قبل از انتخاب مدار شکن خلاء چه پارامترهای کلیدی را باید بررسی کنید؟

چه چیزی یک مدار شکن خلاء را متفاوت می کند؟

A مدار شکن خلاء (VCB) جریان خطا را با جدا کردن مخاطبین خود در داخل یک قطع کننده خلاء مهر و موم شده قطع می کند، جایی که عدم وجود مولکول های گاز به این معنی است که قوس ایجاد شده بین کنتاکت ها تقریباً بلافاصله خاموش می شود - معمولاً در اولین عبور جریان از صفر پس از جداسازی تماس. در مقایسه با قطع کننده های مدار روغن، انفجار هوا یا SF6، VCB ها خاموش شدن قوس سریع تر، عمر الکتریکی بسیار طولانی تر (معمولا 10000 یا بیشتر عملیات در جریان نامی)، حداقل نیاز به تعمیر و نگهداری، و بدون خطر آتش سوزی یا انتشار گاز سمی را ارائه می دهند. این مزایا آنها را به گزینه غالب برای تابلو برق متوسط ​​در محدوده 3.6 کیلو ولت تا 40.5 کیلو ولت، پوشش کارخانه های صنعتی، پست های توزیع تاسیسات، ساختمان های تجاری، عملیات معدن و تاسیسات انرژی های تجدید پذیر تبدیل کرده است.

علیرغم قابلیت اطمینان آنها، VCB ها یک دستگاه یک اندازه نیستند. کلاس ولتاژ، جریان نامی، ظرفیت قطع اتصال کوتاه، مکانیسم عملیاتی و ویژگی‌های خاص بار محافظت‌شده، همگی بر صحت قطع‌کننده برای یک کاربرد معین تأثیر می‌گذارند. انتخاب یک VCB که به دلیل سطح خطای آن کمتر از اندازه باشد، با نوع بار آن مطابقت نداشته باشد یا با پانل تابلو برق آن ناسازگار باشد، هم حفاظت و هم طول عمر تجهیزات را به خطر می اندازد. این راهنما هر پارامتر انتخابی حیاتی را به صورت عملی بررسی می کند.

مرحله اول: ولتاژ و کلاس ولتاژ سیستم را تأیید کنید

اولین و اساسی ترین معیار انتخاب، حداکثر ولتاژ نامی بریکر است که باید برابر یا بیشتر از بالاترین ولتاژی باشد که در پایانه های قطع کننده در هر شرایط کاری، از جمله اضافه ولتاژهای موقت در هنگام سوئیچینگ یا رخدادهای خطا، ظاهر می شود. VCB ها در کلاس های ولتاژ استاندارد تعریف شده توسط IEC 62271-100 و ANSI/IEEE C37.04 تولید می شوند. کلاس های رایج شامل 7.2 کیلو ولت، 12 کیلو ولت، 17.5 کیلو ولت، 24 کیلو ولت و 40.5 کیلو ولت برای کاربردهای ولتاژ متوسط ​​است.

قطع کننده ای را انتخاب نکنید که دقیقاً با ولتاژ اسمی سیستم تعیین شده است. یک سیستم توزیع 6.6 کیلوولت باید از یک قطع کننده نامی 7.2 کیلو ولت استفاده کند و یک سیستم 11 کیلو ولت به یک بریکر کلاس 12 کیلو ولت نیاز دارد، زیرا حداکثر ولتاژ نامی تحمل ولتاژ سیستم و اضافه ولتاژهای گذرا را محاسبه می کند. ولتاژ مقاومت در برابر فرکانس توان نامی و ولتاژ مقاومت در برابر ضربان صاعقه (BIL) به همان اندازه مهم است که تأیید می کند که شکن می تواند از تنش های دی الکتریک ناشی از برخورد صاعقه و نوسانات سوئیچینگ در شبکه متصل دوام بیاورد.

مرحله دوم: جریان نرمال نامی را تعیین کنید

جریان معمولی نامی جریان پیوسته ای است که قطع کننده می تواند به طور نامحدود بدون تجاوز از محدودیت های دمایی کنتاکت ها، هادی ها و پایانه های خود حمل کند. این مقدار باید با حداکثر جریان بار پیوسته مدار محافظت شده با حاشیه ایمنی مناسب مطابقت داشته باشد. جریان نامی استاندارد برای VCB های ولتاژ متوسط 630 A، 1250 A، 1600 A، 2000 A، 2500 A و 3150 A است.

هنگام محاسبه میزان جریان مورد نیاز، جریان بار کامل بزرگترین موتور یا ترانسفورماتور محافظت شده، به اضافه هر بار اضافی روی همان فیدر را در نظر بگیرید. برای فیدرهای ترانسفورماتور، از جریان بار کامل ترانسفورماتور در ولتاژ اولیه استفاده کنید، نه از پلاک نام kVA به تنهایی. برای فیدرهای موتور، ضریب سرویس و رشد بالقوه بار در آینده را شامل شود. انتخاب یک درجه بندی جریان با حداقل 20 تا 25 درصد فضای سر بالاتر از حداکثر جریان بار محاسبه شده، عمل خوبی است و از پیری حرارتی مزاحم کنتاکت های قطع کننده در طول عمر مفید آن جلوگیری می کند.

