Hvordan velge en høyspenningsbryter: Nøkkelparametere og eksperthåndbok

Valg av høyspenningsbryter er en kritisk oppgave som direkte påvirker sikkerheten, stabiliteten og den pålitelige drifta av strømsystemer. Nedenfor finner du de viktigste tekniske spesifikasjonene og overveielser når det gjelder valg av høyspenningsbrytere - detaljert, omfattende og profesjonelt.

Kjernevalgprosess og viktige overveielser

I. Grunder for basisparametere i samsvar med systemtilstand (Grundlaget)

Dette er den grunnleggende kravet - må være i full overensstemmelse med karakteristikkene ved installasjonsstedet.

• Nominell spenning (Uₙ)

• Krav: Bryterens nominelle spenning må være større enn eller lik den maksimale driftsspenningen ved installasjonsstedet.

• Eksempel: I et 10kV-system der den maksimale driftsspenningen er 12kV, bør en bryter med nominell spenning på 12kV velges.

• Nominell strøm (Iₙ)

• Krav: Bryterens nominelle strøm må være større enn eller lik den maksimale kontinuerlige driftsstrømmen i kretsen.

• Beregning: Ta hensyn til normal belastningsstrøm, overbelastningskapasitet, potensiell fremtidig utvidelse, og inkluder en sikkerhetsmargin. Unngå "for liten bryter for stor last" eller unødvendig investering.

• Nominell frekvens (fₙ)

• Må matche strømsystemets frekvens - 50Hz i Kina.

II. Kritiske kortslutningsytelsesparametre (Evnekprøven)

Disse parametrene måler bryterens underbrytnings- og lukkingsevne og må velges basert på systemets kortslutningsberegninger.

• Nominell kortslutningsunderbrytningsstrøm (Iₖ)

• Definisjon: Den maksimale effektive verdien av kortslutningsstrøm som bryteren kan pålitelig underbryte ved nominell spenning.

• Krav: Dette er den mest kritiske parameteren. Bryterens nominelle underbrytningsstrøm må være større enn eller lik den maksimale forventede kortslutningsstrømmen ved installasjonsstedet (typisk den trefas-kortslutningsstrømmen beregnet fra systemstudier).

• Merk: Ta hensyn til potensiell økning i systemets kortslutningskapasitet over bryterens levetid.

• Nominell kortslutningslukkestrøm (Iₘᶜ)

• Definisjon: Den maksimale toppverdien av kortslutningsstrøm som bryteren kan lykkes med å lukke mot.

• Krav: Typisk 2,5 ganger effektivverdien av den nominelle underbrytningsstrømmen (standardverdi). Må overstige den maksimale forventede kortslutningsstrømmen for å tåle de enorme elektrodynamiske krefter under lukking.

• Nominell korttidstålmodighetsstrøm (Iₖ) / Termisk tålmodighetsstrøm

• Definisjon: Effektivverdien av kortslutningsstrøm som bryteren kan tåle i en angitt varighet (f.eks., 1s, 3s, 4s).

• Krav: Må være større enn eller lik den forventede kortslutningsstrømmens effektivverdi ved installasjonsstedet. Tester bryterens evne til å tåle termiske effekter av kortslutningsstrømmer.

• Nominell topp-tålmodighetsstrøm (Iₚₖ) / Dynamisk tålmodighetsstrøm

• Definisjon: Toppverdien av den første syklusen av kortslutningsstrøm som bryteren kan takle.

• Krav: Må være større enn eller lik den forventede kortslutningsstrømmens topp. Tester bryterens mekaniske styrke under elektromagnetiske krefter under en kortslutning.

III. Isolasjons- og miljøbeskyttelseskrav

• Type isolasjonsmedium (Kjernteknologi-valg)

• Fordeler: Ekstremt høy underbrytningskapasitet, fremragende ytelse.

• Ulemper: SF₆ er en kraftig drivhusgass; krever høy tettetegnelse; lekkasje-risiko; relativt kompleks vedlikehold.

• Anvendelse: Hovedsakelig brukt i høyspenning, høy kapasitetssystemer (≥35kV) eller spesielle miljøer (f.eks., ekstremt kalde regioner).

• Anbefaling: I 10–35kV-området, med mindre spesielle krav eksisterer, foretrekker vakuum-brytere for deres modenhet og miljøfordeler.

• Fordeler: Sterk buelokkende kapasitet, lang levetid, kompakt størrelse, lav vedlikehold, ingen eksplosjonsrisiko, miljøvennlig. Egnet for ofte skiftende applikasjoner (f.eks., buelovner, motor-skifte).

