Lastbryter vs avkobler vs vakuumkretsutslukker: Nøkkel forskjeller og funksjoner

Hva er en lastbryter?

En lastbryter er et kontrollenhet utstyrt med en enkel mekanisme for å slukke buestrøm, som kan avbryte og lukke kretser under belastning. Den kan avbryte en viss nivå av belastningsstrøm og overstrøm, men kan ikke avbryte kortslutningsstrøm. Derfor må den brukes i serie med en høyspenningsfuse, som klarer kortslutningsfeil.

Funksjoner til en lastbryter:

• Avbrytende og koblingsevne: På grunn av sin begrensede evne til å slukke buestrøm, kan en lastbryter brukes til å avbryte og koble til belastningsstrømmer og overlast opp til en viss multiplikator (typisk 3-4 ganger). Den kan også drive ubelasted transformatorer med kapasiteter som overstiger de tillatte for disconnectorer, lengre ubelasted linjer, og noen ganger store kondensatorbanker.

• Erstattelsesfunksjon: En kombinasjon av en lastbryter og en strømbegrensende fuse i serie kan erstatte en sirkuitbryter. Lastbryteren håndterer avbrudd og kobling av mindre overlast, mens strømbegrensende fuset håndterer større overlast og alle kortslutningsstrømmer.

• Kombinert enhet: Den integrerte monteringen av en lastbryter og en strømbegrensende fuse i serie kalles en "Bryter-fusekombinasjon" i nasjonale standarder. Fuset kan installeres på strømforsyningssiden eller belastningssiden av bryteren. Når fusereplacement er sjeldent, foretrekker man å installere det på strømforsyningssiden, slik at lastbryteren fungerer som en isolator, dermed isolerer spenningsforsyningen til strømbegrensende fuset.

Hva er en disconnector (isolator)?

En disconnector er en kontrollenhet uten en mekanisme for å slukke buestrøm. Dens primære funksjon er å isolere strømkilder for å sikre trygg vedlikehold av andre elektriske enheter; derfor er operasjon under belastning strengt forbudt. Imidlertid er det under spesifikke betingelser tillatt å koble til eller fra laveffekt kretser. Det er en av de mest utbredte og ofte brukte enhetene i høyspenningskontaktskåp.

Funksjoner til en disconnector:

• Opprette en sikker isoleringspunkt: Etter åpning skaper den en pålitelig isolerende gap, som tydelig skiller utstyr eller linje under vedlikehold fra strømkilden, for å sikre personell og utstyr.

• Kretskobling: For å endre kretskoblinger etter driftsbehov.

• Avbryte små strømmer: Den kan avbryte små strømmer i kretser, som opladingsstrømmer for busbarer, kobler, og korte kabler; kapasitive strømmer for likeverdige kondensatorer; sirkulerende strømmer under dobbelt-busbaroverføringer; og oppladingsstrømmer for spenningsoverførere.

• Avbryte ubelasted transformator magneteringsstrøm: Avhengig av konstruksjonstype, kan den avbryte magneteringsstrømmen for ubelasted transformatorer opp til en viss kapasitet.

Klassifisering:

• Efter installasjonssted: Kan deles inn i utendørs høyspenningsdisconnectorer og innendørs høyspenningsdisconnectorer.

• Utendørs type: Designet for å takle tøffe miljøforhold som vind, regn, snø, forurensning, kondensasjon, is, og tung frost, egnet for åpenluftinstallasjon.

• Efter isoleringsstolpestruktur: Kan klassifiseres som enkolonn-, tokolonn- og trekolonn-disconnectorer. Enkolonn-disconnectorer bruker vertikalt rom direkte under høyopphengte busbarer som elektrisk isolasjon for brytingen, noe som gir betydelige fordeler: landarealbesparelse, redusert antall koblingsledninger, og klart visuelt indikativer for åpnet/lukket status. I EHV-transmisjonssystemer er effekten av enkolonn-disconnectorer i understasjoner spesielt uttalt.

Merknad: Disconnectorer brukes hovedsakelig i lavspenningsutstyr, som bolig- og byggningslavspenningsfordelingsanlegg. Beskrivelsen av dens hovedfunksjon som "avbryte og koble linjer under belastning" er feil; dens primære funksjon er strømkildeisolering.

Hva er en vakuum-sirkuitbryter?

En vakuum-sirkuitbryter har sitt navn fra å bruke høyvakuum både som bueslukkemiddel og som isoleringsmiddel mellom kontakter etter avbryting. Den har kompakt størrelse, lett vekt, egner seg for hyppig drift, og krever lite vedlikehold, noe som gjør den mye brukt i distribusjonsnettverk.

