Prebiranje in nastavljanje veznikov: Popolna vodila od osnovnih parametrov do selektivne zaščite
Razvrščanje prekiniteljev
(1) Zračni prekinitelj (ACB)
Zračni prekinitelj, tudi oblikovani okvir ali univerzalni prekinitelj, vse komponente vsebuje v izoliranem kovinskem okvirju. Tipično je odprtega tipa, kar omogoča namestitev različnih dodatkov in olajša zamenjavo kontaktov in delov. Običajno se uporablja kot glavni preklopnik za oskrbo s strmo. Prekomerno trip enote so elektromagnetske, elektronske in inteligentne vrste. Prekinitelj zagotavlja štiristopenjsko zaščito: dolgotrajna zamuda, kratkotrajna zamuda, trenutna in zaščita pred zemljiškim krčenjem. Vsako postavitev zaščite se lahko prilagodi v obsegu glede na velikost okvirja.
Zračni prekinitelji so primernejši za AC 50Hz, imenovane napetosti 380V ali 660V in imenovane tokove od 200A do 6300A v distribucijskih omrežjih. Glavno uporabo najdejo za distribucijo električne energije in zaščito krčenj in električnega opremo pred preobremenitvami, premajhnimi napetostmi, krčenji, enofaznim zemljenjem in drugimi napakami. Ti prekinitelji ponujajo več inteligentnih funkcij zaščite in omogočajo selektivno zaščito. V normalnih pogojih se lahko uporabljajo za redko preklop krčenj. ACB-ji s toki do 1250A se lahko uporabljajo v AC 50Hz, 380V omrežjih za zaščito motorjev pred preobremenitvami in krčenji.
Zračni prekinitelji so tudi pogosto uporabljeni kot glavni preklopniki na 400V strani transformatorjev, preklopniki med busovima, preklopniki za visokokapacitne odvoznike in preklopniki za nadzor velikih motorjev.
(2) Oblikovani okvir prekinitelja (MCCB)
Tudi znani kot prekinitelji za vstavljanje, oblikovani okvir prekinitelja vsebuje terminalne točke, kontakte, komore za ugasanje loka, tripenke in mehanizme za delovanje v plastiknem okvirju. Pomožni kontakti, tripenke za premajhno napetost in tripenke za shunt so pogosto modularni. Struktura je kompaktna in vzdrževanje se običajno ne upošteva. Primerni so za zaščito odvoznih krčenj. Oblikovani prekinitelji običajno vključujejo termomagnetne tripenke, medtem ko večji modeli lahko vključujejo trdne stanje tripenke.
Prekomerna tripenka za MCCB-je je na voljo v elektromagnetskih in elektronskih vrstah. Običajno so elektromagnetski MCCB-ji neselektivni in zagotavljajo le dolgotrajno zamudo in trenutno zaščito. Elektronski MCCB-ji ponujajo štiri funkcije zaščite: dolgotrajna zamuda, kratkotrajna zamuda, trenutna in zaščita pred zemljiškim krčenjem. Nekateri novi elektronski MCCB-ji ponujajo tudi zonoselitivno povezovanje.
Oblikovani okvir prekinitelji so običajno uporabljeni za nadzor in zaščito odvoznih krčenj, glavne preklopnike na nizkonapetostni strani majhnih distribucijskih transformatorjev, končno distribucijski nadzor in kot preklopniki za različne proizvodne stroje.
(3) Mini prekinitelj (MCB)
Mini prekinitelj je najpogosteje uporabljeni končni zaščitni naprava v sistemih za končno distribucijo električne energije v stavbah. Uporablja se za zaščito pred krčenji, preobremenitvami in previsokimi napetostmi v enofaznih in trifaznih krčenjih do 125A in je na voljo v enopolnih (1P), dvopolnih (2P), tro-polnih (3P) in štiripolnih (4P) konfiguracijah.
MCB se sestavlja iz mehanizma za delovanje, kontaktov, zaščitnih naprav (različne tripenke) in sistema za ugasanje loka. Glavni kontakti se zaprejo ročno ali električno. Po zaprtju prosti mehanizem za preklop zakleni kontakte v zaprto položaju. Bobina prekomerne tripenke in segalni element termične tripenke sta priključena v seriji z glavnim krčenjem, medtem ko je bobina tripenke za premajhno napetost priključena vzporedno z oskrbovalno napetostjo.
