Fullstendig guide til valg av strømbrytere og innstilling av beregninger

Hvordan velge og sette opp sirkuskastere

1. Typer sirkuskastere

1.1 Luftbryter (ACB)
Eller kjent som en formet ramme eller universell sirkuskaster, der alle komponentene er montert innenfor en isolert metallramme. Den er typisk åpen type, noe som gjør det lett å bytte ut kontakter og deler, og kan utstyres med ulike tilbehør. ACB-er brukes ofte som hovedstrømforsyningskastere. Overstrømningssikringselementer inkluderer magnetiske, elektroniske og intelligente typer. De gir firetrinnsbeskyttelse: lang tid forsinket, kort tid forsinket, øyeblikkelig og jordfeil, hvor hver beskyttelsesinnstilling kan justeres innenfor et område basert på rammeformatet.

ACB-er er egnet for vekselstrømnettverk på 50Hz med spenninger på 380V eller 660V og strømmer fra 200A til 6300A. De brukes hovedsakelig for strømdistribusjon og beskyttelse mot overbelastning, lavspenning, kortslutning og enfasjonsjording. Disse bryterne tilbyr flere intelligente beskyttelsesfunksjoner og selektiv beskyttelse. Under normale forhold kan de brukes for sjeldne kretsskifte. ACB-er med opptil 1250A kan også beskytte motorer mot overbelastning og kortslutning i 380V/50Hz-systemer.

Vanlige bruksområder inkluderer hovedutgangskastere på 400V-siden av transformatorer, buskoplingskastere, høykapasitetsføderkastere og storkontrollkastere for motorer.

1.2 Formet rammebryter (MCCB)
Eller kjent som en plug-in-bryter, der terminaler, bukslukkere, sikringselementer og driftmekanisme er plassert i en plastkasse. Hjelpkontakter, lavspenningssikringselementer og paralleltsikringselementer er ofte modulære, noe som resulterer i et kompakt design. MCCB-er er generelt ikke designet for reparasjon og brukes typisk som grenkretsbeskyttelse.

De fleste MCCB-er inkluderer termo-magnetiske sikringselementer. Større modeller kan ha fasttilstandsikringselementer. Overstrømningssikringselementer kan være magnetiske eller elektroniske. Magnetiske MCCB-er er vanligvis ikke-selektive og gir bare lang tid forsinket og øyeblikkelig beskyttelse. Elektroniske MCCB-er gir fire beskyttelsesfunksjoner: lang tid, kort tid, øyeblikkelig og jordfeil. Noen nyere modeller inkluderer sonenselektiv kobling.

MCCB-er brukes ofte for føderkrets-kontroll og -beskyttelse, hovedutgangskastere på små distribusjonstransformatorer, motorstyringsterminaler og som strømkastere for ulike maskiner.

1.3 Miniatyrbryter (MCB)
MCB-er er de mest brukte sluttkretsbeskyttelsesenheter i bygningselektriske systemer. De beskytter enfasjons- og trefasjonskretser opp til 125A mot kortslutning, overbelastning og overvoltage. Tiltakbare i 1P, 2P, 3P og 4P-konfigurasjoner.

En MCB består av en driftmekanisme, kontakter, beskyttelsesenheter (ulike sikringselementer) og et bukslukkingssystem. Kontakter lukkes manuelt eller elektrisk og holdes på plass av en fri slippmekanisme. Spolen i overstrømningssikringselementet og varmealmentet i termosikringselementet er koblet i serie med hovedkretsen, mens lavspenningssikringsspolen er koblet parallelt med strømforsyningen.

I bygningselektrisk design brukes MCB-er for overbelastning, kortslutning, overstrømning, lavspenning, jordfeil, lekkasjebeskyttelse, automatiske overføringer av dobbel strømforsyning, samt sjeldne motorstart og -beskyttelse.

2. Viktige tekniske parametre for sirkuskastere

• Nominell driftsspenning (Ue)
  Nominell spenning som sirkuskasteren er designet for å drive ved under spesifiserte forhold. I Kina, for systemer opp til 220kV, er maksimal driftsspenning 1,15 ganger systemets nominelle spenning; for 330kV og over, er den 1,1 ganger. Bryteren må opprettholde isolasjon og utføre skiftoperasjoner ved systemets maksimale driftsspenning.

• Nominell strøm (In)
  Strømmen som sikringselementet kan bære ved omgivelsesspenninger opp til 40°C. For justerbare sikringselementer, er dette den maksimale justerbare strømmen. Ved temperaturer over 40°C (opp til 60°C), er nedjustering tillatt.

• Overbelastningssikringstrøminnstilling (Ir)
  Bryteren tripper med tidsforsinkelse når strømmen overstiger Ir, som representerer den maksimale strømmen bryteren kan bære uten å trippe. Ir må være større enn den maksimale laststrømmen (Ib), men mindre enn kablenes tillatte strøm (Iz). For termo-magnetiske brytere er Ir vanligvis justerbar fra 0,7 til 1,0In; elektroniske sikringselementer tilbyr et bredere område, vanligvis 0,4 til 1,0In. For feste sikringselementer, Ir = In.

• Kortslutningssikringstrøminnstilling (Im)
  Terskelen for hvilken øyeblikkelig eller kort tid forsinket sikringselement aktiveres for rask kretsavkobling under høy feilstrøm.

• Nominell korttidsoverlevende strøm (Icw)
  Strømmen bryteren kan overleve i en spesifisert varighet uten termisk skade.

• Avbrytingsevne
  Den maksimale feilstrømmen en bryter kan sikkerhetsmessig avbryte, uavhengig av dens nominelle strøm. Vanlige verdier inkluderer 36kA og 50kA. Det er kategorisert i ultimat avbrytingsevne (Icu) og service avbrytingsevne (Ics).

