Prekidatelj struje: Potpuni vodič od osnovnih parametara do selektivne zaštite

Klasifikacija prekidača

(1) Zračni prekidač (ACB)
Zračni prekidač, također poznat kao oblikovani okvirni ili univerzalni prekidač, sadrži sve komponente unutar izoliranog metalnog okvira. Obično je otvorenog tipa, što omogućuje instalaciju različitih dodataka, te lako zamjenjivanje kontakata i dijelova. Često se koristi kao glavni prekidač za snabdevanje strujom. Prekidači za preopterećenje uključuju elektromagnetske, elektronske i inteligentne tipove. Prekidač pruža četverostupanjsku zaštitu: dugoročna odgoda, kratkoročna odgoda, trenutna i zaštita od zemljišta. Svaki stupanj zaštite može se podešavati u rasponu ovisno o veličini okvira.

Zračni prekidači su prikladni za AC 50Hz, imenovane napetosti od 380V ili 660V, te imenovane struje od 200A do 6300A u distribucijskim mrežama. Glavno se koriste za distribuciju električne energije i zaštitu krugova i opreme za proizvodnju struje od preopterećenja, nedovoljne napetosti, kratkog spoja, jednofaznog zemljišta i drugih grešaka. Ovi prekidači nude više inteligentnih funkcija zaštite i omogućuju selektivnu zaštitu. Pod normalnim uvjetima, mogu se koristiti za rijetko upravljanje krugovima. ACB-ovi s imenovanom strujom do 1250A mogu se koristiti u AC 50Hz, 380V mrežama za zaštitu motora od preopterećenja i kratkog spoja.

Zračni prekidači također se često koriste kao glavni prekidači na 400V strani transformatora, prekidači za vezu među bus linijama, prekidači za visok kapacitet isporuke struje i prekidači za kontrolu velikih motora.

(2) Oblikovani prekidač (MCCB)
Također poznat kao ulaganje prekidač, oblikovani prekidač sadrži terminali, kontakte, zagasioci lukova, prekidače za preopterećenje i mehanizme rada unutar plastike okvira. Pomoćni kontakti, prekidači za nedovoljnu napetost i paralelni prekidači često su modularni. Struktura je kompaktna, a održavanje se općenito ne smatra nužnim. Prikladan je za zaštitu graninih krugova. Oblikovani prekidači obično uključuju termo-magnetske prekidače, dok veći modeli mogu biti opremljeni solid-state prekidačima senzora.

Prekidači za preopterećenje za MCCB-e dostupni su u elektromagnetskom i elektronskom tipu. Obično, elektromagnetski MCCB-ovi nisu selektivni i pružaju samo dugoročnu odgodu i trenutnu zaštitu. Elektronski MCCB-ovi nude četiri funkcije zaštite: dugoročna odgoda, kratkoročna odgoda, trenutna i zaštita od zemljišta. Neki novi elektronski MCCB-ovi također imaju zonalnu selektivnu zaključanost.

Oblikovani prekidači se općenito koriste za kontrolu i zaštitu krugova isporuke, glavne prekidače na niskonaponskoj strani malih distribucijskih transformatora, kontrolu krajnje distribucije struje i kao prekidači snaga za različitu proizvodnu mašineriju.

(3) Miniaturizirani prekidač (MCB)
Miniaturizirani prekidač je najšire korišteni uređaj za zaštitu kraja u građevinskim električnim sistemima distribucije. Koristi se za zaštitu od kratkog spoja, preopterećenja i previsoke napetosti u jednofaznim i trofaznim krugovima do 125A, i dolazi u konfiguracijama sa jednim polom (1P), dva pola (2P), tri pola (3P) i četiri pola (4P).

MCB sastoji se od mehanizma rada, kontakata, zaštitnih uređaja (različiti prekidači za preopterećenje) i sistema za gašenje luka. Glavni kontakti zatvaraju se ručno ili električki. Nakon zatvaranja, slobodno-trip mehanizam zaključava kontakte u zatvorenom položaju. Bobina prekidača za preopterećenje i grijanje elementa termo prekidača povezani su serijalno s glavnim krugom, dok je bobina prekidača za nedovoljnu napetost povezana paralelno s napajanjem.

U građevinskom projektiranju električnih sustava, miniaturizirani prekidači se primarno koriste za zaštitu i operacije poput preopterećenja, kratkog spoja, previsoke struje, gubitka napetosti, nedovoljne napetosti, zemljišta, curenja, automatskog prebacivanja dvostrukog izvora struje i rijetko pokretanje motora.

Osnovni karakteristični parametri prekidača

(1) Imenovana radna napetost (Ue)
Imenovana radna napetost je nominalna napetost prekidača, pod kojom prekidač može neprekidno raditi pod utvrđenim normalnim uvjetima usluge i performansi.

