Voolkatsevaliku valik ja seadistamine: täielik juhend alustades põhilineadmetest kuni selektiivse kaitse võtmiseni

Väljundite automaatide klassifitseerimine

(1) Õhuväljundite automaat (ACB)
Õhuväljundite automaati, mida tavaliselt nimetatakse ka katmismeta või üldiseks väljundite automaadiks, kogub kõik komponendid sisse eraldatud metallist raamistikku. See on tavaliselt avatüübilised, mis võimaldavad erinevate lisavarustuse paigaldamist, ja soodustab kontaktide ja osade lihtsat vahetamist. Seda kasutatakse tavaliselt peamiseks elektrivaata sulgina. Üleliikumiskaitseühikud hõlmavad elektromagnetilisi, elektronilisi ja intelligentsed tüüpe. Väljundite automaat pakub neliastmelist kaitset: pikaajaline viivitus, lühiajaline viivitus, otsene ja maanipuute kaitse. Iga kaitse seadistus saab raamistikku suuruse alusel reguleerida.

Õhuväljundite automaadid on sobivad 50 Hz AC, 380V või 660V nominalnapi ja 200A kuni 6300A nominalvooga varustatud jaotussüsteemides. Neid kasutatakse peamiselt elektrienergia jaotamiseks ja tsirkuite ning elektriseadmete kaitseks ülekoormuse, undervoltage, lühicircuitide, ühefaasise maanipuute ja muude veateadete eest. Need automaadid pakuvad mitmeid intelligentsed kaitsefunktsioone ja võimaldavad selektiivset kaitset. Tavalistes tingimustes saab neid kasutada tsirkuite sellelge sellelgemiseks. ACB-d, mille nominalvoog on kuni 1250A, saab kasutada 50 Hz AC, 380V võrgudes mootorite ülekoormuse ja lühicircuitide kaitseks.

Õhuväljundite automaadid on ka tavaliselt kasutuses transformaatoride 400V pooltel peamisteks sulgedeks, bus tie sulgedeks, suuremahuliste vedelike sulgedeks ja suurte mootorite juhtimissulgedeks.

(2) Plastmaseraami väljundite automaat (MCCB)
Tuntud ka kui plug-in väljundite automaat, plastmaseraami väljundite automaat sisaldab terminalid, kontakte, plamisoolijaid, üleliikumiskaitseühiku ja tööriistamehhanismi plastmaseraamis. Abikontaktid, undervoltage trip ühikud ja shunt trip ühikud on tavaliselt modulaarsed. Struktuur on kompaktne ja hooldus ei pruugi tavaliselt arvesse võtta. See on sobiv harukoormuste kaitseks. Plastmaseraami väljundite automaadid hõlmavad tavaliselt termo-magnetilisi üleliikumiskaitseühikuid, samas kui suuremad mudelid võivad olla varustatud tahkliku trippanduri sensoritega.

Üleliikumiskaitseühikud MCCB-de jaoks on saadaval elektromagnetilistes ja elektronilistes tüüpides. Tavaliselt on elektromagnetilised MCCB-d mitte-selektiivsed ja pakkuvad ainult pikaajalist viivitust ja otsene kaitset. Elektronilised MCCB-d pakkuvad nelja kaitsefunktsiooni: pikaajaline viivitus, lühiajaline viivitus, otsene ja maanipuute kaitse. Mõned uuesti tuuakse elektronilised MCCB-d sisaldavad ka piirkonnaselektiivset interlocki.

Plastmaseraami väljundite automaadid kasutatakse tavaliselt vedelike juhtimiseks ja kaitseks, väikese jaotustransformaatorite madalnapi pooltel peamisteks sulgedeks, terminaalsete energiajaotuse kontrolliks ja erinevate tootmismasinate elektrisulgudeks.

(3) Miniature Circuit Breaker (MCB)
Miniature circuit breaker on kõige laialdasemini kasutatav lõppteksti elektrisüsteemide lõpptekstisüsteemide lõppteksti kaitseseade. Seda kasutatakse lühicircuitide, ülekoormuse ja ülevoolu kaitseks ühe- ja kolmefaasilistes tsirkuitides kuni 125A, ja see on saadaval ühepolaarises (1P), kahepolaarises (2P), kolmepolaarises (3P) ja neljapolaarises (4P) konfiguratsioonides.

MCB koosneb tööriistamehhanismist, kontaktidest, kaitseseadmetest (erinevad üleliikumiskaitseühikud) ja plamisoolija süsteemist. Peamised kontaktid on sulgitud käsitöö või elektriliikumise teel. Pärast sulgemist lukustab vaba liikumismeheanism kontaktid sulgitud asendisse. Üleliikumiskaitseühiku spiraal ja termiline üleliikumiskaitseühiku segelduskomponent on sarikesse ühendatud peamise tsirgiga, samas kui undervoltage trip ühiku spiraal on paralleelselt ühendatud elektripääsuga.

