सर्किट ब्रेकर चयन और सेटिंग कैलकुलेशन के लिए पूर्ण गाइड

सर्किट ब्रेकर का चयन और सेटिंग कैसे करें

1. सर्किट ब्रेकर के प्रकार

1.1 एयर सर्किट ब्रेकर (ACB)
इसे मोल्डेड फ्रेम या यूनिवर्सल सर्किट ब्रेकर भी कहते हैं, इसमें सभी घटक एक इन्सुलेटेड मेटल फ्रेम में माउंट किए जाते हैं। यह आमतौर पर ओपन-टाइप होता है, जो संपर्क और भागों को आसानी से बदलने की अनुमति देता है, और विभिन्न ऐक्सेसरीज़ के साथ लगाया जा सकता है। ACBs आमतौर पर मुख्य विद्युत आपूर्ति स्विच के रूप में उपयोग किए जाते हैं। ओवरकरंट ट्रिप यूनिट्स इलेक्ट्रोमैग्नेटिक, इलेक्ट्रोनिक और इंटेलिजेंट प्रकार के होते हैं। वे लंबे समय टाल, छोटे समय टाल, तत्काल और ग्राउंड फ़ॉल्ट चार-चरणीय सुरक्षा प्रदान करते हैं, जिनमें से प्रत्येक सुरक्षा सेटिंग फ्रेम के आकार के आधार पर एक श्रेणी में समायोजित की जा सकती है।

ACBs 380V या 660V रेटेड वोल्टेज वाले 50Hz नेटवर्क के लिए उपयुक्त हैं और 200A से 6300A तक की रेटेड करंट के लिए उपयोग किए जाते हैं। वे ऊर्जा वितरण और ओवरलोड, अंडरवोल्टेज, शॉर्ट सर्किट और एकल-फेज ग्राउंडिंग के खिलाफ सुरक्षा के लिए मुख्य रूप से उपयोग किए जाते हैं। ये ब्रेकर बहुत सारी इंटेलिजेंट सुरक्षा कार्यों और चयनात्मक सुरक्षा प्रदान करते हैं। सामान्य स्थितियों में, वे अक्सर सर्किट स्विचिंग के लिए उपयोग किए जाते हैं। 1250A तक की रेटिंग वाले ACBs 380V/50Hz सिस्टम में मोटरों को ओवरलोड और शॉर्ट सर्किट से सुरक्षा भी प्रदान कर सकते हैं।

सामान्य अनुप्रयोगों में ट्रांसफॉर्मरों के 400V पक्ष पर मुख्य आउटगोइंग स्विच, बस टाइ स्विच, उच्च क्षमता वाले फीडर स्विच और बड़े मोटर नियंत्रण स्विच शामिल हैं।

1.2 मोल्डेड केस सर्किट ब्रेकर (MCCB)
इसे प्लग-इन सर्किट ब्रेकर भी कहते हैं, इसके टर्मिनल, आर्क एक्सटिंग्विशर, ट्रिप यूनिट और ऑपरेटिंग मेकेनिज्म प्लास्टिक एन्क्लोजर में स्थित होते हैं। ऑक्सिलियरी संपर्क, अंडरवोल्टेज ट्रिप यूनिट और शंट ट्रिप यूनिट आमतौर पर मॉड्यूलर होते हैं, जिससे एक संक्षिप्त डिजाइन बनता है। MCCBs आमतौर पर रिपेयर के लिए डिजाइन नहीं किए जाते हैं और आमतौर पर शाखा सर्किट सुरक्षा के लिए उपयोग किए जाते हैं।

अधिकांश MCCBs में थर्मल-मैग्नेटिक ट्रिप यूनिट शामिल होते हैं। बड़े मॉडलों में ठोस-स्टेट ट्रिप सेंसर शामिल हो सकते हैं। ओवरकरंट ट्रिप यूनिट इलेक्ट्रोमैग्नेटिक या इलेक्ट्रोनिक हो सकते हैं। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक MCCBs आमतौर पर चयनात्मक नहीं होते हैं, जो केवल लंबे समय और तत्काल सुरक्षा प्रदान करते हैं। इलेक्ट्रोनिक MCCBs चार सुरक्षा कार्यों की पेशकश करते हैं: लंबे समय, छोटे समय, तत्काल और ग्राउंड फ़ॉल्ट। कुछ नए मॉडलों में जोन-सिलेक्टिव इंटरलॉकिंग शामिल होता है।

