Paano Pumili ng High-Voltage Circuit Breaker: Mga Pangunahing Parameter at Gabay ng Eksperto

Ang pagpili ng high-voltage circuit breaker ay isang mahalagang gawain na direktang nakakaapekto sa kaligtasan, estabilidad, at maaring operasyon ng mga sistema ng kuryente. Narito ang mga pangunahing teknikal na specification at konsiderasyon sa pagpili ng high-voltage circuit breakers—detalyado, komprehensibo, at propesyonal.

Pangunahing Proseso ng Pili at Mahahalagang Konsiderasyon

I. Mga Basic Parameters na Nagsasagawa ng System Conditions (Ang Foundation)

Ito ang pundamental na kinakailangan—dapat mabigyan ng buong pagtugon ang mga katangian ng installation point.

• Rated Voltage (Uₙ)

• Kinakailangan: Ang rated voltage ng breaker ay dapat mas mataas o kapareho ng pinakamataas na operating voltage sa installation location nito.

• Halimbawa: Sa isang 10kV system kung saan ang pinakamataas na operating voltage ay 12kV, dapat pumili ng 12kV rated voltage breaker.

• Rated Current (Iₙ)

• Kinakailangan: Ang rated current ng breaker ay dapat mas mataas o kapareho ng pinakamataas na continuous operating current ng circuit.

• Kalkulasyon: Isaalang-alang ang normal na load current, overload capacity, potensyal na paglago sa hinaharap, at maglagay ng safety margin. Iwasan ang "undersized breaker for large load" o excessive investment.

• Rated Frequency (fₙ)

• Dapat tugunan ang frequency ng power system—50Hz sa Tsina.

II. Mahahalagang Short-Circuit Performance Parameters (The Capability Test)

Ang mga parameter na ito ay nagmamasid sa interrupting at closing capabilities ng breaker at dapat pumili batay sa short-circuit calculations ng system.

• Rated Short-Circuit Interrupting Current (Iₖ)

• Definisyon: Ang pinakamataas na RMS value ng short-circuit current na maaaring tiyak na interrumpehin ng breaker sa rated voltage.

• Kinakailangan: Ito ang pinakamahalagang parameter. Ang rated interrupting current ng breaker ay dapat mas mataas o kapareho ng pinakamataas na prospective short-circuit current sa installation point (karaniwang ang three-phase short-circuit current na inilalarawan mula sa system studies).

• Pansin: Isaalang-alang ang potensyal na paglago sa short-circuit capacity ng system sa loob ng service life ng breaker.

• Rated Short-Circuit Making Current (Iₘᶜ)

• Definisyon: Ang pinakamataas na peak short-circuit current na maaaring matagumpay na isara ng breaker.

• Kinakailangan: Karaniwan 2.5 beses ang RMS value ng rated interrupting current (standard value). Dapat lumampas ito sa pinakamataas na prospective short-circuit current peak upang makatipon ng malaking electrodynamic forces sa panahon ng closing.

• Rated Short-Time Withstand Current (Iₖ) / Thermal Withstand Current

• Definisyon: Ang RMS value ng short-circuit current na maaaring tiyak na tanggihan ng breaker para sa espesipikong duration (hal. 1s, 3s, 4s).

• Kinakailangan: Dapat mas mataas o kapareho ng prospective short-circuit current RMS value sa installation point. Nagtatasa ng kakayahan ng breaker na tiyakin ang thermal effects ng short-circuit currents.

• Rated Peak Withstand Current (Iₚₖ) / Dynamic Withstand Current

• Definisyon: Ang peak value ng unang cycle ng short-circuit current na maaaring tiyak na tanggihan ng breaker.

• Kinakailangan: Dapat mas mataas o kapareho ng prospective short-circuit current peak. Nagtatasa ng mechanical strength ng breaker sa ilalim ng electromagnetic forces sa panahon ng short circuit.

III. Insulation at Environmental Protection Requirements

• Insulation Medium Type (Core Technology Choice)

• Mga Advantages: Extremadamente mataas na interrupting capacity, excellent performance.

• Mga Disadvantages: Ang SF₆ ay isang potent greenhouse gas; nangangailangan ng mataas na sealing integrity; may risk ng leakage; relatyibong komplikado ang maintenance.

• Application: Paboritong ginagamit sa high-voltage, high-capacity systems (≥35kV) o special environments (hal. napakalamig na rehiyon).

• Rekomendasyon: Sa 10–35kV range, maliban kung may espesyal na kailangan, iguhit ang vacuum breakers dahil sa kanilang maturity at environmental benefits.

• Mga Advantages: Malakas na arc-quenching capability, mahabang service life, compact size, mababang maintenance, walang panganib ng explosion, environmentally friendly. Angkop para sa madalas na switching applications (hal. arc furnaces, motor switching).

