Devre kesiciler nasıl seçilir?

Devre kesici seçiminde kullanım kategorisi özel kullanım şartlarına göre seçilmeli, açma cihazının anma çalışma gerilimi, anma akımı ve ayar akımı gibi parametreler seçilmelidir. Koruma karakteristikleri, ürün numunelerinin sağladığı koruma karakteristik eğrisine göre seçilmeli, kısa devre karakteristikleri ve hassasiyet katsayısı doğrulanmalıdır. Devre kesicilerin sınıflandırılması (1) Çerçeve devre kesici (ACB)

Üniversal devre kesici olarak da bilinen çerçeve devre kesici, tüm parçaları genellikle açık olan yalıtımlı bir metal çerçeveye monte edilmiştir ve çeşitli aksesuarlarla donatılabilir. Kontakları ve parçaları değiştirmek uygundur ve genellikle güç kaynağı ucundaki ana anahtarda kullanılır. Aşırı akım serbest bırakma, elektromanyetik, elektronik ve akıllı serbest bırakmayı içerir. Devre kesici uzun gecikme, kısa gecikme, anlık ve toprak arızası için dört aşamalı korumaya sahip olup, her korumanın ayar değeri kabuk çerçeve derecesine göre belirli bir aralıkta ayarlanır.

     (2) kalıplanmış devre kesici (MCCB)

Kalıplanmış devre kesiciye aynı zamanda cihaz devre kesicisi de denir ve topraklama kablosu terminalinin dış kontağı, ark söndürme odası, serbest bırakma ve çalıştırma mekanizmasının tümü plastik bir kasaya monte edilir. Yardımcı kontaklar, düşük gerilim bobini ve şönt bobini çoğunlukla modülerdir ve yapısı oldukça kompakttır. Genel olarak bakıma ihtiyaç duyulmadığından branşman koruma şalterleri için uygundurlar. Kalıplanmış kutulu devre kesiciler genellikle termomanyetik açma üniteleri içerirken, büyük boyutlu kalıplanmış kutulu devre kesiciler katı hal açma sensörleriyle donatılmıştır.

Kalıplanmış devre kesiciler için iki tür aşırı akım açma cihazı vardır: elektromanyetik ve elektronik. Genel olarak elektromanyetik kalıplı devre kesiciler, yalnızca iki koruma moduna sahip seçici olmayan devre kesicilerdir: uzun gecikme ve anlık. Elektronik kalıplanmış devre kesicinin dört koruma fonksiyonu vardır: uzun gecikme, kısa gecikme, anlık ve toprak arızası. Elektronik kalıplı devre kesicilerin bazı yeni ürünleri aynı zamanda bölgesel seçici kilitleme fonksiyonuna da sahiptir.  

Kalıplanmış devre kesiciler genellikle dağıtım besleyicilerinin kontrolü ve korunması, küçük dağıtım transformatörlerinin alçak gerilim tarafı çıkış hatlarının ana şalteri, güç dağıtım terminallerinin kontrolü ve ayrıca çeşitli üretim makinelerinin güç anahtarları için kullanılır.

Çerçeve devre kesici, AC 50Hz, nominal gerilim 380V, 660V ve nominal akım 200A-6300A dağıtım ağı için uygundur. Esas olarak elektrik enerjisini dağıtmak ve hatları ve güç kaynağı ekipmanlarını aşırı yük, düşük voltaj, kısa devre, tek fazlı topraklama ve diğer arızalardan korumak için kullanılır. Devre kesicinin çeşitli akıllı koruma fonksiyonları vardır ve seçici koruma sağlayabilir. Normal şartlarda seyrek hat geçişlerinde kullanılabilir. 1250A'in altındaki devre kesiciler, 50Hz ve 380V AC gerilimi olan şebekede motoru aşırı yükten ve kısa devreden korumak için kullanılabilir.

Çerçeve tipi devre kesiciler ayrıca transformatörün 400V tarafındaki ana çıkış anahtarında, veri yolu kontak anahtarında, büyük kapasiteli besleyici anahtarında ve büyük ölçekli motor kontrol anahtarında da sıklıkla kullanılır.

