 5), na angkop para sa coastal o industrial areas, at Pollution Degree 3 upang labanan ang conductive pollution o condensation. Para sa mataas na altitude (>2000m), ang insulation at temperature rise parameters ay dapat i-adjust ayon sa GB/T 20645-2021 (ang limit ng temperature rise ay bababa ng 1% bawat 100m increase; kinakailangan ng reduction sa current rating sa itaas ng 4000m).

Para sa mababang temperatura, ang operasyon sa -40°C at storage sa -55°C ay dapat masiguro, kasama ang maasintas na performance ng actuator. Ang UV resistance ay nangangailangan ng surface coatings tulad ng polyamide paint (contact angle >90°) o PVDF (UV aging resistance ≥ Grade 8). Ang enclosure sealing ay dapat sumunod sa IP54/55 standards upang maiwasan ang degradation ng insulation.

1.2 Pagtutugma ng Electrical Parameters

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

kung saan ay ang nominal line voltage, at , ay ang kabuuang resistance at reactance ng short-circuit loop. Ang rated short-circuit breaking capacity (Ics) ng breaker’s ay hindi dapat mas mababa sa maximum three-phase short-circuit current. Ang verification ng sensitivity ay 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 ay ang continuous current-carrying capacity ng conductor at $I_{c}$ ay 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), samantalang ang short-time setting ay dapat iwasan ang transient load peaks, karaniwang itatakda sa 1.2 beses (maximum motor starting current + other load currents).

1.3 Pagpili ng Actuator

Ang spring-operated mechanisms ay karaniwang ginagamit, nangangailangan ng reliability, 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 actuator ay dapat magkaroon ng energy storage detection at interlocking para sa ligtas na operasyon. Ang dynamic characteristics ay nangangailangan ng optimized contact speed at displacement control (halimbawa, staged control para sa vacuum breakers upang minimizahin ang contact bounce). Ang output characteristics ay dapat tugma sa breaker upang masigurong closure under short-circuit conditions. Sa cold regions, ang capacitor ESR ay tumataas sa -40°C, na nagpapahaba ng closing time; ang variable-temperature testing ay mahalaga.

2. Pagdisenyo ng Protection Function at Pagpili ng Setting

2.1 Overload Protection

Karaniwang ipinapatupad sa pamamagitan ng 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 $I_{kmin}$ ay ang minimum single-phase short-circuit current sa dulo ng linya. Para sa critical loads, ang overload protection ay maaaring trigger alarms sa halip na tripping.

2.2 Short-Circuit Protection

Kasama ang short-time at instantaneous protection. Ang short-time protection ay nagpapatunay ng selectivity: $×$ (max motor starting current + other loads), na may time delays (0.1–0.4s) na naka-coordinate 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 mas 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 dahil sa voltage sags. Trip range: 35%–70% ng rated voltage. Ang instantaneous types ay agad nag-trip ngunit maaaring magdulot ng nuisance tripping; ang delayed types (0–5s) ay inignore ang 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 makabalisa sa iba pang protections. Ang delayed types (0.2–3s) ay inirerekomenda para sa industrial applications.

3. Selectivity Coordination at Cascading Protection

3.1 Selectivity Zones

Zone 1 (Isc < downstream Icu): Natutukoy 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): Umumano sa current-limiting characteristics o manufacturer data. Selectivity limit $I_{s}$ maaaring mas mababa sa downstream Icu (partial selectivity).
Zone 3 (Isc > upstream Icu): Nangangailangan ng testing; ang upstream contacts ay maaaring bukas ng sandali (≤30ms) nang walang tripping, basta walang welding na nangyari.

3.2 Cascading Protection

Nagpapahintulot sa paggamit ng lower-breaking-capacity downstream breakers sa pamamagitan ng paggamit ng current-limiting ng upstream breaker, na nagpapakita ng pagbabawas 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 mapabilis 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 contact system energy requirements.
Logic Selectivity: Ang downstream fault detection ay nagpadala ng lockout signal sa upstream, na nagpapahintulot ng mabilis na downstream tripping habang ang upstream ay naka-close—nagpapahintulot ng "stable, accurate, fast" protection.