Распределительное устройство среднего напряжения (2) - Выбор переключающих устройств
Продолжение с первой части: Распределительное устройство среднего напряжения (1) - Основы коммутирующих устройств
3. Выбор коммутационных устройств
Коммутационные устройства выбираются как в соответствии с их рейтингами, так и в соответствии с обязанностями переключения, которые также включают в себя скорости переключения.
- Выбор по рейтингу
- Выбор в соответствии с коэффициентами выносливости и переключения
- Выключатели (общие, sf6, воздушный перерыв, вакуум)
- Автоматические выключатели
- Разъединители
- Заземляющие переключатели
- Контакторы
3.1 Выбор в соответствии с рейтингами
Системные условия, то есть свойства первичной цепи, определяют требуемые параметры.
Наиболее важными из них являются:
Номинальное напряжение
Верхний предел напряжения системы, для которого предназначен устройство. Поскольку все высоковольтные коммутационные устройства представляют собой прерыватели с нулевым током, за исключением некоторых для предохранителей, системным напряжением является наиболее важный критерий измерения.
Он определяет диэлектрическое напряжение переключающего устройства с помощью напряжения восстановления переходного процесса и напряжения восстановления, особенно при выключении.
Номинальный уровень изоляции
Диэлектрическая прочность от фазы к земле, между фазами и поперек открытого контактного зазора, или через расстояние изоляции. Диэлектрическая прочность - это способность электрического компонента выдерживать все напряжения с определенной временной последовательностью до величины соответствующих выдерживаемых напряжений.
Это могут быть рабочие напряжения или более высокие частотные напряжения, вызванные операциями переключения, замыканиями на землю (внутренние перенапряжения) или ударами молнии (внешние перенапряжения). Диэлектрическая прочность проверяется испытанием на напряжение в импульсном напряжении со стандартной импульсной волной 1, 2 / 50 мкс и испытанием на частоту выдерживаемого напряжения (50 Гц / 1 мин).
Номинальный нормальный ток
Ток, который основная цепь устройства может непрерывно переносить в определенных условиях. Повышение температуры компонентов, особенно контактов, не должно превышать определенных значений.
Допустимое повышение температуры всегда относится к температуре окружающего воздуха. Если устройство установлено в шкафу, может быть целесообразно загрузить его ниже его полного номинального тока в зависимости от качества рассеивания тепла.
Номинальный пиковый выдерживаемый ток
Пиковое значение основного контура тока короткого замыкания в процессе компенсации после начала текущего потока, которое устройство может переносить в замкнутом состоянии.
Это мера электродинамической (механической) нагрузки электрического компонента. Для устройств с полной пропускной способностью это значение не имеет значения.
Номинальный ток короткого замыкания
Пиковое значение тока срабатывания в случае короткого замыкания на клеммах коммутационного устройства. Это напряжение больше, чем номинальный выдерживаемый ток, поскольку динамические силы могут работать против движения контакта.
Номинальный ток отключения
Ток отключения нагрузки при нормальной работе. Для устройств с полной разрывной мощностью и без критического диапазона тока это значение не имеет значения.
Номинальный ток отключения от короткого замыкания
Корневое значение среднеквадратичного значения тока отключения в случае короткого замыкания на клеммах переключающего устройства.
3.2 Выбор в соответствии с коэффициентами выносливости и переключения
Если несколько устройств удовлетворяют требованиям электрооборудования и не требуют дополнительных критериев, требуемая скорость переключения может использоваться в качестве дополнительного критерия выбора.
В таблице 1 - таблица 5 показаны выносливость коммутационных устройств, что дает рекомендации по их надлежащему использованию. Соответствующие стандарты устройств различают классы механической (M) и электрической (E) выносливости, благодаря чему их также можно использовать вместе на одном и том же переключающем устройстве.
Перейти к содержанию ↑
Переключатели:
Стандарт IEC 62271 - 103 / VDE 0671 - 103 определяет только классы для так называемых универсальных коммутаторов. Существуют также специальные переключатели и переключатели для ограниченных приложений.