(3) Minyatür Devre Kesici (MCB)

Minyatür devre kesici, elektrik terminal dağıtım ekipmanlarının yapımında en yaygın kullanılan terminal koruma cihazlarından biridir. Tek kutuplu 1P, iki kutuplu 2P, üç kutuplu 3P ve dört kutuplu 4P dahil olmak üzere 125A'nin altındaki tek fazlı ve üç fazlı kısa devre, aşırı yük ve aşırı gerilim koruması için kullanılır.

Minyatür devre kesici, çalıştırma mekanizması, kontaklar, koruyucu cihazlar (çeşitli açma cihazları) ve ark söndürme sisteminden oluşur. Ana kontağı manuel olarak çalıştırılır veya elektrikle kapatılır. Ana kontak kapatıldıktan sonra serbest açma mekanizması ana kontağı kapanma konumunda kilitler. Aşırı akım bobininin bobini ve termal bobinin termal elemanı ana devreye seri olarak bağlanır ve düşük voltaj bobininin bobini güç kaynağına paralel bağlanır.

Sivil binaların elektrik tasarımında minyatür devre kesiciler esas olarak aşırı yük, kısa devre, aşırı akım, gerilim kaybı, düşük gerilim, topraklama, kaçak, ikili güç kaynaklarının otomatik anahtarlanması ve motorların sık çalıştırılmadığı durumlarda korunması ve çalıştırılması amacıyla kullanılır.

Devre kesicinin temel karakteristik parametreleri

(1) nominal çalışma gerilimi Ue

Nominal çalışma voltajı, belirtilen normal kullanım ve performans koşulları altında sürekli olarak çalışabilen devre kesicinin nominal voltajını ifade eder.

Çin'de maksimum çalışma voltajı, 220kV ve altındaki voltaj seviyesinde sistemin nominal voltajının 1,15 katıdır. 330kV ve üzeri gerilim seviyesi, en yüksek çalışma gerilimi olan anma geriliminin 1,1 katıdır. Devre kesici, izolasyonu sistemin en yüksek çalışma voltajı altında tutabilir ve belirlenen şartlara göre açılıp kapatılabilir.

(2) Nominal akım In

Nominal akım, ortam şartlarında salınımın uzun süre geçebileceği akımı ifade eder.

Sıcaklık 40°C'nin altındadır. Ayarlanabilir bobinli bir devre kesici için, bobinin uzun süre geçebileceği maksimum akımdır.

Ortam sıcaklığı 40°C'yi aştığında ancak 60°C'yi aşmadığında, azaltılmış yükle uzun süre çalışmasına izin verilir.

(3) Aşırı yük bırakmanın mevcut ayar değeri Ir

Akım, açmanın mevcut ayar değeri Ir'yi aşıyor ve devre kesici zamanla açma yapıyor. Aynı zamanda devre kesicinin açmadan dayanabileceği maksimum akımı da temsil eder. Bu değer maksimum yük akımı Ib'den büyük, ancak hattın izin verdiği maksimum akım Iz'den küçük olmalıdır.

Termal açma rölesinin Ir'si genellikle 0,7 ~ 1,0 inç aralığında ayarlanabilir, ancak elektronik ekipman kullanılıyorsa ayar aralığı daha büyük olacaktır, genellikle 0,4 ~ 1,0 inç. Ayarlanamayan aşırı akım açma rölesi ile donatılmış devre kesiciler için, Ir=In.

(4) Kısa devre tetikleme akımı ayar değeri Im

Kısa devre açma rölesi (anlık veya kısa gecikmeli), yüksek arıza akımı değeri ortaya çıktığında devre kesicinin hızlı bir şekilde açmasını sağlamak için kullanılır ve açma eşiği Im'dir.

(5) anma kısa süreli dayanım akımı Icw

Kararlaştırılan süre içerisinde geçmesine izin verilen mevcut değeri ifade eder. Akım değeri kararlaştırılan süre içerisinde iletkenden geçer ve iletken aşırı ısınmadan dolayı zarar görmez.

(6) kırma kapasitesi

Devre kesicinin kesme kapasitesi, devre kesicinin, mutlaka nominal akımıyla ilgili olmayan arıza akımını güvenli bir şekilde kesme yeteneğini ifade eder. Daha önce 36KA, 50KA ve diğer özellikler var. Genel olarak, limit kısa devre kesme kapasitesi Icu ve çalıştırma kısa devre kesme kapasitesi Ics olarak ikiye ayrılır.

