Избор и подесување на прекинувач: Потпун водич од основни параметри до селективна заштита

Класификација на прекинувачите

(1) Воздушен прекинувач (ACB)
Воздушниот прекинувач, познат и како формиран прекинувач или универзален прекинувач, содржи сите компоненти во изолиран метален рам. Обично е отворен тип, што дозволува инсталирање на различни аксесоари и лесна замена на контактите и деловите. Често се користи како главен превключувач за заедничка напонска дистрибуција. За прекин од надмерна токовна вредност се користат електромагнетски, електронски и интелигентни типови. Прекинувачот нуди четирифазна заштита: долготрајно одложено, краткотрајно одложено, моментално и заштита од земјска поврзување. Секоја поставка за заштита може да се прилагоди во опсег според големината на рамот.

Воздушните прекинувачи се соодветни за мрежи на алтернативна струја на 50Hz, со назначени напони од 380V или 660V, и назначени стројеви од 200A до 6300A. Основно се користат за дистрибуција на електрична енергија и заштита на цепови и електрична опрема од прекомерна токовна вредност, недостиг на напон, кратки поврзувања, једнофазно земјско поврзување и други грешки. Овие прекинувачи нудат многу интелигентни функции за заштита и овозможуваат селективна заштита. Под нормални услови, можат да се користат за ретко превклучување на цепови. ACB-овите со назначени стројеви до 1250A можат да се користат во мрежи на 50Hz, 380V за заштита на мотори од прекомерна токовна вредност и кратки поврзувања.

Воздушните прекинувачи често се користат како главни превключувачи на страната на 400V на трансформаторите, као превключувачи за обединување на магистрални линии, превключувачи за големи поднесувачи и контролни превключувачи за големи мотори.

(2) Формиран прекинувач (MCCB)
Познат и како плуг-вграден прекинувач, формираниот прекинувач содржи терминали, контакти, камери за гасење на дуг, механизми за прекин и оперативни механизми во пластична обвивка. Помошните контакти, механизми за прекин од недостиг на напон и паралелни механизми за прекин често се модуларни. Конструкцијата е компактна, и одржуването обично не се разгледува. Соодветен е за заштита на гранични цепови. Формираните прекинувачи обично вклучуваат термомагнетски механизми за прекин, додека поголемите модели можат да бидат опремени со твердо-станални сензори за прекин.

Механизмите за прекин од прекомерна токовна вредност за MCCB-овите се достапни во електромагнетски и електронски типови. Обично, електромагнетските MCCB-ови не се селективни и нудат само долготрајно одложено и моментално прекинување. Електронските MCCB-ови нудат четири функции на заштита: долготрајно одложено, краткотрајно одложено, моментално и заштита од земјско поврзување. Некои ново воведени електронски MCCB-ови исто така имаат функција за зона-селективна интерлокирање.

Формираните прекинувачи обично се користат за контрола и заштита на поднесувачки цепови, главни превключувачи на нисконапонската страна на малите дистрибутивни трансформатори, контрола на терминална дистрибуција на енергија и како превключувачи на енергија за различни производствени машини.

(3) Миниатюрен прекинувач (MCB)
Миниатюрниот прекинувач е најшироко користен уред за заштита на крајните делови во системите за електрична дистрибуција во згради. Се користи за заштита од кратки поврзувања, прекомерна токовна вредност и прекомерен напон во једнофазни и трифазни цепови до 125A, и е достапен во конфигурации од една жица (1P), две жице (2P), три жице (3P) и четири жице (4P).

MCB-от се состои од оперативен механизм, контакти, защитни уреди (различни механизми за прекин) и систем за гасење на дуг. Главните контакти се затвараат рачно или електрично. После затварање, слободен механизам за прекин заклучува контактите во затворена позиција. Цевот на механизмот за прекин од прекомерна токовна вредност и нагревниот елемент на термичкиот механизам за прекин се поврзани во серија со главниот цеп, додека цевот на механизмот за прекин од недостиг на напон е поврзан паралелно со изворот на напон.

Во дизајнот на електричните системи во згради, миниатюрните прекинувачи се основно користат за заштита и управување на функции како прекомерна токовна вредност, кратки поврзувања, прекомерна токовна вредност, загуба на напон, недостиг на напон, земјско поврзување, изтечување, автоматско превклучување на двојни извори на напон и ретко пускане на мотори.

Основни карактеристички параметри на прекинувачите

(1) Назначен рабочи напон (Ue)
Назначен рабочи напон е номиналниот напон на прекинувачот, под кој прекинувачот може да работи непрекинато под специфицирани нормални услови за служба и перформанси.

Во Кина, за напонски нивоа до 220kV, максималниот рабочи напон е 1,15 пати од системскиот назначен напон; за 330kV и повисоко, максималниот рабочи напон е 1,1 пати од назначен напон. Прекинувачот мора да задржи изолација и да може да се затвори и прекине под максималниот рабочи напон на системот.

