Milyen kulcsparamétereket kell ellenőrizni a vákuum-megszakító kiválasztása előtt?

Mitől más egy vákuum-megszakító?

A vákuum megszakító (VCB) megszakítja a hibaáramot az érintkezők szétválasztásával egy lezárt vákuum-megszakítón belül, ahol a gázmolekulák hiánya azt jelenti, hogy az érintkezők között kialakult ív szinte azonnal kialszik - jellemzően az érintkezők szétválása utáni első nulla-átmeneten belül. Az olaj-, légfúvásos vagy SF6-os megszakítókhoz képest a VCB-k gyorsabb ívkioltást, sokkal hosszabb elektromos élettartamot (általában 10 000 vagy több művelet névleges áramerősség mellett), minimális karbantartási igényt kínálnak, és nincs tűzveszély vagy mérgező gázok kibocsátása. Ezek az előnyök domináns választássá tették őket a 3,6 kV és 40,5 kV közötti tartományban lévő középfeszültségű kapcsolóberendezések esetében, beleértve az ipari üzemeket, közüzemi elosztó alállomásokat, kereskedelmi épületeket, bányászati ​​tevékenységet és megújuló energiaforrásokat.

Megbízhatóságuk ellenére a VCB-k nem egy mindenki számára megfelelő eszköz. A feszültségosztály, a névleges áramerősség, a rövidzárlati megszakító képesség, a működési mechanizmus és a védendő terhelés sajátos jellemzői mind befolyásolják, hogy az adott alkalmazáshoz melyik megszakító megfelelő. Ha olyan VCB-t választunk, amely a hibaszinthez képest alulméretezett, nem felel meg a terhelés típusának, vagy nem kompatibilis a kapcsolókészülék paneljével, az veszélyezteti mind a védelmet, mind a berendezés élettartamát. Ez az útmutató gyakorlati szempontból végigvezet minden kritikus kiválasztási paraméteren.

Első lépés: Erősítse meg a rendszerfeszültséget és a feszültségosztályt

Az első és legalapvetőbb kiválasztási kritérium a megszakító névleges maximális feszültsége, amelynek meg kell egyeznie vagy meg kell haladnia a megszakító kivezetésein megjelenő legmagasabb feszültséget bármilyen működési körülmény esetén, beleértve a kapcsolási vagy hibaesemények során fellépő átmeneti túlfeszültségeket is. A VCB-ket az IEC 62271-100 és az ANSI/IEEE C37.04 szabvány által meghatározott szabványos feszültségosztályokban gyártják. Az általános osztályok közé tartozik a 7,2 kV, 12 kV, 17,5 kV, 24 kV és 40,5 kV középfeszültségű alkalmazásokhoz.

Ne válasszon olyan megszakítót, amely pontosan a névleges rendszerfeszültségnek felel meg. A 6,6 kV-os elosztórendszerhez 7,2 kV-os névleges megszakítót, a 11 kV-oshoz pedig 12 kV-os osztályú megszakítót kell használni, mivel a névleges maximális feszültség figyelembe veszi a rendszer feszültségtűrését és a tranziens túlfeszültségeket. Ugyanilyen fontos a névleges teljesítmény-frekvenciás ellenállási feszültség és a névleges villámimpulzus-ellenállási feszültség (BIL), amelyek megerősítik, hogy a megszakító képes túlélni a villámcsapások és kapcsolási túlfeszültségek okozta dielektromos feszültségeket a csatlakoztatott hálózaton.

Második lépés: Határozza meg a névleges normál áramot

A névleges normál áram az a folyamatos áram, amelyet a megszakító korlátlan ideig képes továbbítani anélkül, hogy túllépné az érintkezők, a vezetők és a kivezetések hőmérsékleti határait. Ezt az értéket a védett áramkör maximális folyamatos terhelési áramához kell igazítani, megfelelő biztonsági ráhagyással. A középfeszültségű VCB-k szabványos névleges áramai 630 A, 1250 A, 1600 A, 2000 A, 2500 A és 3150 A.

A szükséges névleges áramerősség kiszámításakor vegye figyelembe a legnagyobb védett motor vagy transzformátor teljes terhelési áramát, valamint az ugyanazon az adagolón lévő további terheléseket. Transzformátoradagolókhoz használja a transzformátor teljes terhelési áramát a primer feszültségen, ne csak a névtáblán szereplő kVA-t. A motoros adagolók esetében vegye figyelembe a szerviztényezőt és a potenciális jövőbeli terhelésnövekedést. Jó gyakorlat olyan névleges áram kiválasztása, amely legalább 20–25%-kal a számított maximális terhelési áram felett van, és elkerüli a megszakító érintkezőinek kellemetlen termikus öregedését az élettartama során.

