Kredsløbsbryderudvælgelse og -indstilling: En komplet guide fra grundlæggende parametre til selektiv beskyttelse

Klassificering af brydere

(1) Luftbryder (ACB)
En luftbryder, også kendt som en formet ramme- eller universel bryder, indeholder alle komponenter i en isoleret metalramme. Den er typisk åben, hvilket gør det muligt at installere forskellige tilbehør, og gør det nemt at udskifte kontakter og dele. Den bruges ofte som hovedstrømforsyningsbryder. Overstrømningstripenheder inkluderer elektromagnetiske, elektroniske og intelligente typer. Bryderen giver firetrinsbeskyttelse: lang tidsforsinkelse, kort tidsforsinkelse, øjeblikkelig og jordfejlbeskyttelse. Hver beskyttelsesindstilling kan justeres inden for et område baseret på ramme-størrelsen.

Luftbrydere er egnet til AC 50Hz, spændinger på 380V eller 660V, og strøm fra 200A til 6300A i distributionsnetværk. De bruges primært til at fordele elektrisk energi og beskytte kredsløb og strømforsyning udstyr mod overlast, undervoltage, kortslutninger, en-fase jordforbindelser og andre fejl. Disse brydere tilbyder flere intelligente beskyttelsesfunktioner og gør selektiv beskyttelse mulig. Under normale forhold kan de bruges til sjældne skift af kredsløb. ACB'er med rating op til 1250A kan bruges i AC 50Hz, 380V netværk til at beskytte motorer mod overlast og kortslutninger.

Luftbrydere anvendes også ofte som hovedbrydere på 400V-siden af transformatorer, busbar-forbindelsesbrydere, store ledningsbrydere og storkontrolbrydere for motorer.

(2) Formet kassebryder (MCCB)
Kendt som en plug-in bryder, indeholder den formede kassebryder terminaler, kontakter, buedækningskamre, trip-enheder og driftsmekanismer i en plastikbeholder. Yderligere kontakter, undervoltage trip-enheder og shunt trip-enheder er ofte modulare. Strukturen er kompakt, og vedligeholdelse tages generelt ikke i betragtning. Den er egnet til grenkredsbeskyttelse. Formede kassebrydere inkluderer typisk termo-magnetiske trip-enheder, mens større modeller kan være udstyret med fasttilstandstrip-sensorer.

Overstrømningstrip-enheder for MCCB'er findes i elektromagnetiske og elektroniske typer. Typisk er elektromagnetiske MCCB'er ikke-selektive og giver kun lang tidsforsinkelse og øjeblikkelig beskyttelse. Elektroniske MCCB'er tilbyder fire beskyttelsesfunktioner: lang tidsforsinkelse, kort tidsforsinkelse, øjeblikkelig og jordfejlbeskyttelse. Nogle nyligt introducerede elektroniske MCCB'er har også zoneselectiv interlocking.

Formede kassebrydere anvendes generelt til kontrol og beskyttelse af ledningskredsløb, hovedbrydere på lavspændingssiden af små distributions-transformatorer, terminal-strømforsyningkontrol og som strømforsyningbrydere for forskellige produktionsmaskiner.

(3) Miniaturebryder (MCB)
Miniaturebryderen er den mest anvendte slutledningsbeskyttelsesenhed i bygningers elektriske slutledningsystemer. Den bruges til beskyttelse mod kortslutninger, overlast og overspænding i en-fase- og tre-fase-kredsløb op til 125A, og findes i en-pols (1P), to-pols (2P), tre-pols (3P) og fire-pols (4P) konfigurationer.

En MCB består af en driftsmechanisme, kontakter, beskyttelsesenheder (forskellige trip-enheder) og et buedækningssystem. De primære kontakter lukkes manuelt eller elektrisk. Efter lukning låses kontakterne i lukket position af en fri-trippingsmekanisme. Spolen i overstrømningstrip-enhed og varmeanlægs-elementet i den termiske trip-enhed er forbundet i serie med det primære kredsløb, mens spolen i undervoltage trip-enhed er forbundet parallel med strømforsyningen.

I civile bygnings elektriske design bruges miniaturebrydere primært til beskyttelse og driftsformål som overlast, kortslutning, overstrømning, strømtab, undervoltage, jordforbindelse, leckage, automatisk overførsel af dobbelt strømforsyning og sjældent start af motorer.

