كيفية اختيار قواطع الدائرة؟

عند اختيار قواطع الدائرة، يجب تحديد فئة الاستخدام وفقًا لظروف الاستخدام المحددة، ويجب تحديد المعلمات مثل جهد العمل المقدر والتيار المقنن وتيار الإعداد لجهاز التعثر. يجب اختيار خصائص الحماية بالرجوع إلى منحنى خصائص الحماية الذي توفره عينات المنتج، ويجب التحقق من خصائص الدائرة القصيرة ومعامل الحساسية. تصنيف قواطع الدائرة (1) قاطع دائرة الإطار (ACB)

قاطع دائرة الإطار، المعروف أيضًا باسم قاطع الدائرة العالمي، يتم تثبيت جميع أجزائه في إطار معدني معزول، وهو عادة ما يكون مفتوحًا، ويمكن تجهيزه بملحقات مختلفة. إنه مناسب لاستبدال جهات الاتصال والأجزاء، وغالبًا ما يتم استخدامه في المفتاح الرئيسي عند طرف مصدر الطاقة. يتضمن الإصدار الزائد الحالي إصدارًا كهرومغناطيسيًا وإلكترونيًا وذكيًا. قاطع الدائرة لديه حماية من أربع مراحل للتأخير الطويل، والتأخير القصير، والخطأ الفوري والأرضي، ويتم ضبط قيمة الإعداد لكل حماية ضمن نطاق معين وفقًا لدرجة إطار الغلاف الخاص به.

     (2) قاطع الدائرة المقولب (MCCB)

يُطلق على قاطع دائرة العلبة المقولب أيضًا اسم قاطع دائرة الجهاز، ويتم تثبيت كل من الاتصال الخارجي لطرف سلك التأريض وغرفة إطفاء القوس وآلية الإطلاق والتشغيل في علبة بلاستيكية. الاتصالات المساعدة، وإطلاق الجهد المنخفض، وإطلاق التحويلة هي في الغالب وحدات نمطية، والهيكل مضغوط للغاية. بشكل عام، لا يتم أخذ الصيانة في الاعتبار، لذا فهي مناسبة لمفاتيح حماية الفروع. عادةً ما تحتوي قواطع الدائرة المقولبة على وحدات تعثر مغناطيسية حرارية، في حين أن قواطع الدائرة المقولبة كبيرة الحجم مجهزة بأجهزة استشعار تعثر الحالة الصلبة.

هناك نوعان من أجهزة التعثر ذات التيار الزائد لقواطع الدائرة المقولبة: الكهرومغناطيسية والإلكترونية. بشكل عام، قواطع الدائرة الكهرومغناطيسية المقولبة هي قواطع دائرة غير انتقائية مع وضعين للحماية فقط: تأخير طويل ولحظي. قاطع الدائرة الكهربائية المقولب لديه أربع وظائف حماية: تأخير طويل، تأخير قصير، لحظي وخطأ أرضي. بعض المنتجات الجديدة من قواطع الدائرة الإلكترونية المقولبة لها أيضًا وظيفة تشابك إقليمية انتقائية.  

تُستخدم قواطع الدائرة المقولبة عمومًا للتحكم في مغذيات التوزيع وحمايتها، والمفتاح الرئيسي للخطوط الصادرة الجانبية ذات الجهد المنخفض لمحولات التوزيع الصغيرة، والتحكم في محطات توزيع الطاقة، وأيضًا لمفاتيح الطاقة لآلات الإنتاج المختلفة.

قاطع دائرة الإطار مناسب لشبكة توزيع التيار المتردد 50 هرتز، والجهد المقنن 380 فولت، 660 فولت والتيار المقدر 200A-6300A. يتم استخدامه بشكل أساسي لتوزيع الطاقة الكهربائية وحماية الخطوط ومعدات إمداد الطاقة من الحمل الزائد والجهد المنخفض والدوائر القصيرة والتأريض أحادي الطور والأخطاء الأخرى. يحتوي قاطع الدائرة على العديد من وظائف الحماية الذكية ويمكنه تحقيق الحماية الانتقائية. في ظل الظروف العادية، يمكن استخدامه للتبديل غير المتكرر للخطوط. يمكن استخدام قواطع الدائرة الأقل من 1250 أمبير لحماية المحرك من الحمل الزائد وقصر الدائرة في الشبكة بجهد تيار متردد يبلغ 50 هرتز و380 فولت.