Devre kesici seçiminin genel prensipleri

Öncelikle amaca göre kesicinin tipi ve kutup sayısı seçilir; Maksimum çalışma akımına göre devre kesicinin nominal akımını seçin; Gerektiğinde serbest bırakma tipini ve aksesuarların tiplerini ve özelliklerini seçin. Özel gereksinimler aşağıdaki gibidir.

1) Devre kesicinin nominal çalışma gerilimi, hattın nominal geriliminden büyük veya ona eşittir.

2) Devre kesicinin nominal kısa devre açma-kapama kapasitesi, hat hesaplama yük akımından büyük veya ona eşittir.

3) Devre kesicinin nominal kısa devre açma-kapama kapasitesi, hatta oluşabilecek maksimum kısa devre akımından büyük veya ona eşittir (genellikle etkin değere göre hesaplanır).  

4) Hattın sonundaki tek faz-toprak kısa devre akımı, devre kesicinin anlık (veya kısa gecikmeli) açma ayar akımının ≥1,25 katıdır.

5) Devre kesici düşük gerilim bobininin nominal gerilimi, hattın nominal gerilimine eşittir.

6) Devre kesicinin şönt bobininin nominal voltajı, kontrol güç kaynağı voltajına eşittir.

7) Elektrik iletim mekanizmasının nominal çalışma voltajı, kontrol güç kaynağı voltajına eşittir.  

8) Aydınlatma devresinde devre kesici kullanıldığında, elektromanyetik salınımın anlık ayar akımı genellikle yük akımının 6 katıdır.  

9) Tek bir motorun kısa devre koruması olarak bir devre kesici kullanıldığında, anlık açmanın ayar akımı, motorun başlatma akımının 1,35 katı (DW serisi devre kesici) veya 1,7 katıdır (DZ serisi devre kesici).  

10) Devre kesici birden fazla motorun kısa devre koruması olarak kullanıldığında, anlık serbest bırakmanın ayar akımı, en büyük motorun başlatma akımı artı diğer motorların çalışma akımının 1,3 katıdır.

11) Devre kesici, dağıtım transformatörünün alçak gerilim tarafındaki ana anahtar olarak kullanıldığında, kesme kapasitesi, transformatörün alçak gerilim tarafındaki kısa devre akım değerinden büyük olmalı, bobinin nominal akımı, transformatörün nominal akımından az olmamalıdır ve kısa devre korumasının ayar akımı genellikle transformatörün nominal akımının 6-10 katı olmalıdır; Aşırı yük korumasının ayar akımı, transformatörün nominal akımına eşittir.

12) Devre kesicinin tipi ve derecesi ön olarak seçildikten sonra, birdenbire açmayı önlemek ve kaza kapsamını genişletmek için üst ve alt anahtarların koruyucu özellikleriyle işbirliği yapmak gerekir.

Devre kesicinin seçiciliği

Güç dağıtım sistemlerinde kullanılan devre kesiciler koruma performanslarına göre seçici ve seçici olmayan tiplere ayrılabilir. İki tür seçici alçak gerilim devre kesici vardır: iki aşamalı koruma ve üç aşamalı koruma. Bunlar arasında anlık karakteristikler ve kısa gecikme karakteristikleri kısa devre etkisine uygunken, uzun gecikme karakteristikleri aşırı yük korumasına uygundur. Seçici olmayan devre kesiciler genellikle anlıktır ve yalnızca kısa devre koruması için kullanılır. Bazıları sadece yük koruması için kullanılan uzun gecikmeli eylemlerdir. Güç dağıtım sisteminde, üst seviye devre kesici seçici devre kesiciyi benimserse ve alt seviye devre kesici seçici olmayan devre kesiciyi veya seçici devre kesiciyi benimserse, seçicilik elde etmek için esas olarak gecikme eyleminin farkını veya kısa gecikme serbest bırakmanın gecikme eylem süresini kullanmaktır. Devre kesicinin gecikme hareketinden bir üst kademeye geçerken lütfen aşağıdaki sorunlara dikkat edin.

1) Bir sonraki aşamanın seçici bir devre kesici veya seçici olmayan bir devre kesici olmasına bakılmaksızın, önceki aşama devre kesicinin anlık aşırı akım bobininin ayar akımı genellikle bir sonraki aşama devre kesicinin çıkış ucundaki maksimum üç fazlı kısa devre akımının 1,1 katından az olmayacaktır.