Grundlæggende karakteristiske parametre for brydere

(1) Nominel driftsspænding (Ue)
Nominel driftsspænding er den nominelle spænding for bryderen, under hvilken bryderen kan operere kontinuerligt under angivne normale drifts- og ydelsesbetingelser.

I Kina, for spændingsniveauer op til 220kV, er maksimal driftsspænding 1,15 gange systemets nominelle spænding; for 330kV og derover, er maksimal driftsspænding 1,1 gange nominel spænding. Bryderen skal bevare isolation og være i stand til at lukke og afbryde under systemets maksimale driftsspænding.

(2) Nominel strøm (In)
Nominel strøm er strømmen, som trip-enheten kan bære kontinuerligt ved en omgivende temperatur under 40°C. For brydere med justerbare trip-enheder refererer det til den maksimale strøm, som trip-enheten kan bære kontinuerligt.

Når den anvendes ved omgivende temperaturer over 40°C, men ikke overstiger 60°C, kan bryderen operere med reduceret belastning for langvarig drift.

(3) Overlast trip-strøm-indstilling (Ir)
Når strømmen overstiger trip-enhedens indstilling Ir, tripper bryderen efter en tidsforsinkelse. Det repræsenterer også den maksimale strøm, som bryderen kan bære uden at trippe. Dette værdi skal være større end den maksimale belastningsstrøm Ib, men mindre end den maksimale tilladte strøm Iz i kredsløbet.

For termo-magnetiske trip-enheder er Ir typisk justerbar inden for 0,7–1,0In. For elektroniske trip-enheder er justeringsområdet normalt bredere, typisk 0,4–1,0In. For brydere med ikke-justerbare overstrømningstrip-enheder er Ir = In.

(4) Kortslutning trip-strøm-indstilling (Im)
Kortslutningstrip-enhed (øjeblikkelig eller kort tidsforsinkelse) får bryderen til at trippe hurtigt, når der opstår høje fejlstrømme. Dens trip-tærskel er Im.

(5) Nominel kort tidsudholdenhed (Icw)
Dette er strømværdien, der tillades at passere gennem ledningen i en angivet periode uden at forårsage skade pga. overophedning.

(6) Afbrydelseskraft
Afbrydelseskraften for en bryder henviser til dens evne til sikkert at afbryde fejlstrømme, som ikke nødvendigvis er relateret til dens nominelle strøm. Almindelige ratings inkluderer 36kA og 50kA. Den er generelt opdelt i ultimat kortslutningsafbrydelseskraft (Icu) og service kortslutningsafbrydelseskraft (Ics).

Generelle principper for valg af brydere

Først vælges typen og antallet af poler baseret på anvendelse; derefter vælges nominel strøm baseret på maksimal driftsstrøm; til sidst vælges typen af trip-enhed og tilbehør. Specifikke krav er følgende:

• Bryderens nominel driftsspænding ≥ linjens nominelle spænding.

• Bryderens nominel kortslutnings-lukke/afbrydekapacitet ≥ beregnet belastningsstrøm i linjen.

• Bryderens nominel kortslutnings-lukke/afbrydekapacitet ≥ den maksimale mulige kortslutningsstrøm i linjen (normalt beregnet som effektiv værdi).

• En-fase til jord kortslutningsstrøm ved linjens ende ≥ 1,25 gange øjeblikkelig (eller kort tidsforsinkelse) trip-indstilling for bryderen.

• Undervoltage trip-enheden's nominel spænding = linjens nominelle spænding.

• Shunt trip-enheden's nominel spænding = styrestrømforsyningens spænding.

• Den elektriske driftsmechanismes nominel driftsspænding = styrestrømforsyningens spænding.

• Når den anvendes i belysningskredsløb, er øjeblikkelige trip-indstillinger for elektromagnetiske trip-enheder normalt 6 gange belastningsstrømmen.

• Når en bryder anvendes til kortslutningsbeskyttelse af en enkelt motor, er øjebliklige trip-indstillinger 1,35 gange motorens startstrøm (for DW-serien) eller 1,7 gange (for DZ-serien).

• Når en bryder anvendes til kortslutningsbeskyttelse af flere motorer, er øjebliklige trip-indstillinger 1,3 gange startstrømmen for den største motor plus driftsstrømmene for de øvrige motorer.

• Når en bryder anvendes som hovedbryder på lavspændingssiden af en distributions-transformator, bør dens afbrydelseskraft overstige kortslutningsstrømmen på lavspændingssiden af transformator. Trip-enhedens nominel strøm bør ikke være mindre end transformatorens nominel strøm. Kortslutningsbeskyttelsesindstillingen er normalt 6-10 gange transformatorens nominel strøm; overlastbeskyttelsesindstillingen er lig med transformatorens nominel strøm.