غالبًا ما يتم استخدام قواطع الدائرة من النوع الإطاري في مفتاح المنفذ الرئيسي ومفتاح اتصال الحافلة ومفتاح التغذية ذو السعة الكبيرة ومفتاح التحكم في المحرك واسع النطاق على جانب المحول 400 فولت.

(3) قاطع الدائرة المصغرة (MCB)

يعد قاطع الدائرة المصغرة أحد أكثر أجهزة الحماية الطرفية استخدامًا في بناء معدات التوزيع الطرفية الكهربائية. يتم استخدامه لحماية الدائرة القصيرة والحمل الزائد والجهد الزائد لمرحلة واحدة وثلاث مراحل أقل من 125A، بما في ذلك أحادي القطب 1P، ثنائي القطب 2P، ثلاثي الأقطاب 3P ورباعي القطب 4P.

يتكون قاطع الدائرة المصغر من آلية التشغيل، والاتصالات، وأجهزة الحماية (أجهزة التعثر المختلفة) ونظام إطفاء القوس. يتم تشغيل جهة الاتصال الرئيسية يدويًا أو إغلاقها كهربائيًا. بعد إغلاق جهة الاتصال الرئيسية، تقوم آلية التعثر الحر بقفل جهة الاتصال الرئيسية في وضع الإغلاق. يتم توصيل ملف إصدار التيار الزائد والعنصر الحراري للإطلاق الحراري بشكل متسلسل مع الدائرة الرئيسية، ويتم توصيل ملف إصدار الجهد المنخفض بالتوازي مع مصدر الطاقة.

في التصميم الكهربائي للمباني المدنية، تُستخدم قواطع الدائرة المصغرة بشكل أساسي في التحميل الزائد، والدوائر القصيرة، والتيار الزائد، وفقدان الجهد، وانخفاض الجهد، والتأريض، والتسرب، والتبديل التلقائي لمصادر الطاقة المزدوجة وحماية وتشغيل المحركات عندما لا يتم تشغيلها بشكل متكرر.

المعلمات المميزة الأساسية لقواطع الدائرة

(1) تصنيف جهد العمل Ue

يشير جهد التشغيل المقدر إلى الجهد الاسمي لقاطع الدائرة الكهربائية، والذي يمكن أن يعمل بشكل مستمر في ظل الاستخدام العادي وظروف الأداء المحددة.

في الصين، الحد الأقصى لجهد التشغيل هو 1.15 مرة من الجهد المقنن للنظام عند مستوى الجهد 220 كيلو فولت أو أقل. مستوى الجهد 330 كيلو فولت وما فوق هو 1.1 مرة من الجهد المقنن كأعلى جهد عمل. يمكن لقاطع الدائرة الكهربائية أن يحافظ على العزل تحت أعلى جهد تشغيل للنظام، ويمكن إغلاقه وفتحه وفقًا للظروف المحددة.

(2) التصنيف الحالي في

يشير التيار المقنن إلى التيار الذي يمكن أن يمر به الإصدار لفترة طويلة في البيئة المحيطة

درجة الحرارة أقل من 40 درجة مئوية. بالنسبة لقاطع الدائرة الكهربائية ذو الإطلاق القابل للتعديل، فهو أقصى تيار يمكن أن يمرره الإصدار لفترة طويلة.

عندما تتجاوز درجة الحرارة المحيطة 40 درجة مئوية ولكن لا تزيد عن 60 درجة مئوية، يُسمح لها بالعمل لفترة طويلة مع حمل منخفض.

(3) قيمة الإعداد الحالية Ir لتحرير التحميل الزائد

يتجاوز التيار قيمة الإعداد الحالية Ir للرحلة، ويتوقف قاطع الدائرة في الوقت المناسب. كما أنه يمثل الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يتحمله قاطع الدائرة دون التعثر. يجب أن تكون هذه القيمة أكبر من الحد الأقصى للحمل الحالي Ib، ولكن أقل من الحد الأقصى الحالي المسموح به بواسطة الخط.