3. Generelle prinsipper for valg av sirkuskastere

• Nominell driftsspenning ≥ kretsens nominelle spenning.

• Nominell kortslutningsavbrytingsevne ≥ beregnede laststrøm.

• Nominell kortslutningsavbrytingsevne ≥ den maksimale mulige kortslutningsstrømmen i kretsen.

• Enfasjons-jordfeilstrøm i kretsens ende ≥ 1,25 × øyeblikkelig (eller kort tid forsinket) sikringselementinnstilling.

• Lavspenningssikringselementnominell spenning = kretsens nominelle spenning.

• Paralleltsikringselementnominell spenning = kontrollstrømforsyningens spenning.

• Elektrisk driftmekanismenominell spenning = kontrollstrømforsyningens spenning.

• For belysningskretser, sett øyeblikkelig magnetisk sikringselementstrøm til 6 ganger laststrømmen.

• For enkeltemotor kortslutningsbeskyttelse: 1,35× motorstartstrøm (DW-serie) eller 1,7× (DZ-serie).

• For flere motorer: 1,3× største motorstartstrøm + summen av andre motorers driftstrøm.

• Som hovedtransformator lavspenningsidenswitch: avbrytingsevne > transformatorens lavspenningskortslutningsstrøm; sikringselementnominell strøm ≥ transformatorens nominell strøm; kortslutningsinnstilling = 6–10× transformatorens nominell strøm; overbelastningsinnstilling = transformatorens nominell strøm.

• Etter foreløpig valg, koordiner med opp- og nedstremsbrytere for å unngå kaskadefall og minimere utfallsområde.

4. Selektivitet av sirkuskastere
Sirkuskastere er klassifisert som selektive eller ikke-selektive. Selektive brytere tilbyr to- eller tretrinnsbeskyttelse: øyeblikkelig og kort tid for kortslutning, lang tid for overbelastning. Ikke-selektive brytere er vanligvis øyeblikkelige (bare kortslutning) eller lange tid (bare overbelastning). Selektivitet oppnås ved bruk av kort tid forsinket sikringselementer med forskjellige tidsinnstillinger. Nøkkeloverveiinger:

• Oppstrøms øyeblikkelig sikringselementinnstilling ≥ 1,1 × maksimal trefasjon kortslutningsstrøm ved nedstrømsbryterens utgang.

• Hvis nedstrøms er ikke-selektiv, oppstrøms kort tid sikringselementinnstilling ≥ 1,2 × nedstrøms øyeblikkelig sikringselementinnstilling for å opprettholde selektivitet.

• Hvis nedstrøms også er selektiv, oppstrøms kort tid forsinket tid ≥ nedstrøms kort tid forsinket tid + 0,1s.
  Generelt, Iop.1 ≥ 1,2 × Iop.2.

5. Kaskadeproteksjon
I systemdesign, koordinasjon mellom opp- og nedstremsbrytere sikrer selektivitet, hastighet og sensitivitet. Riktig koordinasjon tillater selektiv feilisolering, ved å opprettholde strøm til sunne kretser. Kaskading bruker strømbegrensningseffekten av oppstrømsbryteren (QF1). Når en kortslutning oppstår nedstrøms (ved QF2), reduserer QF1s strømbegrensningseffekt den faktiske feilstrømmen, slik at QF2 kan avbryte en strøm høyere enn sin nominelle kapasitet. Dette tillater bruk av billigere, lavere avbrytingsevne nedstremsbrytere. Betingelser inkluderer ingen kritiske belastninger på nabo kretser (siden QF1 trip vil mørklage QF3), og riktig match av øyeblikksinnstillinger. Kaskadedata er bestemt av testing og leveres av produsenter.

6. Sensitivitet av sirkuskastere
For å sikre pålitelig drift under minimumsfeilforhold, må sensitiviteten (Sp) være ≥1,3 ifølge GB50054-95:
Sp = Ik.min / Iop ≥ 1,3
Hvor Iop er øyeblikkelig eller kort tid forsinket sikringselementinnstilling, og Ik.min er minimum kortslutningsstrøm i den beskyttede linjens ende under minimum systemdrift. For selektive brytere med både kort tid og øyeblikkelig sikring, trenger bare kort tid sikringselement sensitivitet verifiseres.

7. Valg og innstilling av sikringselementer

(1) Øyeblikkelig overstrømningssikringselementinnstilling.Må overstige kretsens toppstrøm (Ipk) under motorstart:
Iop(0) ≥ Krel × Ipk
(Krel = pålitelighetsfaktor)

(2) Kort tid overstrømningssikringselementinnstilling og tid
Iop(s) ≥ Krel × Ipk. Tidsforsinkelser er vanligvis 0,2s, 0,4s eller 0,6s, innstilt for å sikre at oppstrøms driftstid overstiger nedstrøms med ett tidssteg.

(3) Lang tid overstrømningssikringselementinnstilling og tid
Beskytter mot overbelastning: Iop(l) ≥ Krel × I30 (maksimal laststrøm). Tidsinnstilling må overstige tillatelig kortvarig overbelastningstid.

(4) Koordinasjon mellom sikringselementinnstillinger og kabelkapasitet.For å unngå kabeloverheting eller brann uten å trippe:

Iop ≤ Kol × Ial
Hvor Ial = kabels tillatte strømføringsevne, Kol = kortvarig overbelastningsfaktor (4,5 for øyeblikkelig/kort tid sikring; 1,1 for lang tid sikring som kortslutningsbeskyttelse; 1,0 for kun overbelastningsbeskyttelse). Hvis ikke oppfylt, juster sikringselementinnstilling eller øk kabelstørrelse.