Áramkör-törési eszköz kiválasztása és beállítása: Teljes útmutató alapparaméterektől a szélsőséges védelemig

Áramközi kapcsolók osztályzása

(1) Légszerű áramközi kapcsoló (ACB)
A légszerű áramközi kapcsoló, más néven formált keret vagy univerzális áramközi kapcsoló, minden alkatrészt tartalmaz egy izolált fémkeretben. Általában nyílt típusú, ami lehetővé teszi különböző hozzáadott eszközök telepítését, és megkönnyíti a kapcsolók és részek cseréjét. Gyakran használják a fő tápegység-kapcsolóként. A túlmenő árammel indító egységek között szerepelnek elektromágneses, elektronikus és intelligens típusok. A kapcsoló négyfázisú védelmet nyújt: hosszú időbeli késleltetés, rövid időbeli késleltetés, azonnali és földhelyzeti védelem. Minden védelmi beállítás módosítható a keret méretének függvényében.

A légszerű áramközi kapcsolók alkalmasak 50 Hz-es AC, 380V vagy 660V-os jelzett feszültségű, 200A-tól 6300A-ig terjedő jelzett áramú elosztó hálózatokban. Főleg arra használják, hogy elosztsák az elektromos energiát, és védjék a köröket és a tápegységeket a túlterheléstől, alacsony feszültségtől, rövidzárt köröktől, egyfázisú földhelyzetektől és más hibáktól. Ezek a kapcsolók több intelligens védelmi funkciót is kínálnak, és lehetővé teszik a szelektív védelmet. Normál körülmények között ritkán használhatók a körök kapcsolására. 1250A-ig jelzett áramú ACB-ket 50 Hz-es, 380V-os hálózatokban használhatják a motorok túlterhelés és rövidzárt körök elleni védelmére.

A légszerű áramközi kapcsolókat gyakran használják transzformátorok 400V-os oldalán található főkapcsolókként, buszkapcsolókként, nagy kapacitású áramszolgáltató kapcsolókként, valamint nagy motorok irányító kapcsolóikként.

(2) Formált keretű áramközi kapcsoló (MCCB)
Más néven csatlakoztatott áramközi kapcsoló, a formált keretű áramközi kapcsoló a terminálkapcsolókat, a kapcsolókat, a tüzeléseltüntető kamrát, a túlmenő árammel indító egységet és a műveleti mechanizmust egy műanyag dobozban tárolja. A segéd-kapcsolók, alacsony feszültség mellett indító egységek és párhuzamos indító egységek gyakran modulárisak. A szerkezet kompakt, és általában nem szükséges karbantartás. Alárendelt körök védelmére alkalmas. A formált keretű kapcsolók általában hőmágneses túlmenő árammel indító egységeket tartalmaznak, míg a nagyobb modellek szilárdtestes indító érzékelőket is rendelkezhetnek.

Az MCCB-k túlmenő árammel indító egységei elektromágneses és elektronikus típusúak lehetnek. Az elektromágneses MCCB-k általában nem selektívek, és csak hosszú időbeli késleltetést és azonnali védelmet nyújtanak. Az elektronikus MCCB-k négy védelmi funkciót biztosítanak: hosszú időbeli késleltetést, rövid időbeli késleltetést, azonnali védelmet és földhelyzeti védelmet. Néhány új, bevezetett elektronikus MCCB-k zóna-szelektív összekötést is kínálnak.

A formált keretű áramközi kapcsolókat általában áramszolgáltató körök irányítására és védelmére, kis elosztó transzformátorok alacsony feszültségű oldalán található főkapcsolókként, végponti energiaelosztási irányításként, valamint különböző ipari gépek tápegységének kapcsolóikként használják.

(3) Kisméretű áramközi kapcsoló (MCB)
A kisméretű áramközi kapcsoló a legelterjedtebb végponti védelmi eszköz épületek elektromos végponti elosztási rendszereiben. Rövidzárt körök, túlterhelések és túlfeszültségek elleni védelmezésre szolgál egyfázisú és háromfázisú áramkörökben, amelyek jelzett árama 125A-ig terjed, és egy-, két-, három- és négypólos (1P, 2P, 3P, 4P) konfigurációkban érhetők el.

