ఎలా సరైన వ్యూహాత్మక విద్యుత్ బ్రేకర్లను ఎంచుకోవాలి?

01 పీఠిక

మీడియం-వోల్టేజ్ సిస్టమ్‌లలో, సర్క్యూట్ బ్రేకర్లు అవిభాజ్యమైన ప్రాథమిక అంశాలు. స్థానిక మార్కెట్‌లో వాక్యూమ్ సర్క్యూట్ బ్రేకర్లు ప్రధానంగా ఉంటాయి. అందువల్ల, సరైన ఎలక్ట్రికల్ డిజైన్ సరైన వాక్యూమ్ సర్క్యూట్ బ్రేకర్ల ఎంపికతో విడదీయలేనిది. ఈ విభాగంలో, వాక్యూమ్ సర్క్యూట్ బ్రేకర్లను సరిగా ఎలా ఎంచుకోవాలో మరియు వాటి ఎంపికలో సాధారణంగా ఉండే తప్పుడు అభిప్రాయాల గురించి చర్చిస్తాము.

02 క్షుద్ర-సర్క్యూట్ కరెంట్ కోసం ఖండన సామర్థ్యం అత్యధికంగా ఉండాల్సిన అవసరం లేదు

ఒక సర్క్యూట్ బ్రేకర్ యొక్క క్షుద్ర-సర్క్యూట్ ఖండన సామర్థ్యం అత్యధికంగా ఉండాల్సిన అవసరం లేదు, కానీ భవిష్యత్తులో నెట్‌వర్క్ సామర్థ్యం విస్తరణ కారణంగా క్షుద్ర-సర్క్యూట్ కరెంట్లు పెరిగే అవకాశం ఉండడంతో, దానికి అనుగుణంగా కొంత మార్జిన్ ఉండాలి. అయితే, వాస్తవ ఎలక్ట్రికల్ డిజైన్‌లో, సర్క్యూట్ బ్రేకర్ల ఎంపిక చేసిన ఖండన సామర్థ్యం తరచుగా చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది.

ఉదాహరణకు, 10kV సిస్టమ్‌లలోని చివరి వినియోగదారు ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ సబ్‌స్టేషన్‌లలో, బస్ బార్ క్షుద్ర-సర్క్యూట్ కరెంట్ ఎక్కువగా 10kA చుట్టూ ఉంటుంది, మరియు పెద్ద సామర్థ్య సిస్టమ్‌లలో ఇది 16kA వరకు చేరుకోవచ్చు. అయినప్పటికీ, ఎలక్ట్రికల్ డిజైన్ డ్రాయింగ్‌లలో, వాక్యూమ్ సర్క్యూట్ బ్రేకర్ల ఖండన సామర్థ్యాన్ని తరచుగా 31.5kA లేదా కూడా 40kA వరకు సూచిస్తారు. ఇలాంటి అధిక ఖండన సామర్థ్యం పెట్టుబడిని వృథా చేస్తుంది. పై సందర్భాలలో, 20kA లేదా 25kA ఖండన సామర్థ్యం సరిపోతుంది. ప్రస్తుతం, అయితే, 31.5kA ఖండన సామర్థ్యం కలిగిన వాక్యూమ్ సర్క్యూట్ బ్రేకర్లకు అధిక డిమాండ్ ఉంది మరియు వాటిని బహుళ స్థాయిలో ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు, ఇది తయారీ ఖర్చులు మరియు ధరలను తగ్గిస్తుంది, అందువల్ల వాటి విస్తృత అనుసరణ జరుగుతుంది.

ఎలక్ట్రికల్ డిజైన్‌లో, లెక్కించిన క్షుద్ర-సర్క్యూట్ కరెంట్‌లు సాధారణంగా ఎక్కువ వైపు ఉంటాయి. దీని కారణం సిస్టమ్ ఇంపెడెన్స్ మరియు సర్క్యూట్ లూప్‌లోని సంపర్క నిరోధాన్ని లెక్కలో తరచుగా పరిగణనలోకి తీసుకోవడం జరగదు. కోర్సు యొక్క, సర్క్యూట్ బ్రేకర్ల ఖండన సామర్థ్యాన్ని గరిష్ట సాధ్యమైన క్షుద్ర-సర్క్యూట్ కరెంట్ ఆధారంగా ఎంచుకోవాలి. అయితే, క్షుద్ర-సర్క్యూట్ రక్షణ సెట్టింగ్ విలువను గరిష్ట క్షుద్ర-సర్క్యూట్ కరెంట్ ఆధారంగా చేయకూడదు.