2) Bir sonraki kademe seçici olmayan devre kesici ise, bir sonraki kademe kesicinin koruduğu devrede kısa devre akımı oluşmasını önlemek için bu kademenin anlık hareket hassasiyeti yeterli olmadığından bir önceki kademenin kısa gecikmeli aşırı akım rölesi önce devreye girecek ve seçiciliğini kaybedecektir. Genel olarak, üst seviye devre kesicinin kısa gecikmeli aşırı akım bobininin ayar akımı, alt seviyenin anlık aşırı akım bobininin ayar akımının 1,2 katından az değildir.

3) Bir sonraki kademenin de seçici devre kesici olması durumunda, seçiciliği sağlamak amacıyla, devre kesicinin bir sonraki kademedeki kısa gecikme süresi, bir sonraki kademedeki devre kesicininkinden en az 0,1 saniye daha uzundur. Genel olarak konuşursak, üst ve alt alçak gerilim devre kesicileri arasındaki seçici eylemi sağlamak için üst seviye devre kesicinin bir aşırı akım seçmesi gerekir.

kısa gecikmeli bobin ve çalışma akımı, alt seviye aşırı akım bobinininkinden bir seviyeden daha yüksek olmalı ve en azından üst seviye devre kesicinin çalışma akımı Iop.1, alt seviye devre kesicininkinden 1,2 kat daha az olmamalıdır, yani iop1 ≥ 1,2 iop.2.

Devre kesicinin kademeli koruması

Güç dağıtım sisteminin tasarımında devre kesicilerin üst ve alt kademeleri arasındaki seçici işbirliğinin "seçicilik, hız ve hassasiyet" taşıması gerekmektedir.

Seçicilik, üst ve alt devre kesiciler arasındaki işbirliğiyle ilgilidir; hızlılık ve hassasiyet ise sırasıyla koruyucu cihazların özellikleri ve hat çalışma moduyla ilgilidir.

Üst ve alt devre kesiciler uygun şekilde eşleşirse, dağıtım sistemindeki diğer arızasız devrelerin normal şekilde çalışmaya devam etmesini sağlamak için arıza devresi seçici olarak kaldırılabilir. Aksi takdirde dağıtım sisteminin güvenilirliği etkilenecektir.

Kademeli koruma, devre kesicilerin akım sınırlama özelliklerinin somut bir uygulamasıdır. Ana prensibi, maliyetleri azaltmak ve giderlerden tasarruf etmek amacıyla, daha düşük kesme kapasitesine sahip devre kesicileri seçmek için üstün devre kesicilerin akım sınırlama fonksiyonunu kullanmaktır.

Üstün akım sınırlayıcı devre kesici QF1, kurulum yerinde beklenen maksimum kısa devre akımını kesebilir. Güç dağıtım sisteminde üst ve alt devre kesiciler seri olarak monte edildiğinden, alt seviye devre kesici QF2'nin çıkışında bir kısa devre meydana geldiğinde, üst devre kesici QF1'in akım sınırlayıcı etkisinden dolayı kısa devre akımının gerçek değeri orada beklenen kısa devre akımından çok daha azdır. Yani, alt seviye devre kesici QF2'nin kesme kapasitesi, nominal kesme kapasitesini aşan üstün devre kesici QF1'in yardımıyla büyük ölçüde artırılmıştır. Bu tür kademeli korumanın ayrıca, bitişik devrelerin önemli yüklere sahip olamayacağı (çünkü QF1 açıldığında QF3 devresi de güç kaybedecektir) gibi belirli koşulları vardır ve aynı zamanda QF1 ve QF2'nin anlık ayar değerinin uygun şekilde eşleştirilmesi gerekir. Kademeli veriler yalnızca deneylerle belirlenebilir ve üst ve alt devre kesicilerin eşleşen seçimi yalnızca devre kesici üreticisi tarafından belirlenebilir.

