Panduan Lengkap untuk Pemilihan dan Pengiraan Tetapan Peralihan Litar

Bagaimana Memilih dan Menetapkan Pemutus Sirkuit

1. Jenis Pemutus Sirkuit

1.1 Pemutus Sirkuit Udara (ACB)
Juga dikenal sebagai pemutus sirkuit bingkai cetak atau universal, semua komponennya dipasang dalam bingkai logam terisolasi. Biasanya berbentuk terbuka, memungkinkan penggantian kontak dan bagian dengan mudah, dan dapat dilengkapi dengan berbagai aksesori. ACB umumnya digunakan sebagai saklar pasokan daya utama. Unit trip arus beban berlebih termasuk tipe elektromagnetik, elektronik, dan cerdas. Mereka memberikan empat tahap perlindungan: penundaan panjang, penundaan pendek, instan, dan kesalahan tanah, dengan setiap pengaturan perlindungan dapat disesuaikan dalam rentang berdasarkan ukuran bingkai.

ACB cocok untuk jaringan 50Hz dengan tegangan nominal 380V atau 660V dan arus nominal dari 200A hingga 6300A. Mereka digunakan secara utama untuk distribusi daya dan perlindungan terhadap beban berlebih, tegangan rendah, hubungan singkat, dan penyimpangan satu fasa. Pemutus ini menawarkan berbagai fungsi perlindungan cerdas dan perlindungan selektif. Dalam kondisi normal, mereka dapat digunakan untuk perubahan sirkuit yang jarang. ACB dengan rating hingga 1250A juga dapat melindungi motor dari beban berlebih dan hubungan singkat pada sistem 380V/50Hz.

Aplikasi umum termasuk saklar keluaran utama di sisi 400V transformator, saklar penghubung bus, saklar feeder kapasitas besar, dan saklar kontrol motor besar.

1.2 Pemutus Sirkuit Bodi Cetak (MCCB)
Juga dikenal sebagai pemutus sirkuit plug-in, terminal, pemadam busur, unit trip, dan mekanisme operasi dipasang dalam rangka plastik. Kontak tambahan, unit trip tegangan rendah, dan unit trip shunt sering modular, menghasilkan desain yang padat. MCCB umumnya tidak dirancang untuk perbaikan dan biasanya digunakan sebagai perlindungan sirkuit cabang.

Sebagian besar MCCB termasuk unit trip termo-magnetik. Model yang lebih besar mungkin memiliki sensor trip padat. Unit trip arus beban berlebih bisa elektromagnetik atau elektronik. MCCB elektromagnetik biasanya non-selektif, hanya menawarkan perlindungan panjang waktu dan instan. MCCB elektronik memberikan empat fungsi perlindungan: panjang waktu, pendek waktu, instan, dan kesalahan tanah. Beberapa model baru termasuk interlocking zona-selektif.

MCCB umumnya digunakan untuk kontrol dan perlindungan sirkuit feeder, saklar keluaran utama pada transformator distribusi kecil, terminal kontrol motor, dan sebagai saklar daya untuk berbagai mesin.

1.3 Pemutus Sirkuit Mini (MCB)
MCB adalah perangkat proteksi terminal yang paling banyak digunakan dalam sistem listrik bangunan. Mereka melindungi sirkuit satu fasa dan tiga fasa hingga 125A dari hubungan singkat, beban berlebih, dan tegangan tinggi. Tersedia dalam konfigurasi 1P, 2P, 3P, dan 4P.

MCB terdiri dari mekanisme operasi, kontak, perangkat pelindung (berbagai unit trip), dan sistem pemadam busur. Kontak ditutup secara manual atau listrik dan dipegang oleh mekanisme trip bebas. Kumparan unit trip arus beban berlebih dan elemen pemanas unit trip termal terhubung seri dengan sirkuit utama, sementara kumparan unit trip tegangan rendah terhubung paralel dengan sumber daya.

Dalam desain listrik bangunan, MCB digunakan untuk perlindungan beban berlebih, hubungan singkat, arus berlebih, tegangan rendah, kesalahan tanah, kebocoran, transfer otomatis dual sumber daya, dan penghidupan dan perlindungan motor yang jarang.