Egy MCB-ben található a műveleti mechanizmus, a kapcsolók, a védelmi eszközök (különböző túlmenő árammel indító egységek) és a tüzeléseltüntető rendszer. A főkapcsolók kézzel vagy elektromosan zárhatók. Zárás után egy szabadon mozgó guggoló mechanizmus bezárja a kapcsolókat. A túlmenő árammel indító egység tekercse és a hőmérsékleti indító egység fűtőelemének sorba van kötve a főárammal, míg az alacsony feszültség mellett indító egység tekercse párhuzamosan van kötve a tápegységgel.

A lakossági épületek elektromos tervezésében a kisméretű áramközi kapcsolók főleg túlterhelés, rövidzárt kör, túlmenő áram, feszültségvesztés, alacsony feszültség, földhelyzet, lefolyás, automatikus átkapcsolás két forrás között, és ritka motorindítás elleni védelemre és műveletre használják.

Az áramközi kapcsolók alapvető jellemző paraméterei

(1) Jelzett működési feszültség (Ue)
A jelzett működési feszültség az áramközi kapcsoló nevezetes feszültsége, amely alatt a kapcsoló folyamatosan működhet meghatározott normálhasználati és teljesítményi feltételek mellett.

Kínában, 220kV-ig terjedő feszültségniveleknél a maximális működési feszültség 1,15-szerese a rendszer jelzett feszültségének; 330kV-nál magasabb feszültségniveleknél a maximális működési feszültség 1,1-szerese a jelzett feszültségnek. Az áramközi kapcsolónak meg kell őriznie a szigeteltséget, és képesnek kell lennie a zárásra és a szakításra a rendszer maximális működési feszültségénél.

(2) Jelzett áram (In)
A jelzett áram az a folyamatosan hordozható áram, amelyet a túlmenő árammel indító egység 40°C-nál alacsonyabb környezőhőmérsékleten tud hordozni. Szabályozható túlmenő árammel indító egységek esetén ez a maximálisan folyamatosan hordozható áramot jelenti.

Ha a környezőhőmérséklet 40°C-nál magasabb, de nem haladja meg a 60°C-ot, a kapcsoló csökkentett terhelés mellett működhet hosszú ideig.

(3) Túlterhelési indítási áram beállítása (Ir)
Amikor az áram meghaladja a túlmenő árammel indító egység Ir beállítását, az áramközi kapcsoló időzített módon indul. Ez is a legnagyobb áramot jelenti, amelyet a kapcsoló hordozhat anélkül, hogy indulna. Ez a érték nagyobbnak kell lennie, mint a maximális terhelési áram Ib, de kisebbnek, mint a kör maximálisan megengedett áramának Iz értéke.

Hőmágneses túlmenő árammel indító egységek esetén az Ir általában 0,7–1,0In között állítható. Elektronikus túlmenő árammel indító egységek esetén az állítható tartomány általában szélesebb, tipikusan 0,4–1,0In. Nem állítható túlmenő árammel indító egységek esetén Ir = In.

(4) Rövidzárt kör indítási áram beállítása (Im)
A rövidzárt kör indító egység (azonnalos vagy rövid időbeli késleltetés) gyorsan indítja az áramközi kapcsolót nagy hibajárási áramok esetén. Indítási küszöbe Im.

(5) Jelzett rövid időbeli tűrése (Icw)
Ez a folyamatosan hordozható áram értéke adott időtartamra, amely nem okoz károsítást a hőtartás miatt.

(6) Szakítóképesség
Az áramközi kapcsoló szakítóképessége annak képességét jelenti, hogy biztonságosan szakítsa a hibajárási áramokat, ami nem feltétlenül kapcsolódik a jelzett áramhoz. Gyakori jelzett értékek 36kA és 50kA. Általában két részre osztják: a végső rövidzárt kör szakítóképesség (Icu) és a szolgálati rövidzárt kör szakítóképesség (Ics).

