Selezzjoni u Settjar tal-Breaker tal-Kirċit: Guida Kompleta minn Parametri Bażiġi għal Protezzjoni Selettiva

Klassifikazzjoni ta' Circuit Breakers

(1) Air Circuit Breaker (ACB)
Il-air circuit breaker, ukoll maħsusa bħala molded frame jew universal circuit breaker, inkluġi kollox il-komponenti f’frem metalika mitqassma. Huwa tipikament open-type, li jippermett l-inżall tal-aċċesswarji differenti, u jaħdem għal tifdil ħalijiet tas-silġ u parti. Huwa komuni bħala switċ tal-fornitur prinċipali tal-enerġija. L-overcurrent trip units inkluġu l-elettromagnetiku, l-elettroniku, u l-intelligenti. Il-breaker jippreżenti protezzjoni fi erbgħa stadi: long-time delay, short-time delay, instantaneous, u ground fault protection. Kull settjar ta’ protezzjoni jista’ jiġi modifikat f’limiti bażati fuq is-siża tal-frem.

L-air circuit breakers huma addattati għal xejjet alterna ta’ 50Hz, bi voti nominati ta’ 380V jew 660V, u korrenti nominati minn 200A sa 6300A fi rikostri diżtribuzzjonali. Huma użu magħruf biex iddiżtribuu l-enerġija elektrika u biex ipproteġġu l-rikostri u l-muturi mill-overloads, undervoltage, short circuits, single-phase grounding, u oħra. Dawn il-breakers joffru funzjonali intelliġenti multipli u jaħdmu għal protezzjoni selektiva. Fis-situazzjonijiet normali, huma jistgħu jiġu użati għal switċ tal-rikostri infrequent. L-ACBs bl-isfel ta’ 1250A jistgħu jiġu użati fl-AC 50Hz, 380V networks biex ipproteġġu l-motors mill-overload u short circuits.

L-air circuit breakers huma anki użu magħruf bħala switċ prinċipali fuq is-silġ ta’ 400V tal-transformators, bus tie switches, high-capacity feeder switches, u large motor control switches.

(2) Molded Case Circuit Breaker (MCCB)
Inkunu ukoll maħsus bħala plug-in circuit breaker, il-molded case circuit breaker inkluġi l-terminals, contacts, arc extinguishing chambers, trip units, u operating mechanisms f’enklożur plastik. L-auxiliary contacts, undervoltage trip units, u shunt trip units huma sovent modulari. Il-struttura hija kumpatta, u l-manutenzjoni mhix solitament tkun meħtieġa. Huwa addattat għal protezzjoni ta’ branch circuit. Il-molded case breakers solitament inkluġu thermal-magnetic trip units, wara l-kbir modeli jistgħu jiġu ekippat b’solid-state trip sensors.

Għal l-MCCBs, l-overcurrent trip units huma disponibbli fit-tipi elettromagnetiku u elettroniku. Solitament, l-MCCBs elettromagnetiku mhux selektivi u jippreżentaw tiksblokka long-time delay u instantaneous biss. L-MCCBs elettroniku jippreżentaw erbgħa funzjonali ta’ protezzjoni: long-time delay, short-time delay, instantaneous, u ground fault protection. Xi MCCBs elettroniku riċenti introdotti jinkludu anki zone-selective interlocking.

Il-molded case circuit breakers huma użu magħruf għal control u protezzjoni ta’ rikostri ta’ feeder, switċ prinċipali fuq is-silġ ta’ low-voltage ta’ small distribution transformers, terminal power distribution control, u bħala switċ tal-enerġija għal diversi macchinijiet produzzjonali.

(3) Miniature Circuit Breaker (MCB)
Il-miniature circuit breaker huwa l-deviżju ta’ protezzjoni terminali l-iżjed użu fil-sistemi diżtributtivi terminali tal-bini elektriku. Huwa użu biex ipproteġġi mill-short circuits, overloads, u overvoltage fi xejjet unipolari u tripolari sa 125A, u jinkluġi konfigurazzjonijiet ta’ single-pole (1P), double-pole (2P), triple-pole (3P), u four-pole (4P).

Il-MCB ikonsisti mill-operating mechanism, contacts, protective devices (various trip units), u arc extinguishing system. Il-contacts prinċipali jiġu miftuħ manwalment jew elektrikament. Wara l-miftuħ, free-tripping mechanism jilloka l-contacts f’pożizzjoni miftuħa. Il-coil tal-overcurrent trip unit u l-heating element tal-thermal trip unit huma mqassam in series mal-rikost principali, waqt li l-coil tal-undervoltage trip unit huwa mqassam in parallel mal-forza tal-enerġija.