2. Parameter Teknis Utama Pemutus Sirkuit

• Tegangan Operasi Nominal (Ue)
  Tegangan nominal di mana pemutus sirkuit dirancang untuk beroperasi secara berkelanjutan dalam kondisi tertentu. Di China, untuk sistem hingga 220kV, tegangan operasi maksimum adalah 1.15 kali tegangan nominal sistem; untuk 330kV dan di atas, adalah 1.1 kali. Pemutus harus menjaga isolasi dan melakukan operasi switch pada tegangan operasi maksimum sistem.

• Arus Nominal (In)
  Arus yang dapat dibawa oleh unit trip secara berkelanjutan pada suhu lingkungan hingga 40°C. Untuk unit trip yang dapat disesuaikan, ini adalah arus penyesuaian maksimum. Pada suhu di atas 40°C (hingga 60°C), penurunan rating diperbolehkan.

• Pengaturan Arus Trip Beban Berlebih (Ir)
  Pemutus akan trip dengan penundaan waktu ketika arus melebihi Ir, yang mewakili arus maksimum yang dapat dibawa pemutus tanpa trip. Ir harus lebih besar dari arus beban maksimum (Ib) tetapi kurang dari arus yang diperbolehkan kabel (Iz). Untuk pemutus termo-magnetik, Ir biasanya dapat disesuaikan dari 0.7 hingga 1.0In; unit trip elektronik menawarkan rentang yang lebih luas, biasanya 0.4 hingga 1.0In. Untuk unit trip tetap, Ir = In.

• Pengaturan Arus Trip Hubungan Singkat (Im)
  Batas di mana unit trip instan atau pendek waktu aktif untuk memutus sirkuit dengan cepat selama arus kerusakan tinggi.

• Arus Tahan Pendek Waktu Nominal (Icw)
  Arus yang dapat ditahan pemutus selama durasi tertentu tanpa kerusakan termal.

• Kapasitas Pemutusan
  Arus kerusakan maksimum yang dapat diputuskan pemutus dengan aman, independen dari arus nominalnya. Nilai umum termasuk 36kA dan 50kA. Ini dikategorikan menjadi kapasitas pemutusan akhir (Icu) dan kapasitas pemutusan layanan (Ics).

3. Prinsip Umum Pemilihan Pemutus Sirkuit

• Tegangan operasi nominal ≥ tegangan nominal sirkuit.

• Kapasitas pembuatan/pemutusan hubungan singkat nominal ≥ arus beban terhitung.

• Kapasitas pembuatan/pemutusan hubungan singkat nominal ≥ arus hubungan singkat maksimum yang mungkin dalam sirkuit.

• Arus hubungan singkat satu fasa-ke-tanah di ujung sirkuit ≥ 1.25 × pengaturan trip instan (atau pendek waktu).

• Tegangan nominal unit trip tegangan rendah = tegangan nominal sirkuit.

• Tegangan nominal unit trip shunt = tegangan sumber daya kontrol.

• Tegangan nominal mekanisme operasi listrik = tegangan sumber daya kontrol.

• Untuk sirkuit penerangan, atur arus trip elektromagnetik instan ke 6 kali arus beban.

• Untuk perlindungan hubungan singkat motor tunggal: 1.35× arus mulai motor (seri DW) atau 1.7× (seri DZ).

• Untuk beberapa motor: 1.3× arus mulai motor terbesar + jumlah arus beban motor lainnya.

• Sebagai saklar sisi tekanan rendah transformator utama: kapasitas pemutusan > arus hubungan singkat sisi tekanan rendah transformator; arus trip nominal ≥ arus nominal transformator; pengaturan hubungan singkat = 6–10× arus nominal transformator; pengaturan beban berlebih = arus nominal transformator.

• Setelah pemilihan awal, koordinasikan dengan pemutus hulu dan hilir untuk mencegah trip bertingkat dan meminimalkan skala gangguan.

