Ολοκληρωμένος Οδηγός για την Επιλογή και το Υπολογισμό Ρυθμίσεων Σταδιακών Αποσυνενώσεων

Πώς να Επιλέξετε και Ρυθμίσετε Διακόπτες Κυκλώματος

1. Τύποι Διακοπτών Κυκλώματος

1.1 Διακόπτης Αέρος (ACB)
Επίσης γνωστός ως διακόπτης μορφοποιημένου πλαισίου ή παγκόσμιος διακόπτης, όλα τα εξαρτήματα είναι τοποθετημένα εντός ενός μονωμένου μεταλλικού πλαισίου. Συνήθως είναι ανοιχτού τύπου, επιτρέποντας εύκολη αντικατάσταση επαφών και εξαρτημάτων, και μπορεί να εξοπλιστεί με διάφορα αξεσουάρ. Οι ACB χρησιμοποιούνται συνήθως ως κύριοι διακόπτες τροφοδοσίας. Οι μονάδες απενεργοποίησης υπερρεύματος περιλαμβάνουν ηλεκτρομαγνητικούς, ηλεκτρονικούς και έξυπνους τύπους. Παρέχουν τετραστάδια προστασία: μεγάλη καθυστέρηση, μικρή καθυστέρηση, άμεση και προστασία από γείωση, με κάθε ρύθμιση προστασίας να είναι ρυθμιζόμενη εντός εύρους βάσει του μεγέθους του πλαισίου.

Οι ACB είναι κατάλληλοι για δίκτυα AC 50Hz με ονομαστικές τάσεις 380V ή 660V και ονομαστικά ρεύματα από 200Α έως 6300Α. Χρησιμοποιούνται κυρίως για διανομή ενέργειας και προστασία από υπερφόρτωση, υποτάσεις, βραχυκυκλώματα και μονοφασική γείωση. Αυτοί οι διακόπτες προσφέρουν πολλές έξυπνες λειτουργίες προστασίας και επιλεκτική προστασία. Υπό κανονικές συνθήκες, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για σπάνιες εναλλαγές κυκλώματος. Οι ACB με βαθμολογία έως 1250A μπορούν επίσης να προστατεύσουν κινητήρες από υπερφόρτωση και βραχυκύκλωμα σε συστήματα 380V/50Hz.

Κοινές εφαρμογές περιλαμβάνουν κύριους εξερχόμενους διακόπτες στην πλευρά 400V των μετασχηματιστών, διακόπτες σύνδεσης λεωφορείου, διακόπτες υψηλής ισχύος για τροφοδοσία και διακόπτες ελέγχου μεγάλων κινητήρων.

1.2 Διακόπτης Μορφοποιημένου Περιβλήματος (MCCB)
Επίσης γνωστός ως ενσωματωμένος διακόπτης, οι ακροδέκτες, οι σβεστήρες τόξου, οι μονάδες απενεργοποίησης και ο μηχανισμός λειτουργίας φιλοξενούνται σε πλαστικό περίβλημα. Βοηθητικές επαφές, μονάδες απενεργοποίησης υποτάσεως και παράλληλες μονάδες απενεργοποίησης συχνά είναι μοντουλικές, με αποτέλεσμα ένα συμπαγή σχεδιασμό. Οι MCCB γενικά δεν προορίζονται για επισκευή και χρησιμοποιούνται συνήθως ως προστασία κλάδου.

Η πλειονότητα των MCCB περιλαμβάνουν θερμο-μαγνητικές μονάδες απενεργοποίησης. Τα μεγαλύτερα μοντέλα μπορεί να διαθέτουν στερεοποιημένους αισθητήρες απενεργοποίησης. Οι μονάδες απενεργοποίησης υπερρεύματος μπορεί να είναι ηλεκτρομαγνητικές ή ηλεκτρονικές. Οι ηλεκτρομαγνητικοί MCCB συνήθως είναι μη επιλεκτικοί, προσφέροντας μόνο προστασία μεγάλης καθυστέρησης και άμεση. Οι ηλεκτρονικοί MCCB παρέχουν τέσσερις λειτουργίες προστασίας: μεγάλη καθυστέρηση, μικρή καθυστέρηση, άμεση και προστασία από γείωση. Ορισμένα νεότερα μοντέλα περιλαμβάνουν επιλεκτική ζωνική διασύνδεση.

