Vakuumpåbryderudvælgelsesguide: Parametre & Anvendelser

I. Vælgning af vakuumkredsløbsbrydere

Vakuumkredsløbsbrydere bør vælges baseret på den nominerede strøm og den nominerede kortslutningsstrøm, med den faktiske kapacitet af strømnettet som reference. Der bør undgås en tendens til at anvende for høje sikkerhedsfaktorer. En for konservativ vælgning fører ikke kun til økonomisk uforholdsmæssig "oversizing" (stor bryder for lille belastning), men påvirker også bryderens ydeevne i forbindelse med afbrydelse af små induktive eller kapacitive strømme, hvilket potentielt kan føre til overbelastnings-overspændinger.

Ifølge relevant litteratur har cirka 93,1% af 10kV-forsyningsledninger i Kinas driftsættede strømnet op til en nomineret strøm på 2000A eller mindre. Derfor bør valget af den nominerede driftsstrøm primært fokusere på værdier på 2000A og nedad. Valget af maksimal kortslutningsstrøm bør følge kravene i "Retningslinjer for bynets netplanlægning og -genopbygning", og der bør undgås blindt at stræbe efter for høje sikkerhedsfaktorer.

På det kinesiske marked er de mest anvendte importerede mærkebrydere Schneider's HVX, ABB's VD4 og Siemens' 3AE-serien. Indenlandske mærker inkluderer Changshu Switchgear's CV1, Shanglian's RMVS1 og Baoguang's ZN172-serien. Kvalitetsforskellen mellem indenlandske og importerede mærker er nu næsten ubetydelig.

II. Vakuumkredsløbsbrydere og deres karakteristika

En kredsløbsbryder er et skiftapparat udstyret med en særlig bueudslukningskammer. Den kan lukke, føre og afbryde strøm under normale kredsløbsforhold, og kan lukke, føre og afbryde anormale kredsløbsforhold (fx kortslutninger) inden for angivne tidsperioder. Den er egnet til strømnet, der har en frekvens på 50Hz og spændingniveauer fra 3,6kV og opefter, bruges til at slå tilsyneladende strømme (typisk ikke over 4000A), overbelastningsstrømme og nominerede kortslutningsstrømme (typisk ikke over 63kA) til og fra.

Den kan også bruges i specielle applikationer til at slå tomme lange transmissionslinjer, tomme transformatorer, kondensatorbanker osv., samt til at føre kortslutningsstrømme (typisk ikke over 63kA) inden for angivne varigheder (1s, 3s, 4s), samt lukke på kortslutningsstrømme (typisk ikke over 160kA). Bryderens mekaniske levetid er generelt 10.000 operationer, med specielle modeller, der når 30.000 eller 60.000 operationer. Når den er udstyret med en permanent magnet aktuator, kan den nå op til 100.000 operationer. Ifølge CB1984-2014 er bryderens elektriske levetid 274 operationer.

Kredsløbsbrydere har generelt automatisk genlukningsevne, hvilket tillader hurtig genindsats af strømforsyningen efter fejlafhjælpning, og bruges typisk i kritiske applikationer. Dog er kredsløbsbrydere relativt dyre (kræver passende relæ- eller mikroprocesor-baseret beskyttelse), og deres fejlafbrydningstid ligger inden for 80ms (afhængig af relæbeskyttelses respons tid, bryderens afbrydningstid og buetid). Deres hastighed ved afbrydelse af fejlstrøm er langsommere end ved skifteapparater, hvilket kræver, at det beskyttede udstyr har tilstrækkelig evne til at modstå kortvarig overstrøm.

III. Hovedapplikationer af kredsløbsbrydere

Kredsløbsbrydere bruges hovedsageligt i industri- og gruvevirksomheder, kraftværker og transformatorstationer til at modtage, kontrollere og beskytte strømsystemer. En typisk konfiguration (med 12kV som eksempel) består af to indgående kredsløbsbrydere og én eller flere udgående kredsløbsbrydere (se diagram). Den indgående kredsløbsbryderstrøm overstiger generelt ikke 4000A, med en kortslutningsafbrydelsesstrøm, der generelt ikke overstiger 50kA. Den nominerede strøm for udgående kredsløbsbrydere overstiger generelt ikke 1600A, med en kortslutningsafbrydelsesstrøm, der generelt ikke overstiger 40kA.