Важная заметка:
Разъединители до 52 кВ могут переключать только незначительные токи до 500 мА (например, трансформатор напряжения) или большие токи только при незначительной разности напряжений (например, при передаче сборных шин, когда шинный соединитель закрыт).
Выключатели общего назначения
Коммутаторы общего назначения должны иметь возможность размыкать различные типы рабочих токов (токи нагрузки, кольцевые токи, токи незаряженных трансформаторов, токи зарядки ненагруженных кабелей и воздушных линий), а также производить токи короткого замыкания.
Коммутаторы общего назначения, предназначенные для использования в системах с изолированной нейтралью или с компенсацией замыкания на землю, также должны переключаться в условиях замыкания на землю.
Переключатели SF6 (Сера гексафторид)
Коммутаторы SF6 подходят, если скорость переключения не более одного раза в месяц. Эти переключатели обычно классифицируются как E3 в отношении их электрической выносливости.
Переключатели с воздушным разрывом или твердым газом
Переключатели с воздушным разрывом или с твердым газом подходят, если скорость переключения не более одного раза в год. Эти коммутаторы проще и обычно относятся к классу E1. Существуют также версии E2.
Вакуумные переключатели
Коммутационная способность вакуумных переключателей значительно выше, чем у классов M2 / E2. Вакуумные переключатели используются для специальных задач: в основном в промышленных системах электропитания или когда скорость переключения не реже одного раза в неделю.
Таблица 1 - Классы для коммутаторов
Перейти к содержанию ↑
Автоматические выключатели
Выключатель среднего напряжения VD4 - ABB
В то время как число механических рабочих циклов конкретно указано в классах M, стандарт автоматического выключателя IEC 62271-100 / VDE 0671-100 не определяет электрическую выносливость классов E по конкретным числам рабочих циклов; стандарт остается очень расплывчатым по этому поводу.
Испытательные обязанности испытаний типа короткого замыкания обеспечивают ориентацию на то, что подразумевается под «нормальной электрической выносливостью» и «расширенной электрической выносливостью». Количество операций make и break (Close, Open) указано в таблице 2.
Современные вакуумные выключатели обычно могут производить и разрушать номинальный нормальный ток до количества механических рабочих циклов.
Частота переключения не является определяющим критерием выбора, поскольку автоматические выключатели всегда используются там, где требуется защита от короткого замыкания для защиты оборудования.
Таблица 2 - Классы для выключателей
Перейти к содержанию ↑
Разъединители
Разъединители не имеют коммутационной способности (переключатели для ограниченных приложений должны управлять только некоторыми функциями переключения коммутатора общего назначения). Коммутаторы для специальных применений предусмотрены для переключения обязанностей, таких как коммутация отдельных конденсаторных батарей, коммутация кольцевых схем, создаваемых параллельно соединенными трансформаторами, или переключение двигателей в нормальном и заблокированном состоянии.
Поэтому классы указываются только для количества механических рабочих циклов.
Таблица 3 - Классы выносливости для разъединителей
Перейти к содержанию ↑
Заземляющие переключатели
С заземляющими переключателями классы E обозначают мощность короткого замыкания (заземление при приложении напряжения). E 0 соответствует нормальному заземляющему переключателю; переключатели классов E1 и E2 также называются защитными или высокоскоростными заземляющими переключателями.
В стандарте не указывается, как часто выключатель заземления может приводиться в действие чисто механически; для этих коммутаторов нет классов M.
Таблица 4 - Классы выносливости для заземляющих переключателей
Перейти к содержанию ↑
Контакторы
Контакторы Toshiba, 400A. Ограничивающие ток, с высокой степенью прерывания питания.
Стандарт пока не указал классов выносливости для проводников. Обычно используемые проводники сегодня имеют механическую и электрическую выносливость в диапазоне от 250 000 до 1 000 000 рабочих циклов.
Они используются везде, где операции переключения выполняются очень часто, например, более одного раза в час.
Таблица 5 - Классы для контакторов
Перейти к содержанию ↑
Ссылки: SIEMENS Power Engineerind Guide - «Распределительные устройства и подстанции»