Ocena prekidača | Struja prekidanja i postavljanja kratkog spoja

Ocena prekidača uključuje:

1. Nominirani prekidni tok kratkog spoja.

2. Nominirani tok uspostavljanja kratkog spoja.

3. Nominirana operativna sekvencija prekidača.

4. Nominirani kratkotrajan tok.

Prekidni tok kratkog spoja prekidača

To je maksimalni tok kratkog spoja koji prekidač (CB) može izdržati pre nego što otvori svoje kontakte i otkloni kratak spoj.

Kada kroz prekidač teče tok kratkog spoja, pojavljuju se toplinske i mehaničke stresove na delovima nosilaca struje. Ako površina kontakata i presek vodilnih delova prekidača nisu dovoljno veliki, može doći do trajnog oštećenja izolacije kao i vodilnih delova CB-a.

Prema Jouleovom zakonu ogrjevanja, porast temperature je direktno proporcionalan kvadratu toka kratkog spoja, otporu kontakta i trajanju toka kratkog spoja. Tok kratkog spoja nastavlja da teče kroz prekidač sve dok kratak spoj nije otklonjen otvaranjem prekidača.

Pošto je toplinski stres u prekidaču proporcionalan periodu kratkog spoja, prekidna sposobnost električnog prekidača zavisi od vremena radnog ciklusa. Na 160oC aluminijum postaje mekan i gubi svoju mehaničku čvrstoću, ova temperatura može biti uzeta kao granica porasta temperature kontakata tokom kratkog spoja.

Stoga se prekidna sposobnost ili prekidni tok kratkog spoja prekidača definiše kao maksimalni tok koji može proći kroz prekidač od trenutka pojavljivanja kratkog spoja do trenutka otklanjanja kratkog spoja bez bilo kakvog trajnog oštećenja u CB-u.
Vrednost prekidnog toka kratkog spoja izražava se u efektivnoj vrijednosti (RMS).

Tijekom kratkog spoja, prekidač podliježe ne samo toplinskom stresu, već pate i od ozbiljnih mehaničkih stresa. Zato se pri određivanju prekidne sposobnosti uzima u obzir i mehanička čvrstoća prekidača.

Za odabir odgovarajućeg prekidača potrebno je odrediti nivo greške na tom mjestu sistema gdje će se prekidač instalirati. Kada je nivo greške nekog dijela električne transmisije određen, lako je izabrati pravilno ocenjeni prekidač za taj dio mreže.

Nominirana sposobnost uspostavljanja kratkog spoja

Sposobnost uspostavljanja kratkog spoja prekidača izražava se u vrhunskoj vrijednosti, a ne u RMS vrijednosti kao i prekidna sposobnost. Teoretski, u trenutku pojavljivanja greške u sistemu, tok greške može narasti na dvostruku simetričnu razinu.

U trenutku uključivanja prekidača u stanju greške, dijelovi sustava povezani sa izvorom su podložni kratkospojnom dijelu. Prvi ciklus toka tokom zatvaranja prekidača ima najveću amplitudu. To je približno dvostruka amplituda simetrične talasne forme toka greške.

Kontakti prekidača moraju izdržati ovu najveću vrijednost toka tijekom prvog ciklusa talasne forme kada prekidač zatvara pod uticajem greške. Na osnovu navedenog fenomena, odabrani prekidač treba biti ocenjen sa sposobnošću uspostavljanja kratkog spoja.

Pošto se nominirani tok uspostavljanja kratkog spoja prekidača izražava u maksimalnoj vrhunskoj vrijednosti, on je uvijek veći od nominiranog prekidnog toka kratkog spoja prekidača. Normalna vrijednost toka uspostavljanja kratkog spoja je 2,5 puta veća od prekidnog toka kratkog spoja. Ovo važi i za standardne i daljinski upravljane prekidače.

Nominirana operativna sekvencija ili radni ciklus prekidača

To je mehanički zahtjev za radnim mehanizmom prekidača. Sekvencija nominiranog operativnog dužnog ciklusa prekidača definisana je kao:

Gdje, O označava otvaranje prekidača.

CO predstavlja vreme zatvaranja koje je odmah sledbeno otvaranjem bez namjernog vremenskog kašnjenja.

t’ je vreme između dva operacije koje je potrebno da se vratimo inicijalnim uslovima i/ili da se spriječi neprimjereno zagrijavanje vodilnih delova prekidača. t = 0,3 sekunde za prekidač namijenjen za prvu automatsku ponovnu aktivaciju, ako ništa drugo nije navedeno.

Pretpostavimo da je nominirani radni ciklus prekidača:

To znači, otvaranje prekidača sledi zatvaranje nakon vremenskog intervala od 0,3 sekunde, a zatim prekidač opet otvara bez namjernog vremenskog kašnjenja. Nakon ovog otvaranja, prekidač se opet zatvara nakon 3 minuta i zatim odmah isključuje bez namjernog vremenskog kašnjenja.

Nominirani kratkotrajan tok

To je limit toka koji prekidač može nositi sigurno određeno vreme bez ikakvog oštećenja. Prekidači ne otklanjaju tok kratkog spoja odmah kada se pojavi greška u sistemu. Uvek postoje namjerne i nenamjerne vremenske kašnjenja između trenutka pojavljivanja greške i trenutka otklanjanja greške prekidačem.

Ovo kašnjenje je posljedica vremena radnog ciklusa zaštita releja, vremena radnog ciklusa prekidača i takođe može postojati namjerno vremensko kašnjenje u releju za pravilnu koordinaciju zaštite elektroenergetskega sistema. Čak i ako prekidač ne uspije da se isključi, greška će biti otklonjena sledećim više pozicioniranim prekidačem.

U ovom slučaju, vreme otklanjanja greške je duže. Stoga, nakon pojavljivanja greške, prekidač mora nositi tok kratkog spoja određeno vreme. Suma svih vremenskih kašnjenja ne bi smjela biti duža od 3 sekundi; stoga prekidač treba biti sposoban da nosi maksimalni grešni tok barem tijekom tog kratkog vremenskog perioda.

Tok kratkog spoja može imati dva glavna efekta unutar prekidača.

1. Zbog visokog električnog toka, može doći do visokih toplinskih stresa u izolaciji i vodilnim delovima prekidača.

2. Visoki tok kratkog spoja proizvodi značajne mehaničke strese u različitim delovima nosilaca struje prekidača.

Prekidač je dizajniran da izdrži ove stresove. Međutim, nijedan prekidač ne bi smio nositi tok kratkog spoja veći od toka za određeni kratki period. Nominirani kratkotrajan tok prekidača je barem jednak nominiranom prekidnom toku kratkog spoja prekidača.

Nominirana naponska razina prekidača

Nominirana naponska razina prekidača zavisi od njegovog izolacionog sistema. Za sisteme ispod 400 KV, prekidač je dizajniran da izdrži 10% iznad normalne sistemske naponske razine. Za sisteme iznad ili jednake 400 KV, izolacija prekidača treba biti sposobna da izdrži 5% iznad normalne sistemske naponske razine.

To znači da nominirana naponska razina prekidača odgovara najvećoj sistemske naponskoj razini. To je zato što se tokom stanja bez opterećenja ili mala opterećenja, naponska razina elektroenergetskega sistema dopuštena da se poveća do najveće naponske razine sistema.

Prekidač je takođe podložan još dva uslova visokog napon