Skakelbreekerskeuring en -instelling: 'n Volledige Gids van Basiese Parameters tot Selektiewe Beskerming
Klassifikasie van Skakelaars
(1) Lugskakelaar (ACB)
’n Lugskakelaar, ook bekend as ’n gegooide raam of universele skakelaar, huis al die komponente binne ’n geïsoleerde metaalraam. Dit is tipies oop-tipe, wat die installasie van verskeie toeterslaan toelaat, en maak dit maklik om kontakte en dele te vervang. Dit word algemeen as die hoofvoorsieningsskakelaar gebruik. Oorkoers-trip-eenhede sluit in elektromagnetiese, elektroniese, en intelligente tipes. Die skakelaar bied vierstadiumbeskerming: langtyd-vertrag, korttyd-vertrag, onmiddellik, en grondfoutbeskerming. Elke beskermingsinstelling kan binne ’n reeks aangepas word op grond van die raamgrootte.
Lugskakelaars is geskik vir AC 50Hz, bepaalde spanning van 380V of 660V, en bepaalde stroom van 200A tot 6300A in verdelingsnetwerke. Hulle word hoofsaaklik gebruik om elektriese energie te verdeel en sirkels en kragtoerusting teen oorkoers, onderspanning, kortsluiting, enkel-fase-aarding, en ander foute te beskerm. Hierdie skakelaars bied verskeie intelligente beskermfunksies en maak selektiewe beskerming moontlik. Onder normale omstandighede kan hulle gebruik word vir selde sirkelveranderings. ACBs met rating tot 1250A kan gebruik word in AC 50Hz, 380V-netwerke om motore teen oorkoers en kortsluiting te beskerm.
Lugskakelaars word ook algemeen as hoofskakelaars aan die 400V-kant van transformateurs, bus-koppel-skakelaars, hoekapassig voeder-skrifte, en groot motorbeheerskakelaars gebruik.
(2) Gegooide Raam Skakelaar (MCCB)
Ook bekend as ’n plug-in skakelaar, huis die gegooide raam skakelaar terminals, kontakte, boogblus kamers, trip-eenhede, en bedryfsmechanismes binne ’n plastiek behuising. Bykomende kontakte, onderspanning trip-eenhede, en parallel trip-eenhede is dikwels modulair. Die struktuur is kompak, en onderhoud word algemeen nie oorweeg nie. Dit is geskik vir tak-sirkelbeskerming. Gegooide raam skakelaars sluit tipies termiese-magnetiese trip-eenhede in, terwyl groter modelle met vaste-staat trip sensore toegerus kan wees.
Oorkoers trip-eenhede vir MCCBs is beskikbaar in elektromagnetiese en elektroniese tipes. Tipies is elektromagnetiese MCCBs nie-selektief en bied net langtyd-vertrag en onmiddellik beskerming. Elektroniese MCCBs bied vier beskermfunksies: langtyd-vertrag, korttyd-vertrag, onmiddellik, en grondfoutbeskerming. Sommige nuut ingeleide elektroniese MCCBs het ook zone-selektiewe interlocking.
Gegooide raam skakelaars word algemeen gebruik vir voeder-sirkelbeheer en -beskerming, hoofskakelaars aan die laagspanningskant van klein verdelingstransformateurs, eind-energieverdelingbeheer, en as kragskakelaars vir verskeie produksiemasjiene.
(3) Miniature Skakelaar (MCB)
Die miniature skakelaar is die mees wydverspreide eindbeskermingsapparaat in gebou-elektriese eindverdelingstelsels. Dit word gebruik vir beskerming teen kortsluiting, oorkoers, en oorspanning in enkel- en driefase-sirkels tot 125A, en kom in enkel-pool (1P), dubbel-pool (2P), driepool (3P), en vierpool (4P) konfigurasies.
’n MCB bestaan uit ’n bedryfsmechanisme, kontakte, beskermingsapparate (verskeie trip-eenhede), en ’n boogblussisteem. Die hoofkontakte word handmatig of elektries toegebring. Na die sluiting, sluit ’n vry-trippingsmekanisme die kontakte in die toe-positie. Die spoel van die oorkoers trip-eenheid en die verhitte element van die termiese trip-eenheid is in reeks met die hoofsirkel verbonden, terwyl die spoel van die onderspanning trip-eenheid parallel met die kragvoorsiening verbonden is.
In burgerlike gebou-elektriese ontwerp word miniature skakelaars hoofsaaklik gebruik vir beskerming en operasiedoeleindes soos oorkoers, kortsluiting, oorkoers, kragverlies, onderspanning, aarding, lek, outomatiese oorgang van twee kragbronne, en selde motorstart.