مرحله سوم: ظرفیت قطع اتصال کوتاه را با سطح خطا مطابقت دهید

ظرفیت قطع اتصال کوتاه (همچنین جریان قطعی نامی اتصال کوتاه یا Isc نامیده می شود) مسلماً مهم ترین پارامتر ایمنی در انتخاب VCB است. حداکثر جریان خطای احتمالی را که بریکر می تواند بدون آسیب رساندن به قطع کننده یا از دست دادن مهار، قطع کند، تعیین می کند. اگر سطح خطای واقعی در نقطه نصب از ظرفیت شکست نامی بریکر بیشتر شود، ممکن است بریکر نتواند عیب را قطع کند و منجر به ایجاد قوس پایدار، انفجار قطع کننده خلاء و آسیب بالقوه فاجعه بار به تابلو و تجهیزات متصل شود.

جریان خطای احتمالی در هر نقطه از شبکه باید با استفاده از مطالعه اتصال کوتاه، با در نظر گرفتن امپدانس منبع منبع برق، امپدانس تمام ترانسفورماتورها و کابل‌ها بین منبع و قطع کننده، و سهم هر ژنراتور محلی یا موتور بزرگ محاسبه شود. جریان های شکست نامی رایج برای VCB های ولتاژ متوسط ​​16 kA، 20 kA، 25 kA، 31.5 kA و 40 kA (RMS متقارن) است. همیشه قطع کننده ای را انتخاب کنید که جریان قطع نامی آن از جریان خطای احتمالی محاسبه شده در نقطه نصب بیشتر باشد، از جمله سناریوهای تقویت شبکه آینده که ممکن است سطح خطا را افزایش دهند.

جریان مقاومت کوتاه مدت نامی (Ik) ارتباط نزدیک دارد، که جریان خطای است که قطع کننده می تواند برای مدت زمان مشخصی (معمولاً 1 یا 3 ثانیه) بدون آسیب حمل کند. این پارامتر برای قطع کننده های بخش باس و شین کوپل که ممکن است جریان خطا را در حین کارکرد حفاظت بالادست حمل کنند، مرتبط است.

مرحله چهارم: نوع بار و تاثیر آن بر انتخاب را بشناسید

ماهیت بار متصل به مدار به طور قابل توجهی بر انتخاب VCB تأثیر می گذارد، زیرا انواع بارهای مختلف تنش های متفاوتی را در حین سوئیچینگ به قطع کننده خلاء وارد می کنند.

بارهای موتور

سوئیچینگ موتورهای ولتاژ متوسط یکی از پرکاربردترین کاربردهای VCB است. در لحظه انرژی‌دهی، یک موتور 6 تا 8 برابر جریان بار کامل خود جریان هجومی می‌کشد. مهمتر از آن، هنگامی که یک موتور در حال کار خاموش می شود، میدان مغناطیسی در حال فروپاشی یک افزایش ولتاژ ایجاد می کند که به عنوان اضافه ولتاژ قطع یا گذرا قطع جریان مجازی شناخته می شود. VCBهایی که برای وظیفه سوئیچینگ موتور انتخاب می شوند باید دارای سطح جریان برش پایین - معمولاً زیر 5 A - باشند تا این اضافه ولتاژها به حداقل برسد. بسیاری از تولیدکنندگان VCB هایی را ارائه می دهند که به طور خاص برای سوئیچینگ های مکرر موتور (کلاس M2 بر اساس IEC 62271-100)، با رتبه های استقامتی 10000 یا بیشتر عملیات بدون بار و 2000 یا بیشتر عملیات سوئیچینگ با بار کامل رتبه بندی شده اند. برقگیرها یا مدارهای اسنابر RC نیز معمولاً در سمت بار VCBهای سوئیچینگ موتور به عنوان یک اقدام حفاظتی اضافی در برابر اضافه ولتاژ اعمال می شوند.

بارهای ترانسفورماتور و خازن بانک

ترانسفورماتورهای پرانرژی، جریان‌های هجومی با افست DC بالا تولید می‌کنند که می‌تواند به ۸ تا ۱۲ برابر جریان نامی ترانسفورماتور برای چندین سیکل برسد. VCB باید بتواند این هجوم را بدون ترک ناخواسته تحمل کند، اگر حفاظت از جریان اضافه آنی بیش از حد حساس تنظیم شده باشد. سوئیچینگ بانک خازن مشکل متفاوتی ایجاد می کند: هجوم اولیه یک گذرا با فرکانس بسیار بالا است که به قطع کننده خلاء فشار دی الکتریکی وارد می کند. برای کار بانک خازن، یک VCB با رتبه سوئیچینگ خازن پشت به پشت که هم جریان هجومی اوج و هم فرکانس آن را مشخص می‌کند، انتخاب کنید، و تأیید می‌کند که قطع‌کننده می‌تواند وقفه جریان خازنی بدون محدودیت را مدیریت کند.