• Efter foreløbig valg af brydertype og rating, kræves koordinering med upstream og downstream beskyttelsesenheder for at undgå kaskaderende tripping og minimere ulykkesomfang.

Selektivitet af brydere

I distributionsystemer er brydere klassificeret som selektive eller ikke-selektive baseret på beskyttelsesygevirkning. Selektive lavspændingsbrydere har enten to- eller tre-trinsbeskyttelse. Øjeblikkelige og kort tidsforsinkede karakteristika anvendes til kortslutningsbeskyttelse, mens lang tidsforsinkede karakteristika anvendes til overlastbeskyttelse. Ikke-selektive brydere er typisk øjeblikkelige, anvendt kun til kortslutningsbeskyttelse, eller lang tidsforsinkede, anvendt kun til overlastbeskyttelse.

I distributionsystemer, hvis upstream-bryder er selektiv og downstream-bryder er ikke-selektiv eller selektiv, opnås selektivitet ved at udnytte tidsforsinkelsen af kort tidsforsinkede trip-enheder eller forskelle i tidsforsinkelsesindstillinger. Når upstream-bryder opererer med tidsforsinkelse, bør følgende overvejes:

• Uanset om downstream-bryder er selektiv eller ikke-selektiv, bør øjeblikkelig overstrømningstrip-indstilling for upstream-bryder generelt ikke være mindre end 1,1 gange den maksimale tre-fase kortslutningsstrøm ved downstream-bryders output.

• Hvis downstream-bryder er ikke-selektiv, for at undgå at upstream kort tidsforsinkede overstrømningstrip-enheder virker først på grund af utilstrækkelig sensitivitet hos downstream øjeblikkelige trip-enheder under kortslutning, bør kort tidsforsinkede overstrømningstrip-indstillinger for upstream-bryder generelt ikke være mindre end 1,2 gange downstream-bryders øjeblikkelige trip-enhed.

• Hvis downstream-bryder også er selektiv, for at sikre selektivitet, bør kort tidsforsinkede driftstider for upstream-bryder være mindst 0,1 sekunder længere end dem for downstream-bryder.

Generelt, for at sikre selektiv drift mellem upstream og downstream lavspændingsbrydere, bør upstream-bryder helst have kort tidsforsinkede overstrømningstrip-enheder, og dens driftsstrøm bør være mindst et niveau højere end downstream trip-enhed. Mindst bør upstream driftsstrøm Iop.1 ikke være mindre end 1,2 gange downstream driftsstrøm Iop.2, dvs. Iop.1 ≥ 1,2Iop.2.

Kaskaderende beskyttelse af brydere

I distributionsystemdesign skal koordinering mellem upstream og downstream brydere opnå "selektivitet, hastighed og sensitivitet". Selektivitet er relateret til koordinering mellem brydere, mens hastighed og sensitivitet er forbundet med beskyttelsesenheternes karakteristikker og kredsløbets driftsmodus.

Passende koordinering mellem upstream og downstream brydere gør det muligt at selektivt isolere den defekte kredsløb, hvilket sikrer, at andre ikke-defekte kredsløb fortsætter normal drift. Dårlig koordinering påvirker systemets pålidelighed.

Kaskaderende beskyttelse er en praktisk anvendelse af bryderens strømbegrænsende egenskaber. Dens hovedprincip er at udnytte strømbegrænsningsvirknings上游继续 对不起，我似乎在翻译过程中中断了。请允许我继续完成剩余部分的翻译。 ```html

Kaskaderende beskyttelse er en praktisk anvendelse af bryderens strømbegrænsende egenskaber. Dens hovedprincip er at udnytte strømbegrænsningsvirknings af upstream-bryderen (QF1), hvilket gør det muligt at vælge en downstream-bryder (QF2) med lavere afbrydelseskraft, hvilket reducerer omkostningerne. Strømbegrænsende upstream-bryder QF1 kan afbryde den maksimale forventede kortslutningsstrøm ved dens installationspunkt. Da upstream- og downstream-bryderne er forbundet i række, når der opstår en kortslutning ved QF2's output, vil den faktiske kortslutningsstrøm blive betydeligt reduceret af QF1's strømbegrænsningsvirkning, langt under den forventede kortslutningsstrøm ved dette punkt. Dermed forøges QF2's afbrydelseskraft effektivt af QF1, hvilket overstiger dens nominelle afbrydelseskraft.

