การจัดอันดับของตู้ป้องกันวงจรไฟฟ้า | กระแสไฟฟ้าที่ทำลายวงจรสั้นและการทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า
การจัดอันดับของวงจรตัด (Circuit Breaker) ประกอบด้วย:
กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถตัดได้ในกรณีเกิดวงจรป้อน
กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถทำให้เกิดขึ้นได้ในกรณีเกิดวงจรป้อน
ลำดับการทำงานที่กำหนดไว้สำหรับวงจรตัด
กระแสไฟฟ้าสั้นๆ ที่สามารถทนทานได้
กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถตัดได้ในกรณีเกิดวงจรป้อนของวงจรตัด
นี่คือกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่วงจรตัด (CB) สามารถทนทานได้ก่อนที่จะถูกตัดโดยการเปิดคอนแทค
เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านวงจรตัด จะมีความเครียดทางความร้อนและทางกลในส่วนที่นำไฟฟ้า หากพื้นที่คอนแทคและการตัดส่วนที่นำไฟฟ้าไม่เพียงพอ อาจเกิดความเสียหายอย่างถาวรทั้งในส่วนฉนวนและส่วนที่นำไฟฟ้าของวงจรตัด
ตามกฎของ Joule ในการทำความร้อน อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับกำลังสองของกระแสไฟฟ้าสั้นๆ ความต้านทานของคอนแทค และระยะเวลาของกระแสไฟฟ้าสั้นๆ กระแสไฟฟ้าสั้นๆ จะไหลผ่านวงจรตัดจนกว่าจะถูกตัดโดยการเปิดวงจรตัด
เนื่องจากความเครียดทางความร้อนในวงจรตัดมีความสัมพันธ์กับระยะเวลาของกระแสไฟฟ้าสั้นๆ ความสามารถในการตัดวงจรของวงจรตัดขึ้นอยู่กับเวลาทำงาน เมื่ออุณหภูมิ 160°C อลูมิเนียมจะอ่อนลงและสูญเสียความแข็งแรงทางกล ซึ่งอุณหภูมินี้อาจถูกใช้เป็นขีดจำกัดของการเพิ่มอุณหภูมิของคอนแทคในกรณีเกิดวงจรป้อน
ดังนั้น ความสามารถในการตัดวงจรป้อนหรือ กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถตัดได้ในกรณีเกิดวงจรป้อนของวงจรตัด ถูกกำหนดว่าเป็นกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถไหลผ่านวงจรตัดได้ตั้งแต่เวลาที่เกิดวงจรป้อนจนถึงเวลาที่วงจรป้อนถูกตัดโดยไม่มีความเสียหายอย่างถาวรในวงจรตัด ค่าของกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถตัดได้แสดงใน RMS
ในระหว่างเกิดวงจรป้อน วงจรตัดไม่เพียงแค่ต้องทนทานต่อความเครียดทางความร้อนเท่านั้น ยังต้องทนทานต่อความเครียดทางกลด้วย ดังนั้นในการกำหนดความสามารถในการตัดวงจรป้อน ความแข็งแรงทางกลของวงจรตัดก็ต้องพิจารณาด้วย
ดังนั้นในการเลือกวงจรตัดที่เหมาะสม จำเป็นต้องกำหนดระดับความผิดปกติที่จุดใดจุดหนึ่งของระบบที่วงจรตัดจะติดตั้ง หลังจากที่ระดับความผิดปกติของส่วนใดส่วนหนึ่งของระบบส่งไฟฟ้าถูกกำหนดแล้ว ก็จะสามารถเลือกวงจรตัดที่มีการจัดอันดับที่ถูกต้องสำหรับส่วนนี้ของระบบได้ง่าย
ความสามารถในการทำให้เกิดวงจรป้อนที่กำหนด