Fiż-disenju elektriku tal-bini civili, l-miniature circuit breakers huma użu magħruf għal protezzjoni u operazzjonijiet kif overloads, short circuits, overcurrent, loss of voltage, undervoltage, grounding, leakage, automatic transfer of dual power sources, u infrequent motor starting.

Parametri Karatteristici Bażiċi tal-Circuit Breakers

(1) Rated Operating Voltage (Ue)
Il-rated operating voltage huwa l-voti nominati tal-circuit breaker, fejn il-breaker jista’ jioperaxa kontinwament taħt kondizzjonijiet ta’ servizz u performanża normali speċifikati.

F’Ċina, għal livelli ta’ voti sal-220kV, il-maximum operating voltage huwa 1.15 darba l-voti nominati tas-sistema; għal 330kV u aktar, il-maximum operating voltage huwa 1.1 darba l-voti nominati. Il-circuit breaker għandu j żamm insulazzjoni u jkun qabiel ta’ switċ u interrupting taħt l-maximum operating voltage tas-sistema.

(2) Rated Current (In)
Il-rated current huwa l-korrent li l-trip unit jista’ jiġi portat kontinwament f’temperatura ambjentali infeżor minn 40°C. Għal breakers b’tip adjustable trip units, dan irreferi l-korrent massimu li l-trip unit jista’ jiġi portat kontinwament.

Meta jiġi użu f’temperaturi ambjentali superjuri għal 40°C imma mhux iktar minn 60°C, il-breaker jista’ jioperaxa b’karigg minqas għal servizz ta’ lunga durata.

(3) Overload Trip Current Setting (Ir)
Meta l-korrent jiġi superjor għal setting Ir tal-trip unit, il-circuit breaker jiġi switċ wara tdil tat-tiempi. Dan irreferi wkoll l-korrent massimu li l-breaker jista’ jiġi portat mingħajr tripping. Din il-valur għandha tkun iktar minn l-korrent massimu tal-ħarġ Ib imma inqas mill-korrent massimu permess Iz tal-rikost.

Għal thermal-magnetic trip units, Ir huwa sovent adjustable bejn 0.7–1.0In. Għal electronic trip units, l-ambit tax-xogħol huwa sovent iżjed amplier, sovent bejn 0.4–1.0In. Għal breakers b’overcurrent trip units mhux adjustables, Ir = In.

(4) Short-Circuit Trip Current Setting (Im)
It-trip unit ta’ short-circuit (instantaneous jew short-time delay) jikkażi switċ rapid tal-circuit breaker meta jirreġistra kurrenti ta’ fault ħafi. It-trip threshold huwa Im.

(5) Rated Short-Time Withstand Current (Icw)
Dan huwa l-valur ta’ korrent permess sabiex jiġi passat permezz tal-ko nduttur għal perjodu specifikat mingħajr dani minn overheating.

(6) Breaking Capacity
L-breaking capacity tal-circuit breaker irreferi għal kapabilità ta’ interrupt safely ta’ kurrenti ta’ fault, li mhux neċessarjament relazjonati mal-rated current. Ir-ratings komuni huma 36kA u 50kA. Huwa sovent diviżi f’ultimate short-circuit breaking capacity (Icu) u service short-circuit breaking capacity (Ics).

Prinċipji Ġenerali għal Selezzjoni tal-Circuit Breaker

Elsien, tagħxi l-tip u n-numru ta’ poles skont l-applikazzjoni; wara l-għażi tal-rated current skont l-operating current massimu; u l-aħħar, agħżel it-tip ta’ trip unit u aċċesswarji. Ir-requisiti speċifiċi huma:

• Il-rated operating voltage tal-circuit breaker ≥ l-voti nominati tal-line.

• Il-rated short-circuit making/breaking capacity tal-circuit breaker ≥ l-calculated load current tal-line.

• Il-rated short-circuit making/breaking capacity tal-circuit breaker ≥ l-maximum possible short-circuit current fil-line (sovent kalkulat bħala RMS value).

• Il-single-phase-to-ground short-circuit current fis-silġ tal-line ≥ 1.25 darba l-setting ta’ instantaneous (jew short-time delay) trip tal-circuit breaker.

• Il-rated voltage tal-undervoltage trip unit = l-voti nominati tal-line.

• Il-rated voltage tal-shunt trip unit = l-control power supply voltage.

• Il-rated operating voltage tal-electric operating mechanism = l-control power supply voltage.

• Meta jiġi użu fi lighting circuits, l-instantaneous trip setting tal-electromagnetic trip unit huwa sovent 6 darba l-load current.

• Meta jiġi użu circuit breaker għal protezzjoni ta’ short-circuit ta’ single motor, l-instantaneous trip setting huwa 1.35 darba l-motor starting current (għal DW series) jew 1.7 darba (għal DZ series).