يمكن عادةً ضبط Ir لمرحل الرحلة الحرارية في نطاق 0.7 ~ 1.0 بوصة، ولكن إذا تم استخدام المعدات الإلكترونية، فسيكون نطاق الضبط الخاص بها أكبر، عادةً 0.4 ~ 1.0 بوصة. بالنسبة لقواطع الدائرة المجهزة بمرحل تنطلق التيار الزائد غير القابل للتعديل، Ir = In.

(4) قيمة الإعداد الحالي لرحلة الدائرة القصيرة Im

يتم استخدام مرحل رحلة الدائرة القصيرة (تأخير فوري أو قصير) لجعل قاطع الدائرة ينطلق بسرعة عندما تظهر قيمة تيار العطل العالية، وتكون عتبة الرحلة الخاصة به هي Im.

(5) تصنيف قصير المدى يتحمل Icw الحالي

يشير إلى القيمة الحالية المسموح لها بالمرور خلال الوقت المتفق عليه. تمر القيمة الحالية عبر الموصل خلال الوقت المتفق عليه، ولن يتضرر الموصل بسبب ارتفاع درجة الحرارة.

(6) كسر القدرة

تشير قدرة القطع لقاطع الدائرة إلى قدرة قاطع الدائرة على قطع تيار العطل بأمان، والذي لا يرتبط بالضرورة بتياره المقدر. هناك 36KA، 50KA ومواصفات أخرى من قبل. بشكل عام، يتم تقسيمها إلى قدرة كسر ماس كهربائى محدودة Icu وتشغيل Ics سعة كسر ماس كهربائى.

المبادئ العامة لاختيار قواطع الدائرة

أولاً، يتم اختيار نوع ورقم القطب لقاطع الدائرة وفقًا للغرض؛ حدد التيار المقنن لقاطع الدائرة الكهربائية وفقًا لأقصى تيار عمل؛ تحديد نوع الإصدار وأنواع ومواصفات الملحقات حسب الحاجة. المتطلبات المحددة هي كما يلي.

1) يكون جهد التشغيل المقدر لقاطع الدائرة أكبر من أو يساوي الجهد المقنن للخط.

2) تكون قدرة تشغيل وإيقاف الدائرة القصيرة المقدرة لقاطع الدائرة أكبر من أو تساوي تيار حمل حساب الخط.

3) تكون قدرة تشغيل وإيقاف الدائرة القصيرة المقدرة لقاطع الدائرة أكبر من أو تساوي الحد الأقصى لتيار الدائرة القصيرة الذي قد يحدث في الخط (يتم حسابه بشكل عام وفقًا للقيمة الفعالة).  

4) تيار الدائرة القصيرة من مرحلة واحدة إلى الأرض في نهاية الخط هو ≥1.25 مرة من تيار إعداد التعثر الفوري (أو التأخير القصير) لقاطع الدائرة.

5) الجهد المقنن لتحرير الجهد المنخفض لقاطع الدائرة يساوي الجهد المقنن للخط.

6) الجهد المقدر لتحرير التحويلة لقاطع الدائرة يساوي جهد مصدر طاقة التحكم.

7) إن جهد التشغيل المقدر لآلية النقل الكهربائي يساوي جهد مصدر طاقة التحكم.  

8) عندما يتم استخدام قاطع الدائرة في دائرة الإضاءة، فإن تيار الإعداد الفوري للإطلاق الكهرومغناطيسي يكون عمومًا 6 مرات من تيار الحمل.  

9) عندما يتم استخدام قاطع الدائرة كحماية من قصر الدائرة لمحرك واحد، فإن تيار الإعداد للرحلة اللحظية يكون 1.35 مرة (قاطع الدائرة من سلسلة DW) أو 1.7 مرة (قاطع الدائرة من سلسلة DZ) من تيار البدء للمحرك.  

10) عندما يتم استخدام قاطع الدائرة كحماية من قصر الدائرة لمحركات متعددة، فإن تيار الإعداد للتحرير الفوري يكون 1.3 مرة من تيار البدء لأكبر محرك بالإضافة إلى تيار العمل لبقية المحركات.