Rahvuslike ehitiste elektrisüsteemi disainis kasutatakse miniature circuit breakereid peamiselt ülekoormuse, lühicircuitide, üleliikumise, jalaehituse, undervoltage, maanipuute, lekteerimise, automaatse kaheenergiaallikaga ümberlülitamise ja infrequent motori käivitamise kaitseks ja operatsioonideks.

Väljundite automaatide põhilised karakteristikud

(1) Nominaltoimingu napi (Ue)
Nominaltoimingu napi on väljundite automaadi nominale napi, mille all väljundite automaat võib pidevalt töötada määratletud normaalsete kasutustingimuste ja -parameetrite all.

Hiinas, kuni 220kV napitaseme korral, on maksimaalne toimingunapi 1,15 korda süsteemi nominalnap. 330kV ja suuremate napitasemetega on maksimaalne toimingunapi 1,1 korda nominalnap. Väljundite automaat peab säilitama isolatsiooni ja olema võimeline sulgima ja katmima süsteemi maksimaalse toimingunapi all.

(2) Nominaalne voog (In)
Nominaalne voog on üleliikumiskaitseühiku pideva kandevoo, mille ta suudab kanda ümbritseva temperatuuri all 40°C-st alla. Reguleeritava üleliikumiskaitseühiku jaoks viitab see maksimaalsele voogule, mille üleliikumiskaitseühik suudab pideva kandevoo kanda.

Kui seda kasutatakse ümbritsevas temperatuuris, mis on kõrgem kui 40°C, kuid ei ületa 60°C, võib väljundite automaat pikas perspektiivis töötada väiksemal koormusel.

(3) Ülekoormuse trip voogu seadistus (Ir)
Kui voog ületab üleliikumiskaitseühiku seadistust Ir, siis väljundite automaat tripib pärast aeglast viivitust. See esindab ka maksimaalset voogu, mille väljundite automaat suudab kanda tripimata. See väärtus peab olema suurem kui maksimaalne koormusvoog Ib, kuid väiksem kui tsirkuiti maksimaalne lubatud voog Iz.

Termo-magnetiliste üleliikumiskaitseühikute puhul on Ir tavaliselt reguleeritav 0,7–1,0 Ini vahel. Elektroniliste üleliikumiskaitseühikute puhul on reguleerimisraadius tavaliselt laiem, tavaliselt 0,4–1,0 Ini vahel. Reguleeritava üleliikumiskaitseühiku väljundite automaatide puhul, kus Ir = In.

(4) Lühicircuitide trip voogu seadistus (Im)
Lühicircuitide üleliikumiskaitseühik (otsene või lühiajaline viivitus) põhjustab väljundite automaadi kiire tripimise, kui tekib kõrgeid veavoogu. Selle tripimise künnis on Im.

(5) Nominaalne lühiajaline kandevoo (Icw)
See on voogu väärtus, mida lubatakse läbivooluks määratud perioodil ilma kahju tegemata ülekuumenemise tõttu.

(6) Katmise võime
Väljundite automaadi katmise võime viitab sellele, et see suudab ohutult katmida veavoogu, mis ei pruugi olla seotud selle nominaalse vooga. Tavalised määratlused hõlmavad 36kA ja 50kA. Seda tavaliselt jagatakse lõpliku lühicircuitide katmise võime (Icu) ja teeninduse lühicircuitide katmise võime (Ics) vahel.

Üldised printsiibid väljundite automaatide valimisel

Esiteks valige tüüp ja polaaride arv rakenduse järgi; seejärel valige nominaalne voog maksimaalse toiminguvooga järgi; lõpuks valige üleliikumiskaitseühiku tüüp ja lisavarustus. Konkreetsed nõuded on järgmised:

• Väljundite automaadi nominaltoimingu napi ≥ joone nominalnapi.

• Väljundite automaadi nominalne lühicircuitide tekitamine/katmine ≥ joone arvutatud laenguvoog.

• Väljundite automaadi nominalne lühicircuitide tekitamine/katmine ≥ joone maksimaalne võimalik lühicircuitide voog (tavaliselt arvutatakse RMS väärtusena).

• Joone lõpus olev ühefaasi maanipuute lühicircuitide voog ≥ 1,25 korda väljundite automaadi otsene (või lühiajaline viivitus) tripimise seadistus.

• Undervoltage trip ühiku nominalnapi = joone nominalnapi.

• Shunt trip ühiku nominalnapi = juhtimise energiaallikas.

• Elektrilise tööriistamehhanismi nominaltoimingu napi = juhtimise energiaallikas.