దీనికి కారణం క్షుద్ర-సర్క్యూట్ సమయంలో తరచుగా ఆర్క్‌లు ఏర్పడతాయి మరియు ఆర్క్ నిరోధం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. డిజైన్ లెక్కలలో, క్షుద్ర-సర్క్యూట్‌లను శుద్ధ లోహపు మూడు-దశా క్షుద్ర-సర్క్యూట్‌లుగా పరిగణిస్తారు, ఆర్క్ లేదా సంపర్క నిరోధం లేదని ఊహిస్తారు. వాస్తవ లోపం గణాంకాలలో, 80% కంటే ఎక్కువ క్షుద్ర-సర్క్యూట్‌లు ఏక-దశా మరియు క్షుద్ర-సర్క్యూట్ సంఘటనల సమయంలో దాదాపు ఎల్లప్పుడూ ఆర్క్‌లు ఉంటాయి. ఫలితంగా, వాస్తవ క్షుద్ర-సర్క్యూట్ కరెంట్ ఆదర్శ లెక్కింపు విలువ కంటే చాలా తక్కువగా ఉంటుంది.

రక్షణ సెట్టింగ్ విలువ చాలా ఎక్కువగా ఉంటే, ఇది రక్షణ సున్నితత్వాన్ని తగ్గిస్తుంది లేదా తక్షణ రక్షణ పనిచేయకపోవడానికి కారణమవుతుంది. ఇంజనీరింగ్ ప్రాక్టీస్‌లో, సమస్య తరచుగా సర్క్యూట్ బ్రేకర్ ఖండించలేకపోవడం కాదు, అధిక సెట్టింగ్ విలువల కారణంగా రక్షణ అంశం సక్రియం కాకపోవడం. ప్రక్కనే, శుద్ధ లోహపు మూడు-దశా క్షుద్ర-సర్క్యూట్‌లు అరుదుగా మాత్రమే సంభవిస్తాయి - ఇవి పరిశీలన తర్వాత భూమి తీగలు తీసివేయకుండా బ్రేకర్ మూసినప్పుడు మాత్రమే జరుగుతాయి. అయితే, భూమి సాధారణంగా భూమి స్విచ్‌లు లేదా భూమి ట్రాలీల ద్వారా చేస్తారు, మరియు ఇంటర్‌లాకింగ్ ఫంక్షన్‌లు ఉంటాయి, ఇవి శుద్ధ లోహపు క్షుద్ర-సర్క్యూట్‌లు చాలా అసంభావ్యం చేస్తాయి.

ఎలక్ట్రికల్ నిర్మాణ డ్రాయింగ్‌లలో, ఫీడర్ సర్క్యూట్ బ్రేకర్‌ల కంటే ప్రధాన ప్రవేశ సర్క్యూట్ బ్రేకర్ ఖండన సామర్థ్యాన్ని ఒక స్థాయి ఎక్కువగా సూచించడం సాధారణం. ఇది అవసరం లేదు. ప్రధాన బ్రేకర్ బస్ బార్ క్షుద్ర-సర్క్యూట్ లోపాలను నిర్వహిస్తుంది, అయితే ఫీడర్ బ్రేకర్లు వాటి వాటి సర్క్యూట్‌లలోని లోపాలను నిర్వహిస్తాయి. అయితే, ఫీడర్ బ్రేకర్ యొక్క లోడ్ వైపు సమీపంలో, బస్ బార్‌కు దగ్గరగా ఉండడం కారణంగా, క్షుద్ర-సర్క్యూట్ కరెంట్ బస్ బార్ క్షుద్ర-సర్క్యూట్ కరెంట్ కంటే గణనీయంగా భిన్నంగా ఉండదు. అందువల్ల, ప్రధాన మరియు ఫీడర్ బ్రేకర్‌ల ఖండన సామర్థ్యాలు ఒకేలా ఉండాలి.