MCCBs आमतौर पर फीडर सर्किट नियंत्रण और सुरक्षा, छोटे वितरण ट्रांसफॉर्मरों पर मुख्य आउटगोइंग स्विच, मोटर नियंत्रण टर्मिनल और विभिन्न मशीनरी के लिए पावर स्विच के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

1.3 मिनीट्यूर सर्किट ब्रेकर (MCB)
MCBs इमारती विद्युत सिस्टमों में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली टर्मिनल सुरक्षा उपकरण हैं। वे एकल-फेज और तीन-फेज सर्किटों के लिए 125A तक शॉर्ट सर्किट, ओवरलोड और ओवरवोल्टेज से सुरक्षा प्रदान करते हैं। 1P, 2P, 3P, और 4P कॉन्फिगरेशन में उपलब्ध होते हैं।

एक MCB एक ऑपरेटिंग मेकेनिज्म, संपर्क, सुरक्षा उपकरण (विभिन्न ट्रिप यूनिट) और आर्क एक्सटिंग्विशिंग सिस्टम से बना होता है। संपर्क मैन्युअल या इलेक्ट्रिकल रूप से बंद किए जाते हैं और एक फ्री-ट्रिपिंग मेकेनिज्म द्वारा जगह पर रखे जाते हैं। ओवरकरंट ट्रिप यूनिट की कोईल और थर्मल ट्रिप यूनिट की हीटिंग इलीमेंट मुख्य सर्किट के साथ श्रृंखला में जुड़ी होती है, जबकि अंडरवोल्टेज ट्रिप कोईल पावर सप्लाई के साथ समानांतर में जुड़ी होती है।

इमारती विद्युत डिजाइन में, MCBs ओवरलोड, शॉर्ट सर्किट, ओवरकरंट, अंडरवोल्टेज, ग्राउंड फ़ॉल्ट, लीकेज सुरक्षा, दोहरे पावर सोर्स के स्वचालित ट्रांसफर, और अक्सर मोटर स्टार्टिंग और सुरक्षा के लिए उपयोग किए जाते हैं।

2. सर्किट ब्रेकर के महत्वपूर्ण तकनीकी पैरामीटर

• रेटेड ऑपरेटिंग वोल्टेज (Ue)
  निर्दिष्ट स्थितियों के तहत निरंतर ऑपरेट करने के लिए सर्किट ब्रेकर को डिजाइन किया गया नामित वोल्टेज। चीन में, 220kV तक की सिस्टमों के लिए, अधिकतम ऑपरेटिंग वोल्टेज 1.15 गुना सिस्टम की रेटेड वोल्टेज होती है; 330kV और उससे ऊपर, यह 1.1 गुना होता है। ब्रेकर को सिस्टम के अधिकतम ऑपरेटिंग वोल्टेज पर इन्सुलेशन बनाए रखना और स्विचिंग ऑपरेशन करना चाहिए।

• रेटेड करंट (In)
  ट्रिप यूनिट 40°C तक की वातावरणीय तापमान पर निरंतर ले सकने वाला करंट। समायोज्य ट्रिप यूनिट के लिए, यह अधिकतम समायोज्य करंट है। 40°C से अधिक (60°C तक) तापमान पर, डेरेटिंग की अनुमति है।

• ओवरलोड ट्रिप करंट सेटिंग (Ir)
  जब करंट Ir से अधिक होता है, तो ब्रेकर समय टाल के साथ ट्रिप होता है, जो ब्रेकर द्वारा ट्रिप किए बिना ले सकने वाला अधिकतम करंट प्रदर्शित करता है। Ir को अधिकतम लोड करंट (Ib) से अधिक, लेकिन केबल की अनुमतिया करंट (Iz) से कम होना चाहिए। थर्मल-मैग्नेटिक ब्रेकरों के लिए, Ir आमतौर पर 0.7 से 1.0In तक समायोज्य होता है; इलेक्ट्रोनिक ट्रिप यूनिट एक विस्तृत श्रेणी प्रदान करते हैं, आमतौर पर 0.4 से 1.0In तक। फिक्स्ड ट्रिप यूनिट के लिए, Ir = In।

• शॉर्ट-सर्किट ट्रिप करंट सेटिंग (Im)
  जब उच्च फ़ॉल्ट करंट के दौरान तत्काल या छोटे समय के ट्रिप यूनिट सक्रिय होते हैं, तो सर्किट को तेजी से डिसकनेक्ट करने का एक थ्रेशहोल्ड।

