Pemilihan dan Penetapan Peralatan Pengganggu Litar: Panduan Lengkap dari Parameter Asas hingga Perlindungan Pembezuan

Pengelasan Pemutus Litar

(1) Pemutus Litar Udara (ACB)
Pemutus litar udara, juga dikenali sebagai pemutus litar bingkai dicetak atau pemutus litar serbaguna, mengandungi semua komponen di dalam bingkai logam berasingan. Ia biasanya terbuka, membolehkan pemasangan pelbagai aksesori, dan memudahkan penggantian kontak dan bahagian. Ia biasanya digunakan sebagai switch bekalan kuasa utama. Unit trip arus lebih termasuk jenis elektromagnetik, elektronik, dan cergas. Pemutus ini memberikan perlindungan empat peringkat: penangguhan masa panjang, penangguhan masa pendek, segera, dan perlindungan kesalahan ke tanah. Setiap tetapan perlindungan boleh disesuaikan dalam julat berdasarkan saiz bingkai.

Pemutus litar udara sesuai untuk AC 50Hz, voltan terkini 380V atau 660V, dan arus terkini dari 200A hingga 6300A dalam rangkaian pengagihan. Ia digunakan secara utama untuk mengagihkan tenaga elektrik dan melindungi litar dan peralatan kuasa daripada beban berlebihan, undervoltage, hubungan singkat, grounding satu fasa, dan kesalahan lain. Pemutus ini menawarkan pelbagai fungsi perlindungan cerdas dan membolehkan perlindungan selektif. Di bawah keadaan normal, ia boleh digunakan untuk penukaran litar yang jarang. ACB dengan rating sehingga 1250A boleh digunakan dalam rangkaian AC 50Hz, 380V untuk melindungi motor daripada beban berlebihan dan hubungan singkat.

Pemutus litar udara juga biasanya digunakan sebagai switch utama pada sisi 400V transformator, switch penghubung bus, switch pengumpan kapasiti tinggi, dan switch kawalan motor besar.

(2) Pemutus Litar Bingkai Dicetak (MCCB)
Juga dikenali sebagai pemutus litar plug-in, pemutus litar bingkai dicetak mengandungi terminal, kontak, ruang pemadam ark, unit trip, dan mekanisme operasi di dalam selubung plastik. Kontak tambahan, unit trip undervoltage, dan unit trip shunt sering modular. Struktur ini padat, dan penyelenggaraan umumnya tidak dipertimbangkan. Ia sesuai untuk perlindungan litar cabang. Pemutus bingkai dicetak biasanya termasuk unit trip thermal-magnetik, manakala model yang lebih besar mungkin dilengkapi dengan sensor trip semikonduktor.

Unit trip arus lebih untuk MCCB tersedia dalam jenis elektromagnetik dan elektronik. Biasanya, MCCB elektromagnetik adalah tidak selektif dan hanya menyediakan perlindungan penangguhan masa panjang dan segera. MCCB elektronik menawarkan empat fungsi perlindungan: penangguhan masa panjang, penangguhan masa pendek, segera, dan perlindungan kesalahan ke tanah. Beberapa MCCB elektronik baru juga mempunyai interlocking zon-selektif.

Pemutus litar bingkai dicetak biasanya digunakan untuk kawalan dan perlindungan litar pengumpan, switch utama pada sisi rendah tegangan transformator pengagihan kecil, kawalan pengagihan tenaga terminal, dan sebagai switch kuasa bagi pelbagai mesin pengeluaran.

(3) Pemutus Litar Miniatur (MCB)
Pemutus litar miniatur adalah peranti perlindungan terminal yang paling banyak digunakan dalam sistem pengagihan elektrik akhir bangunan. Ia digunakan untuk perlindungan terhadap hubungan singkat, beban berlebihan, dan overvoltage dalam litar satu fasa dan tiga fasa hingga 125A, dan datang dalam konfigurasi tunggal (1P), ganda (2P), tiga (3P), dan empat (4P).

MCB terdiri daripada mekanisme operasi, kontak, peranti pelindung (pelbagai unit trip), dan sistem pemadam ark. Kontak utama ditutup secara manual atau elektrik. Selepas ditutup, mekanisme tripping bebas mengunci kontak dalam kedudukan tertutup. Kumparan unit trip arus lebih dan elemen pemanasan unit trip termal disambungkan secara siri dengan litar utama, manakala kumparan unit trip undervoltage disambungkan secara selari dengan bekalan kuasa.

Dalam reka bentuk elektrik bangunan sivil, pemutus litar miniatur kebanyakannya digunakan untuk tujuan perlindungan dan operasi seperti beban berlebihan, hubungan singkat, arus berlebihan, kehilangan voltan, undervoltage, grounding, kebocoran, penukaran automatik sumber kuasa berganda, dan permulaan motor yang jarang.

