Ocjenjivanje prekidača | Struja prekidanja i postavljanja kratkog spoja
Ocjena prekidnika uključuje:
Nominirani strujni prekidni kapacitet za kratko zatvorenu struju.
Nominirani strujni kapacitet za izrađivanje kratkog spoja.
Nominirani radni niz operacija prekidnika.
Nominirana kratka vrijednost struje.
Kratkospojni prekidni kapacitet prekidnika
To je maksimalna kratkospojna struja koju prekidnik (CB) može podnijeti prije nego što se konačno isključi otvaranjem svojih kontakata.
Kada kroz prekidnik teče kratkospojna struja, nastaju topline i mehaničke stresove u dijelovima koji vode struju. Ako površina kontakta i presjek vodilnih dijelova prekidnika nisu dovoljno veliki, može doći do trajne oštećenosti izolacije i vodilnih dijelova CB-a.
Prema Jouleovom zakonu o zagrijavanju, porast temperature je direktno proporcionalan kvadratu kratkospojne struje, otporu kontakta i trajanju kratkospojne struje. Kratkospojna struja nastavlja teći kroz prekidnik dok se kratkospoj ne isključi otvaranjem prekidnika.
Budući da je toplinski stres u prekidniku proporcionalan vremenu trajanja kratkospoja, kapacitet prekidnika ovisi o vremenu rada. Na 160oC aluminij postaje mekan i gubi svoju mehaničku čvrstoću, ta temperatura se može uzeti kao granica porasta temperature kontakata prekidnika tijekom kratkospoja.
Stoga se kratkospojni prekidni kapacitet ili kratkospojni prekidni kapacitet prekidnika definira kao maksimalna struja koja može protjecati kroz prekidnik od trenutka pojavljivanja kratkospoja do trenutka njegova isključivanja bez traganog oštećenja CB-a.
Vrijednost kratkospojnog prekidnog kapaciteta izražava se u efektivnim vrijednostima (RMS).
Tijekom kratkospoja, prekidnik podliježe ne samo toplinskom, već i ozbiljnom mehaničkom stresu. Stoga se prilikom određivanja kapaciteta kratkospoja uzima u obzir i mehanička čvrstoća prekidnika.
Zato je očito odabrati odgovarajući prekidnik utvrdivši razinu greške na tom mjestu sustava gdje će se prekidnik instalirati. Kada je razina greške bilo kojeg dijela električne prenose određena, lako je odabrati ispravno ocijenjeni prekidnik za taj dio mreže.
Nominirani kapacitet izrađivanja kratkospoja
Kapacitet izrađivanja kratkospoja prekidnika izražava se u vrhunskoj vrijednosti, a ne u RMS vrijednosti poput kapaciteta prekidnog kapaciteta. Teoretski, u trenutku pojave greške u sustavu, struja greške može porasti do dvostruke simetrične razine greške.
U trenutku uključivanja prekidnika u pogrešnom stanju sustava, dio sustava povezan sa izvorom. Prvi ciklus struje tijekom zatvaranja prekidnika ima najveću amplitudu. To je približno dvaput veće od amplitude simetrične valne forme struje greške.
Kontakti prekidnika moraju podnijeti tu najveću vrijednost struje tijekom prvog ciklusa valne forme kada se prekidnik zatvori pod greškom. Na temelju gore navedenog fenomena, odabrani prekidnik treba biti ocijenjen s kapacitetom izrađivanja kratkospoja.
Budući da je nominirani kapacitet izrađivanja kratkospoja prekidnika izražen u maksimalnoj vrhunskoj vrijednosti, uvijek je veći od nominiranog kapaciteta prekidnog kapaciteta prekidnika. Normalna vrijednost kapaciteta izrađivanja kratkospoja je 2,5 puta veća od kapaciteta prekidnog kapaciteta. Ovo vrijedi za standardne i daljinsko upravljane prekidnike.
Nominirani radni niz ili radni ciklus prekidnika
To je mehanički zahtjev za radnim mehanizmom prekidnika. Nominirani radni niz operacija prekidnika određen je kao:
Gdje, O označava otvaranje operacije CB-a.
CO predstavlja vrijeme zatvaranja operacije koje je odmah pratiti otvaranjem operacije bez namjernog vremenskog odmora.
t’ je vrijeme između dvije operacije koje je potrebno za vraćanje početnih uvjeta i/ili za sprečavanje pretjeranog zagrijavanja vodilnih dijelova prekidnika. t = 0,3 sekunde za prekidnik
namijenjen za prvu automatsku ponovnu aktivaciju, ako nije drugačije navedeno.