03 ఎలక్ట్రికల్ మరియు మెకానికల్ జీవిత అవసరాలు అత్యధికంగా ఉండాల్సిన అవసరం లేదు

ఇక్కడ పేర్కొన్న ఎలక్ట్రికల్ జీవితం నిర్దిష్ట వ్యవధిలో రేట్ చేయబడిన లేదా పాక్షిక లోడ్ కరెంట్ కింద బ్రేకర్ ఎన్నిసార్లు తెరవడం మరియు మూసివేయడం గురించి కాదు, బదులుగా సేవ నిర్వహణ అవసరం లేకుండా ఎన్నిసార్లు క్షుద్ర-సర్క్యూట్ కరెంట్‌ను ఖండించగలదో అనే దాని గురించి. ఈ సంఖ్యకు సంబంధించి జాతీయ ప్రమాణం లేదు. సాధారణంగా, తయారీదారులు 30 ఇలాంటి ఖండనలకు డిజైన్ చేస్తారు. కొంతమంది తయారీదారుల ఉత్పత్తులు 50 వరకు నిర్వహించగలవు. వినియోగదారు ప్రాజెక్ట్‌ల కోసం బిడ్డింగ్ పత్రాలలో, క్షుద్ర-సర్క్యూట్ ఖండనల సంఖ్యకు అత్యధిక అవసరాలు చూడడం సాధారణం. ఉదాహరణకు, ఒక టెండర్ పత్రం 12kV లైన్ రక్షణ వాక్యూమ్ సర్క్యూట్ బ్రేకర్‌ను 100 సార్లు రేట్ చేయబడిన క్షుద్ర-సర్క్యూట్ కరెంట్‌ను ఖండించాలని, 100,000 ఆపరేషన్ల మెకానికల్ జీవితం మరియు 20,000 సార్లు రేట్ చేయబడిన కర

వాక్యం సర్క్యూట్ బ్రేకర్ల యొక్క మెకానికల్ జీవితం గురించి, అత్యధిక అవసరాలు ఉండాల్సిన అవసరం లేదు. M1 క్లాస్ మొదట్లో 2,000 కంటే తక్కువగా ఉండదు, మరియు M2 క్లాస్ కేవలం 10,000. ప్రస్తుతం, తయారీదారులు మెకానికల్ జీవితంలో పోటీ పడుతున్నారు—ఒకరు 25,000 అని చెబుతారు, మరొకరు 100,000 అని చెబుతారు. బిడ్డింగ్ ప్రక్రియలలో, పాల్గొనేవారు మెకానికల్ జీవిత విలువలను పోల్చుతారు, ఇది డిస్ట్రిబ్యూషన్-ఉపయోగించే వాక్యం సర్క్యూట్ బ్రేకర్లకు అర్థరహితం. అయితే, మోటార్లు, ఆర్క్ ఫర్నేసులు లేదా ఆటోమేటిక్ కెపాసిటర్ కంపెన్సేషన్ సర్క్యూట్లను తరచుగా స్విచ్ చేసే ప్రత్యేక అనువర్తనాలలో, వాక్యం కాంటాక్టర్లు మరింత సరిపోతాయి (మీడియం-వోల్టేజ్ కెపాసిటర్ బ్యాంకులను స్విచ్ చేయడానికి SF6 సర్క్యూట్ బ్రేకర్లు సాధారణంగా ఉపయోగించబడతాయి). కాంటాక్టర్లు దాదాపు ఒక మిలియన్ ఆపరేషన్ల కంటే ఎక్కువ మెకానికల్ మరియు ఎలక్ట్రికల్ జీవితాన్ని కలిగి ఉంటాయి (వాటి ఎలక్ట్రికల్ జీవితం షార్ట్-సర్క్యూట్ కరెంట్ కాకుండా రేటెడ్ కరెంట్ అంతరాయం ద్వారా కొలుస్తారు). సర్క్యూట్ బ్రేకర్లలో మెకానికల్ జీవితం కోసం పోటీ పడాల్సిన అవసరం లేదు.