Harmadik lépés: Igazítsa a rövidzárlati megszakítási kapacitást a hibaszinthez

A rövidzárlati megszakító képesség (más néven névleges rövidzárlati megszakítóáram vagy Isc) vitathatatlanul a legkritikusabb biztonsági paraméter a VCB kiválasztásánál. Meghatározza azt a maximális lehetséges hibaáramot, amelyet a megszakító biztonságosan megszakíthat a megszakító károsodása vagy a szigetelés elvesztése nélkül. Ha a tényleges hibaszint a telepítési helyen meghaladja a megszakító névleges megszakítóképességét, előfordulhat, hogy a megszakító nem szakítja meg a hibát, ami tartós ívképződést, a vákuum-megszakító felrobbanását, valamint a kapcsolóberendezés és a csatlakoztatott berendezések katasztrofális károsodását eredményezheti.

A várható hibaáramot a hálózat bármely pontján rövidzárlati vizsgálattal kell kiszámítani, figyelembe véve a közüzemi betáplálás forrásimpedanciáját, az összes transzformátor és kábel impedanciáját a forrás és a megszakító között, valamint az esetleges helyi generátorok vagy nagymotorok hozzájárulását. A középfeszültségű VCB-k általános névleges megszakítóáramai 16 kA, 20 kA, 25 kA, 31,5 kA és 40 kA (szimmetrikus RMS). Mindig olyan megszakítót válasszon, amelynek névleges megszakítóárama meghaladja a számított hibaáramot a telepítési helyen, beleértve a jövőbeli hálózaterősítési forgatókönyveket, amelyek növelhetik a hibaszintet.

Ehhez szorosan kapcsolódik a névleges rövid idejű ellenállási áram (Ik), amely az a hibaáram, amelyet a megszakító meghatározott ideig (általában 1 vagy 3 másodpercig) károsodás nélkül képes továbbítani. Ez a paraméter azokra a buszszakasz- és buszcsatoló-megszakítókra vonatkozik, amelyek hibaáramot hordozhatnak, miközben a felfelé irányuló védelem működik.

Negyedik lépés: Ismerje meg a terhelés típusát és annak a kiválasztásra gyakorolt hatását

Az áramkörre kapcsolt terhelés jellege jelentősen befolyásolja a VCB kiválasztását, mivel a különböző terheléstípusok eltérő feszültségeket hatnak a vákuummegszakítóra a kapcsolás során.

Motorterhelések

A középfeszültségű motorok kapcsolása az egyik legigényesebb VCB alkalmazás. A bekapcsolási pillanatban a motor a teljes terhelési áram 6-8-szorosának megfelelő bekapcsolási áramot vesz fel. Ami még kritikusabb, ha egy működő motort kikapcsolnak, az összeomló mágneses tér feszültségcsúcsot hoz létre, amelyet szaggatott túlfeszültségnek vagy virtuális áramszaggató tranziensnek neveznek. A motorkapcsolásra kiválasztott VCB-knek alacsony szaggatási áramszinttel kell rendelkezniük – jellemzően 5 A alatt – a túlfeszültségek minimalizálása érdekében. Sok gyártó kínál kifejezetten gyakori motorváltásra minősített VCB-ket (M2 osztály az IEC 62271-100 szerint), 10 000 vagy több üresjárati művelettel és 2 000 vagy több teljes terhelésű kapcsolási művelettel. A túlfeszültség-levezetőket vagy RC-kioldó áramköröket általában a motorkapcsolós VCB-k terhelési oldalán is alkalmazzák kiegészítő túlfeszültség-védelmi intézkedésként.

Transzformátor és kondenzátor bankterhelések

A tápfeszültséget biztosító transzformátorok nagy egyenáram-eltolású bekapcsolási áramot állítanak elő, amely több cikluson keresztül elérheti a transzformátor névleges áramának 8-12-szeresét. A VCB-nek képesnek kell lennie arra, hogy ellenálljon ennek a bekapcsolásnak nem kívánt kioldás nélkül, ha a pillanatnyi túláramvédelem túl érzékenyen van beállítva. A kondenzátortelep kapcsolása más problémát okoz: a kezdeti bekapcsolás egy rendkívül magas frekvenciájú tranziens, amely dielektromosan megterheli a vákuummegszakítót. A kondenzátortelep használatához válasszon egy olyan VCB-t, amelynek a kondenzátorok egymás közötti kapcsolási névleges értéke meghatározza a bekapcsolási csúcsáramot és annak frekvenciáját is, megerősítve, hogy a megszakító képes kezelni a kapacitív áram megszakítás nélküli megszakítását.

