Guia de selecció de tancadors de circuit sota buit: Paràmetres i aplicacions

I. Selecció de disjuntores de vacu

Els disjuntores de vacu s'han de seleccionar basant-se en la corrent nominal i la corrent de curtcircuït nominal, utilitzant la capacitat real de la xarxa elèctrica com a referència. S'ha d'evitar la tendència a adoptar factors de seguretat excessivament alts. La selecció excessivament conservadora no només porta a una "sobredimensionament" (disjuntor gran per a una càrrega petita) econòmicament ineficient, sinó que també afecta la capacitat del disjuntor per interrompre corrents inductives o capacitatives petites, potencialment causant sobretensions per tall de corrent.

Segons la literatura rellevant, aproximadament el 93,1% dels circuits de distribució de 10kV en les xarxes elèctriques operatives de la Xina tenen una corrent nominal de 2000A o menys. Per tant, la selecció de la corrent de funcionament nominal hauria de centrar-se principalment en valors de 2000A i inferiors. La selecció de la corrent de curtcircuït màxima ha de seguir els requisits de la "Guia per a la Planificació i Reconstructura de Xarxes Urbanes," evitant la recerca cega de marges de seguretat excessius.

Actualment en el mercat xinès, els disjuntores d'importació més utilitzats inclouen l'HVX de Schneider, el VD4 de ABB i la sèrie 3AE de Siemens. Les marques nacionals inclouen el CV1 de Changshu Switchgear, el RMVS1 de Shanglian i la sèrie ZN172 de Baoguang. La diferència qualitativa entre les marques nacionals i les d'importació és actualment negligible.

II. Disjuntores de vacu i les seves característiques

Un disjuntor és un dispositiu commutador equipat amb una cambra d'extinció d'arc especial. Pot tancar, portar i interrompre corrents en condicions normals del circuit, i pot tancar, portar i interrompre condicions anormals del circuit (per exemple, curtcircuïts) dins dels períodes especificats. És adequat per a xarxes elèctriques amb una freqüència de 50Hz i nivells de tensió de 3,6kV i superiors, utilitzat per commutar corrents de càrrega (generalment no superen els 4000A), corrents de sobrecàrrega i corrents de curtcircuït nominal (generalment no superen els 63kA).

També es pot utilitzar en aplicacions especials per commutar línies de transmissió llargues sense càrrega, transformadors sense càrrega, bancs de condensadors, etc., i per portar corrents de curtcircuït (generalment no superen els 63kA) dins de durades especificades (1s, 3s, 4s), així com tancar sobre corrents de curtcircuït (generalment no superen els 160kA). La vida mecànica dels disjuntores és generalment de 10.000 operacions, amb models especials que arriben a 30.000 o 60.000 operacions. Quan estan equipats amb un actuador de magnet permanent, poden arribar a 100.000 operacions. Segons CB1984-2014, la vida elèctrica d'un disjuntor és de 274 operacions.

Els disjuntores generalment tenen capacitat de recàrrega automàtica, permetent la restauració ràpida de l'abastament elèctric després de la eliminació de la falla, i s'utilitzen típicament en aplicacions crítiques. No obstant això, els disjuntores són relativament caros (requerint protecció basada en relés o microprocessadors corresponents), i el temps d'interrupció de la corrent de falla és dins de 80ms (dependeix del temps de resposta del relé de protecció, el temps de trencament del disjuntor i el temps d'arc). La velocitat d'interrupció de la corrent de falla és més lenta que la de les taules de commutació, així que es requereix que l'equipament protegit tingui una capacitat suficient de suport de corrent a curt termini.

III. Principals aplicacions dels disjuntores

Els disjuntores s'utilitzen principalment en empreses industrials i mineres, centrales elèctriques i subestacions per a la recepció, control i protecció dels sistemes elèctrics. Una configuració típica (utilitzant 12kV com a exemple) consisteix en dos disjuntores d'entrada i un o més disjuntores de sortida (vegeu diagrama). La corrent del disjuntor d'entrada generalment no supera els 4000A, amb una corrent de ruptura de curtcircuït generalment no superior a 50kA. La corrent nominal dels disjuntores de sortida generalment no supera els 1600A, amb una corrent de ruptura de curtcircuït generalment no superior a 40kA.