11) عندما يتم استخدام قاطع الدائرة كمفتاح رئيسي على الجانب ذو الجهد المنخفض لمحول التوزيع، يجب أن تكون قدرة الكسر أكبر من قيمة تيار الدائرة القصيرة للجانب ذو الجهد المنخفض للمحول، ويجب ألا يكون التيار المقنن للإصدار أقل من التيار المقنن للمحول، ويكون تيار الإعداد لحماية ماس كهربائى بشكل عام 6-10 مرات من التيار المقنن للمحول؛ إن تيار الإعداد للحماية من الحمل الزائد يساوي التيار المقنن للمحول.

12) بعد التحديد الأولي لنوع ودرجة قاطع الدائرة، من الضروري التعاون مع الخصائص الوقائية للمفاتيح العلوية والسفلية لتجنب التعثر المفاجئ وتوسيع نطاق الحادث.

انتقائية قاطع الدائرة

يمكن تقسيم قواطع الدائرة المستخدمة في نظام توزيع الطاقة إلى أنواع انتقائية وغير انتقائية وفقًا لأداء الحماية الخاص بها. هناك نوعان من قواطع الدائرة الانتقائية ذات الجهد المنخفض: حماية على مرحلتين وحماية على ثلاث مراحل. من بينها، الخصائص اللحظية وخصائص التأخير القصير مناسبة لإجراءات الدائرة القصيرة، في حين أن خصائص التأخير الطويل مناسبة للحماية من الحمل الزائد. قواطع الدائرة غير الانتقائية تكون بشكل عام لحظية وتستخدم فقط لحماية الدائرة القصيرة. بعضها عبارة عن إجراءات ذات تأخير طويل، ويتم استخدامها فقط لحماية التحميل. في نظام توزيع الطاقة، إذا كان قاطع الدائرة ذو المستوى العلوي يستخدم قاطع الدائرة الانتقائي وقاطع الدائرة ذو المستوى الأدنى يستخدم قاطع الدائرة غير الانتقائي أو قاطع الدائرة الانتقائي، فإنه يتم بشكل أساسي استخدام فرق عمل التأخير أو وقت عمل التأخير لإصدار تأخير قصير للحصول على الانتقائية. يرجى الانتباه إلى المشاكل التالية عند المرور عبر عملية تأخير قاطع الدائرة عند المستوى الأعلى التالي.

1) بغض النظر عما إذا كانت المرحلة التالية عبارة عن قاطع دائرة انتقائي أو قاطع دائرة غير انتقائي، فإن تيار الإعداد لإطلاق التيار الزائد الفوري لقاطع دائرة المرحلة السابقة يجب ألا يقل بشكل عام عن 1.1 مرة من الحد الأقصى لتيار الدائرة القصيرة ثلاثي الطور عند نهاية مخرج قاطع دارة المرحلة التالية.

2) إذا كانت المرحلة التالية عبارة عن قاطع دائرة غير انتقائي، من أجل منع حدوث تيار الدائرة القصيرة في الدائرة المحمية بواسطة قاطع الدائرة في المرحلة التالية، فإن حساسية العمل اللحظية لهذه المرحلة ليست كافية، بحيث يعمل إطلاق التيار الزائد ذو التأخير القصير للمرحلة السابقة أولاً ويفقد انتقائيته. بشكل عام، لا يقل تيار الإعداد لإصدار التيار الزائد ذو التأخير القصير لقاطع دائرة المستوى العلوي عن 1.2 مرة من إطلاق التيار الزائد اللحظي للمستوى الأدنى.

3) إذا كانت المرحلة التالية عبارة عن قاطع دائرة انتقائي أيضًا، فمن أجل ضمان الانتقائية، يكون وقت عمل التأخير القصير لقاطع الدائرة في المرحلة التالية أطول بمقدار 0.1 ثانية على الأقل من قاطع الدائرة في المرحلة التالية. بشكل عام، لضمان الإجراء الانتقائي بين قواطع الدائرة ذات الجهد المنخفض العلوي والسفلي، يجب أن يختار قاطع الدائرة ذات المستوى العلوي تيارًا زائدًا

إطلاق مع تأخير قصير، ويجب أن يكون تيار العمل الخاص به أعلى بأكثر من مستوى واحد من مستوى إطلاق التيار الزائد ذي المستوى الأدنى، وعلى الأقل يجب ألا يكون تيار الحركة Iop.1 لقاطع الدائرة ذات المستوى العلوي أقل من 1.2 مرة من قاطع الدائرة ذات المستوى الأدنى، أي iop1 ≥ 1.2 iop.2.