Parameter Ciri Asas Pemutus Litar

(1) Voltan Operasi Terkini (Ue)
Voltan operasi terkini adalah voltan nominal pemutus litar, di bawah mana pemutus boleh beroperasi secara berterusan di bawah syarat perkhidmatan dan prestasi yang ditentukan.

Di China, untuk tahap voltan sehingga 220kV, voltan operasi maksimum adalah 1.15 kali voltan terkini sistem; untuk 330kV dan ke atas, voltan operasi maksimum adalah 1.1 kali voltan terkini. Pemutus litar mesti mengekalkan pengasingan dan mampu menutup dan memutus di bawah voltan operasi maksimum sistem.

(2) Arus Terkini (In)
Arus terkini adalah arus yang boleh dibawa oleh unit trip secara berterusan pada suhu ambien di bawah 40°C. Untuk pemutus dengan unit trip boleh disesuaikan, ia merujuk kepada arus maksimum yang boleh dibawa oleh unit trip secara berterusan.

Apabila digunakan pada suhu ambien di atas 40°C tetapi tidak melebihi 60°C, pemutus mungkin beroperasi dengan beban yang dikurangkan untuk perkhidmatan jangka panjang.

(3) Tetapan Arus Trip Overload (Ir)
Apa-apa arus yang melebihi tetapan Ir unit trip, pemutus litar akan trip selepas penangguhan masa. Ia juga mewakili arus maksimum yang boleh dibawa oleh pemutus tanpa trip. Nilai ini mesti lebih besar daripada arus beban maksimum Ib tetapi kurang daripada arus maksimum yang dibenarkan Iz litar.

Untuk unit trip thermal-magnetik, Ir biasanya boleh disesuaikan dalam 0.7–1.0In. Untuk unit trip elektronik, julat penyesuaian biasanya lebih luas, biasanya 0.4–1.0In. Untuk pemutus dengan unit trip arus berlebihan yang tidak boleh disesuaikan, Ir = In.

(4) Tetapan Arus Trip Hubungan Singkat (Im)
Unit trip hubungan singkat (segera atau penangguhan masa pendek) menyebabkan pemutus litar trip dengan cepat apabila arus kesalahan tinggi berlaku. Ambang tripnya adalah Im.

(5) Arus Tahan Sementara Terkini (Icw)
Ini adalah nilai arus yang dibenarkan untuk melalui konduktor untuk tempoh yang ditetapkan tanpa menyebabkan kerosakan akibat panas berlebihan.

(6) Kapasiti Pemutusan
Kapasiti pemutusan pemutus litar merujuk kepada kemampuan untuk memutuskan arus kesalahan dengan selamat, yang tidak semestinya berkaitan dengan arus terkini. Penarafan biasa termasuk 36kA dan 50kA. Ia biasanya dibahagikan kepada kapasiti pemutusan hubungan singkat maksimum (Icu) dan kapasiti pemutusan hubungan singkat perkhidmatan (Ics).

Prinsip Am untuk Pilihan Pemutus Litar

Pertama, pilih jenis dan bilangan kutub berdasarkan aplikasi; kemudian pilih arus terkini berdasarkan arus operasi maksimum; akhirnya, pilih jenis unit trip dan aksesori. Keperluan spesifik adalah seperti berikut:

• Voltan operasi terkini pemutus litar ≥ voltan terkini garis.

• Kapasiti pembuatan/pemutusan hubungan singkat terkini pemutus litar ≥ arus beban kira-kira garis.

• Kapasiti pembuatan/pemutusan hubungan singkat terkini pemutus litar ≥ arus hubungan singkat maksimum yang mungkin dalam garis (biasanya dikira sebagai nilai RMS).

• Arus hubungan singkat satu fasa ke tanah di hujung garis ≥ 1.25 kali tetapan trip segera (atau penangguhan masa pendek) pemutus litar.

• Voltan terkini unit trip undervoltage = voltan terkini garis.

• Voltan terkini unit trip shunt = voltan bekalan kuasa kawalan.

• Voltan operasi terkini mekanisme operasi elektrik = voltan bekalan kuasa kawalan.

• Apabila digunakan dalam litar pencahayaan, tetapan trip segera unit trip elektromagnetik biasanya 6 kali arus beban.

• Apabila menggunakan pemutus litar untuk perlindungan hubungan singkat motor tunggal, tetapan trip segera adalah 1.35 kali arus permulaan motor (untuk siri DW) atau 1.7 kali (untuk siri DZ).

• Apabila menggunakan pemutus litar untuk perlindungan hubungan singkat beberapa motor, tetapan trip segera adalah 1.3 kali arus permulaan motor terbesar ditambah arus operasi motor yang lain.