ความสามารถในการทำให้เกิดวงจรป้อนของวงจรตัดแสดงในค่าสูงสุดไม่ใช่ใน RMS เช่นเดียวกับความสามารถในการตัดวงจร ทฤษฎีแล้ว ในขณะที่เกิดความผิดปกติในระบบ กระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติสามารถเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าของค่าสมมาตรของกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติ
เมื่อเปิดวงจรตัดในสภาพที่เกิดความผิดปกติของระบบ ส่วนที่เกิดวงจรป้อนของระบบเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน วงจรแรกที่ถูกป้อนโดยวงจรตัดมีแอมปลิจูดสูงสุด ซึ่งประมาณสองเท่าของแอมปลิจูดของกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติแบบสมมาตร
คอนแทคของวงจรตัดต้องทนทานต่อค่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดในช่วงแรกของแอมปลิจูดเมื่อวงจรตัดถูกป้อนภายใต้ความผิดปกติ บนพื้นฐานของปรากฏการณ์ที่กล่าวมา วงจรตัดที่เลือกควรได้รับการจัดอันดับด้วยความสามารถในการทำให้เกิดวงจรป้อน
เนื่องจากกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถทำให้เกิดวงจรป้อนของวงจรตัดแสดงในค่าสูงสุด มันจึงมักจะมากกว่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถตัดได้ของวงจรตัด ค่าปกติของกระแสไฟฟ้าที่สามารถทำให้เกิดวงจรป้อนคือ 2.5 เท่าของกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถตัดได้ นี่เป็นจริงสำหรับทั้งวงจรตัดมาตรฐานและวงจรตัดควบคุมระยะไกล
ลำดับการทำงานหรือรอบการทำงานที่กำหนดของวงจรตัด
นี่คือความต้องการทางกลของกลไกการทำงานของวงจรตัด ลำดับการทำงานที่กำหนดของวงจรตัดระบุไว้ว่า:
O หมายถึง การเปิดวงจรตัด (CB)
CO หมายถึง การป้อนวงจรตัดซึ่งตามด้วยการเปิดวงจรตัดโดยไม่มีการหยุดชะงักตามเจตนา
t’ คือ เวลาระหว่างการดำเนินการสองครั้งซึ่งจำเป็นต้องฟื้นฟูสภาพเริ่มต้นและ/หรือป้องกันการร้อนเกินไปของส่วนที่นำไฟฟ้าของวงจรตัด t = 0.3 วินาที สำหรับวงจรตัดที่ตั้งใจไว้สำหรับการป้อนวงจรใหม่ครั้งแรก ถ้าไม่ระบุไว้เป็นอย่างอื่น
สมมติว่าลำดับการทำงานที่กำหนดของวงจรตัดคือ:
นี่หมายความว่า การเปิดวงจรตัดตามด้วยการป้อนวงจรตัดหลังจากเวลา 0.3 วินาที และจากนั้นวงจรตัดจะเปิดอีกครั้งโดยไม่มีการหยุดชะงักตามเจตนา หลังจากการเปิดวงจรตัดครั้งนี้ วงจรตัดจะป้อนอีกครั้งหลังจาก 3 นาที และจากนั้นจะทริปโดยไม่มีการหยุดชะงักตามเจตนา
กระแสไฟฟ้าสั้นๆ ที่สามารถทนทานได้
นี่คือขีดจำกัดของกระแสไฟฟ้าที่วงจรตัดสามารถขนส่งได้อย่างปลอดภัยภายในระยะเวลาที่เฉพาะเจาะจงโดยไม่ทำให้เกิดความเสียหาย วงจรตัดไม่สามารถตัดกระแสไฟฟ้าสั้นๆ ได้ทันทีเมื่อเกิดความผิดปกติในระบบ มักจะมีการหยุดชะงักตามเจตนาและไม่เจตนาอยู่ระหว่างเวลาที่เกิดความผิดปกติและเวลาที่วงจรตัดทำการตัดวงจร
การหยุดชะงักนี้เป็นเพราะเวลาการทำงานของรีเลย์ป้องกัน เวลาการทำงานของวงจรตัด และอาจมีการหยุดชะงักตามเจตนาที่กำหนดในรีเลย์เพื่อให้การป้องกันระบบไฟฟ้าสอดคล้องกัน แม้ว่าวงจรตัดจะไม่สามารถทริปได้ ความผิดปกติก็จะถูกตัดโดยวงจรตัดที่ตั้งอยู่ในตำแหน่งที่สูงกว่า