• Valgustussüsteemides kasutamisel on elektromagnetilise üleliikumiskaitseühiku otsene tripimise seadistus tavaliselt 6 korda laenguvoog.

• Kui väljundite automaatit kasutatakse ühe mootori lühicircuitide kaitseks, on otsene tripimise seadistus 1,35 korda mootori käivitamise voog (DW-sarja puhul) või 1,7 korda (DZ-sarja puhul).

• Kui väljundite automaatit kasutatakse mitme mootori lühicircuitide kaitseks, on otsene tripimise seadistus 1,3 korda suurima mootori käivitamise voog plus ülejäänud mootorite töövoog.

• Kui väljundite automaatit kasutatakse jaotustransformaatori madalnapi pooltel peamiseks sulgeks, peaks selle katmise võime ületama lühicircuitide voogu transformatori madalnapi pooltel. Üleliikumiskaitseühiku nominalvoog ei tohiks olla väiksem kui transformatori nominalvoog. Lühicircuitide kaitse seadistus on tavaliselt 6–10 korda transformatori nominalvoog; ülekoormuse kaitse seadistus võrdub transformatori nominalvooguga.

• Pärast väljundite automaadi tüübi ja määratluse eelnevat valikut, on vaja koordineerida ülemine ja alumine kaitsevarustus, et vältida kaskade tripimist ja vähendada õnnetuse ulatust.

Väljundite automaatide selektiivsus

Jaotussüsteemides klassifitseeritakse väljundite automaatide kaitseomadustele vastavalt selektiivseks või mitte-selektiivseks. Selektiivsed madalnapilised väljundite automaadid hõlmavad kas kahe- või kolmestage kaitset. Otsene ja lühiajaline viivitus kasutatakse lühicircuitide kaitseks, samas kui pikaajaline viivitus kasutatakse ülekoormuse kaitseks. Mitte-selektiivsed väljundite automaadid on tavaliselt otsene, kasutatakse ainult lühicircuitide kaitseks, või pikaajaline, kasutatakse ainult ülekoormuse kaitseks.

Jaotussüsteemides, kui ülemine väljundite automaat on selektiivne ja alumine väljundite automaat on mitte-selektiivne või selektiivne, saavutatakse selektiivsus lühiajalise viivituse üleliikumiskaitseühiku aja viivituse või ajaviivituse seadistuste erinevuste abil. Kui ülemine väljundite automaat töötab aja viivitusega, tuleb arvestada järgmistega:

• Olenemata sellest, kas alumine väljundite automaat on selektiivne või mitte-selektiivne, peaks ülemise väljundite automaadi otsene üleliikumiskaitseühiku tripimise seadistus tavaliselt olema vähemalt 1,1 korda alumise väljundite automaadi väljundile jääv maksimaalne kolmefaasi lühicircuitide voog.

• Kui alumine väljundite automaat on mitte-selektiivne, et vältida ülemise lühiajalise viivituse üleliikumiskaitseühiku esimest tööd lühicircuiti korral alumise otsene üleliikumiskaitseühiku ebapiisava tundlikkuse tõttu, peaks ülemise väljundite automaadi lühiajalise viivituse üleliikumiskaitseühiku tripimise seadistus tavaliselt olema vähemalt 1,2 korda alumise väljundite automaadi otsene tripimise seadistus.

• Kui alumine väljundite automaat on ka selektiivne, et tagada selektiivsus, peaks ülemise väljundite automaadi lühiajalise viivituse tööaeg olema vähemalt 0,1 sekundit pikem kui alumise väljundite automaadi tööaeg.

Tavaliselt, et tagada ülemise ja alumise madalnapilise väljundite automaatide vahel selektiivne töö, peaks ülemine väljundite automaat sobivalt lühiajalise viivituse üleliikumiskaitseühikuga olema ja tema töövoog peaks olema vähemalt ühe taseme kõrgem kui alumine trip ühik. Vähemalt peaks ülemine töövoog Iop.1 olema vähemalt 1,2 korda alumine töövoog Iop.2, st Iop.1 ≥ 1,2Iop.2.

Väljundite automaatide kaskade kaitse

Jaotussüsteemi disainis peab ülemise ja alumise väljundite automaatide vaheline koordineerimine saavutama "selektiivsuse, kiirus ja tundlikkuse". Selektiivsus seostatakse väljundite automaatide vahelise koordineerimisega, samas kui kiirus ja tundlikkus on seotud kaitsevarustuse omadustega ja tsirkuitide töörežiimiga.

Ülemise ja alumise väljundite automaatide korrektne koordineerimine võimaldab selektiivsete vigaste tsirkuite isoleerimist, tagades muude vigastamatute tsirkitude jätkuvat normaalset tööd. Halb koordineerimine mõjutab süsteemi usaldusväärsust.

