Bryderens Kvalifikation | Kortslutningsbrydning og -oprettelse Strøm
Vurderingen af en koblingsbryder inkluderer:
Vurderet kortslutningsbrydende strøm.
Vurderet kortslutningsoprettende strøm.
Vurderet driftssekvens for koblingsbryderen.
Vurderet kortvarig strøm.
Kortslutningsbrydende strøm for koblingsbryder
Dette er den maksimale kortslutningsstrøm, som en koblingsbryder (CB) kan tåle, inden den til sidst ryddes ved at åbne dens kontakter.
Når der flyder en kortslutning gennem en koblingsbryder, vil der være termiske og mekaniske spændinger i de strømførende dele af bryderen. Hvis kontaktarealet og tværsnittet af de ledende dele af koblingsbryderen ikke er tilstrækkeligt stort, kan der være risiko for permanent skade på isoleringen samt de ledende dele af CB.
Ifølge Joules lov om opvarmning er den stigende temperatur direkte proportional med kvadratet af kortslutningsstrømmen, kontaktmodstanden og varigheden af kortslutningsstrømmen. Kortslutningsstrømmen fortsætter med at flyde gennem koblingsbryderen, indtil kortslutningen ryddes ved at åbne bryderen.
Eftersom den termiske spænding i koblingsbryderen er proportional med perioden af kortslutningen, afhænger brydekapaciteten af elektrisk koblingsbryder af driftstiden. Ved 160oC bliver aluminium blødt og mister sin mekaniske styrke, denne temperatur kan anvendes som grænsen for temperaturstigning af bryderkontakter under kortslutning.
Derfor defineres kortslutningsbrydekapaciteten eller kortslutningsbrydende strøm for koblingsbryder som den maksimale strøm, der kan flyde gennem bryderen fra tidspunktet, hvor kortslutningen opstår, til tidspunktet, hvor kortslutningen ryddes, uden nogen permanent skade på CB.
Værdien af kortslutningsbrydende strøm udtrykkes i effektiv værdi (RMS).
Under kortslutning udsættes CB ikke kun for termiske spændinger, men lider også alvorligt af mekaniske spændinger. Så under fastsættelse af kortslutningskapaciteten tages også mekanisk styrke af CB i betragtning.
For at vælge en passende koblingsbryder er det selvfølgelig nødvendigt at fastlægge fejl niveauet på det punkt i systemet, hvor CB skal installeres. Når fejl niveauet for ethvert del af elektrisk transmission er fastlagt, er det nemt at vælge den korrekt vurderede koblingsbryder til dette del af netværket.
Vurderet kortslutningsoprettende kapacitet
Kortslutningsoprettende kapaciteten for en koblingsbryder udtrykkes i topværdi, ikke i RMS-værdi som brydekapaciteten. Teoretisk kan fejlstrømmen i et system stige til to gange dets symmetriske fejlniveau ved fejlforekomst.
Ved tænding af en koblingsbryder i en fejltilstand i systemet, er kortslutningsdel af systemet forbundet til kilden. Den første cyklus af strømmen under lukning af koblingsbryder har maksimal amplitude. Dette er omtrent dobbelt så stort som amplituden af den symmetriske fejlstrøm.
Bryderens kontakter må klare denne højeste strømværdi under den første cyklus af bølgeform, når bryderen lukkes under fejl. På baggrund af ovenstående fænomen bør en valgt bryder vurderes med kortslutningsoprettende kapacitet.
Da den vurderede kortslutningsoprettende strøm for en koblingsbryder udtrykkes i maksimal topværdi, er den altid større end den vurderede kortslutningsbrydende strøm for koblingsbryderen. Den normale værdi for kortslutningsoprettende strøm er 2,5 gange større end kortslutningsbrydende strøm. Dette gælder både for standard- og fjernstyringskoblingsbrydere.
Vurderet driftssekvens eller arbejdscyklus for koblingsbryder
Dette er den mekaniske pligtfordring for koblingsbryderens driftsmechanisme. Sekvensen af den vurderede driftspligt for en koblingsbryder er angivet som:
Hvor O angiver åbningsoperation af CB.
CO repræsenterer lukningsoperationstid, som umiddelbart følges af en åbningsoperation uden nogen bevidst tidsforsinkelse.
t’ er tiden mellem to operationer, som er nødvendig for at genskabe de oprindelige betingelser og/eller for at forhindre unødig opvarmning af de ledende dele af koblingsbryderen. t = 0,3 sek for koblingsbryder, hvis ikke andet er angivet.
intenderet for første automatisk genoptagelse, hvis ikke andet er angivet.
