Komplett guide för val och inställningsberäkning av strömbrytare

Hur man väljer och ställer in strömbrytare

1. Typer av strömbrytare

1.1 Luftströmbrytare (ACB)
Även känd som en formad ram- eller universell strömbrytare, är alla komponenter monterade inuti en isolerad metallram. Den är vanligtvis öppen typ, vilket gör det enkelt att byta ut kontakter och delar, och kan utrustas med olika tillbehör. ACB används ofta som huvudströmförsörjningsswitchar. Överströmsutlösare inkluderar elektromagnetiska, elektroniska och intelligenta typer. De ger fyrfasettskydd: långtid, korttid, omedelbart och jordfel, varje skyddsinställning kan justeras inom ett intervall baserat på rams storlek.

ACB är lämpliga för växelströmsnät med nominella spänningar på 380V eller 660V vid 50Hz och nominella strömmar från 200A till 6300A. De används främst för strömfördelning och skydd mot överbelastning, undervoltage, kortslut och enfasjordning. Dessa brytare erbjuder flera intelligenta skydds-funktioner och selektivt skydd. Under normala förhållanden kan de användas för sällsynta kretskopplingar. ACB med upp till 1250A kan också skydda motorer från överbelastning och kortslut i 380V/50Hz-system.

Vanliga tillämpningar inkluderar huvudutgående switchar på 400V-sidan av transformer, buskopplingsbrytare, högkapacitetsförsörjningsbrytare och stora motorstyrningsbrytare.

1.2 Formad plastramströmbrytare (MCCB)
Även känd som en plug-in strömbrytare, dess terminaler, arkbrytare, utlösare och driftmekanism är inhysta i en plasthölje. Hjälpkontakter, undervoltage-utlösare och shunt-utlösare är ofta modulära, vilket resulterar i en kompakt design. MCCB är generellt inte utformade för reparation och används vanligtvis som grenskydd.

De flesta MCCB inkluderar termo-magnetiska utlösare. Större modeller kan ha faststilla tillståndsutskanningsensorer. Överströmsutlösare kan vara elektromagnetiska eller elektroniska. Elektromagnetiska MCCB är vanligtvis icke-selektiva och erbjuder endast långtid och omedelbart skydd. Elektroniska MCCB ger fyra skydds-funktioner: långtid, korttid, omedelbart och jordfel. Nya modeller inkluderar ibland zonselektiv länkning.

MCCB används vanligtvis för grenkretsstyrning och skydd, huvudutgående switchar på små distributionstransformatorer, motorstyrningsterminaler och som strömförsörjningsbrytare för olika maskiner.

1.3 Miniaturströmbrytare (MCB)
MCB är de mest använda slutpunktsskyddsenheterna i byggnadsel-nät. De skyddar enfas- och trefas-kretsar upp till 125A mot kortslut, överbelastning och överspänning. Tillgängliga i 1P, 2P, 3P och 4P-konfigurationer.

En MCB består av en driftmekanism, kontakter, skydds-enheter (olika utlösare) och en arkbrytningssystem. Kontakterna stängs manuellt eller elektriskt och hålls på plats av en fri-släppmekanism. Spolen i överströmsutlösaren och värmeelementet i termoutlösaren är seriekopplade med huvudkretsen, medan undervoltage-utlösarespolen är parallellkopplad med strömförsörjningen.

I byggnadseldesign används MCB för överbelastning, kortslut, överström, undervoltage, jordfel, läckageskydd, automatisk överföring av dubbla strömförsörjningar, och sällsynta motorstart och skydd.

2. Viktiga tekniska parametrar för strömbrytare

• Nominell driftspänning (Ue)
  Den nominella spänningen under vilken strömbrytaren är utformad för kontinuerlig drift under angivna förhållanden. I Kina, för system upp till 220kV, är den maximala driftspänningen 1.15 gånger systemets nominella spänning; för 330kV och ovan måste brytaren upprätthålla isolering och utföra kopplingsoperationer vid systemets maximala driftspänning.

• Nominell ström (In)
  Strömmen som utlösaren kan bära kontinuerligt vid omgivande temperaturer upp till 40°C. För justerbara utlösare är detta den maximala justerbara strömmen. Vid temperaturer över 40°C (upp till 60°C) tillåts nedgradering.

• Överbelastningsutlösning (Ir)
  Brytaren utlöses med tidsfördröjning när strömmen överstiger Ir, vilket representerar den maximala strömmen brytaren kan bära utan att utlösas. Ir måste vara större än den maximala belastningsströmmen (Ib) men mindre än kablens tillåtna ström (Iz). För termo-magnetiska brytare är Ir vanligtvis justerbar från 0.7 till 1.0In; elektroniska utlösare erbjuder ett bredare spann, vanligtvis 0.4 till 1.0In. För fasta utlösare, Ir = In.

• Kortslutsutlösning (Im)
  Tröskelvärdet vid vilket den omedelbara eller korttidsutlösaren aktiveras för att snabbt koppla ur kretsen vid höga felströmmar.

• Nominell korttidsuthållighetsström (Icw)
  Strömmen som brytaren kan uthärda under en angiven tid utan termisk skada.

