Differentierede sikringsløsninger til forskellige belastningskarakteristika
1. Baggrund
I elektriske systembeskyttelsesmekanismer er sikringer afgørende komponenter til overstrømningssikring. Nøjagtigheden af deres valg har direkte indflydelse på systemets sikkerhed og pålidelighed. Last med forskellige karakteristika (som motorer, belysningsanlæg og ofte skiftende udstyr) viser betydelige forskelle i strømforhold, herunder startstrøm, opstartstid, arbejds cyklus osv. En enestående sikring løsning kan ikke dække alle scenarier og er meget tilbøjelig til at forårsage falske udslag (der forstyrrer normal drift) eller manglende funktion (der ikke kan give effektiv beskyttelse under fejl). Derfor er det nødvendigt at udvikle specialiserede sikring svalg strategier baseret på specifikke lastkarakteristika for at opnå præcis og pålidelig systembeskyttelse.
2. Analyse og klassificering af lastkarakteristika
2.1 Motorlast karakteristika
- Høj startstrøm: Typisk 5–7 gange den nominale strøm (Ie), eller endda højere.
- Lang opstartstid: Hele processen kan vare fra flere sekunder til tiere af sekunder, hvilket udsætter beskyttelseskomponenterne for vedvarende strøminfluens.
- Beskyttelseskrav: Sikringen skal kunne klare den lange opstartproces uden at blive slået ud, samtidig med at den giver rettidig beskyttelse mod overlast og kortslutningsfejl. Dens egenskaber skal matche motorens startmoment kurve.
2.2 Belysningsanlægs lastkarakteristika
- Stabil drift: Normal driftstrøm er stabil og nær den nominale værdi.
- Lav startstrøm: Undtagen for det første tændningsøjeblik er der ingen betydelig strømstigning.
- Beskyttelseskrav: Kontinuerlig og stabil overlast og kortslutningsbeskyttelse er nødvendig. Høj stødresistens er ikke kritisk, men pålidelighed i konventionel beskyttelse understreges.
2.3 Karakteristika for ofte skiftende udstyr
- Cykiske strømstigninger: Udstyret udsættes for hyppige starter og stopper, hvilket udsætter det for periodiske høje strøminfluenser.
- Termisk stresscyklus: Den interne termiske stress i sikringen ændrer sig ofte, hvilket fører til materialetræthed.
- Beskyttelseskrav: Sikringen skal have ekstremt høj resistens mod termisk træthed og cyklisk holdbarhed for at sikre, at ydeevnen ikke forringes efter mange strøminfluenser.
3. Differentierede valgstrategier
Baseret på ovenstående analyse er en tretrinnet valgstrategi formuleret:
3.1 Motorsikringsløsning
- Valgt type: aM-type (motorsikring) sikringer (benævnt som "ammoniakfylt sikringskern" i nogle sammenhænge, men generelt kendt som aM-type i standarder). Denne type er specifikt designet til motorens startegenskaber.
- Egenskabskrav: Dens tid-strøm egenskab kurve skal tætte matche motorens startstrøm-tid kurve, undgå aktivering under startstrøm.
- Nøgleparametre: Den nominale strøm skal være større end eller lig med motorens nominale strøm, hvilket sikrer præcis beskyttelse mod overlast inden for 0,8–1,2 gange den nominale strøm, samtidig med at den klare startspids.
- Fordele: Excellent tolerance mod startspids, effektiv forebyggelse af falske udslag, og pålidelig overlast og kortslutningsbeskyttelse.
3.2 Belysningsanlægs sikringsløsning
- Valgt type: gG/gL-type (fuld-rekkevidde almen brug) sikringer. Disse er de mest universelle sikringstyper, egnet til beskyttelse af de fleste distributionskredsløb.
- Egenskabskrav: Belastningskapaciteten skal tætte matche systemets nominale strøm, med stabile forsinkelses- og hurtigafbrydelsesegenskaber.
- Nøgleparametre: Fokus på den nominale afbrydelseskapacitet (skal overstige den forventede kortslutningsstrøm ved installationspunktet) og standard tid-strøm egenskaber.
- Fordele: Økonomisk, pålidelig, og omfattende overlast og kortslutningsbeskyttelse for stabile belysningslast.
3.3 Sikringsløsning for ofte skiftende udstyr
- Valgt type: Stødresistente sikringer (kan svare til specifikke mærker eller specielle typer, som halvledersikringer, der har høj cyklisk holdbarhed).
- Egenskabskrav: Høj resistens mod termisk træthed og høj cyklisk holdbarhed for at klare hyppige temperaturændringer uden forældelse.
- Nøgleparametre: Fokus på øjeblikkelig afbrydelsesegenskaber (sikrer hurtig afbrydelse af fejlstrøm) og holdbarhed (livscyklusindikatorer).
- Fordele: Langvarig ydeevne under hyppige strøminfluenser, der giver kontinuerlig og effektiv beskyttelse, mens man undgår for tidlig fejl pga. materialetræthed.
4. Centrale tekniske parametre
Uanset valgstrategi skal følgende centrale parametre nøje verificeres:
- Nominale afbrydelseskapacitet (Icn): Skal overstige den maksimale forventede kortslutningsstrøm ved installationspunktet for at sikre sikker afbrydelse af fejlstrøm.
- Tid-strøm egenskab (I-t kurve): Skal koordinere med lastkarakteristika (f.eks. motorstartkurve) og opnå selektiv beskyttelse med upstream (f.eks. sikringe) og downstream enheder for at undgå unødvendige udslag.
- Nominale strøm (In): Bestemt ud fra lastens nominale strøm og anvendelsesfaktorer (f.eks. valgfaktorer i motorsikring), ikke bare sættes lig med laststrømmen.
- I²t-værdi (Joule integral): Representerer energien, der kræves for at slå sikringen ud, afgørende for koordinering med halvlederkomponenter og opnåelse af selektiv beskyttelse.
5. Implementeringsnøglepunkter
- Systemanalyse: Udfør detaljeret analyse af hver gren i det elektriske system, optagning af nøgledata som lasttype, nominale strøm, startstrøm, opstartstid og forventet kortslutningsstrøm.
- Selektiv koordinering: Brug tid-strøm egenskab kurver for sikringer til at sikre selektiv koordinering med upstream og downstream beskyttelsesenheder (f.eks. sikringe, kontaktorer), isolerer kun fejlpunktet under hændelser for at minimere nedetid.
- Valideringstests: Hvor muligt, verificér sikringsydeevne under reelle eller simulerede driftsforhold, især under motorstarterprocesser.
- Dokumentationshåndtering: Opret omfattende sikringskonfigurationsrekorder og vedligeholdelseslogfiler, inklusive model, ratings, installationssted, udskiftelsesdatoer osv., for at lette vedligeholdelse og fejlfindning.
6. Konklusion
Ved at implementere ovenstående tretrinnet differentieret valgstrategi baseret på lastkarakteristika, kan specialiserede beskyttelsesløsninger gives for forskellige elektriske udstyr, som motorer, belysningsanlæg, og ofte skiftende udstyr. Denne strategi undgår effektivt falske handlinger forårsaget af normale lastkarakteristika (f.eks. motorstart) samtidig med at den sikrer rettidig og pålidelig funktion under overlast eller kortslutningsfejl. Derved forbedres sikkerheden, stabiliteten og pålideligheden af hele det elektriske system betydeligt, hvilket sikrer driftskontinuitet og udstyrssikkerhed.
