Hur man väljer en högspänningsbrytare: Nyckelparametrar & expertguide

Val av högspänningsbrytare är en kritisk uppgift som direkt påverkar säkerheten, stabiliteten och den tillförlitliga drift av elkraftsystem. Nedan följer de viktigaste tekniska specifikationerna och övervägandena vid val av högspänningsbrytare—detaljerade, omfattande och professionella.

Kärnvalprocess och viktiga överväganden

I. Grundläggande parametrar anpassade efter systemförhållanden (Grundvalen)

Detta är den grundläggande kravet—måste fullständigt matcha installationens karaktäristika.

• Nominell spänning (Uₙ)

• Krav: Brytarens nominella spänning måste vara större än eller lika med den maximala driftspänningen vid dess installationsplats.

• Exempel: I ett 10kV-system där den maximala driftspänningen är 12kV, bör en brytare med 12kV nominell spänning väljas.

• Nominell ström (Iₙ)

• Krav: Brytarens nominella ström måste vara större än eller lika med det maximala kontinuerliga driftströmmen i kretsen.

• Beräkning: Ta hänsyn till normal belastningsström, överbelastningskapacitet, potentiell framtida expansion och inkludera en säkerhetsmarginal. Undvik "för liten brytare för stor belastning" eller överdriven investering.

• Nominell frekvens (fₙ)

• Måste matcha elkraftsystemets frekvens—50Hz i Kina.

II. Kritiska kortslutningsprestandaparametrar (Förmågetest)

Dessa parametrar mäter brytarens avbrotts- och slutförmåga och måste väljas baserat på systemets kortslutningsberäkningar.

• Nominell kortslutningsavbrottsström (Iₖ)

• Definition: Det maximala effektivvärdet av kortslutningsströmmen som brytaren kan pålitligt avbryta vid nominell spänning.

• Krav: Detta är den mest kritiska parametern. Brytarens nominella avbrottsström måste vara större än eller lika med den maximala beräknade kortslutningsströmmen vid installationsplatsen (vanligtvis den trefasiga kortslutningsströmmen från systemstudier).

• Notera: Ta hänsyn till potential ökning av systemets kortslutningskapacitet under brytarens livstid.

• Nominell kortslutningsstängningsström (Iₘᶜ)

• Definition: Det maximala toppvärdet av kortslutningsströmmen som brytaren kan lyckas stänga på.

• Krav: Vanligtvis 2,5 gånger effektivvärdet av den nominella avbrottsströmmen (standardvärde). Den måste överstiga det maximala beräknade kortslutningsströmtoppen för att motstå de enorma elektrodynamiska krafterna vid stängning.

• Nominell korttidshållbarhetström (Iₖ) / Termisk hållbarhetström

• Definition: Effektivvärdet av kortslutningsströmmen som brytaren kan hålla ut under en angiven tidsperiod (t.ex. 1s, 3s, 4s).

• Krav: Måste vara större än eller lika med det beräknade kortslutningsströmvärdet vid installationsplatsen. Tester brytarens förmåga att hålla ut termiska effekter av kortslutningsströmmar.

• Nominell topphållbarhetström (Iₚₖ) / Dynamisk hållbarhetström

• Definition: Toppvärdet av den första cykeln av kortslutningsströmmen som brytaren kan uthärda.

• Krav: Måste vara större än eller lika med den beräknade kortslutningsströmtoppen. Tester brytarens mekaniska styrka under elektromagnetiska krafter vid kortslutning.

III. Isolering och miljöskyddskrav

• Isoleringsmediumstyp (Kärnteknikval)

• Fördelar: Extremt hög avbrottskapacitet, utmärkt prestanda.

• Nackdelar: SF₆ är en kraftfull växthusgas; kräver hög täthet; läckagerisk; relativt komplex underhåll.

• Användning: Huvudsakligen används i högspännings-, högkapacitetsystem (≥35kV) eller särskilda miljöer (t.ex. extremt kalla regioner).

• Rekommendation: I 10–35kV-området, om inga särskilda krav finns, föredra vakuum-brytare för deras mognad och miljöfördelar.

• Fördelar: Stark bukgassdämpningsförmåga, lång livslängd, kompakt storlek, låg underhåll, ingen explosionssrisk, miljövänlig. Lämplig för ofta växling (t.ex. bukgassugnar, motorväxling).

• Användning: Dagens huvudval och föredragna val för 10–35kV-spänningsnivåer.