Kaskaderende beskyttelse har visse betingelser: for eksempel, skal nabo-circuits ikke have kritiske belastninger (da QF1's tripping også ville afslutte QF3's circuit), og øjeblikkelige indstillinger for QF1 og QF2 skal være korrekt matchet. Kaskaderende data kan kun fastsættes eksperimentelt, og koordinering mellem upstream- og downstream-brydere skal leveres af producenten.

Sensitivitet af brydere

For at sikre pålidelig drift af øjeblikkelige eller kort tidsforsinkede overstrømningstrip-enheder under minimumsdriftsbetingelser og under den mildeste kortslutningsfejl inden for dens beskyttelsesområde, skal bryderens sensitivitet opfylde kravene i "Low-Voltage Electrical Distribution Design Code" (GB50054-95), som specificerer en sensitivitet på mindst 1,3, dvs. Sp = Ik.min / Iop ≥ 1,3. Her er Iop driftsstrømmen for øjeblikkelig eller kort tidsforsinket overstrømningstrip-enhed, Ik.min er en-fase eller to-fase kortslutningsstrømmen ved slutningen af den beskyttede linje under minimumsdriftsbetingelser, og Sp er bryderens sensitivitet.

Når der vælges en bryder, skal dens sensitivitet også verificeres. For selektive brydere med både kort tidsforsinkede og øjeblikkelige overstrømningstrip-enheder, behøves kun sensitiviteten for kort tidsforsinket trip-enhed at kontrolleres; sensitiviteten for øjeblikkelig trip-enhed behøver ikke at verificeres.

Valg og indstilling af bryderens trip-enheder

(1) Indstilling af øjeblikkelig overstrømningstrip-enhedens driftsstrøm
Nogle elektriske anlæg, der beskyttes af bryderen, har høje peak-strømme under opstart, flere gange den nominelle strøm, hvilket får bryderen til at opleve høje peak-strømme kortvarigt. Driftsstrømmen Iop(o) for øjeblikkelig overstrømningstrip-enhed må overstige kredsløbets peak-strøm Ipk, dvs. Iop(o) ≥ Krel·Ipk, hvor Krel er pålidelighedsfaktoren. Når der vælges en bryder, skal dens øjebliklige overstrømningstrip-indstilling overstige peak-strømmen for at undgå uønskede trippinger.

(2) Indstilling af kort tidsforsinket overstrømningstrip-enhedens driftsstrøm og tid
Driftsstrømmen Iop(s) for kort tidsforsinket overstrømningstrip-enhed skal også overstige kredsløbets peak-strøm Ipk, dvs. Iop(s) ≥ Krel·Ipk, hvor Krel er pålidelighedsfaktoren. Kort tidsforsinkede trip-tider er typisk 0,2s, 0,4s eller 0,6s, bestemt baseret på selektivitet med upstream- og downstream-beskyttelsesenheder, der sikrer, at upstream-enhed opererer senere end downstream-enhed med ét tidsinterval.

(3) Indstilling af lang tidsforsinket overstrømningstrip-enhedens driftsstrøm og tid
Lang tidsforsinket overstrømningstrip-enhed bruges primært til overlastbeskyttelse. Dens driftsstrøm Iop(l) skal kun overstige kredsløbets maksimale belastningsstrøm (beregnet strøm I30), dvs. Iop(l) ≥ Krel·I30, hvor Krel er pålidelighedsfaktoren. Driftstiden skal overstige den tilladte kortvarige overlastsvarighed for at undgå uønskede trippinger.

(4) Koordineringskrav mellem overstrømningstrip-enhedens driftsstrøm og beskyttet kredsløb
For at undgå isolationsbeskadigelse eller brand pga. overlast eller kortslutning uden at bryderen tripper, skal overstrømningstrip-enhedens driftsstrøm Iop opfylde betingelsen: Iop ≤ Kol·Ial. Her er Ial den tilladte strømføringsevne for isolerede kabler; Kol er den tilladte kortvarige overlastsfaktor - typisk 4,5 for øjebliklige og kort tidsforsinkede trip-enheder, 1,1 for lang tidsforsinkede trip-enheder, der bruges til kortslutningsbeskyttelse, og 1,0, når de kun bruges til overlastbeskyttelse. Hvis dette koordineringskrav ikke opfyldes, skal trip-enhedens indstilling justeres, eller leder- eller kabelforsnittet skal forøges passende.