4. Selektivitas Pemutus Sirkuit
Pemutus sirkuit diklasifikasikan sebagai selektif atau non-selektif. Pemutus selektif menawarkan dua atau tiga tahap perlindungan: instan dan pendek waktu untuk hubungan singkat, panjang waktu untuk beban berlebih. Pemutus non-selektif biasanya instan (hanya hubungan singkat) atau panjang waktu (hanya beban berlebih). Selektivitas dicapai dengan menggunakan unit trip penundaan pendek waktu dengan pengaturan waktu yang berbeda. Pertimbangan kunci:

• Pengaturan trip instan hulu ≥ 1.1 × arus hubungan singkat 3-fasa maksimum di output pemutus hilir.

• Jika hilir non-selektif, pengaturan trip pendek waktu hulu ≥ 1.2 × pengaturan trip instan hilir untuk mempertahankan selektivitas.

• Jika hilir juga selektif, waktu penundaan pendek waktu hulu ≥ waktu penundaan pendek waktu hilir + 0.1s.
  Secara umum, Iop.1 ≥ 1.2 × Iop.2.

5. Perlindungan Bertingkat
Dalam desain sistem, koordinasi antara pemutus hulu dan hilir memastikan selektivitas, kecepatan, dan sensitivitas. Koordinasi yang tepat memungkinkan isolasi selektif kerusakan, mempertahankan daya ke sirkuit sehat. Bertingkat menggunakan efek batasan arus pemutus hulu (QF1). Ketika hubungan singkat terjadi di hilir (di QF2), aksi batasan arus QF1 mengurangi arus kerusakan aktual, memungkinkan QF2 memutus arus yang lebih tinggi dari kapasitas pemutusan nominalnya. Ini memungkinkan penggunaan pemutus hilir yang lebih murah dan kapasitas pemutusan lebih rendah. Syarat termasuk tidak ada beban kritis pada sirkuit sebelah (karena trip QF1 akan memadamkan QF3), dan pengaturan instan yang tepat. Data bertingkat ditentukan oleh pengujian dan disediakan oleh produsen.

6. Sensitivitas Pemutus Sirkuit
Untuk memastikan operasi yang andal selama kondisi kerusakan minimum, sensitivitas (Sp) harus ≥1.3 sesuai GB50054-95:
Sp = Ik.min / Iop ≥ 1.3
Di mana Iop adalah pengaturan trip instan atau pendek waktu, dan Ik.min adalah arus hubungan singkat minimum di ujung garis terlindung di bawah operasi sistem minimum. Untuk pemutus selektif dengan kedua trip pendek waktu dan instan, hanya sensitivitas trip pendek waktu yang perlu diverifikasi.

7. Pemilihan dan Pengaturan Unit Trip

(1) Pengaturan Trip Overcurrent Instan.Harus melebihi arus puncak (Ipk) sirkuit selama startup motor:
Iop(0) ≥ Krel × Ipk
(Krel = faktor keandalan)

(2) Pengaturan dan Waktu Trip Overcurrent Pendek Waktu
Iop(s) ≥ Krel × Ipk. Penundaan waktu biasanya 0.2s, 0.4s, atau 0.6s, diatur untuk memastikan waktu operasi hulu melebihi hilir dengan satu langkah waktu.

(3) Pengaturan dan Waktu Trip Overcurrent Panjang Waktu
Melindungi terhadap beban berlebih: Iop(l) ≥ Krel × I30 (arus beban maksimum). Pengaturan waktu harus melebihi durasi beban berlebih jangka pendek yang diperbolehkan.

(4) Koordinasi Antara Pengaturan Trip dan Kapasitas Kabel.Untuk mencegah overheating atau kebakaran kabel tanpa trip:

Iop ≤ Kol × Ial
Di mana Ial = kapasitas arus yang diperbolehkan kabel, Kol = faktor beban berlebih jangka pendek (4.5 untuk trip instan/pendek waktu; 1.1 untuk trip panjang waktu sebagai perlindungan hubungan singkat; 1.0 untuk perlindungan beban berlebih saja). Jika tidak terpenuhi, atur ulang pengaturan trip atau tambah ukuran kabel.