Οι MCCB χρησιμοποιούνται συνήθως για έλεγχο και προστασία κυκλώματος τροφοδοσίας, κύριους εξερχόμενους διακόπτες σε μικρούς διανομείς μετασχηματιστές, τερματικά ελέγχου κινητήρων και ως διακόπτες τροφοδοσίας για διάφορα μηχανήματα.

1.3 Μικρός Διακόπτης Κυκλώματος (MCB)
Οι MCB είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα τερματικά προστατευτικά μέσα στα ηλεκτρικά συστήματα κτιρίων. Προστατεύουν μονοφασικά και τριφασικά κυκλώματα έως 125Α από βραχυκυκλώματα, υπερφορτώσεις και υπερτάσεις. Διατίθενται σε διαμορφώσεις 1P, 2P, 3P και 4P.

Ένας MCB αποτελείται από μηχανισμό λειτουργίας, επαφές, προστατευτικές συσκευές (διάφορες μονάδες απενεργοποίησης) και σύστημα σβέσης τόξου. Οι επαφές κλείνουν χειροκίνητα ή ηλεκτρικά και διατηρούνται στη θέση τους από έναν μηχανισμό ελεύθερης απελευθέρωσης. Το πηνίο της μονάδας απενεργοποίησης υπερρεύματος και το θερμαντικό στοιχείο της θερμικής μονάδας απενεργοποίησης είναι συνδεδεμένα σε σειρά με το κύριο κύκλωμα, ενώ το πηνίο απενεργοποίησης υποτάσεως είναι συνδεδεμένο παράλληλα με την παροχή.

Στον ηλεκτρικό σχεδιασμό κτιρίων, οι MCB χρησιμοποιούνται για προστασία από υπερφόρτωση, βραχυκύκλωμα, υπερρεύμα, υποτάσεις, σφάλμα γείωσης, διαρροή, αυτόματη εναλλαγή διπλής πηγής τροφοδοσίας και σπάνια εκκινήσεις και προστασία κινητήρων.

2. Βασικές Τεχνικές Παράμετροι Διακοπτών Κυκλώματος

• Ονομαστική Λειτουργική Τάση (Ue)
  Η ονομαστική τάση στην οποία σχεδιάζεται να λειτουργεί συνεχώς ο διακόπτης κυκλώματος υπό καθορισμένες συνθήκες. Στην Κίνα, για συστήματα έως 220kV, η μέγιστη τάση λειτουργίας είναι 1,15 φορές η ονομαστική τάση του συστήματος· για 330kV και άνω, είναι 1,1 φορές. Ο διακόπτης πρέπει να διατηρεί τη μόνωση και να εκτελεί λειτουργίες εναλλαγής στη μέγιστη τάση λειτουργίας του συστήματος.

• Ονομαστικό Ρεύμα (In)
  Το ρεύμα που μπορεί να μεταφέρει συνεχώς η μονάδα απενεργοποίησης σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος έως 40°C. Για ρυθμιζόμενες μονάδες απενεργοποίησης, αυτό είναι το μέγιστο ρυθμιζόμενο ρεύμα. Σε θερμοκρασίες άνω των 40°C (έως 60°C), επιτρέπεται η μείωση της βαθμολογίας.

• Ρύθμιση Ρεύματος Απενεργοποίησης Υπερφόρτωσης (Ir)
  Ο διακόπτης απενεργοποιείται με καθυστέρηση όταν το ρεύμα υπερβαίνει το Ir, το οποίο αντιπροσωπεύει το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να μεταφέρει ο διακόπτης χωρίς να απενεργοποιηθεί. Το Ir πρέπει να είναι μεγαλύτερο από το μέγιστο ρεύμα φορτίου (Ib) αλλά μικρότερο από το επιτρεπό

  Το ρεύμα τάσης του παράλληλου διακόπτη = τάση εφοδιασμού ελέγχου.