Vakuum-sirkuitbrytere brukes hovedsakelig i innendørs distribusjonsinstallasjoner for 3–10 kV, 50 Hz trefas-alternativsystemer. De fungerer som beskyttelses- og kontrolelementer for elektrisk utstyr i industri- og gruvebedrifter, kraftverk, og understasjoner, spesielt egnet for bruksområder som krever oljefri drift, minimal vedlikehold, og hyppig drift. De kan installeres i midtbordmonterte kontaktkåp, dobbeltskapskabinetter, eller fastmonterte kabinetter som kontroll- og beskyttelsesswitcher for høyspenningsutstyr.

Arbeidsprinsipp for vakuum-sirkuitbrytere

Når bevegelige og faste kontakter åpnes av driftsmekanismen, dannes en bue mellom dem. Kontaktoverflater fordampes metall under høy temperatur. På grunn av den spesielt designede kontaktforni, genererer strømmen et magnetfelt som driver bue raskt langs tangentialretningen av kontaktoverflaten. Noen deler av metallskummet kondenserer på metallskjermen (skjerm). Når strømmen naturlig passerer null, slukkes bue, og dielektrisk styrke mellom kontaktene gjenopprettes raskt.

Funksjon av vakuum-sirkuitbrytere

Sirkuitbrytere gir beskyttelsesfunksjoner inkludert overlast, kortslutning, og undervoltagebeskyttelse, og sikrer effektivt kretser og strømkilder.

Forskjeller mellom lastbrytere og disconnectorer

• Evne til å avbryte strøm:

• En disconnector mangler en mekanisme for å slukke buestrøm og kan bare avbryte ubelasted strøm, kan ikke håndtere belastningsstrøm eller kortslutningsstrøm. Drift må utføres kun når kretsen er helt ubelasted; drift under belastning er strengt forbudt for å unngå helse- og sikkerhetsproblemer.

• En lastbryter har en mekanisme for å slukke buestrøm, som lar den avbryte belastningsstrømmer og overlast opp til en viss multiplikator, men den kan fortsatt ikke avbryte kortslutningsstrøm.

• Nærvær av bue-slukkemekanisme:

• Dette er den fundamentale forskjellen. En bue-slukkemekanisme hjelper med åpning og lukking av bryteren og begrenser og slukker effektivt bue, noe som øker driftssikkerheten. Derfor er de fleste brytere (spesielt de designet for å avbryte strøm) utstyrt med bue-slukkemekanismer.

• Funksjonell formål:

• En disconnector brukes hovedsakelig for å opprette et tydelig brytpunkt i høyspenningskretser, for å isolere strømforsynde deler fra ubelasted deler for vedlikehold, for å sikre personell sikkerhet.

• En lastbryter brukes i faste høyspenningsinstallasjoner for å avbryte feilstrøm (overlast) og nominell driftsstrøm til utstyr. Selv om begge brukes i høyspenningsystemer, er deres funksjonelle roller ulike.

Forskjeller mellom høyspenningslastbrytere og vakuum-sirkuitbrytere

• Avbrytingskapasitet: En høyspenningslastbryter kan avbryte under belastning og har selvslettende evne, men dens avbrytingskapasitet er liten og begrenset.

• Konstruksjonsforskjeller: Høyspenningsdisconnectorer kan vanligvis ikke avbryte under belastning og mangler en buekanal i strukturen (noen få spesielt designede disconnectorer kan avbryte små belastninger, men deres struktur er relativt enkel).

• Isolasjonsfunksjon: Både høyspenningslastbrytere og høyspenningsdisconnectorer kan opprette et synlig brytpunkt, mens de fleste sirkuitbrytere ikke har denne funksjonen (unntatt noen få sirkuitbrytere med isolasjonskapasitet).

• Beskyttelsesfunksjoner:

• Høyspenningsdisconnectorer har ingen beskyttelsesfunksjoner.

• Beskyttelse for høyspenningslastbrytere baserer seg typisk på seriellkoplet høyspenningsfuse, som gir kun øyeblikkelig og overlastbeskyttelse.

• Høyspennings-sirkuitbrytere (som vakuum-sirkuitbrytere) kan være designet med svært høy avbrytingskapasitet, hovedsakelig beskyttet av strømtransformatorer i kombinasjon med sekundære beskyttelsesenheter, som gir flere beskyttelsesfunksjoner inkludert kortslutning, overlast, og jordlekkasje-beskyttelse.

• Funksjonell posisjonering: En høyspenningslastbryter fungerer mellom en høyspennings-sirkuitbryter og en høyspenningsdisconnector. Den brukes ofte i serie med en høyspenningsfuse for å kontrollere strømtransformatorer. Den kan avbryte belastningsstrømmer og overlast, men på grunn av dens evne til å avbryte kortslutningsstrøm, må den stole på fusene for kortslutningsbeskyttelse.