U Kini, za razinu napetosti do 220kV, maksimalna radna napetost iznosi 1,15 puta imenovana napetost sustava; za 330kV i više, maksimalna radna napetost iznosi 1,1 puta imenovana napetost. Prekidač mora održavati izolaciju i biti sposoban zatvarati i prekidati pod maksimalnom radnom napetosti sustava.

(2) Imenovana struja (In)
Imenovana struja je struja koju prekidač za preopterećenje može nositi neprekidno pri temperaturi okoline ispod 40°C. Za prekidače s podešivim prekidačima za preopterećenje, to se odnosi na maksimalnu struju koju prekidač može nositi neprekidno.

Kada se koristi pri temperaturama iznad 40°C, ali ne preko 60°C, prekidač može raditi smanjenom opterećenjem za dugotrajnu uslugu.

(3) Podešena struja preopterećenja (Ir)
Kada struja premaši postavljenu vrijednost prekidača za preopterećenje Ir, prekidač tripuje nakon vremenske odgode. To predstavlja i maksimalnu struju koju prekidač može nositi bez tripovanja. Ova vrijednost mora biti veća od maksimalne struje opterećenja Ib, ali manja od maksimalne dopustive struje Iz kruga.

Za termo-magnetske prekidače, Ir se obično može podešavati unutar raspona 0,7–1,0In. Za elektronske prekidače, raspon podešavanja je obično širi, obično 0,4–1,0In. Za prekidače s nepodešivim prekidačima za preopterećenje, Ir = In.

(4) Podešena struja za prekid kratkog spoja (Im)
Prekidač za prekid kratkog spoja (trenutni ili kratkoročni) uzrokuje da prekidač brzo tripuje kada se pojave visoke struje greške. Njegova praga tripovanja je Im.

(5) Imenovana struja kratkoročne otpornosti (Icw)
To je vrijednost struje koja je dopuštena da prođe kroz vodilu tijekom određenog vremenskog perioda bez uzrokovanja oštećenja zbog pretjerane temperature.

(6) Kapacitet prekida
Kapacitet prekida prekidača odnosi se na njegovu sposobnost sigurnog prekida struje greške, što nije nužno povezano s njegovom imenovanom strujom. Uobičajene ocjene uključuju 36kA i 50kA. Općenito se dijeli na krajnji kapacitet prekida kratkog spoja (Icu) i servisni kapacitet prekida kratkog spoja (Ics).

Opće principi za odabir prekidača

Prvo, odaberite vrstu i broj polova prema primjeni; zatim odaberite imenovanu struju prema maksimalnoj radnoj struji; na kraju, odaberite vrstu prekidača za preopterećenje i dodataka. Konkretni zahtjevi su sljedeći:

• Imenovana radna napetost prekidača ≥ imenovana napetost linije.

• Imenovana kapacitet prekida kratkog spoja prekidača ≥ izračunata struja opterećenja linije.

• Imenovana kapacitet prekida kratkog spoja prekidača ≥ maksimalna moguća struja kratkog spoja u liniji (obično izračunata kao RMS vrijednost).

• Jednofazna struja kratkog spoja na kraju linije ≥ 1,25 puta postavljena vrijednost trenutnog (ili kratkoročnog) prekida prekidača.

• Imenovana napetost prekidača za nedovoljnu napetost = imenovana napetost linije.

• Imenovana napetost paralelnog prekidača = napajajuća napetost kontrolnog sustava.

• Imenovana radna napetost električnog mehanizma rada = napajajuća napetost kontrolnog sustava.

• Kada se koristi u svjetlosnim krugovima, postavljena vrijednost trenutnog prekida elektromagnetskog prekidača obično je 6 puta struja opterećenja.

• Kada se koristi prekidač za zaštitu od kratkog spoja jednog motora, postavljena vrijednost trenutnog prekida je 1,35 puta struja pokretanja motora (za DW seriju) ili 1,7 puta (za DZ seriju).

• Kada se koristi prekidač za zaštitu od kratkog spoja više motora, postavljena vrijednost trenutnog prekida je 1,3 puta struja pokretanja najvećeg motora plus radne struje ostalih motora.

• Kada se koristi prekidač kao glavni prekidač na niskonaponskoj strani distribucijskog transformatora, njegov kapacitet prekida treba premašiti struju kratkog spoja na niskonaponskoj strani transformatora. Imenovana struja prekidača za preopterećenje ne smije biti manja od imenovane struje transformatora. Postavljena vrijednost za zaštitu od kratkog spoja obično je 6–10 puta imenovana struja transformatora; postavljena vrijednost za zaštitu od preopterećenja jednaka je imenovanoj struji transformatora.

• Nakon prvobitnog odabira vrste i ocjene prekidača, potrebna je koordinacija s zaštitnim uređajima iznad i ispod kako bi se spriječilo lančano tripovanje i smanjila opseg nesreće.

Selektivnost prekidača

U distribucijskim sustavima, prekidači se klasi