Skilda sikringlösningar för olika belastningskarakteristika

1. Bakgrundsinformation​
I elektriska systemskydd spelar säkringar en viktig roll som komponenter för överströmskydd. Noggrannheten i deras val har direkt inverkan på systemets säkerhet och tillförlitlighet. Belastningar med olika egenskaper (som motorer, belysningsanläggningar och ofta växlande utrustning) visar betydande skillnader i strömuppförande, inklusive inrushingström, starttid, arbetscykel, etc. En allmän säkringslösning kan inte möta alla scenarier och är mycket benägen att orsaka felaktiga avbrott (stör normal drift) eller misslyckas med att fungera (kan inte ge effektivt skydd vid fel). Därför är det nödvändigt att utveckla anpassade säkringsvalstrategier baserat på specifika belastningskaraktäristik för att uppnå precist och tillförlitligt systemskydd.

​2. Analys och klassificering av belastningskaraktäristik​
​2.1 Motorbelastningskaraktäristik​

• ​Hög startström: Vanligtvis 5–7 gånger den nominella strömmen (Ie), eller ännu högre.
• ​Lång starttid: Hela processen kan variera från flera sekunder till tiotal sekunder, vilket exponerar skyddsdelarna för en långvarig strömexponering.
• ​Skyddsbehov: Säkringen måste klara den långvariga startprocessen utan att brinna genom samtidigt ger snabbt skydd mot överbelastning och kortslutning. Dess egenskaper måste matcha motorernas startmomentkurva.

​2.2 Belysningsanläggningsbelastningskaraktäristik​

• ​Stabilt driftläge: Den normala driftströmmen är stabil och nära den nominella värdet.
• ​Låg inrushingström: Förutom vid den inledande växlingen finns det ingen signifikant strömflod.
• ​Skyddsbehov: Kontinuerligt och stabilt skydd mot överbelastning och kortslutning behövs. Hög slagståndskraft är inte kritisk, men tillförlitlighet i konventionellt skydd betonas.

​2.3 Karaktäristik för ofta växlande utrustning​

• ​Cykliga strömfloder: Utrustningen undergår ofta start och stopp, vilket exponerar den för periodiska högströmspåverkan.
• ​Termisk stresscykling: Den interna termiska spänningen i säkringen ändras ofta, vilket leder till materialtrötthet.
• ​Skyddsbehov: Säkringen måste ha extremt hög resistens mot termisk trötthet och cyklisk uthållighet för att säkerställa att prestandan inte försämras efter många strömexponeringar.

​3. Differentierade urvalsstrategier​
Baserat på ovanstående analys formuleras en trestegs urvalsstrategi:

​3.1 Motorskyddslösning​

• ​Vald typ: aM-typ (motorskydd) säkringar (ibland kallad "vätskeammoniak-säkringsspiral" men vanligtvis känd som aM-typ i generella standarder). Denna typ är särskilt designad för motors startegenskaper.
• ​Egenskapskrav: Dess tid-ström-egenskapskurva bör nära matcha motorernas startström-tid-kurva, undviker aktivering under startström.
• ​Viktiga parametrar: Den nominella strömmen måste vara större än eller lika med motorernas nominella ström, säkerställer precist skydd mot överbelastning inom 0,8–1,2 gånger den nominella strömmen samtidigt som den klarar startfloder.
• ​Fördelar: Utomordentlig tolerans mot startfloder, effektiv förebyggande av felaktiga avbrott och tillförlitligt skydd mot överbelastning och kortslutning.

​3.2 Belysningsanläggningsskyddslösning​

• ​Vald typ: gG/gL-typ (fullomfattande allmän användning) säkringar. Dessa är de mest universella säkringstyperna, lämpliga för skydd av de flesta distributionskretsar.
• ​Egenskapskrav: Lastkapaciteten bör nära matcha systemets nominella ström, ger stabil tidsfördröjning och snabbavbrottskaraktäristik.
• ​Viktiga parametrar: Fokus på den nominella brytningsegenskapen (måste överstiga den förväntade kortslutningsströmmen vid monteringspunkten) och standard tid-ström-egenskapskurvor.
• ​Fördelar: Ekonomisk, tillförlitlig och omfattande skydd mot överbelastning och kortslutning för stabila belysningslastar.

​3.3 Skyddslösning för ofta växlande utrustning​

• ​Vald typ: Slagståndssäkringar (kan motsvara specifika märken eller specialtyper, såsom halvledarskyddssäkringar, som har hög cyklisk uthållighet).
• ​Egenskapskrav: Höga resistens mot termisk trötthet och hög cyklisk uthållighet för att klara frekventa temperaturförändringar utan åldring.
• ​Viktiga parametrar: Fokus på momentana brytningskaraktäristik (säkerställer snabb avbrott av felström) och livslängd (livscykelindikatorer).
• ​Fördelar: Långsiktig prestandastabilitet under frekventa strömexponeringar, ger kontinuerligt och effektivt skydd samtidigt som man undviker för tidig förfall på grund av materialtrötthet.

​4. Kärntechniska parameterkrav​
Oavsett urvalsstrategi måste följande kärnparametrar strikt verifieras:

• ​Nominell brytningsegenskap (Icn)​: Måste överstiga den maximala förväntade kortslutningsströmmen vid monteringspunkten för att säkerställa säker avbrott av felström.
• ​Tid-ström-egenskapskurva (I-t kurva)​: Måste koordineras med lastegenskaper (t.ex. motors startkurva) och uppnå selektivt skydd med upptreams (t.ex. strömavbrottsautomater) och nedströmsenheter för att undvika onödiga avbrott.
• ​Nominell ström (In)​: Bestäms baserat på lastens nominella ström och applikationsfaktorer (t.ex. urvalsparametrar i motorskydd), inte enbart ekvivalent med lastströmmen.
• ​I²t-värde (Jouleintegral)​: Representerar energin som krävs för att bränna sönder säkringen, kritiskt för koordinering med halvledarenheter och uppnå selektivt skydd.

​5. Implementeringsnyckelpunkter​

• ​Systemanalys: Genomför detaljerad analys av varje gren i det elektriska systemet, dokumenterar viktiga data som lasttyp, nominell ström, startström, starttid och förväntad kortslutningsström.
• ​Selektiv koordinering: Använder tid-ström-egenskapskurvor för säkringar för att säkerställa selektiv koordinering med upptreams och nedströms skyddsenheter (t.ex. strömavbrottsautomater, kontaktor), isolerar endast felet under incidenter för att minimera driftstopp.
• ​Valideringstester: Där det är möjligt, verifiera säkringsprestanda under faktiska eller simulerade driftförhållanden, särskilt under motors startprocesser.
• ​Dokumenthantering: Etablera omfattande säkringskonfigurationsdokument och underhållsloggar, inklusive modell, dimensioner, installationsplats, bytte datum, etc., för att underlätta underhåll och felsökning.

​6. Sammanfattning​
Genom att implementera ovanstående trestegs differentierade urvalsstrategi baserat på lastegenskaper kan anpassade skyddslösningar erbjudas för olika elektriska enheter, som motorer, belysningsanläggningar och ofta växlande enheter. Denna strategi undviker effektivt felaktiga operationer orsakade av normala lastegenskaper (t.ex. motors start) samtidigt som den säkerställer snabbt och tillförlitligt skydd vid överbelastning eller kortslutning. Detta förbättrar signifikant hela elektriska systemets säkerhet, stabilitet och tillförlitlighet, säkerställer driftkontinuitet och utrustningssäkerhet.