Teljes útmutató a átkapcsolók kiválasztásához és beállítási számításokhoz

Hogyan választani és beállítani a védőkapcsolókat

1. Védőkapcsoló típusai

1.1 Légvédőkapcsoló (ACB)
Más néven formált keretű vagy univerzális védőkapcsoló, amelynek minden komponense egy izolált fémkeretben van elhelyezve. Általában nyílt típusú, ami lehetővé teszi a kapcsolók és alkatrészek könnyű cseréjét, és különböző kiegészítőkkel felszerelhető. Az ACB-k gyakran használódnak főenergiaellátási kapcsolókként. A túlrameneti trip egységek elektromágneses, elektronikus és intelligens típusokba oszthatók. Négy szintű védelmet nyújtanak: hosszú ideig tartó késleltetés, rövid ideig tartó késleltetés, azonnali és földi hiba, mindegyik védelmi beállítás keretméret alapján állítható.

Az ACB-k alkalmasak 50Hz-es, 380V-os vagy 660V-os hálózatokra, 200A-tól 6300A-ig terjedő jelzetes árammal. Főleg az energiaosztályozásra és a túlterhelés, alacsony feszültség, rövidzárlat és egyfázisú földi hiba elleni védelemre használódnak. Ezek a kapcsolók több intelligens védelmi funkciót és szelektív védelmet kínálnak. Normál feltételek mellett ritkán használhatók áramkörök kapcsolására. A 1250A-ig mérőszámú ACB-k képesek motorok túlterhelésének és rövidzárlatának megelőzésére 380V/50Hz rendszerekben.

Gyakori alkalmazások közé tartoznak a transzformátorok 400V-os oldalán lévő fő kimenő kapcsolók, busz kötőkapcsolók, nagy teljesítményű kimenő kapcsolók és nagy motorvezérlő kapcsolók.

1.2 Formált dobozos védőkapcsoló (MCCB)
Más néven csatlakozó védőkapcsoló, amelynek végpontjai, tűzoltó eszközei, trip egységei és működési mechanizmusai egy műanyag dobozban vannak elhelyezve. A segédkapcsolók, alacsony feszültségű trip egységek és párhuzamos trip egységek gyakran modulárisak, ami kompakt dizájnhoz vezet. Az MCCB-k általában nem javíthatók, és általában ágáramkörök védelmére használódnak.

A legtöbb MCCB-ben hőmágneses trip egységek találhatók. A nagyobb modellekben szilárdtestes trip érzékelők is előfordulhatnak. A túlrameneti trip egységek elektromágnesesek vagy elektronikusak lehetnek. Az elektromágneses MCCB-k általában nem selektívek, csak hosszú ideig tartó és azonnali védelmet nyújtanak. Az elektronikus MCCB-k négy védelmi funkciót biztosítanak: hosszú ideig tartó, rövid ideig tartó, azonnali és földi hiba. Egyes újabb modellek zónaszelektív összekapcsolást tartalmaznak.

Az MCCB-k gyakran használódnak ágáramkörök vezérlésére és védelmére, kisebb elosztó transzformátorok fő kimenő kapcsolóiként, motorvezérlő végpontokon, és különböző gépek energiaforrásaiként.

1.3 Kicsi védőkapcsoló (MCB)
Az MCB-k a legelterjedtebb végponti védelmi eszközök az épületi villamos rendszerekben. Túlterhelés, rövidzárlat és túlfeszültség ellen védelmet nyújtanak egyfázisú és háromfázisú áramkörökön akár 125A-ig. Elérhetőek 1P, 2P, 3P és 4P konfigurációban.

Egy MCB operációs mechanizmusból, kapcsolókból, védelmi eszközökből (különböző trip egységekből) és tűzoltó rendszerből áll. A kapcsolók kézzel vagy elektronikusan zárhatók, és egy szabadon mozgó mechanizmus segítségével helyben tartják. A túlrameneti trip egység tekercséje és a hőmágneses trip egység melegedési elemének sorosan kell lennie a fő áramkörrel, míg az alacsony feszültségű trip tekercse párhuzamosan kell legyen a tápegységgel.

Az épületi villamos tervezésben az MCB-k túlterhelés, rövidzárlat, túlramenés, alacsony feszültség, földi hiba, lecsökkentés elleni védelemre, automatikus kettős tápegység átkapcsolására, és ritkán használt motorindításra és védelemre szolgálnak.

