Kako izbrati visokonapetostni preklopnik: Ključni parametri in strokovni vodnik
Izbor visokonapetostnega preklopnika je ključna naloga, ki neposredno vpliva na varnost, stabilnost in zanesljivost delovanja električnih sistemov. Spodaj so predstavljeni ključni tehnični specifikacije in razmerja, ki jih je potrebno upoštevati pri izbiri visokonapetostnih preklopnikov – podrobne, celovite in strokovne.
Osnovni postopek izbora in ključne premisleke
I. Osnovni parametri, ki se prilegajo pogoji sistema (Osnova)
To je temeljno zahtevo – mora popolnoma odgovarjati lastnostim namestitvenega kraja.
Nazivna napetost (Uₙ)
Zahteva: Nazivna napetost preklopnika mora biti večja ali enaka najvišji delovni napetosti na njegovem namestitvenem mestu.
Primer: V sistemu 10 kV, kjer je najvišja delovna napetost 12 kV, bi bil treba izbrati preklopnik s nazivno napetostjo 12 kV.
Nazivni tok (Iₙ)
Zahteva: Nazivni tok preklopnika mora biti večji ali enak največjemu zveznemu delovnemu toku v vezju.
Račun: Upoštevajte normalni optični tok, preobremenitveno zmogljivost, možno prihodnje širjenje in vključite varnostni mejnik. Izogibajte se "premajhnemu preklopniku za velik optični tok" ali prekomernim naložbam.
Nazivna frekvenca (fₙ)
Mora se prilegati frekvenci električnega sistema – 50 Hz v Kini.
II. Ključni parametri za kratkoročne omejitve (Test zmogljivosti)
Ti parametri merijo sposobnost preklopnika za prekinjanje in zapiranje in jih je potrebno izbirati glede na kratkoročne račune sistema.
Nazivni tok prekinitve kratkoročnega toka (Iₖ)
Definicija: Največja efektivna vrednost kratkoročnega toka, ki ga preklopnik lahko zanesljivo prekine pri nazivni napetosti.
Zahteva: To je najpomembnejši parameter. Nazivni tok prekinitve preklopnika mora biti večji ali enak največjemu predvidenemu kratkoročnemu toku na namestitvenem mestu (običajno je to trofazni kratkoročni tok, izračunan iz sistemskih študij).
Opomba: Upoštevajte možno rast sistemskih kratkoročnih zmogljivosti med življenjskim časom preklopnika.
Nazivni tok zapiranja kratkoročnega toka (Iₘᶜ)
Definicija: Največja vrhunska vrednost kratkoročnega toka, na katerega preklopnik lahko uspešno zapre.
Zahteva: Običajno 2,5-krat večja efektivna vrednost nazivnega toka prekinitve (standardna vrednost). Morajo biti večji od največjega predvidenega vrhunskega kratkoročnega toka, da bi prenašali ogromne elektrodinamične sile med zapiranjem.
Nazivni tok kratkotrajne odpornosti (Iₖ) / Toplotna odpornost
Definicija: Efektivna vrednost kratkoročnega toka, ki ga preklopnik lahko odtrči za določeno obdobje (npr. 1s, 3s, 4s).
Zahteva: Morajo biti večji ali enaki predvideni efektivni vrednosti kratkoročnega toka na namestitvenem mestu. Preizkuša sposobnost preklopnika, da odtrči termalne učinke kratkoročnih tokov.
Nazivni vrhunski tok odpornosti (Iₚₖ) / Dinamična odpornost
Definicija: Vrhunska vrednost prvega cikla kratkoročnega toka, ki ga preklopnik lahko odtrči.
Zahteva: Morajo biti večji ali enaki predvidenemu vrhunskemu kratkoročnemu toku. Preizkuša mehansko trdnost preklopnika pod elektromagnetnimi silami med kratkoročnim tokom.
III. Zahteve glede izolacije in zaščite okolja
Vrsta izolacijskega sredstva (Izbira osnovne tehnologije)
Prednosti: Zelo visoka zmogljivost prekinitve, odlične lastnosti.
Nedostatki: SF₆ je močen toplogredni plin; zahteva visoko celostnost zategnutosti; tveganje za propadanje; relativno kompleksna vzdrževanje.
Uporaba: Glavno uporabljena v visokonapetostnih, visokozmogljivostnih sistemih (≥35 kV) ali posebnih okoljih (npr. zelo hladnih regijah).
Priporočilo: V obsegu 10–35 kV, razen če obstajajo posebne zahteve, se preferirajo vakuumski preklopniki zaradi svoje zrelosti in okoljskih prednosti.
Prednosti: Močna zmogljivost za ugasnjavanje luka, dolg življenjski čas, kompaktna velikost, nizka vzdrževanja, brez tveganja eksplozije, okolju prijazni. Ustrezen za pogosto preklopne aplikacije (npr. luknofurnace, preklop motornih vozil).
Uporaba: Trenutno glavni in preferirani izbor za napetostne ravni 10–35 kV.