Antag at den vurderede arbejdscyklus for en koblingsbryder er:
Dette betyder, at en åbningsoperation af koblingsbryderen følges af en lukningsoperation efter en tidsinterval på 0,3 sek, og derefter åbner koblingsbryderen igen uden nogen bevidst tidsforsinkelse. Efter denne åbningsoperation lukkes CB igen efter 3 minutter og derefter tripper øjeblikkeligt uden nogen bevidst tidsforsinkelse.
Vurderet kortvarig strøm
Dette er strømbegrænsningen, som en koblingsbryder kan føre sikkert i en bestemt periode uden nogen skade. Koblingsbryderne rydder ikke kortslutningsstrømmen lige med, at en fejl opstår i systemet. Der er altid nogle bevidste og ubeviste tidsforsinkelser mellem tidspunktet, hvor fejlen opstår, og tidspunktet, hvor fejlen ryddes af CB.
Denne forsinkelse skyldes tiden for beskyttelsesrelæers drift, tiden for koblingsbryderens drift, og der kan også være nogle bevidste tidsforsinkelser pålagt i relæet for korrekt koordinering af strømsystembeskyttelsen. Selv hvis en koblingsbryder mislykkes med at trippe, vil fejlen blive ryddet af den næste højere placerede koblingsbryder.
I dette tilfælde er fejlryddetiden længere. Derfor skal en koblingsbryder føre kortslutningen i en bestemt periode efter fejlen. Summen af alle tidsforsinkelser bør ikke være mere end 3 sekunder; derfor bør en koblingsbryder være i stand til at føre en maksimal fejlstrøm i mindst denne korte periode.
Kortslutningsstrømmen kan have to store virkninger inden i en koblingsbryder.
På grund af den høje elektriske strøm, kan der være høj termisk spænding i isoleringen og de ledende dele af CB.
Den høje kortslutningsstrøm producerer betydelige mekaniske spændinger i de forskellige strømførende dele af koblingsbryderen.
En koblingsbryder er designet til at tåle disse spændinger. Men ingen koblingsbryder behøver at føre en kortslutningsstrøm i mere end en specifik kort periode. Den vurderede kortvarige strøm for en koblingsbryder er mindst lig med den vurderede kortslutningsbrydende strøm for koblingsbryderen.
Vurderet spænding for koblingsbryder
Vurderet spænding for koblingsbryder afhænger af dens isoleringssystem. For systemer under 400 KV er koblingsbryderen designet til at tåle 10% over det normale systemspænding. For systemer på eller over 400 KV bør isoleringen af koblingsbryderen være i stand til at tåle 5% over det normale systemspænding.
Det betyder, at den vurderede spænding for koblingsbryder svarer til den højeste systemspænding. Dette skyldes, at under ingen belastning eller lille belastning tillades spændingsniveauet i strømsystemet at stige op til det højeste spændingsniveau i systemet.
En koblingsbryder er også udsat for to andre høje spændingsforhold.
Pludselig afbrydelse af en stor belastning af nogen anden årsag, kan spændingen, der pålægges CB, og også mellem kontakterne, når CB er åben, være meget høj sammenlignet med det højere systemspænding. Denne spænding kan være af strømfrekvens, men den forbliver ikke i lang tid, da denne høje spændingssituation skal ryddes af beskyttelsesapparater.
Men en koblingsbryder må kunne tåle denne strømfrekvens over spænding under dens normale levetid.
Koblingsbryderen skal være vurderet for strømfrekvens overlevet spænding i en bestemt periode. Generelt er tiden 60 sekunder. At gøre strømfrekvens overlevet kapacitet mere end 60 sekunder er ikke økonomisk og ikke praktisk ønsket, da alle de abnorme situationer i elektriske strømsystemer definitivt ryddes inden for en meget kortere periode end 60 sekunder.Ligesom andre apparater forbundet til strømsystem, kan en koblingsbryder også skulle stå over for lysimpulser og skiftimpulser under dens levetid.
Isolerings-systemet af CB og kontaktafstanden af en åben CB skal kunne tåle disse impuls-spændingsbølgeforskelle, amplituden af denne forstyrrelse er meget høj, men yderst kortvarig. Så en koblingsbryder er designet til at tåle denne impuls-højspænding i mikrosekundområde.