• Application: Ang mainstream at paborito ngayon para sa 10–35kV voltage levels.

• Vacuum Circuit Breaker (e.g., VS1, ZN63):

• SF₆ (Sulfur Hexafluoride) Circuit Breaker:

• External Insulation

• Creepage Distance: Pumili ng bushings at insulators na may sapat na creepage distance batay sa pollution level ng lugar (I–IV), upang iwasan ang pollution flashover.

• Condensation: Para sa indoor switchgear sa mataas na humidity o malaking temperature-differential environment na marumi sa condensation, pumili ng breakers o switchgear na may heater o anti-condensation devices.

IV. Mechanical Characteristics at Operating Mechanism

• Operating Mechanism Type

• Spring-Operated Mechanism: Pinakakaraniwan, mature technology, mataas na reliability, walang external power source required. Ang pinakamagandang pagpipilian sa karamihan ng mga kaso.

• Permanent Magnet Actuator (PMA): Mas kaunti ang mga bahagi, mas simple ang structure, teoretikal na mas mataas ang reliability at mas mabilis ang operasyon. Gayunpaman, mahirap ang field repair pagkatapos ng failure—karaniwan nangangailangan ng full replacement.

• Electromagnetic Operating Mechanism: Ginagamit sa lumang mga modelo; nangangailangan ng mataas na DC supply at malaking closing current; unti-unting ipinapahintulot.

• Mechanical at Electrical Endurance

• Mechanical Endurance: Bilang ng open-close operations without current (karaniwan 10,000–30,000+ cycles).

• Electrical Endurance: Bilang ng normal interruptions sa rated current (hal. E2 class: 10,000 operations; C2 class: 100 short-circuit interruptions). Para sa mga aplikasyon na nangangailangan ng madalas na switching ng capacitor banks, reactors, o motors, pumili ng breakers na may mataas na electrical endurance.

• Breaking Time at Close-Open Time

• Para sa mga system na nangangailangan ng coordination sa relay protection o mabilis na auto-reclosing, isipin ang total clearing time ng breaker (mula sa initiation ng trip command hanggang sa arc extinction).

V. Secondary Control at Auxiliary Functions

• Control Voltage: Dapat tugunan ang DC power system ng substation (karaniwang DC 110V o DC 220V).

• Auxiliary Contacts: Dapat sapat ang bilang para sa measurement, signaling, at interlocking.

• Interlocking Functions: Dapat kasama ang reliable anti-pumping circuits, closing/tripping interlocks, etc., upang tiyakin ang seguridad.

• Smart Interface: Ang modernong breakers kadalasang may intelligent controllers na nagbibigay ng electrical parameter measurement, fault recording, condition monitoring, at suporta para sa communication protocols (hal. IEC 61850), na nagpapadali ng integration sa integrated automation systems.

VI. Installation, Environment, at Brand/Service

• Installation Type: Fixed o withdrawable (drawer-type)? Dapat tugunan ang switchgear model at structure.

• Environmental Conditions: Isaalang-alang ang altitude, ambient temperature, humidity. Sa mataas na altitude, ang ratings ng breaker ay dapat derated.

• Brand at After-Sales Service: Pumili ng reputable brands na may proven quality, at isipin ang availability ng spare parts, technical support, at after-sales service.

VII. Summary: Selection Checklist

• Kumpirmahin ang system parameters: system voltage, frequency, maximum operating current.

• Kalkulahin ang short-circuit current: kuha ang prospective RMS at peak short-circuit current sa installation point (na ibinibigay ng power system design).

• Match breaker capabilities: siguraduhin na ang rated interrupting current, making current, at dynamic/thermal withstand currents ay lahat lumalampas sa nakalkulang values.

• Pumili ng tipo: paborito ang vacuum breakers para sa 10–35kV; kumpirmahin ang operating mechanism (spring mechanism preferred).

• Tiyakin ang external insulation: kumpirmahin ang creepage distance batay sa pollution level.

• Isaalang-alang ang espesyal na pangangailangan: madalas na operasyon? Smart interface? Espesyal na environmental conditions?

• Brand at commissioning: pumili ng reliable brands; sa panahon ng acceptance, isipin ang factory test reports (lalo na ang main circuit resistance at mechanical characteristics).

Sa pamamagitan ng pagsunod sa mga hakbang na ito, maaari kang pumili ng ligtas, angkop, at maasahan na high-voltage circuit breaker para sa iyong system. Para sa mga critical applications, malakas na inirerekomenda na mag-review at finalizasyon ng selection kasama ang mga propesyonal na electrical engineers o design institutes.