• रेटेड शॉर्ट-टाइम विथस्टैंड करंट (Icw)
  थर्मल नुकसान के बिना एक निर्दिष्ट अवधि के लिए ब्रेकर द्वारा वहन किया जा सकने वाला करंट।

• ब्रेकिंग क्षमता
  ब्रेकर द्वारा सुरक्षित रूप से इंटररप्ट किया जा सकने वाला अधिकतम फ़ॉल्ट करंट, इसकी रेटेड करंट से स्वतंत्र। सामान्य मूल्य 36kA और 50kA हैं। इसे अंतिम ब्रेकिंग क्षमता (Icu) और सेवा ब्रेकिंग क्षमता (Ics) में विभाजित किया जाता है।

3. सर्किट ब्रेकर चयन के सामान्य सिद्धांत

• रेटेड ऑपरेटिंग वोल्टेज ≥ सर्किट रेटेड वोल्टेज।

• रेटेड शॉर्ट-सर्किट मेकिंग/ब्रेकिंग क्षमता ≥ गणना लोड करंट।

• रेटेड शॉर्ट-सर्किट मेकिंग/ब्रेकिंग क्षमता ≥ सर्किट में संभावित अधिकतम शॉर्ट-सर्किट करंट।

• सर्किट के अंत में एकल-फेज-टू-ग्राउंड शॉर्ट-सर्किट करंट ≥ 1.25 × तत्काल (या छोटे समय) ट्रिप सेटिंग।

• अंडरवोल्टेज ट्रिप यूनिट रेटेड वोल्टेज = सर्किट रेटेड वोल्टेज।

• शंट ट्रिप यूनिट की नामित वोल्टेज = नियंत्रण विद्युत स्रोत वोल्टेज।

• विद्युत संचालित मेकेनिज्म की नामित वोल्टेज = नियंत्रण विद्युत स्रोत वोल्टेज।

• प्रकाश वाहिकाओं के लिए, तात्कालिक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ट्रिप विद्युत धारा को लोड धारा का 6 गुना सेट करें।

• एकल मोटर के लिए छोटे-सर्किट संरक्षण: 1.35× मोटर शुरुआती धारा (DW श्रृंखला) या 1.7× (DZ श्रृंखला)।

• एकाधिक मोटरों के लिए: 1.3× सबसे बड़ी मोटर शुरुआती धारा + अन्य मोटरों की चल रही धाराओं का योग।

• मुख्य ट्रांसफार्मर के निम्न-वोल्टेज पक्ष के स्विच के रूप में: ट्रिप क्षमता > ट्रांसफार्मर की निम्न-वोल्टेज छोटे-सर्किट धारा; ट्रिप नामित धारा ≥ ट्रांसफार्मर नामित धारा; छोटे-सर्किट सेटिंग = 6–10× ट्रांसफार्मर नामित धारा; ओवरलोड सेटिंग = ट्रांसफार्मर नामित धारा।

• प्रारंभिक चयन के बाद, उपस्थित और निचले सर्किट ब्रेकरों के साथ समन्वय करें ताकि जल्दी जल्दी ट्रिप होने से बचा जा सके और ऊर्जा अवसाद का क्षेत्र कम हो।

4. सर्किट ब्रेकरों की चयनशीलता
सर्किट ब्रेकरों को चयनशील या अनचयनशील में वर्गीकृत किया जाता है। चयनशील ब्रेकर दो या तीन-चरण संरक्षण प्रदान करते हैं: छोटे-सर्किट के लिए तात्कालिक और छोटे-समय, ओवरलोड के लिए लंबे-समय। अनचयनशील ब्रेकर आमतौर पर तात्कालिक (केवल छोटे-सर्किट) या लंबे-समय (केवल ओवरलोड) होते हैं। चयनशीलता विभिन्न समय सेटिंग के साथ छोटे-समय डिले ट्रिप यूनिटों का उपयोग करके प्राप्त की जाती है। महत्वपूर्ण विचार:

• उपस्थित तात्कालिक ट्रिप सेटिंग ≥ 1.1 × निचले सर्किट ब्रेकर के आउटपुट पर अधिकतम 3-फेज छोटे-सर्किट धारा।