IV. Vælgningskriterier for kredsløbsbrydere

• Brug en kredsløbsbryder, når du kontrollerer belastningsstrømmer, der overstiger 630A.

• Brug en kredsløbsbryder, når du beskytter transformatorer med en kapacitet, der overstiger 1600kVA, på strømforsyningssluttet.

• Brug en kredsløbsbryder, når du beskytter motore med en kapacitet, der overstiger 1200kW.

• Brug en kredsløbsbryder, når du slår kondensatorbanker til og fra.

• Brug en dedikeret generator-kredsløbsbryder, når du beskytter generatoren.

• Brug en kredsløbsbryder, når du beskytter strømledninger eller vigtigt udstyr.

Eksempler på anvendelse af kredsløbsbrydere

V. Forholdsregler under drift af vakuumkredsløbsbrydere

Under drift skal vedligeholdelse af vakuumkredsløbsbrydere fastsættes baseret på anvendelsesbetingelser og driftsfrekvens. For brydere med sjældent drift (drift om året overstiger ikke 1/5 af den mekaniske levetid), er en rutineret inspektion en gang om året tilstrækkelig inden for den mekaniske levetid. For ofte drifte brydere, bør antallet af driftsoperationer mellem inspektioner ikke overstige 1/5 af den mekaniske levetid.

Når driftsfrekvensen er ekstremt høj, eller den mekaniske/elektriske levetid nærmer sig sin ende, bør inspektionsintervaller forkortes. Inspektions- og justeringspunkter inkluderer vakuumniveau, rejse, kontaktrejse, synkronisering, luknings-/afbrydelseshastighed, samt checks af de vigtigste komponenter i driftsmechanismen, eksterne elektriske forbindelser, isolation og kontrolstrøm hjælpekontakter.

Følgende spørgsmål bør bemærkes under drift af vakuumkredsløbsbrydere:

(1) Overspændingsproblemer

Vakuumkredsløbsbrydere producerer ofte høje overspændinger, når de afbryder små strømme, især små induktive strømme, som transformatorers magnetiseringsstrøm, på grund af betydelig strømbeskæring. Desuden, når de afbryder kapacitive strømme fra kondensatorbanker, er det svært at undgå buens genoplivede; når genoplivede opstår, kan det producere genoplivede-overspændinger. Derfor bør høje præstationsmetall-oxide lynnedslagsbeskyttere eller RC (modstand-kapacitance) beskyttelsesenheder installeres til beskyttelse.

(2) Overvågning af vakuumintegriteten i afbrydelseskammeret

Vakuumniveauet indeni vakuumafbryderen holdes normalt mellem 10⁻⁴ og 10⁻⁶ Pa. Da afbryderen aldrer og opbygger flere afbrydelsesoperationer, eller pga. eksterne påvirkninger, forringes vakuumniveauet gradvist. Når det falder under en kritisk grænse, vil afbrydelsesevnen og dielektriske styrken blive kompromitteret. Derfor skal vakuumniveauet indeni afbryderen regelmæssigt testes under drift.

(3) Overvågning af kontakt-slitage

Kontaktfladerne i vakuumafbryderen slites gradvist efter flere strømafbrydelser. Jo mere kontakt-slitage, jo mere kontakt-rejse, hvilket i sin tur øger arbejdsgangen af bellows, og reducerer betydeligt dens levetid. Typisk er den maksimale tilladte elektriske slitage omkring 3mm. Når den akkumulerede slitage når eller overstiger denne værdi, vil både afbrydelsesevnen og ledningsevnen af vakuumafbryderen forringes, hvilket indikerer slutningen på dens levetid.

VI. Konklusion

Ved vælgning af vakuumkredsløbsbrydere bør der fuldt ud tages hensyn til de faktiske strømforsyningstilladelser og de reelle belastningskarakteristikker på belastningssiden. Korrekt og rationel vælgning af kredsløbsbrydere spiller en betydelig rolle for at forbedre systemets sikre og pålidelige drift.