2. A védőkapcsolók főbb technikai paraméterei

• Jelzetes működési feszültség (Ue)
  A védőkapcsoló jelzetes működési feszültsége, amelyen a védőkapcsoló folyamatosan működik meghatározott feltételek mellett. Kínában, 220kV-ig terjedő rendszerekben a maximális működési feszültség 1,15-szerese a rendszer jelzetes feszültségének; 330kV és annál nagyobb rendszerekben 1,1-szerese. A védőkapcsolónak a rendszer maximális működési feszültségénél kell fenntartania a izolációját és a kapcsolási műveleteket.

• Jelzetes áram (In)
  A trip egység folyamatosan továbbítható árama a környezeti hőmérséklet 40°C-ig. Szabályozható trip egységeknél ez a legnagyobb szabályozható áram. 40°C felett (60°C-ig) engedélyezett a derékszítlés.

• Túlterhelési trip árambeállítás (Ir)
  A védőkapcsoló időkésleltetéssel kapcsolódik, ha az áram Ir-nél nagyobb, ami a védőkapcsoló által folyamatosan továbbítható maximális áramot jelenti anélkül, hogy tripelne. Ir nagyobbnak kell lennie, mint a maximális terhelési áram (Ib), de kisebbnek, mint a kábel engedélyezett árama (Iz). Hőmágneses védőkapcsolók esetén Ir általában 0,7-től 1,0 In-ig állítható; elektronikus trip egységeknél szélesebb tartomány, általában 0,4-től 1,0 In-ig. Fix trip egységeknél Ir = In.

• Rövidzárlati trip árambeállítás (Im)
  A határérték, amelynél az azonnali vagy rövid ideig tartó trip egység gyorsan kapcsolja ki az áramkört nagy hibára.

• Jelzetes rövid ideig tartó kifogó áram (Icw)
  A védőkapcsoló árama, amit adott időtartamra bírhat ki hőkárosítás nélkül.

• Szakítókapacitás
  A védőkapcsoló biztonságosan szakítható maximális hibája, függetlenül a jelzetes áramtól. Gyakori értékek 36kA és 50kA. Két kategóriába osztható: utolsó szakítókapacitás (Icu) és szolgáltatói szakítókapacitás (Ics).

3. Általános elvek a védőkapcsolók kiválasztásához

• Jelzetes működési feszültség ≥ áramkör jelzetes feszültsége.

• Jelzetes rövidzárlati kapcsolási/szakítási kapacitás ≥ kiszámított terhelési áram.

• Jelzetes rövidzárlati kapcsolási/szakítási kapacitás ≥ az áramkörben lehetséges legnagyobb rövidzárlati áram.

• Az áramkör végén lévő egyfázisú-földi rövidzárlati áram ≥ 1,25 × az azonnali (vagy rövid ideig tartó) trip beállítás.

• Alacsony feszültségű trip egység jelzetes feszültsége = áramkör jelzetes feszültsége.

• Párhuzamos trip egység jelzetes feszültsége = irányító tápegység feszültsége.

• Elektromos működési mechanizmus jelzetes feszültsége = irányító tápegység feszültsége.

• Fénykörök esetén az azonnali elektromágneses trip áram beállítása 6-szorosa a terhelési áramnak.

• Egy motornak a rövidzárlati védelme: 1,35× a motor indítási árama (DW sorozat) vagy 1,7× (DZ sorozat).

• Több motor esetén: 1,3× a legnagyobb motor indítási árama + a többi motor futási áramainak összege.

• Fő transzformátor alsó feszültségű oldali kapcsolóként: szakítókapacitás > a transzformátor alsó feszültségű rövidzárlati árama; trip jelzetes árama ≥ a transzformátor jelzetes árama; rövidzárlati beállítás = 6–10× a transzformátor jelzetes árama; túlterhelési beállítás = a transzformátor jelzetes árama.

• Kezdeti kiválasztás után koordinálja a fentebb és lentebb lévő védőkapcsolókat, hogy elkerülje a láncolt tripelést és minimalizálja a kiesési területet.