04 ఇతర ఎలక్ట్రికల్ పారామితుల కోసం అత్యధిక అవసరాలు

ఒక సర్క్యూట్ బ్రేకర్ యొక్క షార్ట్-టైమ్ సహించే కరెంట్ అనేది పొరుగు సమయంలో షార్ట్-సర్క్యూట్ కరెంట్ యొక్క థర్మల్ ఒత్తిడిని తట్టుకునే దాని సామర్థ్యాన్ని సూచిస్తుంది. ఇది ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో సమానం కాదు. ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల పరీక్షలో సర్క్యూట్ బ్రేకర్ గుండా రేటెడ్ లేదా నిర్దిష్ట కరెంట్‌ను పొడవైన సమయం పాటు పంపి, వివిధ బిందువుల వద్ద ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల నిర్దిష్ట పరిమితులు మించకుండా చూసుకోవాలి. సర్క్యూట్ బ్రేకర్ యొక్క షార్ట్-టైమ్ సహించే కరెంట్ సాధారణంగా 3 సెకన్ల పాటు పరీక్షిస్తారు.

ఈ సమయంలో, షార్ట్-సర్క్యూట్ కరెంట్ ద్వారా ఉత్పత్తి అయ్యే ఉష్ణం బ్రేకర్‌ను నష్టపరచకూడదు. 3 సెకన్ల థర్మల్ సహించే సామర్థ్యం సరిపోతుంది. కారణం ఏమిటంటే, షార్ట్ సర్క్యూట్ సంభవించిన తర్వాత, సమయ-స్థాయి పరిరక్షణలో ఎంచుకున్న ఎంపికను నిర్ధారించడానికి స్పష్టమైన ఆలస్యం ఉండవచ్చు. సమయానికి సంబంధించిన రక్షణ కోసం, పక్కపక్కనే ఉన్న బ్రేకర్ల మధ్య 0.5 సెకన్ల ఆలస్యం ఎంపికను నిర్ధారిస్తుంది. బ్రేకర్లు రెండు స్థాయిలలో భిన్నంగా ఉంటే, ట్రిప్ ఆలస్యం 1 సెకను; మూడు స్థాయిలు అయితే, 1.5 సెకన్లు. 3 సెకన్ల సహించే సామర్థ్యం ఇప్పటికే సరిపోతుంది. అయితే, కొంతమంది వినియోగదారులు లేదా డిజైనర్లు 5 సెకన్ల థర్మల్ సహించే సామర్థ్యాన్ని కోరుతారు, ఇది నిజంగా అనవసరం.

సర్క్యూట్ బ్రేకర్ మూసివేసే ప్రక్రియలో, కదిలే మరియు స్థిరమైన కాంటాక్ట్‌లు బౌన్స్ చెందవచ్చు. బౌన్స్ సమయం చాలా ఎక్కువగా ఉంటే లేదా మూడు-దశల మూసివేత అసమకాలికత పెద్దదిగా ఉంటే, కాంటాక్ట్‌ల మధ్య బ్రేక్‌డౌన్ మరియు రీస్ట్రైక్ సంభవించవచ్చు. రీస్ట్రైక్ సర్క్యూట్‌లో ఛార్జ్-డిస్చార్జ్ ప్రక్రియను పెంచుతుంది, ఓవర్‌వోల్టేజ్ యొక్క వాలు మరియు పరిమాణాన్ని పెంచుతుంది. ఈ ఓవర్‌వోల్టేజ్‌ను కాంటాక్ట్ రీస్ట్రైక్ ఓవర్‌వోల్టేజ్ అంటారు.

దీని ప్రమాదం వాక్యం సర్క్యూట్ బ్రేకర్ల కరెంట్ ఛాపింగ్ ఓవర్‌వోల్టేజ్ కంటే కూడా ఎక్కువగా ఉండవచ్చు, ఇది ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు మరియు మోటార్ల యొక్క మల-టు-మల ఇన్సులేషన్‌ను బెదిరిస్తుంది. అందువల్ల, కాంటాక్ట్ బౌన్స్ సమయం మరియు మూడు-దశల అసమకాలికత 2ms మించకూడదు. ప్రస్తుత సర్క్యూట్ బ్రేకర్ పారామితులు ఈ అవసరాన్ని తీర్చడానికి తయారు చేయబడతాయి. అయితే, కొంతమంది వినియోగదారులు 2ms కంటే తక్కువ విలువలను డిమాండ్ చేస్తారు, కూడా 1ms కంటే ఎక్కువ కాకూడదని అడుగుతారు, ఇది ప్రస్తుత సాంకేతిక సామర్థ్యాలను మించిపోతుంది.