Devre kesicinin hassasiyeti

Sistemin minimum çalışma modunda koruma aralığı içerisinde en ufak bir kısa devre arızası oluştuğunda devre kesicinin anlık veya kısa gecikmeli aşırı akım açıcısının güvenilir şekilde çalışabilmesini sağlamak amacıyla. Devre kesici korumasının hassasiyeti, Alçak Gerilim Dağıtımı Tasarımı Kodunun (CB50054-95) gerekliliklerini karşılamalı ve hassasiyeti 1,3'ten az olmamalıdır, yani Sp=lk.min/Iop≥1,3. Burada lop, anlık veya kısa gecikmeli aşırı akım salınımının hareket akımıdır, Ik.Min sistemin minimum çalışma modunda devre kesici tarafından korunan hat ucundaki tek fazlı kısa devre akımı veya iki fazlı kısa devre akımıdır ve Sp devre kesicinin duyarlılığıdır.

Devre kesici seçerken hassasiyetinin doğrulanmasına da dikkat edilmelidir. Hem kısa gecikmeli hem de anlık aşırı akım bobinli seçici devre kesici için, yalnızca kısa gecikmeli aşırı akım bobininin eylem hassasiyetinin doğrulanması gerekir ve anlık aşırı akım bobininin eylem hassasiyetinin doğrulanmasına gerek yoktur.

Devre kesici açmanın seçimi ve ayarlanması

(1) Anlık aşırı akım bobininin çalışma akımının ayarlanması

Devre kesici tarafından korunan nesneler arasında, başlatma işlemi sırasında kısa sürede nominal akımının birkaç katı yüksek tepe akımı üretecek ve böylece devre kesicinin kısa sürede büyük bir tepe akımı taşımasını sağlayacak bazı elektrikli ekipmanlar bulunmaktadır. Anlık aşırı akım bobininin etki akımı lop(o), hattın tepe akımı Ipk'den kaçınmalıdır,

yani GİB (o) ≥ krel ipk. Krel güvenilirlik katsayısıdır. Bir devre kesici seçerken, devre kesicinin yanlış çalışmasını önlemek için, devre kesicinin anlık aşırı akım salınımının tepe akımından kaçınmaya dikkat edilmelidir.

(2) Kısa gecikmeli aşırı akım bobininin eylem akımının ve eylem süresinin ayarlanması.

Kısa gecikmeli aşırı akım bobininin eylem akımı lop(ları) aynı zamanda hattın tepe akımı Ipk'den de kaçınmalıdır, yani IOP(s) ≥ krel ipk. Krel güvenilirlik katsayısıdır. Kısa gecikmeli aşırı akım salınımının etki süresi genellikle üç türe ayrılır: 0,2s, 0,4s ve 0,6s. Ön ve arka koruma cihazlarının koruma seçiciliğine göre belirlenir ve ilk korumanın etki süresi, ikinci korumanınkinden zaman farkı kadar daha uzun olmalıdır.

(3) Uzun gecikmeli aşırı akım bobininin eylem akımının ve eylem süresinin ayarlanması.

Uzun gecikmeli aşırı akım bobini esas olarak aşırı yükü korumak için kullanılır, dolayısıyla eylem akımı Iop(l)'nin yalnızca hattın maksimum yük akımından, yani hesaplanan akım I30'dan, yani IOP (L) ≥ Krel I30'dan kaçınması gerekir. Krel güvenilirlik katsayısıdır. Uzun gecikmeli aşırı akım salınımının etki süresi, alçak gerilim devre kesicinin yanlış çalışmasına neden olmamak için kısa süreli aşırı yük süresinden kaçınmalıdır.

(4) Aşırı akım bobininin çalışma akımı ile korunan hat arasındaki eşleştirme gereksinimleri.

Yalıtılmış kablonun aşırı ısınmasını, hasar görmesini ve hatta aşırı yük veya kısa devre nedeniyle yangın çıkmasını ve devre kesicinin açmamasını önlemek için, devre kesicinin aşırı akım bobininin çalışma akımı lop'u formülün gereksinimlerini ve lop≤Kol·Ial'ı karşılamalıdır. Ial, yalıtımlı kablonun izin verilen akım taşıma kapasitesidir; Kol, yalıtımlı kablonun izin verilen kısa süreli aşırı yük katsayısıdır ve anlık ve kısa gecikmeli aşırı akım salınımı için genellikle 4,5'tir; Uzun gecikmeli aşırı akım koruması için, kısa devre koruması için 1.1'i ve yalnızca yük koruması için 1'i alın. Yukarıdaki eşleşen gereksinimler karşılanmazsa, bobinin çalışma akımı yeniden seçilmeli veya iletkenin veya kablonun kesit alanı uygun şekilde genişletilmelidir.