Basiese Kenmerke van Skakelaars
(1) Bepaalde Bedryfspanning (Ue)
Die bepaalde bedryfspanning is die nominale spanning van die skakelaar, waaronder die skakelaar kontinu kan bedryf onder spesifieke normale diens- en prestasievoorwaardes.
In China, vir spanningsvlakke tot 220kV, is die maksimum bedryfspanning 1.15 keer die stelselbepaalde spanning; vir 330kV en hoër, is die maksimum bedryfspanning 1.1 keer die bepaalde spanning. Die skakelaar moet isolasie handhaaf en in staat wees om by die stelsel se maksimum bedryfspanning te sluit en te onderbreek.
(2) Bepaalde Stroom (In)
Die bepaalde stroom is die stroom wat die trip-eenheid kontinu kan dra by ’n omgewingstemperatuur onder 40°C. Vir skakelaars met verstelbare trip-eenhede verwys dit na die maksimum stroom wat die trip-eenheid kontinu kan dra.
Wanneer gebruik word in omgewingstemperature bo 40°C maar nie oorskry 60°C, kan die skakelaar by verminderde belasting vir langtermyn diens bedryf.
(3) Oorkoers Trip Stroom Instelling (Ir)
Wanneer stroom die trip-eenheid se instelling Ir oorskry, trip die skakelaar na ’n tydvertrag. Dit verteenwoordig ook die maksimum stroom wat die skakelaar kan dra sonder om te trip. Hierdie waarde moet groter wees as die maksimum ladingstroom Ib, maar kleiner as die maksimum toelaatbare stroom Iz van die sirkel.
Vir termiese-magnetiese trip-eenhede is Ir tipies verstelbaar binne 0.7–1.0In. Vir elektroniese trip-eenhede is die verstelreël gewoonlik wyer, tipies 0.4–1.0In. Vir skakelaars met nie-verstelbare oorkoers trip-eenhede, is Ir = In.
(4) Kortsluiting Trip Stroom Instelling (Im)
Die kortsluiting trip-eenheid (onmiddellik of korttyd-vertrag) laat die skakelaar vinnig trip wanneer hoë foutstrome voorkom. Sy trip-drempel is Im.
(5) Bepaalde Korttyd Verdraagskapasiteit (Icw)
Dit is die stroomwaarde wat deur die geleider vir ’n gespesifiseerde tydsduur toegelaat word sonder dat skade veroorsaak word deur oormaatlike verhitting.
(6) Onderbrekingskapasiteit
Die onderbrekingskapasiteit van ’n skakelaar verwys na sy vermoë om foutstrome veilig te onderbreek, wat nie noodwendig verband hou met sy bepaalde stroom nie. Gewone ratings sluit 36kA en 50kA in. Dit word algemeen verdeel in uiteindelike kortsluiting onderbrekingskapasiteit (Icu) en diens kortsluiting onderbrekingskapasiteit (Ics).
Algemene Beginsels vir Skakelaar Seleksie
Eerstens, kies die tipe en aantal polusse op grond van toepassing; dan kies die bepaalde stroom op grond van die maksimum bedryfstroom; tenslotte kies die tipe trip-eenheid en toeterslaan. Spesifieke vereistes is as volg:
Die skakelaar se bepaalde bedryfspanning ≥ lynbepaalde spanning.
Die skakelaar se bepaalde kortsluiting maak/breek kapasiteit ≥ berekende ladingstroom van die lyn.
Die skakelaar se bepaalde kortsluiting maak/breek kapasiteit ≥ maksimum moontlike kortsluitingstroom in die lyn (gewoonlik bereken as RMS-waarde).
Enkel-fase-na-aarde kortsluitingstroom by die einde van die lyn ≥ 1.25 keer die onmiddellik (of korttyd-vertrag) trip-instelling van die skakelaar.
Die bepaalde spanning van die onderspanning trip-eenheid = lynbepaalde spanning.
Die bepaalde spanning van die parallel trip-eenheid = beheerkragvoorsiening spanning.
Die bepaalde bedryfspanning van die elektriese bedryfsmechanisme = beheerkragvoorsiening spanning.
Wanneer gebruik word in verligtingsirkels, is die onmiddellik trip-instelling van die elektromagnetiese trip-eenheid gewoonlik 6 keer die ladingstroom.
Wanneer ’n skakelaar gebruik word vir kortsluitingbeskerming van ’n enkele motor, is die onmiddellik trip-instelling 1.35 keer die motorstartstroom (vir DW-reeks) of 1.7 keer (vir DZ-reeks).
Wanneer ’n skakelaar gebruik word vir kortsluitingbeskerming van meer motors, is die onmiddellik trip-instelling 1.3 keer die startstroom van die grootste motor plus die werkingstrome van die oorblywende motors.