Kaskade kaitse on väljundite automaatide voogpiiravate omaduste praktiline rakendus. Selle põhiline printsiip on kasutada ülemise väljundite automaadi (QF1) voogpiiravat mõju, mis võimaldab valida alumise väljundite automaadi (QF2) madalamate katmise võimetega, vähendades nii kulutusi. Voogpiirav ülemine väljundite automaat QF1 suudab katmida maksimaalset eelistatavat lühicircuitide voogu selle paigaldamiskohta. Kuna ülemine ja alumine väljundite automaat on sarikesse ühendatud, siis kui alumise väljundite automaadi QF2 väljundil tekib lühicircuit, on tegelik lühicircuitide voog oluliselt vähendatud QF1 voogpiirava mõju tõttu, jäädes palju alla eelistatavale lühicircuitide voogu sellel punktil. Seega, QF1 tugevdab efektivselt QF2 katmise võimet, ületades selle nominalkatmise võime.

Kaskade kaitsel on mingid tingimused: näiteks naaberjooned ei tohiks sisaldada kriitilisi koormusi (kuna QF1 tripimine deenergeeriks ka QF3 joone), ja QF1 ja QF2 otsene seadistus tuleb sobivalt sobitada. Kaskade andmed saavad määratleda ainult eksperimentaalselt, ja ülemise ja alumise väljundite automaatide vahelise koordineerimise peab pakkuma tootja.

Väljundite automaatide tundlikkus

Et tagada otsene või lühiajaline viivitus üleliikumiskaitseühiku tõhus töö minimaalsete süsteemi töötingimuste ja kaitseala ringi mildest lühicircuitide vea korral, tuleb väljundite automaadi tundlikkuse vastavalt "Madalnapilise elektrisüsteemi disainikodeksile" (GB50054-95) olla vähemalt 1,3, st Sp = Ik.min / Iop ≥ 1,3. Siin, Iop on otsene või lühiajaline viivitus üleliikumiskaitseühiku töövoog, Ik.min on kaitseala joone lõpus minimaalsete süsteemi töötingimuste korral ühe- või kaksfaasi lühicircuitide voog, ja Sp on väljundite automaadi tundlikkus.

Väljundite automaadi valimisel tuleb ka selle tundlikkust kontrollida. Valikuliste väljundite automaatide puhul, mis hõlmavad nii lühiajalise viivituse kui ka otsene üleliikumiskaitseühik, tuleb kontrollida vaid lühiajalise viivituse trip ühiku tundlikkust; otsene trip ühiku tundlikkust ei pea kontrollima.

Väljundite automaatide üleliikumiskaitseühiku valik ja seadistus

(1) Otsene üleliikumiskaitseühiku töövoogu seadistus
Mõned väljundite automaatide kaitse all olevad elektriseadmed on käivitamise ajal kõrge peakvoog, mitu korda nominalvooga, mis põhjustab väljundite automaatide lühiajalise kõrge peakvooga. Otsene üleliikumiskaitseühiku töövoog Iop(o) peab ületama tsirgiti peakvoog Ipk, st Iop(o) ≥ Krel·Ipk, kus Krel on usaldusväärsuse tegur. Väljundite automaadi valimisel tuleb tagada, et selle otsene üleliikumiskaitse seadistus ületaks peakvooga, et vältida ebavajalikku tripimist.

(2) Lühiajalise viivituse üleliikumiskaitseühiku töövoogu ja aja seadistus
Lühiajalise viivituse üleliikumiskaitseühiku töövoog Iop(s) peaks ka ületama tsirgiti peakvoog Ipk, st Iop(s) ≥ Krel·Ipk, kus Krel on usaldusväärsuse tegur. Lühiajalise viivituse trip aeg on tavaliselt 0,2s, 0,4s või 0,6s, määratakse selectivityga ülemise ja alumise kaitsevarustusega, tagades, et ülemine seade töötab hiljem kui alumine ühe ajastiku võrra.

(3) Pikaajalise viivituse üleliikumiskaitseühiku töövoogu ja aja seadistus
Pikaajalise viivituse üleliikumiskaitseühik on peamiselt mõeldud ülekoormuse kaitseks. Selle töövoog Iop(l) vajab üksnes ületada tsirgiti maksimaalset laenguvoogu (arvutatud voog I30), st Iop(l) ≥ Krel·I30, kus Krel on usaldusväärsuse tegur. Tööaeg peaks ületama lühiajaliste ülekoormuste lubatud kestust, et vältida ebavajalikku tripimist.

(4) Üleliikumiskaitseühiku töövoogu ja kaitsta tsirgiti koordineerimise nõuded
Ülekoormuse või lühicircuitide tõttu ilmnevate isolatsiooni kahjustuste või tulekahjude vältimiseks väljundite automaadi tripimise puudum