• Το ρεύμα τάσης του ηλεκτρικού μηχανής λειτουργίας = τάση εφοδιασμού ελέγχου.

• Για κύκλους φωτισμού, θέστε το άμεσο μαγνητικό ρεύμα διάρρηξης σε 6 φορές το ρεύμα φορτίου.

• Για προστασία από σύντομη σύνδεση ενός μοναδικού μοτέρ: 1.35 × ρεύμα εκκίνησης του μοτέρ (σειρά DW) ή 1.7 × (σειρά DZ).

• Για πολλαπλά μοτέρ: 1.3 × το μεγαλύτερο ρεύμα εκκίνησης μοτέρ + άθροισμα των ρευμάτων λειτουργίας των άλλων μοτέρ.

• Ως κύριος διακόπτης χαμηλής τάσης μετατροπέα: δυνατότητα διάρρηξης > σύντομη σύνδεση χαμηλής τάσης του μετατροπέα; ρεύμα διάρρηξης ρευστής τάσης ≥ ρεύμα τάσης του μετατροπέα; ρύθμιση σύντομης σύνδεσης = 6–10 × ρεύμα τάσης του μετατροπέα; ρύθμιση υπερφόρτισης = ρεύμα τάσης του μετατροπέα.

• Μετά την προκαταρκτική επιλογή, συντονίστε με τους διακόπτες πάνω και κάτω για να αποφύγετε καταβατικές διακοπές και να ελαχιστοποιήσετε την έκταση της απορρύθμισης.

4. Επιλεξιμότητα των Διακόπτων
Οι διακόπτες κατατάσσονται ως επιλεξιμοί ή μη επιλεξιμοί. Οι επιλεξιμοί διακόπτες παρέχουν δύο ή τρία στάδια προστασίας: άμεση και βραχυχρόνια για σύντομη σύνδεση, μακροχρόνια για υπερφόρτιση. Οι μη επιλεξιμοί διακόπτες είναι συνήθως άμεσοι (μόνο για σύντομη σύνδεση) ή μακροχρόνιοι (μόνο για υπερφόρτιση). Η επιλεξιμότητα επιτυγχάνεται με τη χρήση μονάδων διάρρηξης με βραχυχρόνια καθυστέρηση με διαφορετικές ρυθμίσεις χρόνου. Κύρια θέματα:

• Ρύθμιση άμεσης διάρρηξης πάνω ≥ 1.1 × μέγιστο 3-φάσεων ρεύμα σύντομης σύνδεσης στην έξοδο του κάτω διακόπτη.

• Αν το κάτω είναι μη επιλεξιμός, ρύθμιση βραχυχρόνιας διάρρηξης πάνω ≥ 1.2 × ρύθμιση άμεσης διάρρηξης κάτω για να διατηρηθεί η επιλεξιμότητα.

• Αν το κάτω είναι επίσης επιλεξιμός, χρόνος καθυστέρησης βραχυχρόνιας διάρρηξης πάνω ≥ χρόνος καθυστέρησης βραχυχρόνιας διάρρηξης κάτω + 0.1s.
  Συνήθως, Iop.1 ≥ 1.2 × Iop.2.