V elektroinstalacijah civilnih stavb se mini prekinitelji primarno uporabljajo za zaščito in delovanje, kot so preobremitev, krčenje, previsoki tok, izguba napetosti, premajhna napetost, zemljenje, utrčevanje, avtomatsko preklopljanje dveh virov napetosti in redka začetna hoda motorjev.
Osnovni karakteristični parametri prekiniteljev
(1) Imenovana delovna napetost (Ue)
Imenovana delovna napetost je nominalna napetost prekinitelja, pod katero prekinitelj lahko deluje neprekinjeno v določenih normalnih usposobljenostnih in delovnih pogojih.
V Kitajski za napetostne ravni do 220kV je največja delovna napetost 1,15-krat imenovana napetost sistema; za 330kV in višje je največja delovna napetost 1,1-krat imenovana napetost. Prekinitelj mora ohranjati izolacijo in biti sposoben zapirati in prekinjati pod največjo delovno napetostjo sistema.
(2) Imenovani tok (In)
Imenovani tok je tok, ki ga tripenka lahko nosi neprekinjeno pri temperaturi okolice pod 40°C. Za prekinitelje s prilagodljivimi tripenkami se nanaša na največji tok, ki ga tripenka lahko nosi neprekinjeno.
Pri uporabi pri temperaturah okolice nad 40°C, a ne presegajo 60°C, prekinitelj lahko deluje pri zmanjšanem obremenitvi za dolgoročno delovanje.
(3) Postavitev tripenke za prekomerni tok (Ir)
Ko preseže tok nastavitev tripenke Ir, prekinitelj po zamudnem času tripi. To predstavlja tudi največji tok, ki ga prekinitelj lahko nosi brez tripanja. Ta vrednost mora biti večja od največjega obremenitvenega toka Ib, a manjša od največjega dopustnega toka Iz krčenja.
Za termomagnetne tripenke je Ir običajno prilagodljiv v obsegu 0,7–1,0In. Za elektronske tripenke je obseg prilagoditve običajno širši, običajno 0,4–1,0In. Za prekinitelje s nepremičnimi tripenkami za prekomerni tok je Ir = In.
(4) Postavitev tripenke za prekomerni tok pri krčenju (Im)
Tripenka za prekomerni tok pri krčenju (trenutna ali kratkotrajna zamuda) povzroči hitro tripanje prekinitelja, ko se pojavi visok tok krčenja. Prag tripanja je Im.
(5) Imenovani tok za kratkotrajno obdržnost (Icw)
To je vrednost toka, ki jo je dovoljeno prepustiti skozi vodnik za določen čas brez poškodbe zaradi pregrevanja.
(6) Prekinitna zmogljivost
Prekinitna zmogljivost prekinitelja se nanaša na njegovo sposobnost varnega prekinitve toka krčenja, ki ni nujno povezan z imenovanim tokom. Skupne ocene vključujejo 36kA in 50kA. Običajno se razdeli na maksimalno prekinitno zmogljivost pri krčenju (Icu) in delovno prekinitno zmogljivost pri krčenju (Ics).
Splošni principi za izbiro prekiniteljev
Najprej izberite vrsto in število polov glede na uporabo; nato izberite imenovani tok glede na največji delovni tok; nazadnje izberite vrsto tripenke in dodatkov. Specifične zahteve so naslednje:
Imenovana delovna napetost prekinitelja ≥ imenovana napetost krčenja.
Imenovana prekinitna zmogljivost prekinitelja za krčenje ≥ izračunan tok krčenja krčenja.
Imenovana prekinitna zmogljivost prekinitelja za krčenje ≥ največji možen tok krčenja v krčenju (običajno izračunano kot efektivna vrednost).
Enofazni tok krčenja do zemlje na koncu krčenja ≥ 1,25-krat trenutna (ali kratkotrajna zamuda) nastavitev tripenke prekinitelja.
Imenovana napetost tripenke za premajhno napetost = imenovana napetost krčenja.
Imenovana napetost tripenke za shunt = napetost kontrolesnega vira.
Imenovana delovna napetost električnega mehanizma za delovanje = napetost kontrolesnega vira.
Pri uporabi v osvetlitvenih krčenjih je trenutna nastavitev tripenke za elektromagnetski prekinitelj običajno 6-krat obremenitveni tok.
Pri uporabi prekinitelja za zaščito pred krčenjem enega motorja je trenutna nastavitev tripenke 1,35-krat tok začetka motorja (za serijo DW) ali 1,7-krat (za serijo DZ).
