Kattava opas särkyjen valintaan ja asetusten laskentaan

Kuinka valita ja asettaa sähkökatkaisimet

1. Sähkökatkaisimien tyypit

1.1 Ilmakatkaisin (ACB)
Tunnetaan myös muovikoteloisena tai yleisellä katkaisimella, kaikki komponentit on asennettu eristettyyn metallikehyskulkuun. Se on yleensä avoin tyyppi, joka mahdollistaa yhteyksien ja osien helpon vaihtoja, ja sitä voidaan varustaa erilaisilla lisälaitteilla. ACB:tä käytetään yleisesti päävirtasuljeteksi. Yliosavirtalukitusyksiköt sisältävät sähkömagneettisiä, sähköisiä ja älykkäitä tyyppejä. Ne tarjoavat nelivaiheisen suojauksen: pitkäaikainen viive, lyhytaikainen viive, välittömästi ja maasuojaksi, jokaisen suojan asetus voidaan säätää kehyskoon perusteella.

ACB:t sopivat 50 Hz -välimuodossa toimiviin verkkoihin, joiden nominaleja jännitteitä ovat 380V tai 660V ja nominaleja virtamäärä ovat 200A–6300A. Niitä käytetään pääasiassa sähköjakelua ja suojaa liian suuresta virtamäärästä, alijännitteestä, lyhytsulusta ja yksiasemaisesta maanjäristyksestä. Nämä katkaisimet tarjoavat useita älykkäitä suojausfunktioita ja valikoivan suojauksen. Normaalissa tilassa niitä voidaan käyttää harvinaisten piirien kytkemiseen. ACB:t, jotka on merkitty enintään 1250A, voivat myös suojata moottoreita liian suurelta virtamäärältä ja lyhytsululta 380V/50Hz-järjestelmissä.

Yleisiä sovelluksia ovat pääsulut muuntajien 400V-puolella, bus tie -kytkimet, suuret syöttökytkimet ja suuret moottorien hallintakytkimet.

1.2 Muovikotelokatkaisin (MCCB)
Tunnetaan myös pistokatkaisimenä, sen päät, kaaripäästöjen torjunta, lukitusyksiköt ja toimintamekanismi on asennettu muovikoteloon. Apulaisyhteystiedot, alijännitelukitusyksiköt ja shunt lukitusyksiköt ovat usein modulaarisia, mikä johtaa tiiviiseen suunnitteluun. MCCB:tä ei yleensä ole suunniteltu korjailuun ja sitä käytetään yleisesti otsakkeiden suojaksi.

Useimmat MCCB:t sisältävät lämpö-magneettiset lukitusyksiköt. Suuremmat mallit voivat sisältää kiinteän tilan lukitusanturit. Yliosavirtalukitusyksiköt voivat olla sähkömagneettisiä tai sähköisiä. Sähkömagneettiset MCCB:t eivät yleensä ole valikoivia, tarjoten vain pitkäaikaista ja välittömää suojaa. Sähköiset MCCB:t tarjoavat neljä suojafunktiota: pitkäaikaista, lyhytaikaista, välittömästi ja maasuojaksi. Joissakin uudemmissa malleissa on zonaalinen valikoiva lukitus.

MCCB:tä käytetään yleisesti syöttöpiirien hallintaan ja suojaukseen, pienten jakeluvoimansiirtojen pääsulut, moottorien hallintatermit ja erilaisten koneiden virtasulut.

1.3 Pienikokoiset sähkökatkaisimet (MCB)
MCB:t ovat laajimmin käytettyjä loppusuojalaitteita rakennusten sähköjärjestelmissä. Ne suojavat yksi- ja kolmiassuun piirejä enintään 125A:n sulkemasta, liian suuresta virtamäärästä ja ylivoltista. Saatavilla 1P, 2P, 3P ja 4P -konfiguraatioissa.

MCB koostuu toimintamekanismista, yhteyksistä, suojauslaitteista (erilaiset lukitusyksiköt) ja kaaripäästön torjuntajärjestelmästä. Yhteydet suljetaan manuaalisesti tai sähköisesti ja ne pysyvät paikoillaan vapaasti purkautuvalla mekanismilla. Yliosavirtalukitusyksikön spiraali ja lämpöpurskalukitusyksikön lämpöelementti on sarjapohjassa pääpiirin kanssa, kun taas alijännitelukitusspiraali on rinnakkain virtalähteen kanssa.

