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. Sa ibaba ang mga pangunahing teknikal na specification at konsiderasyon sa pagpili ng high-voltage circuit breakers—detalyado, komprehensibo, at propesyonal.

Pangunahing Proseso ng Pagpili at Mahahalagang Konsiderasyon

I. Pamantayan na Mga Parameter na Tumutugon sa Kagustuhan ng Sistema (Ang pundasyon)

Ito ang pangunahing kailangan—dapat lubusang tumugon sa mga katangian ng punto ng pag-install.

• Rated Voltage (Uₙ)

• Kailangan: Ang rated voltage ng breaker ay dapat mas mataas o katumbas ng pinakamataas na operating voltage sa lugar nito ng pag-install.

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

• Rated Current (Iₙ)

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

• Pagkalkula: Isama ang normal na load current, overload capacity, potensyal na paglaki sa hinaharap, at magkaroon ng safety margin. Iwasan ang "undersized breaker for large load" o excessive investment.

• Rated Frequency (fₙ)

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

II. Mahahalagang Short-Circuit Performance Parameters (Ang Pagsusuri ng Kapabilidad)

Ang mga parameter na ito ay magsusukat ng kakayahan ng breaker na interrumpehin at isara at dapat pumili batay sa mga kalkulasyon ng short-circuit ng sistema.

• Rated Short-Circuit Interrupting Current (Iₖ)

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

• Kailangan: Ito ang pinakamahalagang parameter. Ang rated interrupting current ng breaker ay dapat mas mataas o katumbas ng pinakamataas na prospective short-circuit current sa punto ng pag-install (karaniwang ang three-phase short-circuit current na inilathala mula sa mga pag-aaral ng sistema).

• Pansin: Isipin ang potensyal na paglaki ng kapasidad ng short-circuit ng sistema sa loob ng buhay ng serbisyo ng breaker.

• Rated Short-Circuit Making Current (Iₘᶜ)

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

• Kailangan: Karaniwan 2.5 beses ang RMS value ng rated interrupting current (standard value). Dapat lumampas sa pinakamataas na prospective short-circuit current peak upang makatayo laban sa malaking electrodynamic forces sa panahon ng pagsasara.

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

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

• Kailangan: Dapat mas mataas o katumbas ng prospective short-circuit current RMS value sa punto ng pag-install. Susuriin ang kakayahan ng breaker na tanggihan 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 tanggihan ng breaker.

• Kailangan: Dapat mas mataas o katumbas ng prospective short-circuit current peak. Susuriin ang 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 malakas na greenhouse gas; nangangailangan ng mataas na sealing integrity; may risk ng leakage; relatyibong komplikadong maintenance.

• Application: Pangunahing ginagamit sa high-voltage, high-capacity systems (≥35kV) o espesyal na environment (halimbawa, napakalamig na rehiyon).

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

• Mga Advantages: Malakas na arc-quenching capability, mahabang buhay ng serbisyo, compact size, mababang maintenance, walang risk ng explosion, environmentally friendly. Katanggap-tanggap para sa madalas na switching applications (halimbawa, arc furnaces, motor switching).

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

• Vacuum Circuit Breaker (halimbawa, 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 high-humidity o large temperature-differential environments na madaling mag-condense, pumili ng breakers o switchgear na may heaters o anti-condensation devices.

IV. Mechanical Characteristics and Operating Mechanism

• Operating Mechanism Type

• Spring-Operated Mechanism: Pinakakaraniwan, mature technology, mataas na reliability, walang kailangan ng external power source. 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 na reliability at mas mabilis na operasyon. Gayunpaman, mahirap ang field repair pagkatapos ng failure—karaniwang nangangailangan ng full replacement.

• Electromagnetic Operating Mechanism: Ginagamit sa mas lumang modelo; nangangailangan ng high-power DC supply at malaking closing current; gradual na inaalis.

• Mechanical and Electrical Endurance

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

• Electrical Endurance: Bilang ng normal interruptions sa rated current (halimbawa, 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 and Close-Open Time

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

V. Secondary Control and Auxiliary Functions

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

• Auxiliary Contacts: Ang bilang ay dapat tugunan ang mga kailangan para sa measurement, signaling, at interlocking.

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

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

VI. Installation, Environment, and Brand/Service

• Installation Type: Fixed o withdrawable (drawer-type)? Dapat tumugon sa modelo at structure ng switchgear.

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

• Brand and 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

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

• Kalkulahin ang short-circuit current: kuha ang prospective RMS at peak short-circuit current sa punto ng pag-install (ibinibigay ng power system design).

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

• Pumili ng uri: prefer ang vacuum breakers para sa 10–35kV; konfirmahin ang operating mechanism (spring mechanism preferred).

• Verify ang external insulation: konfirmahin ang creepage distance batay sa pollution level.

• Isipin ang espesyal na kailangan: madalas na operasyon? Smart interface? Espesyal na environmental conditions?

• Brand at commissioning: pumili ng reliable brands; sa panahon ng acceptance, focus sa 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 sistema. Para sa mga critical applications, malakas na inirerekomenda ang joint review at finalization ng pagpili kasama ng mga propesyonal na electrical engineers o design institutes.