05 వాక్యం ఇంటర్రప్టర్ల యొక్క అత్యధిక ప్రారంభ కరెంట్ కారణంగా ప్రతికూల సమస్యలు

మీడియం-వోల్టేజ్ వాక్యం ఇంటర్రప్టర్ల కోసం ప్రారంభ రేటెడ్ కరెంట్ 630A. ప్రస్తువాత, కొంతమంది తయారీదారులు 630A వెర్షన్లను ఇక ఉత్పత్తి చేయడం లేదు, మరియు కనీస ప్రారంభ కరెంట్ 1250Aకి పెరిగింది. ఇది వాక్యం ఇంటర్రప్టర్ తయారీతో సంబంధం కలిగి ఉంది. అయితే, ఇది ఒక శ్రేణి ప్రతికూల పరిణామాలను తీసుకురావడం. వాక్యం ఇంటర్రప్టర్ల ప్రారంభ కరెంట్ చాలా ఎక్కువగా ఉండటం కారణంగా, ఈ ఇంటర్రప్టర్లతో అసెంబుల్ చేసిన వాక్యం సర్క్యూట్ బ్రేకర్లు ఇంటర్రప్టర్ యొక్క కరెంట్ రేటింగ్‌కు సరిపోవాలి. 

ఫలితంగా, పోల్ కాలమ్లు, పోల్ కాలమ్లపై ప్లగ్-ఇన్ కాంటాక్ట్‌లు మరియు స్విచ్‌గియర్‌లో స్థిరమైన కాంటాక్ట్‌లు వంటి అన్ని సంబంధిత భాగాలు కూడా ఇంటర్రప్టర్ యొక్క కరెంట్ రేటింగ్‌కు సరిపోవాలి. ఇది చాలా సందర్భాల్లో నాన్-ఫెర్రస్ మెటల్ మెటీరియల్స్ తీవ్రమైన వృథా కావడానికి దారితీస్తుంది. ఉదాహరణకు, 12kV వాక్యం సర్క్యూట్ బ్రేకర్ కేవలం 1000kVA ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌కు సరఫరా చేయవచ్చు, దాని 10kV వైపు రేటెడ్ కరెంట్ కేవలం 57.7A. అయితే, వాక్యం ఇంటర్రప్టర్ 1250A వద్ద ప్రారంభమవుతున్నందున, సర్క్యూట్ బ్రేకర్ 1250A వద్ద రేట్ చేయాలి. ఫలితంగా, బ్రేకర్ యొక్క అన్ని అనుబంధాలు కనీసం 1250A రేటెడ్ కరెంట్ కలిగి ఉండాలి, మరియు స్విచ్‌గియర్‌లో స్థిరమైన కాంటాక్ట్‌లు కూడా 1250A కంటే తక్కువ కాకుండా రేట్ చేయబడాలి, ఇది నాన్-ఫెర్రస్ మెటల్స్ లో గణనీయమైన వృథా కావడానికి దారితీస్తుంది.

మరింత చెడు, వినియోగదారులు లేదా డిజైనర్లు స్విచ్‌గియర్‌లో ప్రధాన కండక్టర్ల కరెంట్-క్యారింగ్ సామర్థ్యం సర్క్యూట్ బ్రేకర్ యొక్క దానితో సరిపోవాలని డిమాండ్ చేస్తారు—అంటే, కండక్టర్ యొక్క కరెంట్-క్యారింగ్ సామర్థ్యం 1250A కోసం డిజైన్ చేయబడింది. నిజానికి, 60A సామర్థ్యం సరిపోతుంది, మరియు సర్క్యూట్ కండక్టర్ యొక్క కనీస క్రాస్-సెక్షన్ డైనమిక్ మరియు థర్మల్ స్థిరత్వ పరీక్షలను పాస్ చేసినంత వరకు, పదార్థాలను ఆదా చేయడానికి చాలా స్థలం ఉంది.