Pretpostavimo da je nominirani radni ciklus prekidnika:
To znači, operacija otvaranja prekidnika slijedi operaciju zatvaranja nakon vremenskog intervala od 0,3 sekunde, a zatim se prekidnik ponovno otvara bez namjernog vremenskog odmora. Nakon te operacije otvaranja, prekidnik se ponovno zatvara nakon 3 minute, a zatim se odmah isključuje bez namjernog vremenskog odmora.
Nominirana kratka vrijednost struje
To je granica struje koju prekidnik može sigurno nositi određeno vrijeme bez ikakvog oštećenja. Prekidnici ne čiste kratkospojnu struju odmah kad se dogodi greška u sustavu. Uvijek postoji nekoliko namjernih i nenamjernih vremenskih odmorova između trenutka pojavljivanja greške i trenutka njegova isključivanja prekidnikom.
Ovaj odmor je zbog vremena rada zaštitnih releja, vremena rada prekidnika i također može postojati neki namjerni vremenski odmor u relju za pravilnu koordinaciju zaštite elektroenergetskega sustava. Čak i ako prekidnik ne uspije isključiti, grešku će isključiti sljedeći više pozicionirani prekidnik.
U tom slučaju, vrijeme isključivanja greške je duže. Stoga, nakon greške, prekidnik mora nositi kratkospojnu struju određeno vrijeme. Zbroj svih vremenskih odmora ne smije biti veći od 3 sekundi; stoga prekidnik mora biti sposoban nositi maksimalnu grešku struje barem tijekom tog kratkog vremenskog perioda.
Kratkospojna struja može imati dva glavna učinka unutar prekidnika.
Zbog visokog električnog toka, može doći do visokog toplinskog stresa u izolaciji i vodilnim dijelovima CB-a.
Visoka kratkospojna struja, proizvodi značajne mehaničke strese u različitim dijelovima vodilne struje prekidnika.
Prekidnik je dizajniran da podnese te stresove. Ali nijedan prekidnik ne smije nositi kratkospojnu struju duže od struje za određeni kratki period. Nominirana kratka vrijednost struje prekidnika je barem jednaka nominiranom kratkospojnom prekidnom kapacitetu prekidnika.
Nominirana naponska vrijednost prekidnika
Nominirana naponska vrijednost prekidnika ovisi o njegovom izolacijskom sustavu. Za sustave ispod 400 KV, prekidnik je dizajniran da podnese 10% iznad normalne naponske vrijednosti sustava. Za sustave iznad ili jednake 400 KV, izolacija prekidnika treba biti sposobna podnijeti 5% iznad normalne naponske vrijednosti sustava.
To znači, nominirana naponska vrijednost prekidnika odgovara najvećoj naponskoj vrijednosti sustava. To je zato što se naponska razina elektroenergetskega sustava tijekom bezopterećenog ili malo opterećenog stanja dopušta porast do najveće naponske vrijednosti sustava.
Prekidnik je također izložen još dvama visokim naponima.
Nagla odjava ogromne opterećenja zbog bilo kakve druge uzroke, napon koji se nanosi na CB i između kontakata kada je CB otvoren, može biti vrlo visok u usporedbi s visokim napajanjem sustava. Taj napon može biti frekvencije struje, ali ne zadrži vrlo dugi period jer mora biti isključen zaštitnim uređajima.
Ali prekidnik može morati podnijeti ovaj preko napon struje, tijekom svog normalnog životnog vijeka.
Prekidnik mora biti ocijenjen za izdržljivost preko napon struje za određeno vrijeme. Obično je to vrijeme 60 sekundi. Izrada preko napon struje, duže od 60 sekundi, nije ekonomski opustio i praktično neželjena, jer su sve anormalne situacije elektroenergetskega sustava definitivno isključene unutar znatno manjeg vremenskog perioda od 60 sekundi.Poput drugih aparata povezanih na elektroenergetski sustav, prekidnik može se suočiti s impulsnim udarcima i impulsnim prekidima tijekom svog životnog vijeka.
Izolacijski sustav CB-a i kontaktne razmak otvorenog CB-a moraju podnijeti ove impulsne vrhunske napone, amplituda ovog smetnji je vrlo vrlo visoka, ali ekstremno privremena priroda. Stoga je prekidnik dizajniran da podnese ovaj impulsni vrhunski napon samo u mikrosekundama.
