Komplet guide til valg af sikring og beregning af indstilling

Sådan vælger og indstiller du sikringsskridt

1. Typer af sikringsskridt

1.1 Luftbaseret sikringsskridt (ACB)
Also known as a molded frame or universal circuit breaker, all components are mounted within an insulated metal frame. It is typically open-type, allowing easy replacement of contacts and parts, and can be equipped with various accessories. ACBs are commonly used as main power supply switches. Overcurrent trip units include electromagnetic, electronic, and intelligent types. They provide four-stage protection: long-time delay, short-time delay, instantaneous, and ground fault, with each protection setting adjustable within a range based on the frame size.

ACBs er egnet til AC 50Hz-netværk med nominelle spændinger på 380V eller 660V og nominelle strømme fra 200A til 6300A. De bruges hovedsageligt til strømforsyning og beskyttelse mod overbelastning, undervoltage, kortslutninger og enfasethjul. Disse skridt tilbyder flere intelligente beskyttelsesfunktioner og selektiv beskyttelse. Under normale forhold kan de bruges til sjældne kreditskift. ACBs op til 1250A kan også beskytte motorer mod overbelastning og kortslutninger i 380V/50Hz-systemer.

Almindelige anvendelser inkluderer hovedudgangsskridt på 400V-siden af transformatorer, bus tie-skridt, høj kapacitet feeder-skridt og store motor kontrolskridt.

1.2 Formet kassebaseret sikringsskridt (MCCB)
Also known as a plug-in circuit breaker, its terminals, arc extinguishers, trip units, and operating mechanism are housed in a plastic enclosure. Auxiliary contacts, undervoltage trip units, and shunt trip units are often modular, resulting in a compact design. MCCBs are generally not designed for repair and are typically used as branch circuit protection.

De fleste MCCBs inkluderer termisk-magnetiske trip enheder. Større modeller kan have faststillede trip sensorer. Overstrøm trip enheder kan være magnetiske eller elektroniske. Magnetiske MCCBs er normalt ikke-selektive, og tilbyder kun langtid og øjeblikkelig beskyttelse. Elektroniske MCCBs tilbyder fire beskyttelsesfunktioner: langtid, korttid, øjeblikkelig og jordfejl. Nogle nyere modeller inkluderer zoneselectiv låsning.

MCCBs bruges almindeligt til feeder-kreditskontrol og -beskyttelse, hovedudgangsskridt på små distributions-transformatorer, motor kontrolleringsafsnit og som strømforsyningskreditter for forskellige maskiner.

1.3 Miniature Circuit Breaker (MCB)
MCBs er de mest udbredte terminalbeskyttelsesenheder i bygningelektriske systemer. De beskytter enfas og trefas kreditter op til 125A mod kortslutninger, overbelastning og overvoltage. Tilgængelige i 1P, 2P, 3P og 4P konfigurationer.

En MCB består af en driftmekanisme, kontakter, beskyttelsesenheder (various trip units), og et bueudslukningsystem. Kontakter lukkes manuelt eller elektrisk og holdes på plads af en fri-tripping mekanisme. Spolen i overstrøm trip enheden og varmeelementet i den termiske trip enhed er forbundet i serie med hovedkreditten, mens understrøm trip spolen er forbundet parallel med strømforsyningen.

I bygningelektrisk design bruges MCBs til overbelastning, kortslutning, overstrøm, understrøm, jordfejl, lækkagebeskyttelse, automatisk overførsel af dobbelt strømforsyning, samt sjælden motorstart og -beskyttelse.

2. Vigtige tekniske parametre for sikringsskridt

• Nominel driftspænding (Ue)
  Den nominelle spænding, ved hvilken sikringsskridtet er designet til at fungere kontinuerligt under angivne betingelser. I Kina er maksimal driftspænding for systemer op til 220kV 1.15 gange systemets nominelle spænding; for 330kV og over er det 1.1 gange. Skridtet skal opretholde isolering og udføre skiftoperationer ved systemets maksimale driftspænding.

• Nominel strøm (In)
  Strømmen, som trip enheden kan bære kontinuerligt ved omgivende temperaturer op til 40°C. For justerbare trip enheder er dette den maksimale justerbare strøm. Ved temperaturer over 40°C (op til 60°C) er der tilladt nedjustering.

• Overbelastning trip strøm indstilling (Ir)
  Skridtet tripper med tidsforsinkelse, når strømmen overstiger Ir, som repræsenterer den maksimale strøm, som skridtet kan bære uden at trippe. Ir skal være større end den maksimale belastningsstrøm (Ib), men mindre end kablenes tilladte strøm (Iz). For termisk-magnetiske skridt er Ir normalt justerbar fra 0.7 til 1.0In; elektroniske trip enheder tilbyder en bredere række, normalt 0.4 til 1.0In. For faste trip enheder er Ir = In.

• Kortslutning trip strøm indstilling (Im)
  Grænsen, hvorved den øjeblikkelige eller korttid trip enhed aktiveres for hurtigt at afbryde kreditten under høje fejlstrømme.

• Nominel korttid standfastighed (Icw)
  Strømmen, som skridtet kan klare i en angivet varighed uden termisk skade.

• Afslukningskapacitet
  Den maksimale fejlstrøm, som skridtet kan sikkert afbryde, uafhængigt af dens nominelle strøm. Almindelige værdier inkluderer 36kA og 50kA. Det er ind delt i ultimate breaking capacity (Icu) og service breaking capacity (Ics).