Pri uporabi prekinitelja za zaščito pred krčenjem več motorjev je trenutna nastavitev tripenke 1,3-krat tok začetka največjega motorja plus tok delovanja preostalih motorjev.
Pri uporabi prekinitelja kot glavni preklopnik na nizkonapetostni strani distribucijskega transformatorja bi morala njegova prekinitna zmogljivost preseči tok krčenja na nizkonapetostni strani transformatorja. Imenovani tok tripenke ne sme biti manjši od imenovanega toka transformatorja. Nastavitev zaščite pred krčenjem je običajno 6–10-krat imenovani tok transformatorja; nastavitev zaščite pred preobremenitvijo je enaka imenovanemu toku transformatorja.
Po predhodni izbiri vrste in ocene prekinitelja je potrebna koordinacija z nadzornimi in spodnjimi zaščitnimi napravami, da se izogne kaskadno tripanje in se zmanjša obseg nesreče.
Selektivnost prekiniteljev
V distribucijskih sistemih so prekinitelji razvrščeni kot selektivni ali neselektivni glede na zmogljivosti zaščite. Selektivni nizkonapetostni prekinitelji imajo dvostopenjsko ali tristopenjsko zaščito. Trenutne in kratkotrajne zamude so uporabljene za zaščito pred krčenjem, medtem ko dolgotrajne zamude so uporabljene za zaščito pred preobremenitvijo. Neselektivni prekinitelji so običajno trenutni, uporabljeni samo za zaščito pred krčenjem, ali dolgotrajni, uporabljeni samo za zaščito pred preobremenitvijo.
V distribucijskih sistemih, če je zgornji prekinitelj selektiven in spodnji prekinitelj neselektiven ali selektiven, selektivnost dosežemo z uporabo zamud kratkotrajne zamude tripenke ali razlik v nastavitvah zamud. Ko zgornji prekinitelj deluje s zamudo, upoštevajte naslednje:
Ne glede na to, ali je spodnji prekinitelj selektiven ali neselektiven, trenutna nastavitev prekomernega toka zgornjega prekinitelja bi običajno morala biti vsaj 1,1-krat največji trifazni tok krčenja na izhodu spodnjega prekinitelja.
Če je spodnji prekinitelj neselektiven, da se prepreči, da bi zgornja tripenka za kratkotrajno zamudo prekomernega toka operirala prva zaradi nedostatka občutljivosti trenutne tripenke spodnjega prekinitelja med krčenjem, bi morala nastavitev tripenke za kratkotrajno zamudo prekomernega toka zgornjega prekinitelja biti vsaj 1,2-krat nastavitev trenutne tripenke spodnjega prekinitelja.
Če je spodnji prekinitelj tudi selektiven, da se zagotovi selektivnost, bi moralo čas delovanja kratkotrajne zamude zgornjega prekinitelja biti vsaj 0,1 sekunde daljši od časa delovanja spodnjega prekinitelja.
Običajno, da se zagotovi selektivno delovanje med zgornjim in spodnjim nizkonapetostnimi prekinitelji, bi zgornji prekinitelj najbolje moral imeti tripenko za kratkotrajno zamudo prekomernega toka, in njegov delovni tok bi moral biti vsaj en nivo višji od tripenke spodnjega prekinitelja. Najmanjši delovni tok Iop.1 bi moral biti vsaj 1,2-krat delovni tok Iop.2, torej Iop.1 ≥ 1,2Iop.2.
Kaskadna zaščita prekiniteljev
V dizajnu distribucijskih sistemov mora koordinacija med zgornjimi in spodnjimi prekinitelji doseči "selektivnost, hitrost in občutljivost". Selektivnost se nanaša na koordinacijo med prekinitelji, medtem ko hitrost in občutljivost so povezani z lastnostmi zaščitne naprave in delovnega načina krčenja.
Pravilna koordinacija med zgornjimi in spodnjimi prekinitelji omogoča selektivno izolacijo krčenja z napako, kar zagotavlja, da druga krčenja brez napake nadaljujejo normalno delovanje. Slaba koordinacija vpliva na zanesljivost sistema.
Kaskadna zaščita je praktična uporaba omejevalnih lastnosti prekiniteljev. Njen glavni načel je uporaba omejevalnega učinka zgornjega prekinitelja (QF1), ki omogoča izbiro spodnjega prekinitelja (QF2) z nižjo prekinitno zmogljivostjo, kar zmanjša stroške. Omejevalni zgornji prekinitelj QF1 lahko prekine največji možen tok krčenja na mestu namestitve. Ker so zgornji in spodnji prekinitelji povezani v seriji, ko se zgodi krčenje na izhodu spodnjega prekinitelja QF2, je dejanski tok krčenja značilno zmanjšan zaradi omejevalnega učinka QF1, kar je daleč pod največjim možnim tokom krčenja na tem mestu. Tako je prekinitna zmogljivost QF2 učinkovito povečana z QF1, kar presega njegovo imenovano prekinitno zmogljivost.