• Brytkapacitet
  Den maximala felström en brytare kan säkert avbryta, oberoende av dess nominella ström. Vanliga värden inkluderar 36kA och 50kA. Det indelas i ultimate breaking capacity (Icu) och service breaking capacity (Ics).

3. Allmänna principer för val av strömbrytare

• Nominell driftspänning ≥ kretsens nominella spänning.

• Nominell kortslutskopplings-/avbrytningsekraft ≥ beräknad belastningsström.

• Nominell kortslutskopplings-/avbrytningsekraft ≥ den maximala möjliga kortslutsströmmen i kretsen.

• Enfas-till-jord kortslutsström vid kretsens slut ≥ 1.25 × omedelbar (eller korttids) utlösning.

• Undervoltage-utlösarens nominella spänning = kretsens nominella spänning.

• Shunt-utlösarens nominella spänning = styrsignalsströmförsörjningens spänning.

• Elektrisk driftmekanisms nominella spänning = styrsignalsströmförsörjningens spänning.

• För belysningskretsar, ställ in omedelbar magnetisk utlösström till 6 gånger belastningsströmmen.

• För enskild motors kortslutsskydd: 1.35× motorstartsström (DW-serie) eller 1.7× (DZ-serie).

• För flera motorer: 1.3× största motorstartsström + summan av andra motorers driftströmmar.

• Som huvudtransformators lågspännings-sida switch: brytkapacitet > transformatorns lågspännings kortslutsström; utlösningens nominella ström ≥ transformatorns nominella ström; kortslutsinställning = 6–10× transformatorns nominella ström; överbelastningsinställning = transformatorns nominella ström.

• Efter preliminärt val, samordna med uppsream och nedströms brytare för att förhindra kaskadtrippar och minimera strömavbrottets omfattning.

4. Selektivitet hos strömbrytare
Strömbrytare klassificeras som selektiva eller icke-selektiva. Selektiva brytare erbjuder två- eller tre-stegsskydd: omedelbart och korttids för kortslut, långtid för överbelastning. Icke-selektiva brytare är vanligtvis omedelbara (endast kortslut) eller långtids (endast överbelastning). Selektivitet uppnås genom användning av korttidsfördröjningsutlösare med olika tidsinställningar. Viktiga överväganden:

• Uppsream omedelbar utlösning ≥ 1.1 × maximal trefasig kortslutsström vid nedströms brytarens utgång.

• Om nedströms är icke-selektiv, uppsream korttidsutlösning ≥ 1.2 × nedströms omedelbar utlösning för att bibehålla selektivitet.

• Om nedströms också är selektiv, uppsream korttidsfördröjningstid ≥ nedströms korttidsfördröjningstid + 0.1s.
  Generellt, Iop.1 ≥ 1.2 × Iop.2.

5. Kaskadskydd
I systemdesign, samordning mellan uppsream och nedströms brytare säkerställer selektivitet, hastighet och känslighet. Rätt samordning tillåter selektiv felisolering, med bibehållen ström till hälsosamma kretsar. Kaskad använder den uppsream brytarens (QF1) strömbegränsande effekt. När ett kortslut inträffar nedströms (vid QF2), minskar QF1:s strömbegränsande handling den faktiska felströmmen, vilket tillåter QF2 att avbryta en ström högre än dess nominella kapacitet. Detta tillåter användandet av billigare, lägre-brytkapacitets nedströms brytare. Villkor inkluderar inga kritiska laster på angränsande kretsar (eftersom QF1 trip skulle svarta ut QF3), och korrekt matchning av omedelbara inställningar. Kaskaddata fastställs genom testning och ges av tillverkare.

6. Känslighet hos strömbrytare
För att säkerställa tillförlitlig drift under minimala felvillkor, måste känslighet (Sp) vara ≥1.3 enligt GB50054-95:
Sp = Ik.min / Iop ≥ 1.3
Där Iop är den omedelbara eller korttidsutlösning, och Ik.min är den minimala kortslutsströmmen vid skyddade linjens slut under minimal systemdrift. För selektiva brytare med både korttids- och omedelbar utlösning behöver endast korttidsutlösningens känslighet verifieras.

7. Val och inställning av utlösare

(1) Omedelbar överströmsutlösning.Måste överstiga kretsens toppström (Ipk) under motorstart:
Iop(0) ≥ Krel × Ipk
(Krel = tillförlitlighetsfaktor)

(2) Korttids överströmsutlösning och tid
Iop(s) ≥ Krel × Ipk. Tidsfördröjningar är vanligtvis 0.2s, 0.4s, eller 0.6s, inställda för att säkerställa att uppsream drifttid överstiger nedströms med en tidssteg.

(3) Långtids överströmsutlösning och tid
Skyddar mot överbelastning: Iop(l) ≥ Krel × I30 (maximal belastningsström). Tidsinställning måste överstiga tillåtet korttids överbelastningstillstånd.

(4) Samordning mellan utlösning och kabelkapacitet.För att förhindra kabelförhettning eller brand utan att utlösa:

Iop ≤ Kol × Ial
Där Ial = kabels tillåtna ström, Kol = korttids överbelastningsfaktor (4.5 för omedelbar/korttids utlösning; 1.1 för långtids utlösning som kortslutsskydd; 1.0 för endast överbelastningsskydd). Om inte uppfyllt, justera utlösning eller öka kabelförstorning.