IV. Criteris de selecció dels disjuntores

• Utilitzeu un disjuntor quan controlieu corrents de càrrega superiors a 630A.

• Utilitzeu un disjuntor quan protegeu transformadors amb una capacitat superior a 1600kVA al costat de l'abastament.

• Utilitzeu un disjuntor quan protegeu motors amb una capacitat superior a 1200kW.

• Utilitzeu un disjuntor quan commuteu bancs de condensadors.

• Utilitzeu un disjuntor dedicat al generador quan protegeu generadors.

• Utilitzeu un disjuntor quan protegeu línies elèctriques o equipament crític.

Exemples d'aplicació dels disjuntores

V. Precaucions durant l'operació dels disjuntores de vacu

Durant l'operació, la manteniment dels disjuntores de vacu s'ha de determinar basant-se en les condicions d'ús i la freqüència operativa. Per als disjuntores amb operacions infreqüents (operacions anuals no superen el 1/5 de la vida mecànica), una inspecció rutinària una vegada l'any és suficient dins del període de vida mecànica. Per als disjuntores que s'operen sovint, el nombre d'operacions entre inspeccions no hauria de superar el 1/5 de la vida mecànica.

Quan la freqüència d'operació és extremadament alta o la vida mecànica/elèctrica s'acosta al seu final, els intervals d'inspecció s'han de reduir. Els elements d'inspecció i ajust inclouen el nivell de vacu, el recorregut, el recorregut del contacte, la sincronització, la velocitat d'obertura/tancament, així com les comprovacions dels components principals del mecanisme d'operació, les connexions elèctriques externes, l'isolament i els contactes auxiliars de la font de control.

S'han de tenir en compte les següents qüestions durant l'operació dels disjuntores de vacu:

(1) Problemes de sobretensió

Els disjuntores de vacu sovint produeixen sobretensions elevades quan interrompen corrents petites, especialment corrents inductives petites com les corrents de magnetització dels transformadors, degut a un tall significatiu de corrent. A més, quan interrompen corrents capacitatives de bancs de condensadors, és difícil evitar la re-ignició de l'arc; una vegada que ocorre la re-ignició, pot generar sobretensions de re-ignició. Per tant, s'haurien d'instal·lar parafulles metàl·liques d'òxid de metales de alt rendiment o dispositius de protecció RC (resistor-capacitor) per a la protecció.

(2) Monitorització de l'integritat del vacu a la cambra d'interrupció

El nivell de vacu dins de la cambra d'interrupció de vacu es manté normalment entre 10⁻⁴ i 10⁻⁶ Pa. A mesura que la cambra d'interrupció envejeix i acumula més operacions de commutació, o degut a influències externes, el nivell de vacu es deteriora gradualment. Un cop caigui per sota un llindar crític, la capacitat d'interrupció i la resistència dielèctrica es veuràn compromeses. Per tant, el nivell de vacu dins de la cambra d'interrupció s'ha de provar regularment durant l'operació.

(3) Monitorització de l'usura dels contactes

Les superfícies de contacte de la cambra d'interrupció de vacu s'usen gradualment després de múltiples interrupcions de corrent. A mesura que augmenta l'usura dels contactes, augmenta el recorregut del contacte, el que a la vegada augmenta el recorregut de treball de la campana, reduint significativament la seva vida útil. Normalment, l'usura elèctrica màxima permès és d'uns 3mm. Quan l'usura acumulada arriba o supera aquest valor, tant la capacitat d'interrupció com la conductivitat de la cambra d'interrupció de vacu es deterioren, indicant el final de la seva vida útil.

VI. Conclusió

En la selecció dels disjuntores de vacu, s'ha de donar plena consideració a les condicions reals d'abastament elèctric i les característiques reals de càrrega al costat de la càrrega. La selecció correcta i racional dels disjuntores té un paper significatiu en millorar la operació segura i fiable del sistema.