Kaskadna zaščita ima določene pogoje: na primer, sosednja krčenja ne smejo imeti ključnih obremenitev (ker bi tripanje QF1 deenergiziralo tudi krčenje QF3), in trenutne nastavitve QF1 in QF2 morata biti pravilno poravnani. Kaskadni podatki se lahko določijo le eksperimentalno, in koordinacija med zgornjimi in spodnjimi prekinitelji mora biti zagotovljena s strani proizvajalca.
Občutljivost prekiniteljev
Da se zagotovi zanesljivo delovanje trenutne ali kratkotrajne zamudne tripenke za prekomernen tok v najmanjših sistemskeh delovnih pogojih in med najmanjšim tokom krčenja v okviru njegove zaščite, mora občutljivost prekinitelja zadostiti zahtevam "Pravilnika o projektiranju nizkonapetostnih distribucijskih sistemov" (GB50054-95), ki določa občutljivost najmanj 1,3, torej Sp = Ik.min / Iop ≥ 1,3. Tukaj je Iop delovni tok trenutne ali kratkotrajne zamudne tripenke za prekomernen tok, Ik.min je enofazni ali dvofazni tok krčenja na koncu zaščitenega krčenja v najmanjših sistemskeh delovnih pogojih, in Sp je občutljivost prekinitelja.
Pri izbiri prekinitelja je treba tudi preveriti njegovo občutljivost. Za selektivne prekinitelje z obema kratkotrajno zamudno in trenutno tripenko za prekomernen tok je potrebno preveriti le občutljivost kratkotrajne zamudne tripenke; občutljivost trenutne tripenke ne zahteva preverjanja.
Izbor in nastavitev tripenk prekiniteljev
(1) Nastavitev delovnega toka trenutne tripenke za prekomernen tok
Nekatera električna oprema, zaščitena s prekiniteljem, ima visoke vrhunske tokove med začetkom, nekajkrat imenovani tok, kar povzroči, da prekinitelj začasno izkuša visoke vrhunske tokove. Delovni tok Iop(o) trenutne tripenke za prekomernen tok mora preseči vrhunski tok Ipk krčenja, torej Iop(o) ≥ Krel·Ipk, kjer je Krel faktor zanesljivosti. Pri izbiri prekinitelja se prepričajte, da njegova trenutna nastavitev tripenke za prekomernen tok presega vrhunski tok, da se prepreči nenadna tripanja.
(2) Nastavitev delovnega toka in časa tripenke za kratkotrajno zamudo prekomernega toka
Delovni tok Iop(s) tripenke za kratkotrajno zamudo prekomernega toka mora tudi preseči vrhunski tok Ipk krčenja, torej Iop(s) ≥ Krel·Ipk, kjer je Krel faktor zanesljivosti. Časi tripenke za kratkotrajno zamudo so običajno 0,2s, 0,4s ali 0,6s, določeni glede na selektivnost z zgornjimi in spodnjimi zaščitnimi napravami, z zagotovljenim, da zgornja naprava deluje pozneje od spodnje za en korak časa.
(3) Nastavitev delovnega toka in časa tripenke za dolgotrajno zamudo prekomernega toka
Tripenka za dolgotrajno zamudo prekomernega toka je predvsem namenjena za zaščito pred preobremenitvijo. Njen delovni tok Iop(l) mora preseči največji obremenitveni tok krčenja (izračunani tok I30), torej Iop(l) ≥ Krel·I30, kjer je Krel faktor zanesljivosti. Čas delovanja mora preseči trajanje dovoljenih kratkotrajnih preobremenitev, da se preprečijo nenadna tripanja.
(4) Koordinacijske zahteve med delovnim tokom tripenke za prekomernen tok in zaščitenim krčenjem
Da se prepreči poškodba izolacije ali požar zaradi preobremenitev ali krčenj brez tripanja prekinitelja, mora delovni tok tripenke za prekomernen tok Iop zadostiti zahtevi: Iop ≤ Kol·Ial. Tukaj je Ial dopustna prenosna zmogljivost izoliranega kabelja; Kol je dopustni faktor
