Pagsusuri ng Rating ng Circuit Breaker | Pag-break at Pag-make ng Maikling Circuit
Ang rating ng circuit breaker ay kasama ang:
Nararating na short circuit breaking current.
Nararating na short circuit making current.
Nararating na operating sequence ng circuit breaker.
Nararating na short time current.
Short Circuit Breaking Current ng Circuit Breaker
Ito ang pinakamataas na short circuit current na maaaring tanggihan ng circuit breaker (CB) bago ito natapos sa pamamagitan ng pagbukas ng mga contact nito.
Kapag ang short circuit ay lumipas sa pamamagitan ng circuit breaker, mayroong thermal at mechanical stresses sa mga bahagi ng breaker na nagdadala ng current. Kung ang contact area at cross-section ng mga conducting parts ng circuit breaker ay hindi sapat na malaki, maaaring magkaroon ng posibilidad ng permanenteng pinsala sa insulation at conducting parts ng CB.
Ayon sa Joule’s law of heating, ang pagtaas ng temperatura ay direktang proporsyonal sa square ng short circuit current, contact resistance at duration ng short circuit current. Ang short circuit current ay patuloy na lumilipas sa pamamagitan ng circuit breaker hanggang sa ma-clear ang short circuit sa pamamagitan ng pagbubukas ng circuit breaker.
Bilang resulta, ang thermal stress sa circuit breaker ay proporsyonal sa panahon ng short circuit, kaya ang breaking capacity ng electrical circuit breaker, depende sa operating time. Sa 160oC, ang aluminum ay naging soft at nawalan ng mechanical strength, ang temperatura na ito ay maaaring ituring bilang limit ng temperature rise ng breaker contacts sa panahon ng short circuit.
Dahil dito, ang short circuit breaking capacity o short circuit breaking current ng circuit breaker ay inilalarawan bilang maximum current na maaaring lumipas sa breaker mula sa oras ng pag-occur ng short circuit hanggang sa oras ng pag-clear ng short circuit nang walang anumang permanenteng pinsala sa CB.
Ang halaga ng short circuit breaking current ay ipinapakita sa RMS.
Sa panahon ng short circuit, ang CB ay hindi lamang nasusunog ng thermal stress, ito rin ay nasusunog ng mechanical stresses. Kaya sa pagtukoy ng short circuit capacity, inaangkin din ang mechanical strength ng CB.
Kaya para pumili ng suitable circuit breaker, mahalagang matukoy ang fault level sa punto ng sistema kung saan ilalagay ang CB. Kapag natukoy na ang fault level ng anumang bahagi ng electrical transmission, madali na pumili ng tamang rated circuit breaker para sa bahaging ito ng network.
Nararating na Short Circuit Making Capacity
Ang short circuit making capacity ng circuit breaker ay ipinapakita sa peak value, hindi tulad ng breaking capacity na ipinapakita sa RMS value. Teoretikal na sa oras ng pag-occur ng fault sa isang sistema, ang fault current ay maaaring tumaas sa dalawang beses ng kanyang symmetrical fault level.
Sa oras ng switching on ng circuit breaker sa faulty condition ng sistema, ang short circuit portion ng sistema na konektado sa source. Ang unang cycle ng current sa panahon ng pag-closed ng circuit breaker, may maximum amplitude. Ito ay humigit-kumulang dalawang beses ng amplitude ng symmetrical fault current waveform.
Ang mga contact ng breaker ay kailangang matiis ang pinakamataas na halaga ng current sa unang cycle ng waveform kapag ang breaker ay closed under fault. Batay sa nabanggit na phenomenon, ang napiling breaker ay dapat may nararating na short circuit making capacity.
Bilang resulta, ang nararating na short circuit making current ng circuit breaker ay ipinapakita sa maximum peak value, kaya ito ay laging mas mataas kaysa sa nararating na short circuit breaking current ng circuit breaker. Ang normal na halaga ng short circuit making current ay 2.5 beses mas mataas kaysa sa short circuit breaking current. Ito ay totoo para sa parehong standard at remote control circuit breaker.
Nararating na Operating Sequence o Duty Cycle ng Circuit Breaker
Ito ang mechanical duty requirement ng circuit breaker operating mechanism. Ang sequence ng nararating na operating duty ng circuit breaker ay nakasaad bilang:
Kung saan, O ay nagsasabi ng opening operation ng CB.
CO ay nagsasabi ng closing operation time na agad na sinusundan ng isang opening operation nang walang anumang intentional time delay.
t’ ay ang oras sa pagitan ng dalawang operations na kinakailangan upang ibalik ang initial conditions at/o upang maiwasan ang sobrang init ng mga conducting parts ng circuit breaker. t = 0.3 sec para sa circuit breaker na intended for first auto re-closing duty, kung hindi naman ibinigay ang ibang specifications.
