Пълен водичник за избор на автомати и изчисление на настройки

Как да изберете и настройвате предпазни контактори

1. Видове предпазни контактори

1.1 Въздушен предпазен контактор (ACB)
Така се нарича и формованата рамка или универсален предпазен контактор, при който всички компоненти са монтирани в изолиран метален каркас. Той обикновено е отворен тип, което позволява лесна замяна на контактите и частите, и може да бъде оборудван с различни аксесоари. ACB-тата често се използват като главни ключове за доставка на електроенергия. Препълнителните реле включват електромагнитни, електронни и интелигентни типове. Те предоставят четирите стадии на защита: дълготрайно забавяне, краткосрочно забавяне, моментно и земно, с всяка защитна настройка регулируема в диапазон в зависимост от размера на рамката.

ACB-тата са подходящи за мрежи с 50Hz и номинални напрежения от 380V или 660V и номинални токове от 200A до 6300A. Те се използват основно за разпределение на енергията и защита срещу препълнение, недостиг на напрежение, късо съединение и единично фазно земно свързване. Тези предпазни контактори предлагат множество интелигентни функции за защита и селективна защита. При нормални условия те могат да се използват за рядко включване и изключване на цепи. ACB-тата с номинален ток до 1250A могат също да защитават двигатели от препълнение и късо съединение в системи с 380V/50Hz.

Общи приложения включват главни изходни ключове от 400V страната на трансформаторите, шинни свързващи ключове, ключове за високи капацитетни изходни цепи и ключове за контрол на големи двигатели.

1.2 Формован предпазен контактор (MCCB)
Също известен като плъгин предпазен контактор, неговите терминали, гасители на дъга, реле за препълнение и операционен механизъм са разположени в пластмасова обвивка. Помощните контакти, реле за недостиг на напрежение и паралелни реле често са модулни, което води до компактен дизайн. MCCB-тата обикновено не са предназначени за ремонт и се използват основно за защита на вторични цепи.

Повечето MCCB-та включват термо-магнитни реле за препълнение. По-големите модели могат да разполагат с твърдотелни датчици за препълнение. Реле за препълнение могат да бъдат електромагнитни или електронни. Електромагнитните MCCB-та обикновено са неселективни, предлагайки само дълготрайна и моментна защита. Електронните MCCB-та предлагат четири функции за защита: дълготрайна, краткосрочна, моментна и земна. Някои по-нови модели включват зонално-селективно интерлокиране.

MCCB-тата се използват широко за управление и защита на вторични цепи, главни изходни ключове на малки разпределителни трансформатори, терминали за контрол на двигатели и като ключове за енергия на различни машини.

1.3 Миниатюрни предпазни контактори (MCB)
MCB-тата са най-широко използваните устройства за терминална защита в електрическите системи на сградите. Те защитават еднофазни и трифазни цепи до 125A срещу късо съединение, препълнение и прекомерно напрежение. Достъпни са в конфигурации 1P, 2P, 3P и 4P.

MCB-тата се състоят от операционен механизъм, контакти, защитни устройства (различни реле за препълнение) и система за гасене на дъга. Контактите се затварят ръчно или електрически и се задържат на място от свободно-трипнещ механизъм. Бобината на реле за препълнение и нагревателния елемент на термичното реле са свързани последователно с главната цепь, докато бобината на реле за недостиг на напрежение е свързана успоредно със захранването.

В електрическите проекти на сградите MCB-тата се използват за защита срещу препълнение, късо съединение, преходен ток, недостиг на напрежение, земно свързване, утечка, автоматично превключване на двойно захранване и рядко стартиране и защита на двигатели.

2. Ключови технически параметри на предпазните контактори

• Номинално работно напрежение (Ue)
  Номиналното напрежение, при което предпазният контактор е предназначен да работи непрекъснато при определени условия. В Китай, за системи до 220kV, максималното работно напрежение е 1.15 пъти номиналното напрежение на системата; за 330kV и над, то е 1.1 пъти. Предпазният контактор трябва да поддържа изолация и да извършва операции при максималното работно напрежение на системата.

• Номинален ток (In)
  Ток, който реле за препълнение може да носи непрекъснато при температура на околната среда до 40°C. За регулируеми реле за препълнение, това е максималният регулируем ток. При температури над 40°C (до 60°C), допуска се намаление.

• Настройка на тока за препълнение (Ir)
  Предпазният контактор се активира с забавяне, когато токът надхвърли Ir, което представлява максималния ток, който предпазният контактор може да носи без да се активира. Ir трябва да е по-голям от максималния ток на натоварване (Ib), но по-малък от позволения ток на кабела (Iz). За термо-магнитни предпазни контактори, Ir обикновено е регулируем от 0.7 до 1.0In; електронните реле за препълнение предлагат по-широк диапазон, обикновено 0.4 до 1.0In. За фиксираните реле за препълнение, Ir = In.

• Настройка на тока за късо съединение (Im)
  Прагът, при който моментното или краткосрочното реле за препълнение се активира, за да изключи бързо цепта при високи дефектни токове.

• Номинална краткосрочна издържливост (Icw)
  Ток, който предпазният контактор може да издържи за определен период без термичен повреди.