• Meta jiġi użu circuit breaker għal protezzjoni ta’ short-circuit ta’ motors ħafna, l-instantaneous trip setting huwa 1.3 darba l-starting current tal-motor ikbar plus l-operating currents ta’ l-motors restanti.

• Meta jiġi użu circuit breaker bħala switċ prinċipali fuq is-silġ ta’ low-voltage ta’ distribution transformer, il-breaking capacity għandha tkun ikbar mill-short-circuit current fuq is-silġ ta’ low-voltage tal-transformer. Il-rated current tal-trip unit ma jistax ikun inqas mill-rated current tal-transformer. Il-short-circuit protection setting huwa sovent 6–10 darba l-rated current tal-transformer; l-overload protection setting huwa equal lil-l-rated current tal-transformer.

• Wara l-għażi preliminar tal-tip u rating tal-circuit breaker, tħtieġ coordination mal-upstream u downstream protective devices biex timinna cascading tripping u tminimizza l-ambit tad-danni.

Selectivity tal-Circuit Breakers

Fi sistemi diżtributtivi, il-circuit breakers huma klassifikati bħala selective jew non-selective skont l-performanża ta’ protezzjoni. Il-low-voltage circuit breakers selective huma b’erbgħa jew tliet stages ta’ protezzjoni. Il-caratteristiki ta’ instantaneous u short-time delay huma użu għal protezzjoni ta’ short-circuit, waqt li l-long-time delay characteristics huma użu għal protezzjoni ta’ overload. Il-breakers non-selective huma tipikament instantaneous, użu biss għal protezzjoni ta’ short-circuit, jew long-time delay, użu biss għal protezzjoni ta’ overload.

Fi sistemi diżtributtivi, jekk il-breaker upstream huwa selective u l-downstream huwa non-selective jew selective, l-selectivity tiġi raggiunta bill-użu tal-time delay tal-short-time delay trip unit jew differences fit-time delay settings. Meta l-breaker upstream jioperaxa b’timed delay, jekkjar:

• Indipendentement minn li l-downstream breaker huwa selective jew non-selective, l-instantaneous overcurrent trip setting tal-upstream breaker għandu jkun dak indi minn 1.1 darba l-maximum three-phase short-circuit current fis-silġ tal-output tal-downstream breaker.

• Jekk l-downstream breaker huwa non-selective, biex timinna li l-short-time delay overcurrent trip unit tal-upstream ma jioperaxa qabel minn l-insufficient sensitivity tal-instantaneous trip unit tal-downstream waqt short circuit, l-short-time delay overcurrent trip setting tal-upstream breaker għandu jkun dak indi minn 1.2 darba l-instantaneous trip unit tal-downstream breaker.

• Jekk l-downstream breaker huwa anki selective, biex tiżgurad selectivity, l-short-time delay operating time tal-upstream breaker għandu jkun dak indi minn 0.1 sekondi l-operating time tal-downstream breaker.

Ġeneralment, biex tiżgurad l-operazzjoni selektiva bejn l-upstream u downstream low-voltage circuit breakers, l-upstream breaker għandu preferibilment jiġi ekippat b’short-time delay overcurrent trip unit, u l-operating current tiegħu għandu jkun dak indi minn livell wieħed iktar mill-downstream trip unit. Minn xiema, l-operating current tal-upstream Iop.1 għandu jkun dak indi minn 1.2 darba l-operating current tal-downstream Iop.2, jiġifieri Iop.1 ≥ 1.2Iop.2.

Cascading Protection tal-Circuit Breakers

Fi dissenju tas-sistemi diżtributtivi, l-coordination bejn l-upstream u downstream circuit breakers għandha tirraggiex "selectivity, speed, u sensitivity." Il-selectivity hi relazjonata mal-coordination bejn l-breakers, waqt illa l-speed u l-sensitivity huma relazjonati mal-karatteristiki tal-device protettiv u l-operating mode tal-rikost.

L-coordination propju bejn l-upstream u downstream breakers tiġi bi selective isolation tal-rikost defect, assigurant li l-rikost non-defective jissegu operaxa normali. L-coordination poġġa influenzja l-affidabilità tas-sistema.

