Перегрузка по току остается одной из основных причин катастрофических электрических сбоев, термической деформации и неожиданных простоев в работе систем распределения электроэнергии низкого напряжения. Являясь надежным национальным высокотехнологичным предприятием, специализирующимся на оборудовании для передачи и распределения электроэнергии, компания Zhejiang Gangheng Electric Co., Ltd. разработала надежные низковольтные распределительные устройства, способные выдерживать критические токи повреждения и обеспечивать непрерывность работы.

Независимо от того, управляете ли вы распределением электроэнергии на промышленных предприятиях, коммерческих комплексах или подстанциях, понимание того, как эффективно реализовать защиту от сверхтоков для вашего распределительного устройства низкого напряжения, имеет жизненно важное значение.

В этом подробном руководстве мы разберем механизмы сверхтоков, оценим выбор защитных устройств, подробно рассмотрим структурную защиту в модульных распределительных устройствах и наметим практические протоколы технического обслуживания.

1. Понимание причин перегрузки по току в распределительных щитах низкого напряжения

Перегрузка по току возникает всякий раз, когда электрический ток превышает номинальную допустимую нагрузку по длительному току (In) компонентов распределительного устройства или систем шин. Чтобы разработать эффективную схему защиты, системные инженеры должны различать три различных типа условий перегрузки по току:

Токи перегрузки

Устойчивая перегрузка по току, вызванная подключением чрезмерных нагрузок, например одновременным запуском нескольких тяжелых двигателей или неожиданным механическим напряжением. Хотя обычно величина тока ниже, примерно в 1,2–5 раз больше номинального тока, накопление тепла может со временем привести к ухудшению изоляции проводника, если это условие не будет прервано.

Токи короткого замыкания

Внезапные, чрезвычайно высокие токи повреждения, часто превышающие десятки килоампер, вызванные прямыми межфазными короткими замыканиями или фазными замыканиями на землю. Короткие замыкания создают огромные электродинамические силы и тепловые скачки, которые могут мгновенно повредить внутренние конструкции распределительного устройства.

Пусковые токи

Скачки переходного тока, которые возникают во время первоначального включения индуктивных нагрузок, таких как трансформаторы и большие двигатели переменного тока. Устройства защиты должны отличать переходные пусковые токи от реальных повреждений, чтобы предотвратить ложное срабатывание.

2. Выбор подходящих устройств защиты от сверхтоков (OCPD)

Выбор правильно скоординированных и номинальных защитных устройств является первой линией защиты низковольтных распределительных устройств.

Воздушные автоматические выключатели (ACB) и автоматические выключатели в литом корпусе (MCCB)

Автоматические выключатели являются основными активными защитными элементами в современных низковольтных распределительных устройствах.

Воздушные автоматические выключатели (ACB)

Воздушные автоматические выключатели обычно устанавливаются в качестве главных входных выключателей или фидерных выключателей большой мощности, обычно рассчитанных на ток от 630 А до 4000 А или выше.

Усовершенствованные автоматические выключатели оснащены микропроцессорными расцепителями защиты (ETU), позволяющими точно регулировать настройки защиты с длительной задержкой (L), кратковременной задержкой (S), мгновенной задержкой (I) и защитой от замыкания на землю (G). Такая конфигурация защиты LSIG позволяет инженерам добиться более точной координации защиты.

Автоматические выключатели в литом корпусе (MCCB)

MCCB идеально подходят для защиты распределительных сетей и ответвлений. Автоматические выключатели с электронным расцеплением могут обеспечивать высокую отключающую способность (Icu/Ics) для устранения серьезных неисправностей в нисходящем направлении, одновременно помогая защитить восходящие шины и распределительное оборудование.

Предохранители с высокой отключающей способностью (HRC)

Предохранители HRC остаются экономичным и чрезвычайно быстрым решением для защиты от короткого замыкания. При протекании сверхвысокого тока короткого замыкания внутренний плавкий элемент плавится за очень короткий период времени, прерывая замыкание до того, как пиковый ток короткого замыкания (Ipk) достигнет своего теоретического максимума.

Предохранители HRC часто используются в сочетании с выключателями нагрузки во вспомогательных и специальных цепях защиты.

Матрица быстрого выбора устройства

3. Структурная и секционная защита в распределительных устройствах низкого напряжения.

Правильная внутренняя архитектура помогает предотвратить перерастание локальных электрических неисправностей, дуговых разрядов и перегрева в полные отказы распределительного щита.

Современные выдвижные комплектные низковольтные распределительные устройства, такие как модульные распределительные устройства серий GCS, GCK и MNS, включают физическое разделение на отсеки и защитные меры, разработанные в соответствии с применимыми стандартами IEC и GB.

Модульные выдвижные функциональные блоки

В распределительных устройствах выкатного типа, таких как системы GCS и MNS, каждая фидерная цепь размещается внутри независимого функционального выдвижного блока.

Если внутри одного ящика возникает перегрузка по току или внутренняя дуга, огнестойкие металлические и изолирующие барьеры могут помочь изолировать зону повреждения и ограничить его воздействие на соседние функциональные блоки и главную систему шин.

Термическая и динамическая устойчивость шинопровода

Главные медные шины должны иметь соответствующий размер в соответствии с требуемым пиковым выдерживаемым током (Ipk) и кратковременным выдерживаемым током (Icw).