Wanneer ’n skakelaar as die hoofskakelaar op die laagspanningskant van ’n verdelingstransformator gebruik word, moet sy onderbrekingskapasiteit die kortsluitingstroom op die laagspanningskant van die transformator oorskry. Die trip-eenheid se bepaalde stroom moet nie minder as die transformator se bepaalde stroom wees nie. Die kortsluitingbeskerming-instelling is gewoonlik 6–10 keer die transformator se bepaalde stroom; die oorkoersbeskerming-instelling is gelyk aan die transformator se bepaalde stroom.
Na voorlopige keuse van die skakelaar tipe en rating, is koördinasie met bo- en onderskakelaars nodig om kaskade-tripping te vermy en die ongelukomvang te minimeer.
Selektiwiteit van Skakelaars
In verdelingsisteme word skakelaars as selektief of nie-selektief geklassifiseer op grond van beskermingsprestasie. Selektiewe laagspanningskakelaars het óf twee-of drie-stadiumbeskerming. Onmiddellik en korttyd-vertrag kenmerke word gebruik vir kortsluitingbeskerming, terwyl langtyd-vertrag kenmerke word gebruik vir oorkoersbeskerming. Nie-selektiewe skakelaars is tipies onmiddellik, gebruik slegs vir kortsluitingbeskerming, of langtyd-vertrag, gebruik slegs vir oorkoersbeskerming.
In verdelingsisteme, as die bo-skakelaar selektief is en die onderskakelaar nie-selektief of selektief, word selektiwiteit bereik deur die tydvertrag van die korttyd-vertrag trip-eenheid of verskille in tydvertrag-instellings te gebruik. Wanneer die bo-skakelaar met tydvertrag werk, moet die volgende oorweeg word:
Ongeag of die onderskakelaar selektief of nie-selektief is, moet die onmiddellik oorkoers trip-instelling van die bo-skakelaar gewoonlik nie minder as 1.1 keer die maksimum driefase kortsluitingstroom by die onderskakelaar se uitgang wees nie.
As die onderskakelaar nie-selektief is, om te verhoed dat die bo-korttyd-vertrag oorkoers trip-eenheid eerste werk as gevolg van onvoldoende sensitiviteit van die onderskakelaar se onmiddellik trip-eenheid tydens ’n kortsluiting, moet die korttyd-vertrag oorkoers trip-instelling van die bo-skakelaar gewoonlik nie minder as 1.2 keer die onderskakelaar se onmiddellik trip-eenheid wees nie.
As die onderskakelaar ook selektief is, om selektiwiteit te verseker, moet die korttyd-vertrag werktyd van die bo-skakelaar ten minste 0.1 sekondes langer wees as die onderskakelaar.
Gewoonlik, om selektiewe werk tussen bo- en onderskakelaars te verseker, moet die bo-skakelaar die beste ’n korttyd-vertrag oorkoers trip-eenheid hê, en sy werkstroom moet ten minste een vlak hoër wees as die onderskakelaar se trip-eenheid. Ten minste, die bo-werkstroom Iop.1 moet nie minder as 1.2 keer die onderskakelaar se werkstroom Iop.2 wees nie, dus Iop.1 ≥ 1.2Iop.2.
Kaskadebeskerming van Skakelaars
In verdelingsisteme-ontwerp moet koördinasie tussen bo- en onderskakelaars “selektiwiteit, spoed, en sensitiviteit” bereik. Selektiwiteit verwys na koördinasie tussen skakelaars, terwyl spoed en sensitiviteit verband hou met die kenmerke van die beskermingsapparaat en die werking van die sirkel.
Gesonde koördinasie tussen bo- en onderskakelaars maak selektiewe isolering van die foute sirkel moontlik, wat verseker dat ander nie-foute sirkels normaal kan voortgaan. Swak koördinasie affekteer die betroubaarheid van die stelsel.
Kaskadebeskerming is ’n praktiese toepassing van die stroombeperkende kenmerke van skakelaars. Sy hoofbeginsel is om die stroombeperkende effek van die bo-skakelaar (QF1) te gebruik, wat die keuse van ’n onderskakelaar (QF2) met laer onderbrekingskapasiteit toelaat, en dus koste verminder. Die stroombeperkende bo-skakelaar QF1 kan die maksimum vooruitskatte kortsluitingstroom by sy installasiepunt onderbreek. Aangesien die bo- en onderskakelaars in reeks verbonden is, wanneer ’n kortsluiting by die uitgang van die onderskakelaar QF2 voorkom, word die werklike kortsluitingstroom aansienlik verlaag deur die stroombeperkende effek van QF1, ver onder die vooruitskatte kortsluitingstroom by daardie punt. Dus, die onderbrekingskapasiteit van QF2 word effektief verhoog deur QF1, oorskryding sy bepaalde onderbrekingskapasiteit.