Az áramközi kapcsolók kiválasztásának általános elvei

Először, a típus és a pólok számát az alkalmazás alapján válassza ki; majd a jelzett áramot a maximális működési áram alapján; végül válassza a túlmenő árammel indító egység és a hozzáadott eszközök típusát. A specifikus követelmények a következők:

• Az áramközi kapcsoló jelzett működési feszültsége ≥ a vonal jelzett feszültsége.

• Az áramközi kapcsoló jelzett rövidzárt kör záró/szakító képessége ≥ a vonal számolt terhelési árama.

• Az áramközi kapcsoló jelzett rövidzárt kör záró/szakító képessége ≥ a vonalban lehetséges maximális rövidzárt kör árama (általában hatványérték szerint számított).

• A vonal végén lévő egyfázisú földhelyzeti rövidzárt kör árama ≥ 1,25-szeres a kapcsoló azonnali (vagy rövid időbeli késleltetéses) indítási beállítása.

• Az alacsony feszültség mellett indító egység jelzett feszültsége = a vonal jelzett feszültsége.

• A párhuzamos indító egység jelzett feszültsége = a vezérlő tápegység feszültsége.

• Az elektromos műveleti mechanizmus jelzett működési feszültsége = a vezérlő tápegység feszültsége.

• Fénykörökben használva, az elektromágneses indító egység azonnali indítási beállítása általában 6-szorosa a terhelési áramnak.

• Egyetlen motort védő áramközi kapcsoló esetén az azonnali indítási beállítás 1,35-szerese a motor indítási áramának (DW sorozat esetén) vagy 1,7-szerese (DZ sorozat esetén).

• Több motort védő áramközi kapcsoló esetén az azonnali indítási beállítás 1,3-szorosa a legnagyobb motor indítási áramának, plusz a többi motor működési áramai.

• Az áramközi kapcsoló, ha főkapcsolóként használják egy elosztó transzformátor alacsony feszültségű oldalán, szakítóképessége meghaladja a transzformátor alacsony feszültségű oldalán lévő rövidzárt kör áramát. Az indító egység jelzett árama nem lehet kevesebb, mint a transzformátor jelzett árama. A rövidzárt kör elleni védelmi beállítás általában 6-10-szerese a transzformátor jelzett áramának; a túlterhelés elleni védelmi beállítás egyenlő a transzformátor jelzett áramával.

• Miután előzetesen kiválasztották az áramközi kapcsoló típusát és jelzett értékét, koordinációt kell biztosítani a felső- és alsóirányú védelmi eszközökkel, hogy elkerüljék a sorozatos indítást, és minimalizálják a baleset területét.

Az áramközi kapcsolók szelektivitása

Az elosztó rendszerekben az áramközi kapcsolókat szelektívnek vagy nemszelektívnek osztják be a védelmi teljesítményük alapján. A szeletív alacsony feszültségű áramközi kapcsolók kétfázisú vagy háromfázisú védelmet biztosítanak. Az azonnali és rövid időbeli késleltetéses jellemzők rövidzárt kör elleni védelmet, míg a hosszú időbeli késleltetéses jellemzők túlterhelés elleni védelmet biztosítanak. A nemszelektív kapcsolók általában azonnaliak, csak rövidzárt kör elleni védelmet, vagy hosszú időbeli késleltetésesek, csak túlterhelés elleni védelmet biztosítanak.

Az elosztó rendszerekben, ha a felsőirányú kapcsoló szelektív, és az alsóirányú kapcsoló nemszelektív vagy szelektív, a szelektivitást a rövid időbeli késleltetéses indító egység időzítése vagy az időzítési beállítások különbözőségei révén érik el. Ha a felsőirányú kapcsoló időzített módon működik, vegye figyelembe a következőket:

• Függetlenül attól, hogy az alsóirányú kapcsoló szelektív-e vagy nemszelektív, a felsőirányú kapcsoló azonnali túlmenő árammel indító beállítása általában legalább 1,1-szerese a legnagyobb háromfázisú rövidzárt kör áramának az alsóirányú kapcsoló kimeneténél.