Ötödik lépés: Válassza ki a megfelelő működési mechanizmust

A működési mechanizmus tárolja és felszabadítja a megszakító érintkezőinek nyitásához és zárásához szükséges energiát kellő sebességgel és erővel a megbízható ívmegszakítás és érintkezési nyomás eléréséhez. A modern VCB-k két domináns mechanizmusa a rugós töltésű és a mágneses működtető (állandó mágneses) mechanizmus.

• Rugós töltésű mechanizmusok Az energiát egy mechanikus rugóban tárolja, amelyet elektromos motorral vagy manuálisan töltenek fel. Robusztusak, több évtizedes üzemidőn keresztül beváltak, és a feltöltött rugóval zárva-nyitva (CO) műveletet hajtanak végre a segéderő kiesése után is. Ezek a standard választás a legtöbb közüzemi és ipari alkalmazáshoz.
• Permanens mágneses működtető (PMA) mechanizmusok használjon egy tekercsimpulzusból származó elektromágneses erőt az érintkezők nyitásához és zárásához, miközben az állandó mágnes tartja az érintkezőket a helyén folyamatos áramellátás nélkül. A PMA-k sokkal kevesebb mozgó alkatrészt tartalmaznak, mint a rugós mechanizmusok, így nagyon nagy mechanikai tartósságot (akár 50 000 műveletet), rendkívül gyors és egyenletes működési időt kínálnak, és gyakorlatilag nincs szükség kenésre vagy beállításra. Ezek az előnyben részesített választások olyan nagy ciklusú alkalmazásokhoz, mint például a gyakori motorváltások, visszazárási műveletek és az intelligens hálózati automatizálás.

A működtető mechanizmus segédtápfeszültségének (általában 110 V DC, 220 V DC vagy 230 V AC) meg kell egyeznie a kapcsolókészülék panelen elérhető vezérlő tápfeszültséggel. Ellenőrizze ezt a specifikáció szakaszában, hogy elkerülje a költséges utólagos felszerelést.

Kulcskiválasztási paraméterek egy pillantással

Az alábbi táblázat összefoglalja az elsődleges kiválasztási paramétereket és azokat a kérdéseket, amelyekre a specifikációs folyamat során mindegyik válaszol:

Megfelelőségi szabványok és panelkompatibilitás

A VCB nem működik elszigetelten – egy kapcsolóberendezés panelbe van beépítve (beltéri vagy kültéri, rögzített vagy kihúzható), amelynek magának meg kell felelnie a telepítési ország és ágazat vonatkozó szabványainak. A megszakítónak méreteiben és elektromosan kompatibilisnek kell lennie a paneljével, az elsődleges csatlakozási geometriával, a másodlagos kivezetések elrendezésével és az állványos vagy kihúzható kocsi méreteivel. Az IEC 62271-100 az AC megszakítók típusvizsgálatát és névleges jellemzőit szabályozó elsődleges nemzetközi szabvány. Észak-Amerikában az ANSI/IEEE C37.04, C37.06 és C37.09 szabályozza a nagyfeszültségű megszakítók minősítését és tesztelését.

Mindig kérje ki a gyártótól a típusvizsgálati tanúsítványokat, amelyek megerősítik, hogy az adott megszakítómodellt a vonatkozó szabvány szerint tesztelték egy akkreditált független laboratóriumban. Ellenőrizze, hogy a teszt feszültség, áram és megszakítási kapacitás megfelel-e vagy meghaladja-e az alkalmazás követelményeit – nem csak azt, hogy az adattábla névleges értékei megegyeznek-e. Kritikus infrastruktúra, közmű-minőségű vagy exportprojektek esetén ellenőrizze, hogy a megszakító és a kapcsolóberendezés panel rendelkezik-e a végfelhasználói specifikáció által megkövetelt tanúsítvánnyal, például KEMA, CESI vagy CPRI tesztjelentésekkel. Az ezekre a paraméterekre szigorú odafigyeléssel kiválasztott VCB minimális beavatkozással 25-30 évig megbízhatóan védi hálózatát.