Lastbrytare vs avkopplare vs vakuumkretsuttagare: Nyckelskillnader och funktioner

Vad är en belastningsbrytare?

En belastningsbrytare är en kontrollenhet utrustad med en enkel bågsläckande mekanism, kapabel att bryta och stänga kretsar under belastning. Den kan bryta vissa nivåer av belastningsström och överström, men inte kortslutningsströmmar. Därför måste den användas i serie med en högspänningsfusen, vilket innebär att fusen tar hand om att rensa kortslutningsfel.

Funktioner hos en belastningsbrytare:

• Bryt- och kopplingsfunktion: På grund av dess begränsade bågsläckande kapacitet kan en belastningsbrytare användas för att bryta och koppla belastningsströmmar och överbelastningar upp till ett visst multipel (vanligtvis 3-4 gånger). Den kan också betjäna oladdade transformer med kapaciteter som överskrider de tillåtna för avkopplare, längre oladdade ledningar och ibland stora kondensatorbanker.

• Ersättningsfunktion: En kombination av en belastningsbrytare och en strömbegränsande fusen i serie kan ersätta en kretsavbrytare. Belastningsbrytaren hanterar brytning och koppling av mindre överbelastningar, medan strömbegränsande fusen hanterar större överbelastningar och alla kortslutningsströmmar.

• Kombinerad enhet: Den integrerade sammansättningen av en belastningsbrytare och en strömbegränsande fusen i serie kallas "Bryt-Fusen-Kombination" i nationella standarder. Fusen kan installeras på försörjningssidan eller belastningssidan av brytaren. När fusenbyte är ovanligt föredras installation på försörjningssidan, vilket gör att belastningsbrytaren kan fungera som en avkopplare, vilket isolerar spänningen som appliceras på strömbegränsande fusen.

Vad är en avkopplare (isolator)?

En avkopplare är en kontrollenhet utan bågsläckande mekanism. Dess huvudsakliga funktion är att isolera energikällor för att säkerställa säker underhåll av andra elektriska enheter; därför är drift under belastning strikt förbjudet. Under specifika förhållanden är det dock tillåtet att ansluta eller koppla från lågspänningskretsar. Det är en av de mest utbredda och ofta använda enheterna i högspänningsinstallationer.

Funktioner hos en avkopplare:

• Skapa en säker isoleringspunkt: Efter öppning skapar den en tillförlitlig isolerande gap, som tydligt skiljer utrustning eller linje under underhåll från energikällan, vilket garanterar säkerheten för personal och utrustning.

• Kretsövergång: För att växla kretsanslutningar enligt driftsbehov.

• Brytning av små strömmar: Den kan bryta små strömmar i kretsar, såsom laddningsströmmar i busbar-slipringar, busbars, kopplingar och korta kablar; kapacitiva strömmar i kretsutjämnande kondensatorer; cirkulationsströmmar vid dubbla busbaröverföringar; och uppmuntringsströmmar i spänningsomvandlare.

• Brytning av oladdade transformatorers magnetiseringsström: Beroende på konstruktionstyp kan den bryta magnetiseringsströmmen av oladdade transformer upp till viss kapacitet.

Klassificering:

• Efter installationsplats: Kan delas in i utomhus högspänningsavkopplare och inomhus högspänningsavkopplare.

• Utomhus typ: Designad för att tåla hårda miljöförhållanden som vind, regn, snö, föroreningar, kondensation, is och tung frost, lämplig för öppenluftsinriktning.

• Efter isolerande pelarkonstruktion: Kan indelas i enkolonn-, tvåkolonn- och trekolonn-avkopplare. Enkolonn-avkopplaren använder det vertikala utrymmet direkt under takbusbar som elektrisk isolering för brytningen, vilket ger betydande fördelar: sparar markyta, minskar anslutande ledare och ger tydlig visuell indikation av öppen/stängd status. I UHV-försörjningssystem är effekten av enkolonn-avkopplare för besparing av yta i understationer särskilt framträdande.

Notera: Avkopplare används främst i lågspänningsutrustning, såsom bostads- och byggnads lågspänningsdistributionssystem. Beskrivningen att dess huvudsakliga funktion är "brytning och koppling av linjer under belastning" är felaktig; dess primära funktion är energikällisolation.

Vad är en vakuumkretsavbrytare?

En vakuumkretsavbrytare får sitt namn från att använda högvakuum som både bågsläckande medium och isolerande medium mellan kontakter efter brytning. Den har kompakt storlek, lätt vikt, lämpar sig för frekvent drift och kräver ingen underhållsbehandling av bågsläckning, vilket gör den mycket användbar i distributionsnät.