حماية تتالي لقواطع الدائرة

في تصميم نظام توزيع الطاقة، يجب أن يكون التعاون الانتقائي بين المراحل العلوية والسفلية من قواطع الدائرة "الانتقائية والسرعة والحساسية".

ترتبط الانتقائية بالتعاون بين قواطع الدائرة العلوية والسفلية، بينما ترتبط السرعة والحساسية بخصائص أجهزة الحماية ووضع تشغيل الخط على التوالي.

إذا تمت مطابقة قواطع الدائرة العلوية والسفلية بشكل صحيح، فيمكن إزالة دائرة العطل بشكل انتقائي لضمان استمرار الدوائر الأخرى الخالية من الأخطاء في نظام التوزيع في العمل بشكل طبيعي. وإلا فإنه سوف يؤثر على موثوقية نظام التوزيع.

الحماية المتتالية هي تطبيق ملموس لخصائص الحد الحالية لقواطع الدائرة. مبدأها الرئيسي هو استخدام وظيفة الحد الحالية لقواطع الدائرة الفائقة لاختيار قواطع الدائرة ذات قدرة القطع المنخفضة من أجل تقليل التكاليف وتوفير النفقات.

يمكن لقاطع الدائرة QF1 المتميز الذي يحد من التيار أن يكسر الحد الأقصى المتوقع لتيار الدائرة القصيرة في مكان التثبيت. نظرًا لأن قواطع الدائرة العلوية والتابعة مثبتة على التوالي في نظام توزيع الطاقة، فعندما تحدث دائرة قصر عند مخرج قاطع الدائرة ذات المستوى الأدنى QF2، فإن القيمة الفعلية لتيار الدائرة القصيرة أقل بكثير من تيار الدائرة القصيرة المتوقع هناك بسبب تأثير الحد الحالي لقاطع الدائرة العلوي QF1. وهذا يعني أن قدرة القطع لقاطع الدائرة ذو المستوى الأدنى QF2 تم تعزيزها بشكل كبير بمساعدة قاطع الدائرة المتفوق QF1، والذي يتجاوز قدرة القطع المقدرة. يحتوي هذا النوع من الحماية المتتالية أيضًا على شروط معينة، مثل أن الدوائر المجاورة لا يمكن أن تحتوي على أحمال مهمة (لأنه بمجرد رحلة QF1، ستفقد دائرة QF3 الطاقة أيضًا)، وفي الوقت نفسه، يجب أن تكون قيمة الإعداد اللحظي لـ QF1 وQF2 مطابقة بشكل صحيح. لا يمكن تحديد البيانات المتتالية إلا من خلال التجارب، ولا يمكن تحديد الاختيار المطابق لقواطع الدائرة العلوية والسفلية إلا من قبل الشركة المصنعة لقاطع الدائرة.

حساسية قاطع الدائرة

من أجل التأكد من أن إطلاق التيار الزائد الفوري أو قصير التأخير لقاطع الدائرة يمكن أن يعمل بشكل موثوق عند حدوث أدنى خطأ في دائرة القصر ضمن نطاق الحماية الخاص به تحت الحد الأدنى من وضع التشغيل للنظام. يجب أن تفي حساسية حماية قاطع الدائرة بمتطلبات كود تصميم توزيع الجهد المنخفض (CB50054-95) والتي يجب ألا تقل حساسيتها عن 1.3، أي Sp=lk.min/Iop≥1.3. حيث lop هو تيار العمل لإصدار التيار الزائد الفوري أو قصير التأخير، Ik.Min هو تيار الدائرة القصيرة أحادي الطور أو تيار الدائرة القصيرة ثنائي الطور عند نهاية الخط المحمي بواسطة قاطع الدائرة تحت الحد الأدنى من وضع التشغيل للنظام، و Sp هي حساسية قاطع الدائرة.