• Ha az alsóirányú kapcsoló nemszelektív, akkor a felsőirányú rövid időbeli késleltetéses túlmenő árammel indító beállításának általában legalább 1,2-szerese kell lennie az alsóirányú kapcsoló azonnali indító egységének beállításának, hogy elkerülje a felsőirányú rövid időbeli késleltetéses túlmenő árammel indító egység előbbi működését a rövidzárt kör esetén, amikor az alsóirányú azonnali indító egység érzékenysége elégtelen.

• Ha az alsóirányú kapcsoló is szelektív, akkor a szelektivitás biztosításához a felsőirányú kapcsoló rövid időbeli késleltetéses működési ideje legalább 0,1 másodperccel hosszabb kell, hogy legyen, mint az alsóirányú kapcsolóé.

Általában, hogy biztosítsa a felső- és alsóirányú alacsony feszültségű áramközi kapcsolók közötti szelektív működést, a felsőirányú kapcsolónak a rövid időbeli késleltetéses túlmenő árammel indító egységnek kell rendelkeznie, és működési áramának legalább egy szinttel nagyobbnak kell lennie, mint az alsóirányú indító egységének. Minimálisan, a felsőirányú működési áram Iop.1 legalább 1,2-szerese kell, hogy legyen az alsóirányú működési áram Iop.2-nek, azaz Iop.1 ≥ 1,2Iop.2.

Az áramközi kapcsolók sorozatos védelme

Az elosztó rendszer tervezésében a felső- és alsóirányú áramközi kapcsolók közötti koordináció "szelektivitást, sebességet és érzékenységet" kell biztosítson. A szelektivitás a kapcsolók közötti koordinációval, a sebesség és az érzékenység pedig a védelmi eszköz jellemzőivel és a kör működési módjával kapcsolatos.

A felső- és alsóirányú kapcsolók közötti megfelelő koordináció lehetővé teszi a hibás kör szelektív elkülönítését, így biztosítva a többi nem hibás kör normális működését. A rossz koordináció befolyásolja a rendszer megbízhatóságát.

A sorozatos védelem az áramközi kapcsolók áramkorlátozó jellemzőinek gyakorlati alkalmazása. Fő elve, hogy a felsőirányú kapcsoló (QF1) áramkorlátozó hatását használja, ami lehetővé teszi, hogy a QF2 alsóirányú kapcsoló alacsonyabb szakítóképességgel rendelkezzen, így csökkentve a költséget. A felsőirányú áramkorlátozó QF1 kapcsoló képes a legnagyobb előre látható rövidzárt kör áramának szakítására a telepítési pontján. Mivel a felső- és alsóirányú kapcsolók sorban vannak, amikor a QF2 alsóirányú kapcsoló kimenetén rövidzárt kör történik, a valós rövidzárt kör áram jelentősen csökken a QF1 áramkorlátozó hatásának következtében, sokkal alacsonyabb, mint a ponton előre látható rövidzárt kör árama. Így a QF2 szakítóképessége hatékonyan megnövekedik a QF1 által, meghaladva a jelzett szakítóképességét.

A sorozatos védelemnek bizonyos feltételei vannak: például, a szomszédos körök nem tartalmazhatnak kritikus terheléseket (mivel a QF1 indítása leállítaná a QF3 kör energiát), és a QF1 és QF2 azonnali beállításai megfelelően kell, hogy illeszkedjenek. A sorozatos adatok csak kísérleti úton határozhatók meg, és a felső- és alsóirányú kapcsolók közötti koordinációt a gyártóval kell biztosítani.

Az áramközi kapcsolók érzékenysége

A minimális rendszer működési körülmények között és a leggyengébb rövidzárt kör hiba esetén az azonnali vagy rövid időbeli késleltetéses túlmenő árammel indító egység megbízható működésének biztosítása érdekében az áramközi kapcsoló érzékenysége meg kell feleljen a "Alacsony feszültségű elektromos elosztási tervezési szabályzat" (GB50054-95) követelményeinek, amelyek szerint az érzékenységnek legalább 1,3-asnak kell lennie, azaz Sp = Ik.min / Iop ≥ 1,3. Itt Iop az azonnali vagy rövid időbeli késleltetéses túlmenő árammel indító egység működési árama, Ik.min a védett vonal végén lévő egy- vagy kétfázisú rövidzárt