Kaskadebeskerming het sekere voorwaardes: byvoorbeeld, aangrensende sirkels moet nie kritiese ladinge hê (omdat die tripping van QF1 ook die sirkel van QF3 de-energies) nie, en die onmiddellik-instellings van QF1 en QF2 moet goed ooreenstem. Kaskadedata kan slegs eksperimenteel bepaal word, en koördinasie tussen bo- en onderskakelaars moet deur die vervaardiger verskaf word.
Sensitiviteit van Skakelaars
Om betroubare werk van die onmiddellik of korttyd-vertrag oorkoers trip-eenheid onder minimum stelselbedryfsvoorwaardes en tydens die minste ernstige kortsluitingfout binne sy beskermingsgebied te verseker, moet die sensitiviteit van die skakelaar die vereistes van die “Laagspannings Elektriese Verdelingsontwerpkode” (GB50054-95) bevredig, wat ’n sensitiviteit van ten minste 1.3 spesifiseer, dus Sp = Ik.min / Iop ≥ 1.3. Hier, Iop is die werkstroom van die onmiddellik of korttyd-vertrag oorkoers trip-eenheid, Ik.min is die enkel- of tweefase kortsluitingstroom by die einde van die beskermde lyn onder minimum stelselbedryfsvoorwaardes, en Sp is die sensitiviteit van die skakelaar.
Wanneer ’n skakelaar gekies word, moet sy sensitiviteit ook gevalideer word. Vir selektiewe skakelaars met beide korttyd-vertrag en onmiddellik oorkoers trip-eenhede, hoef slegs die sensitiviteit van die korttyd-vertrag trip-eenheid gevalideer te word; die sensitiviteit van die onmiddellik trip-eenheid hoef nie gevalideer te word nie.
Seleksie en Instelling van Skakelaar Trip-Eenhede
(1) Instelling van Onmiddellik Oorkoers Trip-Eenheid Werkstroom
Sommige elektriese toerusting wat deur die skakelaar beskerm word, het hoë piekstrome tydens opstart, verskeie keer die bepaalde stroom, wat die skakelaar teweegbring om kort tyd hoë piekstrome te ervaar. Die werkstroom Iop(o) van die onmiddellik oorkoers trip-eenheid moet die sirkel se piekstroom Ipk oorskry, dus Iop(o) ≥ Krel·Ipk, waar Krel die betroubaarheidsfaktor is. Wanneer ’n skakelaar gekies word, moet verseker word dat sy onmiddellik oorkoers trip-instelling die piekstroom oorskry om onnodige tripping te verhoed.
(2) Instelling van Korttyd-vertrag Oorkoers Trip-Eenheid Werkstroom en Tyd
Die werkstroom Iop(s) van die korttyd-vertrag oorkoers trip-eenheid moet ook die sirkel se piekstroom Ipk oorskry, dus Iop(s) ≥ Krel·Ipk, waar Krel die betroubaarheidsfaktor is. Korttyd-vertrag trip-tye is gewoonlik 0.2s, 0.4s, of 0.6s, bepaal op grond van selektiwiteit met bo- en onderskakelaars, wat verseker dat die bo-toestel later as die onderskakelaar werk met een tydstap.
(3) Instelling van Langtyd-vertrag Oorkoers Trip-Eenheid Werkstroom en Tyd
Die langtyd-vertrag oorkoers trip-eenheid word hoofsaaklik vir oorkoersbeskerming gebruik. Sy werkstroom Iop(l) hoef slegs die sirkel se maksimum ladingstroom (bereken stroom I30) te oorskry, dus Iop(l) ≥ Krel·I30, waar Krel die betroubaarheidsfaktor is. Die werktyd moet die tyd van toelaatbare korttermyn oorkoers oorskry om onnodige tripping te verhoed.
(4) Koördinasie Vereistes tussen Oorkoers Trip-Eenheid Werkstroom en Beskermde Sirkel
Om insulasie skade of brand as gevolg van oorkoers of kortsluiting sonder dat die skakelaar trip, te verhoed, moet die oorkoers trip-eenheid se werkstroom Iop die voorwaarde bevredig: Iop ≤ Kol·Ial. Hier, Ial is die toelaatbare stroomdraagvermoë van die geïsoleerde kabel; Kol is die toelaatbare korttermyn oorkoersfaktor—gewoonlik 4.5 vir onmiddellik en korttyd-vertrag trip-eenhede, 1.1 vir langtyd-vertrag trip-eenhede vir kortsluitingbeskerming, en 1.0 wanneer slegs vir oorkoersbeskerming gebruik. As hierdie koördinasieverwagting nie bevredig word nie, moet die trip-eenheid se instelling aangepas word, of die geleider of kabeloppervlakte gepas aangepas word.