• Капацитет за прекъсване
  Максималният дефектен ток, който предпазният контактор може безопасно да прекъсне, независимо от номиналния ток. Общи стойности включват 36kA и 50kA. Се класифицира в крайна капацитет за прекъсване (Icu) и служебна капацитет за прекъсване (Ics).

3. Общи принципи за избор на предпазни контактори

• Номинално работно напрежение ≥ номиналното напрежение на цепта.

• Номинален капацитет за включване/прекъсване при късо съединение ≥ изчислен ток на натоварване.

• Номинален капацитет за включване/прекъсване при късо съединение ≥ максимален възможен дефектен ток в цепта.

• Еднофазен ток до земята на края на цепта ≥ 1.25 × моментна (или краткосрочна) настройка за препълнение.

• Номинално напрежение на реле за недостиг на напрежение = номиналното напрежение на цепта.

• Номинално напрежение на паралелно реле = напрежение на контролния източник.

• Номинално напрежение на електрически операционен механизъм = напрежение на контролния източник.

• За осветителни цепи, настройте моментния електромагнитен ток за препълнение на 6 пъти токът на натоварване.

• За защита на един двигател при късо съединение: 1.35× токът на стартиране на двигателя (серия DW) или 1.7× (серия DZ).

• За няколко двигателя: 1.3× токът на стартиране на най-големия двигател + сумата от токовете на другите двигатели при работа.

• Като главен ключ на нисковолтовата страна на трансформатора: капацитет за прекъсване > нисковолтовият дефектен ток на трансформатора; токът на настройка за препълнение ≥ номиналният ток на трансформатора; настройка за късо съединение = 6–10× номиналният ток на трансформатора; настройка за препълнение = номиналният ток на трансформатора.

• След предварителния избор, координирайте с горни и долни предпазни контактори, за да предотвратите каскадни активации и да минимизирате обхват на прекъсване.

4. Селективност на предпазните контактори
Предпазните контактори се класифицират като селективни или неселективни. Селективните контактори предлагат две или три стадии на защита: моментна и краткосрочна за късо съединение, дълготрайна за препълнение. Неселективните контактори обикновено са моментни (само за късо съединение) или дълготрайни (само за препълнение). Селективността се постига чрез използване на реле за краткосрочно забавяне с различни времеви настройки. Ключови разглеждания:

• Горна моментна настройка за препълнение ≥ 1.1 × максималният трехфазен дефектен ток на изхода на долния предпазен контактор.

• Ако долният е неселективен, горна краткосрочна настройка за препълнение ≥ 1.2 × долна моментна настройка за препълнение, за да се запази селективността.

• Ако долният е също селективен, горно краткосрочно забавяне ≥ долно краткосрочно забавяне + 0.1s.
  Обикновено, Iop.1 ≥ 1.2 × Iop.2.

5. Каскадна защита
В дизайна на системата, координацията между горни и долни предпазни контактори осигурява селективност, бързина и чувствителност. Правилната координация позволява селективно изолиране на дефектите, поддържайки енергията за здравите цепи. Каскадната защита използва ограничаващия ефект на горния предпазен контактор (QF1). Когато се случи късо съединение долу (при QF2), ограничаващият ефект на QF1 намалява фактическия дефектен ток, позволявайки на QF2 да прекъсне ток, по-висок от номиналния му капацитет. Това позволява използването на по-евтини, с по-нисък капацитет за прекъсване, долни предпазни контактори. Условията включват отсъствие на критични натоварвания на съседните цепи (тъй като активацията на QF1 ще изключи QF3), и правилно съответствие на моментните настройки. Каскадните данни се определят чрез тестове и се предоставят от производителите.

6. Чувствителност на предпазните контактори
За да се гарантира надеждна работа при минимални дефектни условия, чувствителността (Sp) трябва да е ≥1.3 според GB50054-95:
Sp = Ik.min / Iop ≥ 1.3
Където Iop е моментната или краткосрочната настройка за препълнение, а Ik.min е минималният дефектен ток на края на защитената линия при минимална операция на системата. За селективните контактори с както краткосрочна, така и моментна защита, трябва да се провери само чувствителността на краткосрочната защита.

7. Избор и настройка на реле за препълнение

(1) Моментна настройка за препълнение. Трябва да надвиши върха на тока (Ipk) по време на стартиране на двигателя:
Iop(0) ≥ Krel × Ipk
(Krel = фактор на надеждност)

(2) Настройка за краткосрочно препълнение и време
Iop(s) ≥ Krel × Ipk. Времевите забавяния обикновено са 0.2s, 0.4s или 0.6s, настроени, за да се гарантира, че времето за операция на горния предпазен контактор надвишава времето на долния с една стъпка.

(3) Настройка за дълготрайно препълнение и време
Защитава срещу препълнение: Iop(l) ≥ Krel × I30 (максимален ток на натоварване). Времевата настройка трябва да надвиши позволеното краткосрочно препълнение.

(4) Координация между настройките на реле за препълнение и капацитета на кабела.За да се предотврати прекомерно загряване или пожар на кабела без активация:

Iop ≤ Kol × Ial
Където Ial = позволеният ток на кабела, Kol = фактор на краткосрочно препълнение (4.5 за моментни/краткосрочни настройки; 1.1 за дълготрайна настройка като защита срещу късо съединение; 1.0 само за защита срещу препълнение). Ако условието не е изпълнено, коригирайте настройката на реле за препълнение или увеличете размера на кабела.