(2) Назначен ток (In)
Назначен ток е токот кој механизмот за прекин може да носи непрекинато при температура на околина под 40°C. За прекинувачи со прилагодливи механизми за прекин, тоа се однесува на максималниот ток кој механизмот за прекин може да носи непрекинато.

Кога се користат при температури на околина над 40°C, но под 60°C, прекинувачот може да работи со намалена нагрузка за долгорочна служба.

(3) Поставка на ток за прекин од прекомерна токовна вредност (Ir)
Кога токот надминува поставката Ir на механизмот за прекин, прекинувачот прекинува после временско одложување. Тоа исто така претставува максималниот ток кој прекинувачот може да носи без прекинување. Оваа вредност мора да биде поголема од максималниот ток на нагрузката Ib, но помала од максималниот дозволен ток Iz на цепот.

За термомагнетски механизми за прекин, Ir обично може да се прилагоди во опсег 0,7–1,0In. За електронски механизми за прекин, опсегот на прилагодување е обично пошир, обично 0,4–1,0In. За прекинувачи со неприлагодливи механизми за прекин од прекомерна токовна вредност, Ir = In.

(4) Поставка на ток за прекин од кратко поврзување (Im)
Механизмот за прекин од кратко поврзување (моментално или краткотрајно одложено) предизвикува прекинувачот да прекине брзо кога се појавуваат високи грешки во токот. Нејзината граница за прекинување е Im.

(5) Назначен ток за краткотрајно издрадливост (Icw)
Тоа е вредноста на токот кој е дозволен да мине низ проводник за одреден период без да предизвика повреди поради прекомерно загрејување.

(6) Капацитет за прекинување
Капацитетот за прекинување на прекинувачот се однесува на неговата способност да безопасно прекине грешки во токот, што не мора да биде сврзано со неговиот назначен ток. Зачесто се сретнуваат означувања како 36kA и 50kA. Обично се дели на крајна капацитет за прекинување на кратко поврзување (Icu) и капацитет за прекинување на кратко поврзување во служба (Ics).

Општи принципи за избор на прекинувачи

Прво, изберете типот и бројот на полова според примената; потоа изберете назначен ток според максималниот рабочи ток; на крај, изберете типот на механизмот за прекин и аксесоарите. Конкретните барања се следниве:

• Назначен рабочи напон на прекинувачот ≥ назначен напон на цепот.

• Назначен капацитет за прекинување на кратко поврзување на прекинувачот ≥ пресметан ток на нагрузката на цепот.

• Назначен капацитет за прекинување на кратко поврзување на прекинувачот ≥ можно максимален ток на кратко поврзување во цепот (обично пресметан како ефективна вредност).

• Еднофазен ток на кратко поврзување на земја на крајот на цепот ≥ 1,25 пати од моменталната (или краткотрајно одложена) поставка за прекин на прекинувачот.

• Назначен напон на механизмот за прекин од недостиг на напон = назначен напон на цепот.

• Назначен напон на механизмот за паралелен прекин = напон на контролен извор на напон.

• Назначен рабочи напон на електричниот механизам за управување = напон на контролен извор на напон.

• Кога се користи во осветителни цепови, моменталната поставка за прекин на електромагнетскиот механизам за прекин обично е 6 пати од токот на нагрузката.

• Кога се користи прекинувач за заштита од кратко поврзување на еден мотор, моменталната поставка за прекин е 1,35 пати од почетниот ток на моторот (за серијата DW) или 1,7 пати (за серијата DZ).

• Кога се користи прекинувач за заштита од кратко поврзување на повеќе мотори, моменталната поставка за прекин е 1,3 пати од почетниот ток на најголемиот мотор плус рабочите токови на останиот мотори.

• Кога се користи прекинувач како главен превключувач на нисконапонската страна на дистрибутивен трансформатор, неговиот капацитет за прекинување треба да надмине токот на кратко поврзување на нисконапонската страна на трансформаторот. Назначен ток на механизмот за прекин не треба да биде помал од назначен ток на трансформаторот. Поставката за заштита од кратко поврзување обично е 6–10 пати од назначен ток на трансформаторот; поставката за заштита од прекомерна токовна вредност е еднаква на назначен ток на трансформаторот.

• После првичен избор на типот и рейтингот на прекинувачот, потребна е координација со горниот и долниот заштитен уред за да се избегне каскадно прекинување и да се минимизира опсегот на несреќата.

Селективност на прекинувачите

Во дистрибутивни системи, прекинувачите се класифицираат како селективни или неселективни според перформансите на заштита. Селективните нисконапонски прекинувачи имаат две- или трифазна заштита. Моменталните и краткотрајно одложени карактеристики се користат за заштита од кратко поврзување, додека долготрајно одложените карактеристики се користат за заштита од прекомерна токовна вредност. Неселективните прекинувачи обично се моментални, користени само за заштита од кратко поврзување, или долготрајно одложени, користени само за заштита од прекомерна токовна вредност.