• Anvendelse: Den mest populære valget for 10–35kV spenningsnivåer i dag.

• Vakuum-bryter (f.eks., VS1, ZN63):

• SF₆ (Sulfurhexafluorid)-bryter:

• Ytre isolasjon

• Krypeavstand: Velg busser og isolatorer med tilstrekkelig krypeavstand basert på forurensningsnivået på stedet (I–IV), for å forhindre forurensningsflammeovergang.

• Kondensasjon: For indre switchgear i høyt fuktighet eller store temperaturdifferanser miljøer som er utsatt for kondensasjon, velg brytere eller switchgear utstyrt med varmerelementer eller anti-kondensasjonsenheter.

IV. Mekaniske egenskaper og driftmekanisme

• Type driftmekanisme

• Federdriftmekanisme: Mest vanlig, moden teknologi, høy pålitelighet, ingen ekstern strømkilde nødvendig. Foretrukket valg i de fleste tilfeller.

• Permanent magnet aktuator (PMA): Færre deler, enklere struktur, teoretisk høyere pålitelighet og raskere operasjon. Imidlertid vanskelig å reparere i felt etter feil - vanligvis krever full erstattelse.

• Elektromagnetisk driftmekanisme: Brukes i eldre modeller; krever høy effekt DC-strømforsyning og stor lukkestrøm; gradvis faseter ut.

• Mekanisk og elektrisk holdbarhet

• Mekanisk holdbarhet: Antall åpne-lukke-operasjoner uten strøm (vanligvis 10.000–30.000+ sykluser).

• Elektrisk holdbarhet: Antall normale avbrytinger ved nominell strøm (f.eks., E2 klasse: 10.000 operasjoner; C2 klasse: 100 kortslutningsavbrytinger). For applikasjoner som krever ofte skifte av kondensatorklynger, reaktorer eller motorer, velg brytere med høy elektrisk holdbarhet.

• Brytnings- og lukke-åpnings tid

• For systemer som krever koordinering med relæbeskyttelse eller rask automatisert lukking, legg merke til bryterens totale avbrytnings tid (fra initiating av trip-kommando til buelokk utslukking).

V. Sekundærkontroll og hjelpemidler

• Kontrollspenning: Må matche substationens DC-strømforsyningssystem (vanligvis DC 110V eller DC 220V).

• Hjelpkontakter: Antall må møte krav for måling, signalering og interlocking.

• Interlocking funksjoner: Må inkludere pålitelige anti-pumping kretser, lukke/tripp interlocks, etc., for å sikre sikkerhet.

• Smart grensesnitt: Moderne brytere inkluderer ofte intelligente kontroller som gir elektriske parametermåling, feilregistrering, tilstandsmonitoring, og støtte for kommunikasjonsprotokoller (f.eks., IEC 61850), som forenkler integrasjon i integrerte automatiseringssystemer.

VI. Installasjon, miljø og merke/service

• Installasjonstype: Fast eller trukket (drawer-type)? Må matche switchgear-modellen og strukturen.

• Miljøforhold: Ta hensyn til høyde, omtrentlig temperatur, fuktighet. På høye høyder må bryterens rating nedjusteres.

• Merke og etterfølgende service: Velg anerkjente merkenavn med bevist kvalitet, og ta hensyn til tilgjengelighet av reserveparts, teknisk støtte og etterfølgende service.

VII. Oppsummering: Sjekkliste for valg

• Bekreft systemparametre: systemspenning, frekvens, maksimal driftsstrøm.

• Beregn kortslutningsstrøm: få den forventede effektive og topp kortslutningsstrømmen ved installasjonsstedet (leveres av strømsystemdesign).

• Match bryterens kapasiteter: sørg for at den nominelle underbrytningsstrømmen, lukkestrømmen, og dynamisk/termisk tålmodighetsstrømmen alle overstiger beregnede verdier.

• Velg type: foretrekk vakuum-brytere for 10–35kV; bekreft driftmekanisme (federmekanisme foretrekket).

• Verifiser ytre isolasjon: bekreft krypeavstand basert på forurensningsnivå.

• Overvei spesielle behov: ofte drift? Smart grensesnitt? Spesielle miljøforhold?

• Merke og godkjenning: velg pålitelige merkenavn; under akseptanse, fokus på fabrikktestrapporter (spesielt hovedkrets motstand og mekaniske egenskaper).

Ved å følge disse trinnene, kan du velge en trygg, passende og pålitelig høyspenningsbryter for ditt system. For kritiske applikasjoner anbefales det sterkt å gjennomgå og fastsette valget sammen med profesjonelle elektriske ingeniører eller designinstitutter.