• Apabila menggunakan pemutus litar sebagai switch utama pada sisi rendah tegangan transformator pengagihan, kapasiti pemutusannya harus melebihi arus hubungan singkat pada sisi rendah tegangan transformator. Arus terkini unit trip tidak boleh kurang daripada arus terkini transformator. Tetapan perlindungan hubungan singkat biasanya 6–10 kali arus terkini transformator; tetapan perlindungan beban berlebihan sama dengan arus terkini transformator.

• Setelah memilih jenis dan rating pemutus litar secara asas, koordinasi dengan peranti pelindung hulu dan hilir diperlukan untuk mengelakkan trip berturutan dan meminimumkan skop kemalangan.

Selektiviti Pemutus Litar

Dalam sistem pengagihan, pemutus litar diklasifikasikan sebagai selektif atau tidak selektif berdasarkan prestasi perlindungan. Pemutus litar rendah voltan selektif mempunyai perlindungan dua atau tiga peringkat. Ciri segera dan penangguhan masa pendek digunakan untuk perlindungan hubungan singkat, manakala ciri penangguhan masa panjang digunakan untuk perlindungan beban berlebihan. Pemutus tidak selektif biasanya segera, hanya digunakan untuk perlindungan hubungan singkat, atau penangguhan masa panjang, hanya digunakan untuk perlindungan beban berlebihan.

Dalam sistem pengagihan, jika pemutus hulu adalah selektif dan pemutus hilir adalah tidak selektif atau selektif, selektiviti dicapai dengan menggunakan penangguhan masa unit trip penangguhan masa pendek atau perbezaan dalam tetapan penangguhan masa. Apabila pemutus hulu beroperasi dengan penangguhan masa, pertimbangkan yang berikut:

• Tidak kira sama ada pemutus hilir adalah selektif atau tidak selektif, tetapan trip arus berlebihan segera pemutus hulu biasanya tidak kurang daripada 1.1 kali arus hubungan singkat tiga fasa maksimum pada output pemutus hilir.

• Jika pemutus hilir adalah tidak selektif, untuk mengelakkan unit trip penangguhan masa pendek arus berlebihan hulu beroperasi terlebih dahulu kerana sensitiviti unit trip segera hilir yang tidak mencukupi semasa hubungan singkat, tetapan trip penangguhan masa pendek arus berlebihan pemutus hulu biasanya tidak kurang daripada 1.2 kali unit trip segera pemutus hilir.

• Jika pemutus hilir juga selektif, untuk memastikan selektiviti, masa operasi penangguhan masa pendek pemutus hulu harus sekurang-kurangnya 0.1 saat lebih lama daripada pemutus hilir.

Secara umumnya, untuk memastikan operasi selektif antara pemutus litar rendah voltan hulu dan hilir, pemutus hulu sebaiknya mempunyai unit trip penangguhan masa pendek arus berlebihan, dan arus operasinya harus sekurang-kurangnya satu peringkat lebih tinggi daripada unit trip hilir. Paling tidak, arus operasi hulu Iop.1 tidak boleh kurang daripada 1.2 kali arus operasi hilir Iop.2, iaitu Iop.1 ≥ 1.2Iop.2.

Perlindungan Berturutan Pemutus Litar

Dalam reka bentuk sistem pengagihan, koordinasi antara pemutus litar hulu dan hilir mesti mencapai "selektiviti, kelajuan, dan sensitiviti." Selektiviti berkaitan dengan koordinasi antara pemutus, manakala kelajuan dan sensitiviti berkaitan dengan ciri-ciri peranti pelindung dan mod operasi litar.

Koordinasi yang betul antara pemutus hulu dan hilir membolehkan isolasi selektif litar yang rosak, memastikan litar lain yang tidak rosak terus beroperasi normal. Koordinasi yang buruk mempengaruhi kebolehpercayaan sistem.

Perlindungan berturutan adalah aplikasi praktikal ciri-ciri had arus pemutus litar. Prinsip utamanya adalah menggunakan efek had arus pemutus hulu (QF1), yang membolehkan pemilihan pemutus hilir (QF2) dengan kapasiti pemutusan yang lebih rendah, seterusnya mengurangkan kos. Pemutus hulu QF1 yang had arus boleh memutuskan arus hubungan singkat maksimum prospektif pada titik pemasangannya. Oleh kerana pemutus hulu dan hilir disambung secara siri, apabila hubungan singkat berlaku pada output pemutus hilir QF2, arus hubungan singkat sebenar sangat berkurangan oleh efek had arus QF1, jauh di bawah arus hubungan singkat prospektif pada titik tersebut. Oleh itu, kapasiti pemutusan QF2 ditingkatkan secara efektif oleh QF1, melebihi kapasiti pemutusan terkini.