Vakuumkretsavbrytare används främst i inomhus-distributionsinstallationer för 3–10 kV, 50 Hz trefasväxelströmsystem. De fungerar som skyddselement och kontrolelement för elektriska utrustningar i industri- och gruvarbeten, kraftverk och understationer, särskilt lämpliga för tillämpningar som kräver oljefria operationer, minimalt underhåll och frekvent drift. De kan installeras i midskåpsinstallationer, dubbla skåp eller fasta skåp som kontroll- och skyddsswitchar för högspänningsutrustning.

Arbetsprincip för vakuumkretsavbrytare

När rörliga och fasta kontakter öppnas av driftmekanismen bildas en båge mellan dem. Kontaktytorna ångar metall under hög temperatur. På grund av den speciellt designade kontaktformen genererar strömmen ett magnetfält som driver bågen snabbt längs tangentlinjen till kontaktytan. Delar av metallången kondenserar på metallskärmen (skärm). När strömmen naturligt passerar noll, släcks bågen och dielektriska egenskaper mellan kontaktorna återställs snabbt.

Funktioner hos vakuumkretsavbrytare

Kretsavbrytare erbjuder skyddsfunktioner inklusive överbelastning, kortslutning och undervoltage-skydd, vilket effektivt skyddar kretsar och energikällor.

Skillnader mellan belastningsbrytare och avkopplare

• Förmåga att bryta ström:

• En avkopplare saknar bågsläckande mekanism och kan endast bryta oladdningsström, inte belastningsström eller kortslutningsström. Drift måste utföras när kretsen fullständigt är avstängd och oladdad; drift under belastning är strikt förbjudet för att förhindra säkerhetsincidenter.

• En belastningsbrytare har en bågsläckande mekanism, vilket möjliggör brytning av nominella belastningsströmmar och överbelastningar upp till viss multipel, men den kan fortfarande inte bryta kortslutningsströmmar.

• Närvaro av bågsläckande mekanism:

• Detta är den grundläggande skillnaden. En bågsläckande mekanism hjälper till med öppnings- och stängningsoperationer av brytaren och begränsar och släcker effektivt bågar, vilket förbättrar driftsäkerheten. Därför är de flesta brytare (särskilt de utformade för att bryta ström) utrustade med bågsläckande mekanismer.

• Funktionsändamål:

• En avkopplare används främst för att skapa en tydlig brytpunkt i högspänningskretsar, vilket isolerar elduppfyllda sektioner från eldlösa sektioner för underhåll, vilket garanterar personnels säkerhet.

• En belastningsbrytare används i fast högspänningsinstallationer för att bryta felströmmar (överbelastningar) och nominella driftströmmar för utrustning. Även om båda används i högspänningsystem skiljer sig deras funktionsroller åt.

Skillnader mellan högspänningsbelastningsbrytare och vakuumkretsavbrytare

• Brytkapacitet: En högspänningsbelastningsbrytare kan bryta under belastning och har självsläckande kapacitet, men dess brytkapacitet är liten och begränsad.

• Konstruktionsskillnader: Högspänningsavkopplare kan vanligtvis inte bryta under belastning och saknar bågkanal i sin struktur (ett fåtal specialdesignade avkopplare kan bryta små belastningar, men deras struktur är relativt enkel).

• Isolationsfunktion: Både högspänningsbelastningsbrytare och högspänningsavkopplare kan skapa en synlig brytpunkt, medan de flesta kretsavbrytare inte har denna funktion (förutom ett fåtal kretsavbrytare med isolationskapacitet).

• Skyddsfunktioner:

• Högspänningsavkopplare har inga skyddsfunktioner.

• Skydd för högspänningsbelastningsbrytare baseras vanligtvis på seriekopplade högspänningsfusen, vilket endast ger momentant och överströmskydd.

• Högspänningskretsavbrytare (som vakuumkretsavbrytare) kan utformas med mycket hög brytkapacitet, huvudsakligen skyddade av strömmätare i kombination med sekundära skyddselement, vilket ger flera skyddsfunktioner inklusive kortslutning, överbelastning och jordläckage-skydd.

• Funktionspositionering: En högspänningsbelastningsbrytare fungerar mellan en högspänningskretsavbrytare och en högspänningsavkopplare. Den används ofta i serie med en högspänningsfusen för att styra strömförvandlare. Den kan bryta belastningsströmmar och överbelastningar, men på grund av dess oförmåga att bryta kortslutningsströmmar måste den lita på fusen för kortslutningsskydd.