ในกรณีนี้ เวลาในการตัดความผิดปกติจะยาวนานขึ้น ดังนั้น หลังจากเกิดความผิดปกติ วงจรตัดต้องขนส่งกระแสไฟฟ้าสั้นๆ ภายในระยะเวลาที่เฉพาะเจาะจง ผลรวมของเวลาที่หยุดชะงักทั้งหมดไม่ควรเกิน 3 วินาที ดังนั้น วงจรตัดควรมีความสามารถในการขนส่งกระแสไฟฟ้าที่ผิดปกติสูงสุดอย่างน้อยในระยะเวลาสั้นๆ นี้
กระแสไฟฟ้าสั้นๆ อาจมีผลกระทบสำคัญภายในวงจรตัด
เนื่องจากกระแสไฟฟ้าสูง อาจเกิดความเครียดทางความร้อนในส่วนฉนวนและส่วนที่นำไฟฟ้าของวงจรตัด
กระแสไฟฟ้าสั้นๆ ที่สูง สร้างความเครียดทางกลในส่วนที่นำไฟฟ้าต่างๆ ของวงจรตัด
วงจรตัดถูกออกแบบมาเพื่อรับความเครียดนี้ แต่วงจรตัดไม่ควรถูกขนส่งกระแสไฟฟ้าสั้นๆ ที่สูงกว่ากระแสไฟฟ้าที่กำหนดในระยะเวลาที่เฉพาะเจาะจง กระแสไฟฟ้าสั้นๆ ที่สามารถทนทานได้ของวงจรตัดอย่างน้อยเท่ากับกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถตัดได้ของวงจรตัด
แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของวงจรตัด
แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของวงจรตัดขึ้นอยู่กับระบบฉนวน สำหรับระบบต่ำกว่า 400 KV วงจรตัดถูกออกแบบมาเพื่อรับแรงดันสูงกว่าระบบปกติ 10% สำหรับระบบ 400 KV หรือสูงกว่า ระบบฉนวนของวงจรตัดควรสามารถรับแรงดันสูงกว่าระบบปกติ 5%
นั่นคือ แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของวงจรตัดสอดคล้องกับแรงดันสูงสุดของระบบ นี่เป็นเพราะในภาวะโหลดเบาหรือไม่มีโหลด ระดับแรงดันของระบบไฟฟ้าสามารถเพิ่มขึ้นถึงแรงดันสูงสุดของระบบ
วงจรตัดยังต้องเผชิญกับเงื่อนไขแรงดันสูงอื่นๆ สองประการ
การตัดโหลดใหญ่กะทันหันด้วยเหตุผลใดๆ แรงดันที่ถูกบังคับให้เกิดขึ้นบนวงจรตัดและระหว่างคอนแทคเมื่อวงจรตัดเปิด อาจสูงกว่าแรงดันสูงสุดของระบบ แรงดันนี้อาจเป็นความถี่ของพลังงาน แต่ไม่คงอยู่นาน เพราะสถานการณ์แรงดันสูงนี้ต้องถูกแก้ไขโดยสวิตช์เกียร์ป้องกัน แต่วงจรตัดอาจต้องทนทานต่อแรงดันสูงที่ความถี่ของพลังงานในช่วงอายุการใช้งานปกติ วงจรตัดต้องมีการจัดอันดับสำหรับแรงดันสูงที่ความถี่ของพลังงานสำหรับระยะเวลาที่เฉพาะเจาะจง โดยทั่วไประยะเวลาคือ 60 วินาที การทำให้ความสามารถในการทนทานแรงดันสูงที่ความถี่ของพลังงานมากกว่า 60 วินาทีไม่เป็นเศรษฐกิจและไม่เป็นที่ต้องการในทางปฏิบัติ เนื่องจากสถานการณ์ผิดปกติของระบบไฟฟ้าทั้งหมดจะถูกแก้ไขภายในระยะเวลาที่สั้นกว่า 60 วินาทีอย่างแน่นอน
เช่นเดียวกับอุปกรณ์อื่นๆ ที่เชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้า วงจรตัดอาจต้องเผชิญกับแรงดันสูงจากฟ้าผ่าและแรงดันสูงจากการสลับวงจรในช่วงอายุการใช้งาน ระบบฉนวนของวงจรตัดและช่องว่างระหว่างคอนแทคเมื่อวงจรตัดเปิดต้องทนทานต่อแรงดันสูงแบบชั่วขณะเหล่านี้ แอมปลิจูดของแรงดันสูงแบบชั่วขณะนี้สูงมากแต่เป็นชั่วขณะอย่างมาก ดังนั้นวงจรตัดถูกออกแบบมาเพื่อรับแรงดันสูงแบบชั่วขณะในช่วงเวลาไมโครวินาทีเท่านั้น