3. Generelle principper for valg af sikringsskridt

• Nominel driftspænding ≥ kredittens nominelle spænding.

• Nominel kortslutnings lav/bryd kapacitet ≥ beregnet belastningsstrøm.

• Nominel kortslutnings lav/bryd kapacitet ≥ den maksimale mulige kortslutningsstrøm i kreditten.

• Enfas til jord kortslutningsstrøm ved kredittens ende ≥ 1.25 × øjeblikkelig (eller korttid) trip indstilling.

• Understrøm trip enhed nominel spænding = kredittens nominelle spænding.

• Shunt trip enhed nominel spænding = kontrol strømforsyning spænding.

• Elektrisk driftmekanisme nominel spænding = kontrol strømforsyning spænding.

• For belysningskreditter, sæt øjeblikkelig magnetisk trip strøm til 6 gange belastningsstrømmen.

• For enkeltmotor kortslutningsbeskyttelse: 1.35× motor start strøm (DW serie) eller 1.7× (DZ serie).

• For flere motore: 1.3× største motors start strøm + sum af andre motorenes driftsstrømme.

• Som hovedtransformator lavspænding side skridt: bryd kapacitet > transformatorens lavspænding kortslutningsstrøm; trip nominel strøm ≥ transformatorens nominel strøm; kortslutningsindstilling = 6–10× transformatorens nominel strøm; overbelastningsindstilling = transformatorens nominel strøm.

• Efter foreløbigt valg, koordiner med ovenstående og nederstående skridt for at forhindre kaskaderende tripper og minimere udslukningsområde.

4. Selektivitet af sikringsskridt
Sikringsskridt er indelt i selektive og ikke-selektive. Selektive skridt tilbyder to- eller tretrins beskyttelse: øjeblikkelig og korttid for kortslutninger, langtid for overbelastning. Ikke-selektive skridt er typisk øjeblikkelige (kun kortslutning) eller langtid (kun overbelastning). Selektivitet opnås ved hjælp af korttid forsinkelses trip enheder med forskellige tidsindstillinger. Nøgleovervejelser:

• Ovenstående øjeblikkelig trip indstilling ≥ 1.1 × maksimal 3-fase kortslutningsstrøm ved nederstående skridts udgang.

• Hvis nederstående er ikke-selektiv, ovenstående korttid trip indstilling ≥ 1.2 × nederstående øjeblikkelig trip indstilling for at opretholde selektivitet.

• Hvis nederstående også er selektiv, ovenstående korttid forsinkelses tid ≥ nederstående korttid forsinkelses tid + 0.1s.
  Generelt, Iop.1 ≥ 1.2 × Iop.2.

5. Kaskaderende beskyttelse
I systemdesign sikrer koordinering mellem ovenstående og nederstående skridt selektivitet, hastighed og følsomhed. Riktig koordinering tillader selektiv fejlisolering, ved at opretholde strøm til sunde kreditter. Kaskading benytter strømbegrænsende effekt af ovenstående skridt (QF1). Når en kortslutning opstår nederst (ved QF2), reducerer QF1's strømbegrænsende handling den faktiske fejlstrøm, hvilket giver QF2 mulighed for at afbryde en strøm, der er højere end dets nominelle kapacitet. Dette gør det muligt at bruge billigere, lavere bryd kapacitet nederstående skridt. Betingelser inkluderer ingen kritiske belastninger på nabokreditter (da QF1 trip ville slukke QF3), og korrekt matchning af øjeblikkelige indstillinger. Kaskadedata fastsættes ved test og leveres af producenter.

6. Følsomhed af sikringsskridt
For at sikre pålidelig drift under minimumsfejlforhold, må følsomheden (Sp) være ≥1.3 ifølge GB50054-95:
Sp = Ik.min / Iop ≥ 1.3
Hvor Iop er øjeblikkelig eller korttid trip indstilling, og Ik.min er den minimums kortslutningsstrøm ved den beskyttede linjes ende under minimums system drift. For selektive skridt med både korttid og øjeblikkelig trip, behøver kun korttid trip følsomhed verificeres.

7. Valg og indstilling af trip enheder

(1) Øjeblikkelig overstrøm trip indstilling. Må overstige kredittens top strøm (Ipk) under motor start:
Iop(0) ≥ Krel × Ipk
(Krel = pålidelighedsfaktor)

(2) Korttid overstrøm trip indstilling og tid
Iop(s) ≥ Krel × Ipk. Tidsforsinkelser er typisk 0.2s, 0.4s, eller 0.6s, indstillet for at sikre, at ovenstående driftstid overstiger nederstående med en tidsperiode.

(3) Langtid overstrøm trip indstilling og tid
Beskytter mod overbelastning: Iop(l) ≥ Krel × I30 (maksimum belastningsstrøm). Tidsindstilling må overstige tilladte kortvarige overbelastningsvarigheder.

(4) Koordinering mellem trip indstillinger og kabel kapacitet.For at forhindre kablet overophedning eller brand uden at trippe:

Iop ≤ Kol × Ial
Hvor Ial = kabels tilladte strømbærende kapacitet, Kol = kortvarig overbelastningsfaktor (4.5 for øjeblikkelig/korttid trip; 1.1 for langtid trip som kortslutningsbeskyttelse; 1.0 for kun overbelastningsbeskyttelse). Hvis ikke opfyldt, juster trip indstilling eller øg kabelstørrelse.