Il-cascading protection hija l-applikazzjoni prattika tal-karatteristiki ta’ current-limiting tal-circuit breakers. Il-prinċipju ewlenin huwa l-użu tal-effect ta’ current-limiting tal-upstream breaker (QF1), li jippermetti l-agħżel ta’ downstream breaker (QF2) b’breaking capacity inqas, bl-efett ta’ reduzzjoni ta’ kost. Il-current-limiting upstream breaker QF1 jista’ jiġi switċ u interrupt il-maximum prospective short-circuit current fis-post ta’ installazzjoni tiegħu. Waqt li l-upstream u downstream breakers huma mkonnessi in series, meta jirreġistra short circuit fis-silġ tal-output tal-downstream breaker QF2, il-actual short-circuit current jiġi ridutt drasticament mill-effect ta’ current-limiting tal-QF1, inqas barra mill-prospective short-circuit current fis-post tiegħu. Għalhekk, l-breaking capacity tal-QF2 tiġi effettivament enhansita mill-QF1, ikbar mill-rated breaking capacity tiegħu.

Il-cascading protection għandha certi kondizzjonijiet: pereżempju, l-rikost adjacenti ma għandhomx ikunu b’loads critici (għaliex l-tripping tal-QF1 sara de-energizes ukoll l-rikost ta’ QF3), u l-instantaneous settings tal-QF1 u QF2 għandhom jiġu matched proper. Id-data tal-cascading tista’ tikun determinata b’experiments, u l-coordination bejn l-upstream u downstream breakers għandha tkun forni mill-manufacturer.

Sensitivity tal-Circuit Breakers

Biex tiżgurad l-operazzjoni affidabbli tal-instantaneous u short-time delay overcurrent trip unit taħt l-minimum system operating conditions u waqt l-mild short-circuit fault waħda ftit fil-protected range tiegħu, l-sensitivity tal-circuit breaker għandha tkun ta’ konformità mal-“Low-Voltage Electrical Distribution Design Code” (GB50054-95), li jispesifika sensitivity ta’ nofs inqas minn 1.3, jiġifieri Sp = Ik.min / Iop ≥ 1.3. Hawn, Iop huwa l-operating current tal-instantaneous u short-time delay overcurrent trip unit, Ik.min huwa l-single-phase u two-phase short-circuit current fis-silġ tal-protected line taħt l-minimum system operating conditions, u Sp huwa l-sensitivity tal-circuit breaker.

Meta jiġi użu circuit breaker, l-sensitivity tiegħu għandha ukoll tiġi verifikata. Għal breakers selective b’both short-time delay u instantaneous overcurrent trip units, sirf l-sensitivity tal-short-time delay trip unit għandha tiġi checked; l-sensitivity tal-instantaneous trip unit ma teħtieġx verifikazzjoni.

Agħżel u Setting tal-Circuit Breaker Trip Units

(1) Setting tal-Operating Current tal-Instantaneous Overcurrent Trip Unit
Xejjet elektrika miktuna bl-circuit breaker jkun lihem peak currents elevati waqt l-avvi, darbiet il-rated current, li jkun għal qasir żmien il-breaker jirreġistra peak currents elevati. L-operating current Iop(o) tal-instantaneous overcurrent trip unit għandu jkun ikbar mill-peak current Ipk tal-rikost, jiġifieri Iop(o) ≥ Krel·Ipk, fejn Krel huwa l-reliability factor. Meta jiġi użu circuit breaker, jekkjar li l-instantaneous overcurrent trip setting ikun ikbar mill-peak current biex timinna nuisance tripping.

(2) Setting tal-Operating Current u Time tal-Short-Time Delay Overcurrent Trip Unit
L-operating current Iop(s) tal-short-time delay overcurrent trip unit għandu ukoll jkun ikbar mill-peak current Ipk tal-rikost, jiġifieri Iop(s) ≥ Krel·Ipk, fejn Krel huwa l-reliability factor. It-times ta’ short-time delay trip huma sovent 0.2s, 0.4s, jew 0.6s, determinati skont l-selectivity mal-upstream u downstream protection devices, assigurant li l-device upstream jioperaxa wara l-downstream b’step ta’ timp wieħed.

(3) Setting tal-Operating Current u Time tal-Long-Time Delay Overcurrent Trip Unit

(4) Coordination Requirements Bejn l-Operating Current tal-Overcurrent Trip Unit u l-Protected Circuit
Biex timinna dani minn overloads jew short circuits mingħajr tripping tal-circuit breaker, l-operating current Iop tal-overcurrent trip unit għandu jkun conformi mal-kondizzjoni: Iop ≤ Kol·Ial. Hawn, Ial huwa l-allowable current-carrying capacity tal-insulated cable; Kol huwa l-allowable short-term overload factor—tipikament 4.5 għal instantaneous u short-time delay trip units, 1.1 għal long-time delay trip units użati għal protezzjoni ta’ short-circuit, u 1.0 meta użu biss għal protezzjoni ta’ overload. Jekk din il-coordination requirement ma tkunx presenti, l-setting tal-trip unit għandu jiġi adjusted, jew l-cross-section tal-conductor jew cable għandu jiġi increased appropriate.