5. Καταβατική Προστασία
Στο σχεδιασμό του συστήματος, η συντονισμένη λειτουργία μεταξύ των διακόπτων πάνω και κάτω εξασφαλίζει επιλεξιμότητα, ταχύτητα και ευαισθησία. Ο σωστός συντονισμός επιτρέπει την επιλεκτική απομόνωση των παραβιάσεων, διατηρώντας την ενέργεια στους υγιείς κύκλους. Η καταβατική προστασία χρησιμοποιεί την περιοριστική επίδραση του ρεύματος του διακόπτη πάνω (QF1). Όταν συμβαίνει σύντομη σύνδεση κάτω (στο QF2), η περιοριστική ενέργεια του QF1 μειώνει το πραγματικό ρεύμα σφάλματος, επιτρέποντας στο QF2 να διακόψει ένα ρεύμα υψηλότερο από την δυνατότητα διάρρηξης. Αυτό επιτρέπει τη χρήση φθηνότερων, διακόπτων με χαμηλότερη δυνατότητα διάρρηξης. Οι συνθήκες περιλαμβάνουν την απουσία κρίσιμων φορτίων σε γειτονικούς κύκλους (αφού η διάρρηξη του QF1 θα απορρυθμίσει το QF3), και τη σωστή συντονισμένη ρύθμιση άμεσης διάρρηξης. Τα δεδομένα καταβατικής προστασίας καθορίζονται μέσω δοκιμών και παρέχονται από τους κατασκευαστές.

6. Ευαισθησία των Διακόπτων
Για να εξασφαλίσετε αξιόπιστη λειτουργία κατά τις ελάχιστες συνθήκες σφάλματος, η ευαισθησία (Sp) πρέπει να είναι ≥1.3 σύμφωνα με το GB50054-95:
Sp = Ik.min / Iop ≥ 1.3
Όπου Iop είναι η ρύθμιση άμεσης ή βραχυχρόνιας διάρρηξης, και Ik.min είναι το ελάχιστο ρεύμα σύντομης σύνδεσης στο τέλος του προστατευόμενου κυκλώματος κατά την ελάχιστη λειτουργία του συστήματος. Για επιλεξιμούς διακόπτες με και άμεση και βραχυχρόνια διάρρηξη, απαιτείται μόνο η επαλήθευση της ευαισθησίας της βραχυχρόνιας διάρρηξης.

7. Επιλογή και Ρύθμιση των Μονάδων Διάρρηξης

(1) Ρύθμιση Άμεσης Διάρρηξης Υπερροπής.Πρέπει να υπερβαίνει το κορυφαίο ρεύμα του κυκλώματος (Ipk) κατά την εκκίνηση του μοτέρ:
Iop(0) ≥ Krel × Ipk
(Krel = συντελεστής αξιοπιστίας)

(2) Ρύθμιση Υπερροπής Βραχυχρόνιας Διάρρηξης και Χρόνος
Iop(s) ≥ Krel × Ipk. Οι καθυστερήσεις είναι συνήθως 0.2s, 0.4s, ή 0.6s, ρυθμισμένες ώστε ο χρόνος λειτουργίας πάνω να υπερβαίνει τον κάτω κατά ένα βήμα χρόνου.

(3) Ρύθμιση Υπερροπής Μακροχρόνιας Διάρρηξης και Χρόνος
Προστατεύει από υπερφόρτιση: Iop(l) ≥ Krel × I30 (μέγιστο ρεύμα φορτίου). Η ρύθμιση χρόνου πρέπει να υπερβαίνει την επιτρεπτή διάρκεια σύντομης υπερφόρτισης.

(4) Συντονισμός Μεταξύ των Ρυθμίσεων Διάρρηξης και Ικανότητας Καλωδίων.Για να αποτραπεί η υπερθέρμανση ή πυρκαγιά των καλωδίων χωρίς διάρρηξη:

Iop ≤ Kol × Ial
Όπου Ial = ικανότητα ρεύματος των καλωδίων, Kol = συντελεστής σύντομης υπερφόρτισης (4.5 για άμεση/βραχυχρόνια διάρρηξη; 1.1 για μακροχρόνια διάρρηξη ως προστασία από σύντομη σύνδεση; 1.0 μόνο για προστασία από υπερφόρτιση). Εάν δεν επαρκεί, προσαρμόστε τη ρύθμιση διάρρηξης ή αυξήστε το μέγεθος του καλώδιου.