• Vakuum-brytare (t.ex. VS1, ZN63):

• SF₆ (Sulfurhexafluorid)-brytare:

• Yttre isolering

• Krypavstånd: Välj bussoch isolatorer med tillräckligt krypavstånd baserat på platsens föroreningsnivå (I–IV), för att förhindra föroreningsflammande.

• Kondensation: För inombordsinstallationer i miljöer med hög fuktighet eller stora temperaturvariationer som är benägna för kondensation, välj brytare eller apparatur med värmelement eller antikondensenheter.

IV. Mekaniska egenskaper och drivmekanism

• Drivmekanismtyp

• Fjäderdriven mekanism: Vanligast, mogen teknik, hög tillförlitlighet, ingen extern energikälla behövs. Föredras i de flesta fall.

• Permanent magnetarmatur (PMA): Färre delar, enklare struktur, teoretiskt högre tillförlitlighet och snabbare operation. Dock svår att reparera på plats vid fel—vanligtvis kräver full ersättning.

• Elektromagnetisk drivmekanism: Används i äldre modeller; kräver högspännings DC-försörjning och stort stängningsströmsbehov; gradvis fasas ut.

• Mekanisk och elektrisk uthållighet

• Mekanisk uthållighet: Antal öppna-stänga-operationer utan ström (vanligtvis 10 000–30 000+ cykler).

• Elektrisk uthållighet: Antal normala avbrott vid nominell ström (t.ex. E2-klass: 10 000 operationer; C2-klass: 100 kortslutningsavbrott). För tillämpningar som kräver ofta växling av kondensatorbanker, reaktorer eller motorer, välj brytare med hög elektrisk uthållighet.

• Avbrotts- och stäng-öppningstid

• För system som kräver samordning med reläskydd eller snabb automatisk återstängning, ta hänsyn till brytarens totala rensningstid (från start av tripkommando till bukgassutsläckning).

V. Sekundär kontroll och hjälpfunktioner

• Kontrollspänning: Måste matcha understations DC-försörjningssystem (vanligtvis DC 110V eller DC 220V).

• Hjälpkontakter: Antal måste uppfylla kraven för mätning, signalering och låsning.

• Låsningsfunktioner: Måste inkludera tillförlitliga antipumpningskretsar, stäng/tripp-låsningar, etc., för att garantera säkerhet.

• Smart gränssnitt: Modern brytare inkluderar ofta intelligenta styrenheter som ger elektriska parameterräkning, felregistrering, tillståndsövervakning och stöd för kommunikationsprotokoll (t.ex. IEC 61850), vilket underlättar integration i integrerade automatiseringssystem.

VI. Installation, miljö och varumärke/tjänst

• Installationstyp: Fast eller dragbar (lådetype)? Måste matcha apparatursmodellen och strukturen.

• Miljöförhållanden: Ta hänsyn till höjd, ambients temperatur, fuktighet. Vid höga höjder måste brytarens värden nedgraderas.

• Varumärke och eftersäljstjänst: Välj etablerade varumärken med bevisad kvalitet, och beakta tillgänglighet av reservdelar, teknisk support och eftersäljstjänst.

VII. Sammanfattning: Valchecklista

• Bekräfta systemparametrar: systemspänning, frekvens, maximal driftström.

• Beräkna kortslutningsström: erhåll den beräknade effektivvärdet och toppvärdet av kortslutningsströmmen vid installationsplatsen (levereras av elkraftsystemdesign).

• Matcha brytarens kapaciteter: se till att den nominella avbrottsströmmen, stängningsströmmen och dynamiska/termiska hållbarhetströmmar alla överstiger de beräknade värdena.

• Välj typ: föredra vakuum-brytare för 10–35kV; bekräfta drivmekanism (fjädermekanism föredras).

• Verifiera yttre isolering: bekräfta krypavstånd baserat på föroreningsnivå.

• Överväg specialbehov: ofta växling? Smart gränssnitt? Särskilda miljöförhållanden?

• Varumärke och inledning: välj tillförlitliga varumärken; under godkännandet, fokusera på fabriksprovrapporter (särskilt huvudkretsens resistans och mekaniska egenskaper).

Genom att följa dessa steg kan du välja en säker, lämplig och tillförlitlig högspänningsbrytare för ditt system. För kritiska tillämpningar rekommenderas starkt att gemensamt granska och fastställa valet med professionella eltekniker eller designinstitut.