Во дистрибутивни системи, ако горниот прекинувач е селективен, а долниот прекинувач е неселективен или селективен, селективноста се постигува со користење на временското одложување на механизмот за прекин од кратко поврзување или разлики во временски поставки. Кога горниот прекинувач работи со временско одложување, треба да се разгледа следново:

• Без разлика дали долниот прекинувач е селективен или неселективен, моменталната поставка за прекин од прекомерна токовна вредност на горниот прекинувач обично треба да не биде помала од 1,1 пати од максималниот трофазен ток на кратко поврзување на излезот на долниот прекинувач.

• Ако долниот прекинувач е неселективен, за да се спречи горниот механизам за прекин од кратко поврзување со временско одложување да првично функционира поради недостиг на чувствителност на моменталниот механизам за прекин на долниот прекинувач при кратко поврзување, поставката за прекин од прекомерна токовна вредност на горниот прекинувач со временско одложување обично треба да не биде помала од 1,2 пати од моменталната поставка за прекин на долниот прекинувач.

• Ако долниот прекинувач е исто така селективен, за да се осигура селективност, временото на функционирање со временско одложување на горниот прекинувач треба да биде најмалку 0,1 секунди подолго од времето на функционирање на долниот прекинувач.

Обично, за да се осигура селективно функционирање помеѓу горниот и долниот нисконапонски прекинувач, горниот прекинувач најдобро е да има механизам за прекин од прекомерна токовна вредност со временско одложување, и неговиот рабоч ток треба да биде најмалку една нива поголем од токот на долниот механизам за прекин. Најмалку, рабочиот ток Iop.1 на горниот прекинувач треба да не биде помал од 1,2 пати од рабочиот ток Iop.2 на долниот прекинувач, т.е. Iop.1 ≥ 1,2Iop.2.

Каскадна заштита на прекинувачите

Во дизајнот на дистрибутивни системи, координацијата помеѓу горниот и долниот прекинувач мора да постигне "селективност, брзина и чувствителност." Селективността се однесува на координацијата помеѓу прекинувачите, додека брзината и чувствителноста се поврзани со карактеристиките на заштитниот уред и начинот на работа на цепот.

Правилната координација помеѓу горниот и долниот прекинувач овозможува селективно изолирање на дефектен цеп, што гарантира дека другите не-дефектни цепови продолжуваат со нормална работа. Лоша координација влијае на релабилноста на системот.

Каскадната заштита е практична примена на карактеристиките на ограничување на токот на прекинувачите. Неговата главна принципа е да се користи ефектот на ограничување на токот на горниот прекинувач (QF1), што овозможува избор на долниот прекинувач (QF2) со помал капацитет за прекинување, со што се намалува цената. Горниот прекинувач QF1 со ограничување на токот може да прекине максималниот очекуван ток на кратко поврзување на местото на инсталација. Бидејќи горниот и долниот прекинувач се поврзани во серија, кога се појавува кратко поврзување на излезот на долниот прекинувач QF2, реалниот ток на кратко поврзување значително се намалува поради ефектот на ограничување на токот на QF1, далеку подолу од очекуваниот ток на кратко поврзување на тоа место. Така, капацитетот за прекинување на QF2 е ефективно подигнат од QF1, надминувајќи неговиот назначен капацитет за прекинување.

Каскадната заштита има одредени услови: на пример, соседните цепови не треба да имаат критични нагрузки (бидејќи прекинувањето на QF1 исто така ќе исклучи цепот на QF3), и моменталните поставки на QF1 и QF2 мора да бидат правилно совпаѓаат. Каскадните податоци можат да се одредат само експериментално, и координацијата помеѓу горниот и долниот прекинувач мора да се достави од производителот.

Чувствителност на прекинувачите

За да се осигура надежно функционирање на моменталните или краткотрајно одложени механизми за прекин од прекомерна токовна вредност под минимални услови на работа на системот и при најблаги грешки на кратко поврзување во нивниот опсег на заштита, чувствителноста на прекинувачот мора да задоволи барањата на "Кодексот за дизајн на нисконапонски електрични дистрибутивни системи" (GB50054-95), кој специфицира чувствителност од најмалку 1,3, т.е. Sp = Ik.min / Iop ≥ 1,3. Тука, Iop е рабочиот ток на моменталните или краткотрајно одложени механизми за прекин од прекомерна токовна вредност, Ik.min е једнофазниот или двофазниот ток на кратко поврзување на крајот на заштитениот цеп под минимални услови на работа на системот, а Sp е чувствителноста на прекинувачот.

При избор на прекинувач, неговата чувствителност исто така треба да се провери. За селективни прекинувачи со механизми за прекин од прекомерна токовна вредност со краткотрајно одложено и моментално функционирање, само чувствителноста на механизмот за прекин со краткотрајно одложено функционирање треба да се провери; чувствителноста на моменталниот механизам за прекин не треба да се проверува.

Избор и поставување на механизми за прекин на прекинувачите