Высококачественные медные шины в сочетании с соответствующей фазовой изоляцией и механической опорой помогают предотвратить чрезмерную деформацию, вызванную сильными электромагнитными силами, возникающими в условиях короткого замыкания.

Эффективное рассеивание тепла и теплоотвод

Длительная работа при сильном токе приводит к выделению тепла за счет потерь I²R. Поэтому правильная конструкция распределительного устройства требует эффективного отвода тепла и вентиляции.

Усовершенствованные шкафы распределительного устройства могут включать в себя средства сброса давления и вентиляционные каналы, которые помогают контролировать температуру корпуса и снижают риск чрезмерного термического напряжения во время непрерывной работы.

4. Проектирование системы и координация защиты (селективность)

Устройства защиты не могут эффективно работать изолированно. Хорошо спроектированная сеть распределения электроэнергии использует избирательную координацию, также известную как селективность, чтобы гарантировать, что защитное устройство, ближайшее к месту повреждения, сработает первым, когда это возможно.

Время-токовая координация

Вышестоящие автоматические выключатели могут быть сконфигурированы с соответствующими задержками времени короткого замыкания, чтобы позволить нижестоящим автоматическим выключателям сначала устранять локальные неисправности ответвлений.

Такой подход помогает предотвратить ненужное прерывание работы всего объекта, когда неисправность возникает в относительно небольшой нижестоящей цепи.

Точные расчеты нагрузки и короткого замыкания

Системным интеграторам следует рассчитать предполагаемый ток короткого замыкания на входных клеммах распределительного устройства.

Выбранная отключающая способность оборудования должна соответствовать предполагаемому уровню неисправности. Для автоматических выключателей соответствующие номинальные отключающие способности, такие как Icu и Ics, следует оценивать в соответствии с применимым стандартом на продукцию и условиями применения.

Защита от замыканий на землю и защита нулевой последовательности

Трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТ) могут быть включены в соответствующие схемы защиты для обнаружения токов замыкания на землю.

При правильном проектировании и координации защита от замыканий на землю может помочь обнаружить аномальные токи утечки или повреждения и инициировать прерывание цепи до того, как локализованное повреждение перерастет в более серьезный электрический отказ.

5. Профилактическое обслуживание и мониторинг в реальном времени.

Надежность системы защиты от сверхтоков во многом зависит от регулярного технического обслуживания и постоянного мониторинга состояния.

Тепловидение и инфракрасный аудит

Регулярно проверяйте соединения шин, кабельные наконечники, соединения выключателей и контактные сборки с помощью инфракрасной термографии.

Тепловидение может помочь выявить ослабленные соединения, аномальное сопротивление контактов, дисбаланс фаз и локальный перегрев до того, как эти условия перерастут в серьезные неисправности оборудования.

Аудит вторичных контактов и механических ящиков

Для выкатных распределительных устройств периодически проверяйте механизмы вставки выдвижных ящиков, зажимы первичных контактов, вилки проводов вторичного управления и механизмы блокировки.

Пыль и загрязнения следует удалять соответствующим образом, а поверхности электрических контактов следует содержать в порядке в соответствии с требованиями по техническому обслуживанию производителя оборудования.

Интеллектуальный мониторинг энергопотребления и интеграция с Интернетом вещей

Модернизация распределительных щитов низкого напряжения цифровыми измерителями мощности и онлайн-датчиками температуры обеспечивает мониторинг фазных токов, тока нейтрали и температуры шин в режиме реального времени.

Автоматические пороговые значения сигнализации могут предупреждать операторов об аномальных условиях нагрузки, дисбалансе тока и перегреве на ранней стадии, позволяя принять корректирующие меры до того, как перегрузка перерастет в более серьезную неисправность.

Партнер с Gangheng Electric в области надежных распределительных устройств низкого напряжения

Снижение рисков перегрузки по току требует высококачественного производства, точного проектирования шин, надежных защитных устройств и строгих испытаний.

Являясь сертифицированным производителем по стандартам ISO 9001, ISO 14001 и CQC с более чем 20-летним опытом, компания Zhejiang Gangheng Electric Co., Ltd. поставляет полностью настраиваемые низковольтные распределительные устройства для промышленного, коммерческого, инфраструктурного и коммунального применения.

Наши решения по распределительным устройствам низкого напряжения включают в себя:

• Выкатное низковольтное распределительное устройство типа GCS

• Низковольтное выдвижное комплектное распределительное устройство типа GCK

• Модульные распределительные шкафы серии MNS

• Низковольтные стационарные распределительные устройства GGD

Если вам требуется индивидуальное проектирование, соответствие стандартам IEC и GB, быстрые графики поставок или сборка отдельных модулей для глобальных проектов EPC, наша команда инженеров может удовлетворить ваши проектные требования.

Связаться с Ганхэн Электрик

Хотите повысить безопасность распределения электроэнергии?

Свяжитесь с командой электротехников Ганхэна сегоднядля подробной технической консультации или расчета стоимости проекта.

Ссылки

-Справочник по распределению электроэнергии, Джордж Дж. Андерс.

• Стандарты на оборудование распределительных и контрольных устройств низкого напряжения, IEC 60947 - серия x
  -Защита от перегрузки по току в электрических системах, транзакции IEEE при подаче электроэнергии