Rakennusten sähkösuunnittelussa MCB:tä käytetään liian suuren virtamäärän, lyhytsulun, ylivirtan, alijännite-, maasuojaksi, vuoto- ja kaksivirtasulun automaattista siirtymistä, harvinaisia moottorien käynnistystä ja suojaa varten.

2. Sähkökatkaisimien keskeiset tekniset parametrit

• Nominaleja toimintajännite (Ue)
  Sähkökatkaisimen nominaleja toimintajännite, jolla se on suunniteltu toimimaan jatkuvasti määritellyillä ehdoilla. Kiinassa, järjestelmissä enintään 220kV, maksiminominaleja toimintajännite on 1.15 kertaa järjestelmän nominaleja jännite; 330kV:lle ja ylöspäin se on 1.1 kertaa. Katkaisimen on säilyttävä eristys ja suoritettava kytkentäoperaatiot järjestelmän maksiminominaleja toimintajännitteessä.

• Nominaleja virta (In)
  Lukitusyksikkö voi kantaa jatkuvasti ympäristölämpötilassa enintään 40°C. Säädettäville lukitusyksiköille tämä on maksimi säädettävä virta. Lämpötiloissa yli 40°C (enintään 60°C), sallitaan aleneminen.

• Yliosavirtalukitusvirran asetus (Ir)
  Katkaisin purkautuu viiveellä, kun virta ylittää Ir:n, joka edustaa maksimivirtaa, jota katkaisin voi kantaa ilman purkautumista. Ir:n on oltava suurempi kuin maksimilastivirta (Ib) mutta pienempi kuin kaapelissa sallittu virta (Iz). Lämpö-magneettisille katkaisimille Ir on yleensä säädettävissä 0.7–1.0In välillä; sähköiset lukitusyksiköt tarjoavat laajemman alueen, yleensä 0.4–1.0In. Kiinteille lukitusyksiköille Ir = In.

• Lyhytsulun virran asetus (Im)
  Kynnysarvo, jolla välitön tai lyhytaikainen lukitusyksikkö aktivoituu nopeasti katkaiseakseen piiri suuriin epäkohtiin.

• Nominaleja lyhytaikainen sietovirta (Icw)
  Virta, jota katkaisin voi sietää määritellyn ajan kuluessa ilman lämpövaurioita.

• Sulkuvalmius
  Maksimisuuri virra, jonka katkaisin voi turvallisesti katkaista riippumatta sen nominaleja virtasta. Yleisiä arvoja ovat 36kA ja 50kA. Se luokitellaan loppusulkuvalmiudeksi (Icu) ja palvelusulkuvalmiudeksi (Ics).

3. Yleiset periaatteet sähkökatkaisimien valitsemiseksi

• Nominaleja toimintajännite ≥ piirin nominaleja jännite.

• Nominaleja lyhytsulun tekemisen/katkomisen kapasiteetti ≥ laskettu lastivirta.

• Nominaleja lyhytsulun tekemisen/katkomisen kapasiteetti ≥ maksimisuuri lyhytsulun virta piirissä.

• Yksiasemaisen maasuojaksi piirin päässä ≥ 1.25 × välitön (tai lyhytaikainen) lukitusasetus.

• Alivolttilukitusyksikön nominaleja jännite = piirin nominaleja jännite.

• Shunt lukitusyksikön nominaleja jännite = ohjausvirtalähteen jännite.

• Sähköinen toimintamekanismi nominaleja jännite = ohjausvirtalähteen jännite.

• Valaistuspiireihin, asetetaan välitön sähkömagneettinen lukitusvirran 6 kertaa lastivirta.

• Yhden moottorin lyhytsulun suojaksi: 1.35× moottorin käynnistyksen virta (DW-sarja) tai 1.7× (DZ-sarja).

• Useille moottoreille: 1.3× suurimman moottorin käynnistyksen virta + muut moottorit käynnissä olevat virtamäärät.

• Päämuuntajan alijännitesivun kytkimestä: sulkuvalmius > muuntajan alijännitepisteen lyhytsulun virta; lukitusvirran asetus ≥ muuntajan nominaleja virta; lyhytsulun asetus = 6–10× muuntajan nominaleja virta; yliosavirtalukitusasetus = muuntajan nominaleja virta.

• Alustavan valinnan jälkeen, koordinoidaan ylöspäin ja alaspäin katkaisimia estääkseen kaskadepurkautumia ja vähentääkseen sähkökatkoon joutuvan alueen kokoa.