• यदि निचला अनचयनशील है, तो उपस्थित छोटे-समय ट्रिप सेटिंग ≥ 1.2 × निचले तात्कालिक ट्रिप सेटिंग चयनशीलता बनाए रखने के लिए।

• यदि निचला भी चयनशील है, तो उपस्थित छोटे-समय डिले समय ≥ निचले छोटे-समय डिले समय + 0.1s.
  आमतौर पर, Iop.1 ≥ 1.2 × Iop.2।

5. कास्केडिंग संरक्षण
सिस्टम डिजाइन में, उपस्थित और निचले सर्किट ब्रेकरों के बीच की समन्वय चयनशीलता, गति और संवेदनशीलता को सुनिश्चित करता है। उचित समन्वय चयनात्मक दोष अलगाव की अनुमति देता है, स्वस्थ सर्किटों की शक्ति बनाए रखता है। कास्केडिंग उपस्थित ब्रेकर (QF1) के धारा-सीमित कार्रवाई का उपयोग करता है। जब निचले (QF2) पर छोटे-सर्किट होता है, QF1 की धारा-सीमित कार्रवाई वास्तविक दोष धारा को कम करती है, QF2 को अपनी नामित क्षमता से अधिक धारा बंद करने की अनुमति देती है। यह कम लागत वाले, कम ब्रेकिंग क्षमता वाले निचले ब्रेकरों का उपयोग करने की अनुमति देता है। शर्तें शामिल हैं: आस-पास के सर्किट पर कोई महत्वपूर्ण लोड नहीं (क्योंकि QF1 ट्रिप QF3 को बिजली रहित कर देगा), और तात्कालिक सेटिंग का उचित मिलान। कास्केडिंग डेटा परीक्षण द्वारा निर्धारित किया जाता है और निर्माताओं द्वारा प्रदान किया जाता है।

6. सर्किट ब्रेकरों की संवेदनशीलता
न्यूनतम दोष स्थितियों के दौरान विश्वसनीय संचालन को सुनिश्चित करने के लिए, संवेदनशीलता (Sp) का होना चाहिए ≥1.3 GB50054-95 के अनुसार:
Sp = Ik.min / Iop ≥ 1.3
जहाँ Iop तात्कालिक या छोटे-समय ट्रिप सेटिंग है, और Ik.min न्यूनतम सिस्टम संचालन के तहत संरक्षित लाइन के अंत पर न्यूनतम छोटे-सर्किट धारा है। तात्कालिक और छोटे-समय ट्रिप दोनों के साथ चयनशील ब्रेकरों के लिए, केवल छोटे-समय ट्रिप संवेदनशीलता की जाँच की जरूरत होती है।

7. ट्रिप यूनिटों का चयन और सेटिंग

(1) तात्कालिक ओवरकरंट ट्रिप सेटिंग। मोटर शुरुआत के दौरान सर्किट की शिखर धारा (Ipk) से अधिक होना चाहिए:
Iop(0) ≥ Krel × Ipk
(Krel = विश्वसनीयता गुणांक)

(2) छोटे-समय ओवरकरंट ट्रिप सेटिंग और समय
Iop(s) ≥ Krel × Ipk। समय डिले आमतौर पर 0.2s, 0.4s, या 0.6s, सेट किया जाता है ताकि उपस्थित संचालन समय निचले से एक समय चरण से अधिक हो।

(3) लंबे-समय ओवरकरंट ट्रिप सेटिंग और समय
ओवरलोड से संरक्षण: Iop(l) ≥ Krel × I30 (अधिकतम लोड धारा)। समय सेटिंग अनुमत छोटे-अवधि ओवरलोड अवधि से अधिक होनी चाहिए।

(4) ट्रिप सेटिंग और केबल क्षमता के बीच की समन्वय।केबल की अतिताप या आग को ट्रिपिंग किए बिना रोकने के लिए:

Iop ≤ Kol × Ial
जहाँ Ial = केबल की अनुमत धारा-वहन क्षमता, Kol = छोटे-अवधि ओवरलोड गुणांक (तात्कालिक/छोटे-समय ट्रिप के लिए 4.5; छोटे-सर्किट संरक्षण के लिए लंबे-समय ट्रिप 1.1; केवल ओवरलोड संरक्षण के लिए 1.0)। यदि संतुष्ट नहीं होता, तो ट्रिप सेटिंग को समायोजित करें या केबल का आकार बढ़ाएं।