Vakuumski preklopnik (npr. VS1, ZN63):
SF₆ (šestfluorid svibine) preklopnik:
Zunanja izolacija
Priplavljalna razdalja: Izberite izolatorje in izolatore s zadostno priplavljalno razdaljo glede na stopnjo onesnaženosti kraja (I–IV), da preprečite onesnaževalno pojavljanje.
Kondenzacija: Za notranje distribucijsko opremo v okoljih z visokimi vlago ali velikimi temperaturnimi razlikami, ki so podvrženi kondenzaciji, izberite preklopnike ali distribucijsko opremo opremljene s segrevalkami ali protikondenzacijskimi napravami.
IV. Mehanske značilnosti in mehanizmi delovanja
Vrsta mehanizma delovanja
Mehanizem s prugami: Najpogostejši, zreli tehnologiji, visoka zanesljivost, ne zahteva zunanjega vira energije. Prednostni izbor v večini primerov.
Stalen magnetni aktuator (PMA): Manj delov, preprostejša struktura, teoretično višja zanesljivost in hitrejše delovanje. Vendar je popravilo na terenu težko po odpadu – običajno zahteva popolno zamenjavo.
Elektromagnetski mehanizem delovanja: Uporabljen v starejših modelih; zahteva močni DC vir in velik tok zapiranja; postopoma odstopa.
Mehanska in električna izdržljivost
Mehanska izdržljivost: Število operacij odpiranja in zapiranja brez toka (običajno 10.000–30.000+ ciklov).
Električna izdržljivost: Število normalnih prekinitv pri nazivnem toku (npr. razred E2: 10.000 operacij; razred C2: 100 kratkoročnih prekinitv). Za aplikacije, ki zahtevajo pogoste preklope kondenzatorskih sklopov, reaktorjev ali motorjev, izberite preklopnike s visoko električno izdržljivostjo.
Čas prekinitve in čas zapiranja-odpiranja
Za sisteme, ki zahtevajo koordinacijo z relaysko zaščito ali hitro samodejno ponovno zapiranje, pozorno preučite skupni čas čiščenja preklopnika (od začetka ukaza do ugasišča luka).
V. Sekundarno nadzorno in pomožne funkcije
Napetost nadzora: Morajo se prilegati DC sistemu napetosti podstanice (običajno DC 110V ali DC 220V).
Pomožne stikala: Količina mora ustrezati zahtevam za merjenje, signalizacijo in zaklep.
Funkcije zaklepa: Morajo vključevati zanesljive anti-pumpne vezije, zaklep/zapiranje interlok, itd., da zagotovijo varnost.
Pametni vmesnik: Sodobni preklopniki pogosto vključujejo pametne nadzorne enote, ki omogočajo merjenje električnih parametrov, zabeleževanje odpovedi, spremljanje stanja in podporo za komunikacijske protokole (npr. IEC 61850), kar olajša integracijo v integrirane avtomatske sisteme.
VI. Namestitev, okolje in blagovna znamka/stroški
Vrsta namestitve: Fiksna ali izvlečna (tip ladjica)? Morajo se prilegati modelu in strukturi distribucijske opreme.
Okoljski pogoji: Upoštevajte višino, okoljsko temperaturo, vlago. Na visokih višinah morajo biti ocene preklopnika zmanjšane.
Blagovna znamka in storitve po prodaji: Izberite ugledne blagovne znamke s preverjenimi kakovostmi in upoštevajte dostopnost rezervnih delov, tehnično podporo in storitve po prodaji.
VII. Povzetek: Seznam kontrol za izbiro
Potrdite sistemske parametre: sistemska napetost, frekvenca, največji delovni tok.
Izračunajte kratkoročni tok: pridobite predvidene efektivne in vrhunske kratkoročne tokove na namestitvenem mestu (dostavljeno s projektiranjem električnega sistema).
Prilegnite zmogljivosti preklopnika: zagotovite, da so nazivni tok prekinitve, tok zapiranja in dinamični/toplotni tok odpornosti večji od izračunanih vrednosti.
Izberite vrsto: za 10–35 kV se preferirajo vakuumski preklopniki; potrdite mehanizem delovanja (preferiran mehanizem s prugami).
Preverite zunanjo izolacijo: potrdite priplavljalno razdaljo glede na stopnjo onesnaženosti.
Upoštevajte posebne zahteve: pogosta uporaba? Pametni vmesnik? Posebni okoljski pogoji?
Blagovna znamka in prenos: izberite zanesljive blagovne znamke; ob sprejemu se osredotočite na poročila o tovarniških testih (zlasti upornost glavnega vezja in mehanske značilnosti).
S sledenjem teh korakov lahko izberete varnega, primernega in zanesljivega visokonapetostnega preklopnika za vaš sistem. Za ključne aplikacije se zelo priporoča, da skupaj pregledate in končno izberete s profesionalnimi električnimi inženirji ali projektnimi instituti.