4. A védőkapcsolók szelektivitása
A védőkapcsolókat szelektívnek vagy nem szelektívnek tekinthetjük. A szelektív védőkapcsolók két vagy három szintű védelmet nyújtanak: azonnali és rövid ideig tartó rövidzárlathoz, hosszú ideig tartó túlterheléshez. A nem szelektív védőkapcsolók általában csak azonnali (csak rövidzárlat) vagy hosszú ideig tartó (csak túlterhelés) védelmet nyújtanak. A szelektivitást különböző időbeállításokkal rendelkező rövid ideig tartó trip egységekkel valósítják meg. Fontos szempontok:

• Fentebb lévő azonnali trip beállítás ≥ 1,1 × a legnagyobb háromfázisú rövidzárlati áram a lentebb lévő védőkapcsoló kimenetén.

• Ha a lentebb lévő nem szelektív, a fentebb lévő rövid ideig tartó trip beállítás ≥ 1,2 × a lentebb lévő azonnali trip beállítása, hogy a szelektivitást megőrizze.

• Ha a lentebb lévő is szelektív, a fentebb lévő rövid ideig tartó késleltetési idő ≥ a lentebb lévő rövid ideig tartó késleltetési idő + 0,1s.
  Általában Iop.1 ≥ 1,2 × Iop.2.

5. Láncolt védelem
A rendszer tervezésekor a fentebb és lentebb lévő védőkapcsolók közötti koordináció biztosítja a szelektivitást, a sebességet és a érzékenységet. A megfelelő koordináció lehetővé teszi a szelektív hibaisolációt, miközben a rendben lévő áramkörök energiaszolgáltatását fenntartja. A láncolt védelem a fentebb lévő védőkapcsoló (QF1) áramerősségi korlátozó hatását használja. Ha a lentebb (QF2) rövidzárlat történik, a QF1 áramerősségi korlátozó hatása csökkenti a tényleges hibára, lehetővé téve a QF2-nak, hogy magasabb áramot szakítsa, mint a jelzetes kapacitása. Ez lehetővé teszi a kevesebb költségű, alacsonyabb szakítókapacitású lentebb lévő védőkapcsolók használatát. A feltételek között szerepel, hogy nincsenek kritikus terhelések a szomszédos áramkörökön (mivel a QF1 tripelése kiesést okozna a QF3-on), és a megfelelő azonnali beállítások egyeztetése. A láncolt adatokat tesztekkel határozzák meg, és a gyártók adják meg.

6. A védőkapcsolók érzékenysége
A minimális hiba feltételek melletti megbízható működés érdekében az érzékenység (Sp) ≥1,3 szerint a GB50054-95 szerint:
Sp = Ik.min / Iop ≥ 1,3
Ahol Iop az azonnali vagy rövid ideig tartó trip beállítás, és Ik.min a minimális rövidzárlati áram a védett vonal végén a minimális rendszer működés mellett. Szelektív védőkapcsolók esetén, amelyek mind azonnali, mind rövid ideig tartó trippel rendelkeznek, csak a rövid ideig tartó trip érzékenységének ellenőrzése szükséges.

7. Trip egységek kiválasztása és beállítása

(1) Azonnali túlrameneti trip beállítás. Fel kellene haladnia az áramkör motorindítási csúcsmagasságán (Ipk):
Iop(0) ≥ Krel × Ipk
(Krel = megbízhatósági tényező)

(2) Rövid ideig tartó túlrameneti trip beállítás és idő
Iop(s) ≥ Krel × Ipk. Az időkésleltetések általában 0,2s, 0,4s, vagy 0,6s, beállítva, hogy a fentebb lévő működési idő legyen nagyobb, mint a lentebb lévő egy időlépéssel.

(3) Hosszú ideig tartó túlrameneti trip beállítás és idő
Túlterhelés elleni védelem: Iop(l) ≥ Krel × I30 (maximális terhelési áram). Az idő beállításnak nagyobbnak kell lennie, mint a megengedett rövid ideig tartó túlterhelési idő.

(4) A trip beállítások és a kábel kapacitása közötti koordináció.A kábel túlmelegedésének vagy tűz kitörtének elkerülése érdekében, anélkül, hogy tripelne:

Iop ≤ Kol × Ial
Ahol Ial = a kábel engedélyezett áramviszonyító kapacitása, Kol = rövid ideig tartó túlterhelési tényező (4,5 az azonnali/rövid ideig tartó trippel; 1,1 a hosszú ideig tartó trip rövidzárlati védelemként; 1,0 csak túlterhelési védelemként). Ha nem teljesül, állítsa be a trip beállítást, vagy növelje a kábel méretét.