Perlindungan berturutan mempunyai syarat-syarat tertentu: misalnya, litar bersebelahan tidak boleh mempunyai beban kritikal (kerana trip QF1 juga akan mendayakan litar QF3), dan tetapan segera QF1 dan QF2 mesti dipadankan dengan betul. Data berturutan hanya boleh ditentukan secara eksperimental, dan koordinasi antara pemutus hulu dan hilir mesti disediakan oleh pembuat.

Sensitiviti Pemutus Litar

Untuk memastikan operasi yang dapat dipercayai unit trip arus berlebihan segera atau penangguhan masa pendek di bawah syarat operasi minimum sistem dan semasa kesalahan hubungan singkat yang paling ringan dalam lingkungan perlindungan, sensitiviti pemutus litar mesti memenuhi keperluan "Kod Reka Bentuk Pengagihan Elektrik Rendah Voltan" (GB50054-95), yang menetapkan sensitiviti sekurang-kurangnya 1.3, iaitu Sp = Ik.min / Iop ≥ 1.3. Di sini, Iop adalah arus operasi unit trip arus berlebihan segera atau penangguhan masa pendek, Ik.min adalah arus hubungan singkat satu fasa atau dua fasa di hujung litar yang dilindungi di bawah syarat operasi minimum, dan Sp adalah sensitiviti pemutus litar.

Apabila memilih pemutus litar, sensitivitinya juga harus disahkan. Untuk pemutus selektif dengan unit trip penangguhan masa pendek dan segera, hanya sensitiviti unit trip penangguhan masa pendek yang perlu diperiksa; sensitiviti unit trip segera tidak memerlukan pengesahan.

Pilihan dan Tetapan Unit Trip Pemutus Litar

(1) Tetapan Arus Operasi Unit Trip Arus Berlebihan Segera
Sesetengah peralatan elektrik yang dilindungi oleh pemutus litar mempunyai arus puncak yang tinggi semasa permulaan, beberapa kali arus terkini, menyebabkan pemutus mengalami arus puncak yang singkat. Arus operasi Iop(o) unit trip arus berlebihan segera mesti melebihi arus puncak Ipk litar, iaitu Iop(o) ≥ Krel·Ipk, di mana Krel adalah faktor kebolehpercayaan. Apabila memilih pemutus litar, pastikan tetapan trip arus berlebihan segera melebihi arus puncak untuk mengelakkan trip gangguan.

(2) Tetapan Arus Operasi dan Masa Unit Trip Arus Berlebihan Penangguhan Masa Pendek
Arus operasi Iop(s) unit trip arus berlebihan penangguhan masa pendek juga mesti melebihi arus puncak Ipk litar, iaitu Iop(s) ≥ Krel·Ipk, di mana Krel adalah faktor kebolehpercayaan. Masa trip penangguhan masa pendek biasanya 0.2s, 0.4s, atau 0.6s, ditentukan berdasarkan selektiviti dengan peranti pelindung hulu dan hilir, memastikan peranti hulu beroperasi kemudian daripada peranti hilir dengan satu langkah masa.

(3) Tetapan Arus Operasi dan Masa Unit Trip Arus Berlebihan Penangguhan Masa Panjang
Unit trip arus berlebihan penangguhan masa panjang kebanyakannya digunakan untuk perlindungan beban berlebihan. Arus operasinya Iop(l) hanya perlu melebihi arus beban maksimum litar (arus kira-kira I30), iaitu Iop(l) ≥ Krel·I30, di mana Krel adalah faktor kebolehpercayaan. Masa operasi harus melebihi tempoh beban berlebihan sementara yang dibenarkan untuk mengelakkan trip gangguan.

(4) Syarat Koordinasi Antara Arus Operasi Unit Trip Arus Berlebihan dan Litar yang Dilindungi
Untuk mengelakkan kerosakan pengasingan atau kebakaran akibat beban berlebihan atau hubungan singkat tanpa pemutus litar trip, arus operasi unit trip arus berlebihan Iop mesti memenuhi syarat: Iop ≤ Kol·Ial. Di sini, Ial adalah kapasiti membawa arus yang dibenarkan kabel berasingan; Kol adalah faktor beban berlebihan sementara yang dibenarkan—biasanya 4.5 untuk unit trip segera dan penangguhan masa pendek, 1.1 untuk unit trip penangguhan masa panjang yang digunakan untuk perlindungan hubungan singkat, dan 1.0 apabila hanya digunakan untuk perlindungan beban berlebihan. Jika syarat koordinasi ini tidak dipenuhi, tetapan unit trip harus disesuaikan, atau bahagian penghantar atau kabel harus ditingkatkan dengan sesuai.