Halimbawa, ang nararating na duty circle ng isang circuit breaker ay:
Ito ang nangangahulugan na, ang isang opening operation ng circuit breaker ay sinusundan ng isang closing operation pagkatapos ng isang oras na 0.3 segundo, at pagkatapos ay ang circuit breaker ay muling bumubukas nang walang anumang intentional time delay. Pagkatapos ng opening operation, ang CB ay muling isinasara pagkatapos ng 3 minuto at agad na tripping nang walang anumang intentional time delay.
Nararating na Short Time Current
Ito ang current limit na maaaring i-carry ng circuit breaker nang ligtas para sa tiyak na oras nang walang anumang pinsala. Ang mga circuit breakers ay hindi agad nag-clear ng short circuit current kapag may fault sa sistema. Palaging may intentional at unintentional time delays sa pagitan ng oras ng pag-occur ng fault at oras ng pag-clear ng fault ng CB.
Ang delay na ito ay dahil sa oras ng operation ng protection relays, oras ng operation ng circuit breaker at maaari ring may intentional time delay na inilapat sa relay para sa proper coordination ng power system protection. Kahit ang circuit breaker ay hindi nag-trip, ang fault ay ma-clear ng next higher positioned circuit breaker.
Sa kasong ito, ang fault clearing time ay mas mahaba. Kaya, pagkatapos ng fault, ang circuit breaker ay kailangang i-carry ang short circuit para sa tiyak na oras. Ang sum ng lahat ng time delays ay hindi dapat higit sa 3 segundos; kaya ang circuit breaker ay dapat capable na i-carry ang maximum faulty current para sa hindi bababa sa maikling oras na ito.
Ang short circuit current maaaring may dalawang pangunahing epekto sa loob ng circuit breaker.
Dahil sa mataas na electric current, maaaring mabigat ang thermal stress sa insulation at conducting parts ng CB.
Ang mataas na short circuit current, nagpapabunga ng significant mechanical stresses sa iba't ibang current carrying parts ng circuit breaker.
Ang circuit breaker ay disenyo para matiis ang mga stress na ito. Ngunit walang anumang circuit breaker na dapat i-carry ang short circuit current na higit sa current para sa specified short period. Ang nararating na short time current ng circuit breaker ay hindi bababa sa nararating na short circuit breaking current ng circuit breaker.
Nararating na Voltage ng Circuit Breaker
Ang nararating na voltage ng circuit breaker ay depende sa kanyang insulation system. Para sa mga sistema na mas mababa sa 400 KV, ang circuit breaker ay disenyo upang matiis ang 10% sa itaas ng normal na system voltage. Para sa mga sistema na 400 KV o mas mataas, ang insulation ng circuit breaker ay dapat capable na matiis ang 5% sa itaas ng normal na system voltage.
Ito ang nangangahulugan na, ang nararating na voltage ng circuit breaker ay tumutugon sa pinakamataas na system voltage. Dahil sa no load o small load condition, ang voltage level ng power system ay pinapayagan na tumaas hanggang sa pinakamataas na voltage rating ng sistema.
Ang circuit breaker ay din pinaglabanan ng dalawang iba pang high voltage conditions.
Sudden disconnection ng malaking load para sa anumang ibang dahilan, ang voltage na inilapat sa CB at sa pagitan ng mga contact kapag ang CB ay open, maaaring masyadong mataas kumpara sa mas mataas na system voltage. Ang voltage na ito ay maaaring maging power frequency ngunit hindi tumatagal ng mahabang panahon dahil ang high voltage situation na ito ay dapat ma-clear ng protective switchgear.
Ngunit ang circuit breaker ay maaaring kailangang matiis ang power frequency overvoltage, sa normal life span nito.
Ang Circuit Breaker ay dapat may nararating na power frequency withstands voltage para sa specific time lang. Karaniwan ang oras ay 60 segundo. Ang pagkakaroon ng power frequency withstand capacity na higit sa 60 segundo ay hindi ekonomiko at hindi praktikal na desired dahil lahat ng abnormal situations ng electrical power system ay definitely cleared sa mas maliit na oras kaysa sa 60 segundo.Tulad ng iba pang aparato na konektado sa power system, ang circuit breaker ay maaaring maging face ng lighting impulse at switching impulses sa buong buhay nito.
Ang insulation system ng CB at contact gap ng isang open CB ay kailangang matiis ang mga impulse voltage waveform amplitude ng disturbance na ito ay napakataas pero napakabilis na transient sa natura. Kaya ang circuit breaker ay disenyo upang matiis ang impulse peaky voltage para sa microsecond range lang.