مرحله پنجم: مکانیزم عملیاتی مناسب را انتخاب کنید

مکانیزم عملیاتی انرژی مورد نیاز برای باز و بسته کردن کنتاکت های بریکر را با سرعت و نیروی کافی ذخیره و آزاد می کند تا قطعی قوس و فشار تماس قابل اطمینان حاصل شود. دو نوع مکانیزم غالب در VCB های مدرن، مکانیزم های فنری و محرک مغناطیسی (آهنربای دائمی) هستند.

• مکانیسم های شارژ فنری ذخیره انرژی در فنر مکانیکی که توسط موتور الکتریکی یا دستی شارژ می شود. آنها قوی هستند، در طول چندین دهه خدمات ثابت شده اند و می توانند یک عملیات باز کردن بسته (CO) را از فنر شارژ شده حتی پس از از دست دادن نیروی کمکی انجام دهند. آنها انتخاب استاندارد برای اکثر برنامه های کاربردی و صنعتی هستند.
• مکانیسم های محرک آهنربای دائم (PMA). از نیروی الکترومغناطیسی از یک پالس سیم پیچ برای باز و بسته کردن کنتاکت ها استفاده کنید، با آهنربای دائمی که کنتاکت ها را بدون برق مداوم در موقعیت خود نگه می دارد. PMA ها قطعات متحرک بسیار کمتری نسبت به مکانیزم های فنری دارند، استقامت مکانیکی بسیار بالایی دارند (تا 50000 عملیات)، زمان کار بسیار سریع و ثابت، و عملاً هیچ نیازی به روغن کاری یا تنظیم ندارند. آنها برای کاربردهای با چرخه بالا مانند تعویض مکرر موتور، کار بسته شدن مجدد و اتوماسیون شبکه هوشمند انتخاب ارجح هستند.

ولتاژ منبع تغذیه کمکی برای مکانیسم عملیاتی (معمولاً 110 ولت DC، 220 ولت DC یا 230 ولت AC) باید با منبع تغذیه کنترل موجود در پانل تابلو برق مطابقت داشته باشد. این را در مرحله مشخصات بررسی کنید تا از تعمیرات پرهزینه جلوگیری کنید.

پارامترهای کلیدی انتخاب در یک نگاه

جدول زیر پارامترهای انتخاب اولیه و سوالاتی را که هر کدام در طول فرآیند تعیین مشخصات به آنها پاسخ می دهند، خلاصه می کند:

استانداردهای انطباق و سازگاری پانل

یک VCB به صورت مجزا عمل نمی کند - در یک تابلوی تابلو برق (داخلی یا بیرونی، ثابت یا قابل برداشت) ادغام شده است که خود باید با استانداردهای مربوطه برای کشور و بخش نصب مطابقت داشته باشد. بریکر باید از نظر ابعادی و الکتریکی با پانل خود سازگار باشد، با هندسه اتصال اولیه، طرح بندی ترمینال ثانویه، و ابعاد قفسه یا کالسکه قابل برداشت مطابقت داشته باشد. IEC 62271-100 استاندارد بین‌المللی اولیه است که بر تست نوع و ویژگی‌های درجه‌بندی قطع کننده‌های مدار متناوب حاکم است. در آمریکای شمالی، ANSI/IEEE C37.04، C37.06 و C37.09 رتبه‌بندی‌ها و آزمایش‌های کلیدهای مدار ولتاژ بالا را کنترل می‌کنند.

همیشه گواهی های آزمایش نوع را از سازنده درخواست کنید که تأیید می کند مدل قطع کننده خاص مطابق با استانداردهای قابل اجرا در یک آزمایشگاه مستقل معتبر آزمایش شده است. بررسی کنید که ولتاژ آزمایش، جریان، و ظرفیت شکست با الزامات برنامه شما مطابقت داشته باشد یا از آن فراتر رود - نه صرفاً مطابقت رتبه‌بندی‌های پلاک. برای پروژه‌های زیرساختی حیاتی، درجه کاربری یا صادرات، تأیید کنید که بریکر و تابلوی سوئیچ‌گیر آن دارای گواهینامه‌های مورد نیاز مشخصات کاربر نهایی مانند گزارش‌های آزمایش KEMA، CESI یا CPRI هستند. یک VCB انتخاب شده با توجه دقیق به این پارامترها شبکه شما را به مدت 25 تا 30 سال با کمترین مداخله به طور قابل اعتماد محافظت می کند.