عند اختيار قاطع الدائرة الكهربائية، ينبغي أيضًا الانتباه إلى التحقق من حساسيته. بالنسبة لقاطع الدائرة الانتقائي مع كل من التأخير القصير وإطلاق التيار الزائد الفوري، يجب التحقق فقط من حساسية الإجراء لإطلاق التيار الزائد بالتأخير القصير، ولا يلزم التحقق من حساسية العمل لإطلاق التيار الزائد الفوري.

اختيار وإعداد إطلاق قاطع الدائرة

(1) تحديد تيار العمل للإفراج عن التيار الزائد لحظية

من بين الأشياء المحمية بواسطة قاطع الدائرة، هناك بعض المعدات الكهربائية، والتي ستنتج تيار ذروة مرتفع عدة مرات تياره المقدر في وقت قصير أثناء عملية البدء، مما يجعل قاطع الدائرة يتحمل تيار ذروة كبير في وقت قصير. يجب أن يتجنب تيار العمل lop(o) لإصدار التيار الزائد الفوري ذروة Ipk الحالية للخط،

أي IOP (o) ≥ krel ipk. حيث Krel هو معامل الموثوقية. عند اختيار قاطع الدائرة، يجب الانتباه إلى تجنب ذروة التيار الناتج عن التيار الزائد الفوري لقاطع الدائرة، وذلك لتجنب سوء تشغيل قاطع الدائرة.

(2) تحديد العمل الحالي ووقت العمل لإصدار التيار الزائد للتأخير القصير.

يجب أيضًا أن يتجنب lop (s) تيار الحركة لإصدار التيار الزائد ذو التأخير القصير ذروة Ipk الحالية للخط ، أي IOP (s) ≥ krel ipk. حيث Krel هو معامل الموثوقية. ينقسم وقت العمل لإصدار التيار الزائد ذو التأخير القصير عمومًا إلى ثلاثة أنواع: 0.2 ثانية، 0.4 ثانية، و0.6 ثانية. يتم تحديده وفقًا لانتقائية الحماية لأجهزة الحماية الأمامية والخلفية، ويجب أن يكون وقت عمل الحماية الأولى أطول من الحماية الأخيرة بفارق زمني.

(3) تحديد تيار العمل ووقت العمل لإصدار التيار الزائد بتأخير طويل.

يتم استخدام إصدار التيار الزائد طويل الأمد بشكل أساسي لحماية الحمل الزائد، لذلك يحتاج تيار العمل Iop(l) فقط إلى تجنب الحد الأقصى لتيار الحمل للخط، أي التيار المحسوب I30، أي IOP (L) ≥ Krel I30. حيث Krel هو معامل الموثوقية. يجب أن يتجنب وقت العمل لتحرير التيار الزائد ذو التأخير الطويل مدة التحميل الزائد لفترة قصيرة، حتى لا يتسبب في سوء تشغيل قاطع الدائرة الكهربائية ذات الجهد المنخفض.

(4) متطلبات المطابقة بين تيار العمل لإصدار التيار الزائد والخط المحمي.

من أجل منع الكبل المعزول من ارتفاع درجة الحرارة أو التلف أو حتى الحريق الناجم عن الحمل الزائد أو ماس كهربائى، وعدم تعثر قاطع الدائرة، يجب أن يفي تيار العمل lop لإصدار التيار الزائد لقاطع الدائرة بمتطلبات الصيغة، و lop≤Kol·Ial. حيث Ial هي القدرة الاستيعابية الحالية المسموح بها للكابل المعزول؛ Kol هو معامل التحميل الزائد المسموح به للكابل المعزول لفترة قصيرة، وهو بشكل عام 4.5 لإصدار التيار الزائد الفوري وقصير التأخير؛ لإصدار التيار الزائد طويل الأمد، خذ 1.1 لحماية الدائرة القصيرة و1 لحماية الحمل فقط. إذا لم يتم استيفاء متطلبات المطابقة المذكورة أعلاه، فيجب إعادة اختيار تيار التشغيل للإصدار، أو يجب توسيع مساحة المقطع العرضي للموصل أو الكابل بشكل مناسب.