4. Sähkökatkaisimien valikoivuus
Sähkökatkaisimet luokitellaan valikoiviksi tai ei-valikoiviksi. Valikoivat katkaisimet tarjoavat kaksi- tai kolmevaiheisen suojauksen: välitön ja lyhytaikainen lyhytsululle, pitkäaikainen yliosavirta. Ei-valikoivat katkaisimet ovat yleensä välittömät (lyhytsulun suojaukset) tai pitkäaikaiset (yliosavirta). Valikoivuus saavutetaan eri aikasetuksilla varustetuilla lyhytaikaisilla lukitusyksiköillä. Tärkeimmät huomioon otettavat seikat:

• Ylöspäin välitön lukitusasetus ≥ 1.1 × suurin kolmifaseinen lyhytsulun virta alaspäin katkaisimen ulostuloissa.

• Jos alaspäin ei ole valikoivaa, ylöspäin lyhytaikainen lukitusasetus ≥ 1.2 × alaspäin välitön lukitusasetus ylläpitääkseen valikoivuuden.

• Jos alaspäin on myös valikoiva, ylöspäin lyhytaikainen viiveaika ≥ alaspäin lyhytaikainen viiveaika + 0.1s.
  Yleisesti Iop.1 ≥ 1.2 × Iop.2.

5. Kaskadevarustus
Järjestelmän suunnittelussa ylöspäin ja alaspäin katkaisimien koordinointi takaa valikoivuuden, nopeuden ja herkkyys. Oikea koordinointi sallii valikoivan sijaintivirheen eristämisen, ylläpitäen sähköä terveisiin piireihin. Kaskadevarustus käyttää ylöspäin katkaisimen (QF1) virranrajoituksen vaikutusta. Kun alaspäin (QF2:ssa) tapahtuu lyhytsulku, QF1:n virranrajoituksen toiminta vähentää todellista virhevirtaa, mikä mahdollistaa QF2:n katkaisemisen suuremmasta virrasta kuin sen nominaleja kapasiteetti. Tämä mahdollistaa alhaisemman kustannuksen, alhaisemman katkaisukapasiteetin alaspäin katkaisimien käytön. Ehdot ovat, että ei ole kriittisiä lukuja naapuripiireissä (koska QF1:n purkautuminen aiheuttaisi QF3:n pimeyden) ja oikea vastaavuus välittömille asetuksille. Kaskadevarustustiedot määritellään testauksella ja tuotteenvalmistajat antavat ne.

6. Sähkökatkaisimien herkkyys
Varmistaakseen luotettavan toiminnan vähimmäisvirheolosuhteissa, herkkyys (Sp) on oltava ≥1.3 GB50054-95 mukaan:
Sp = Ik.min / Iop ≥ 1.3
Missä Iop on välitön tai lyhytaikainen lukitusasetus, ja Ik.min on suojattu linjan päässä oleva vähimmäislyhytsulun virta vähimmäisjärjestelmän toiminnassa. Valikoiville katkaisimille, joilla on sekä lyhytaikainen että välitön lukitus, vain lyhytaikainen lukitusherkkyys tarvitsee tarkistusta.

7. Lukitusyksiköiden valinta ja asettaminen

(1) Välitön yliosavirtalukitusasetus. Sen on oltava suurempi kuin piirin huippuvirta (Ipk) moottorin käynnistyksessä:
Iop(0) ≥ Krel × Ipk
(Krel = luotettavuuskerroin)

(2) Lyhytaikainen yliosavirtalukitusasetus ja aika
Iop(s) ≥ Krel × Ipk. Aikaviiveet ovat yleensä 0.2s, 0.4s tai 0.6s, asetettuna varmistaakseen, että ylöspäin toimintaa ylittää alaspäin yhdellä aikaskaidalla.

(3) Pitkäaikainen yliosavirtalukitusasetus ja aika
Suoja yliosavirtaa varten: Iop(l) ≥ Krel × I30 (maksimilastivirta). Aikasetus on oltava suurempi kuin sallittu lyhytaikainen yliosavirta-aika.

(4) Lukitusasetusten ja kaapelien kapasiteetin koordinointi.Estääkseen kaapelin ylikuumenemisen tai palon ilman purkautumista:

Iop ≤ Kol × Ial
Missä Ial = kaapelin sallittu virtakapasiteetti, Kol = lyhytaikainen yliosavirtakerroin (4.5 välittömälle/lyhytaikaiselle lukitusasetukselle; 1.1 pitkäaikaiselle lukitusasetukselle lyhytsulun suojana; 1.0 yliosavirtan suojana). Jos ehtoja ei täytetä, säädä lukitusasetusta tai kasvata kaapelin kokoa.