Warum wurde die Kapazität des Leistungsschalters in MVA und jetzt in kA und kV angegeben?

Leistungsschalter-Nennleistung – Ausschaltvermögen, Einschaltvermögen, Spannungs- und Stromnennwert, Einschaltdauer und Kurzzeitbetriebsnennwert des Leistungsschalters

Bitte bringen Sie mich nicht um, die überraschende MVA-Bewertung eines Leistungsschalters zu erwähnen, da wir alle von den 500- oder 1000-MVA-Leistungsschaltern gehört haben. Diese Bewertungen werden bei neueren Modellen nicht angezeigt, da dies die alte Logik war und die Dinge jetzt geändert wurden. Um das Grundkonzept zu klären und zu wissen, was genau mit den Regeln passiert ist, sehen wir uns die folgende Erklärung an. Es ist eigentlich das Ausschaltvermögen (nicht der Ausschaltstrom) des Leistungsschalters, das jetzt in kA statt in MVA (wie zuvor) ausgedrückt wird.

Bevor wir ins Detail gehen, lassen Sie uns wissen, was genau ein Leistungsschalter tut und welche verschiedenen Typen von Leistungsschaltern bewertet werden.

Ein Leistungsschalter ist eine Steuer- und Schutzvorrichtung, die für den Schaltmechanismus und den Schutz des Systems verwendet wird und:

• Schließen und unterbrechen Sie den Stromkreis manuell oder automatisch unter normalen Bedingungen und Fehlerbedingungen.
• Unterbrechen Sie den Stromkreis automatisch und schließen Sie den Weg zum Kurzschluss und zu Überströmen, die durch ihn fließen.
• Führen Sie den Fehlerstrom für eine sehr kurze Zeit, während andere in Reihe geschaltete Leistungsschalter den Fehler beseitigen, der auf dem angeschlossenen Stromkreis auftritt.

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Basierend auf den drei oben erwähnten Pflichten eines Leistungsschalters gibt es sechs Bewertungen eines Leistungsschalters wie folgt:

• Ausschaltvermögen
• Produktionskapazität
• Einschaltdauer des Leistungsschalters (Nennbetriebsfolge)
• Nennspannung
• Kurzzeitbetriebskapazität
• Normale Stromstärke

Ausschaltvermögen (früher MVA, jetzt kA)

Ausschaltvermögen ist der maximale Fehler- oder Kurzschlussstrom (RMS), dem ein Leistungsschalter standhalten oder unterbrechen kann, indem er seine geschlossenen Kontakte bei Nennwiederkehrspannung öffnet, ohne den Leistungsschalter zu beschädigen und angeschlossene Geräte.

Das Ausschaltvermögen eines Leistungsschalters wird aufgrund symmetrischer und asymmetrischer Faktoren aufgrund des Vorhandenseins von Welligkeiten und DC-Komponenten während des Fehlers für eine sehr kurze Zeit als RMS-Wert ausgedrückt.

Das Ausschaltvermögen eines Leistungsschalters wurde früher in MVA angegeben, wobei der Nennausschaltstrom und die Nennbetriebsspannung eines Leistungsschalters berücksichtigt wurden. Sie kann wie folgt berechnet werden:

Ausschaltvermögen =√3 x V x I x 10 ^-6 … MVA

oder

Unterbrechungs- oder Ausschaltkapazität =√3 x Netznennspannung x Netznennstrom x 10 ^-6 … MVA

Beispiel:

Was ist der Unterbrechungs- oder Ausschaltstrom eines Leistungsschalters mit einer Nennleistung von 100 MVA und einer Nennbetriebsspannung von 11 kV.

Lösung:

Ausschaltstrom =100 x 10 ^-6 / ( √3 x 11 kV) =52,48 kA

Warum wird die Ausschaltleistung in kW statt in MVA angegeben?

Es ist eindeutig unlogisch, die Nennleistung eines Leistungsschalters in MVA anzugeben, da bei Kurzschlussfehlern eine sehr niedrige Spannung und ein sehr hoher Strom anliegen. Wenn der Leistungsschalter die Kontakte öffnet, um die Fehlerströme zu beseitigen, erscheint die Nennspannung an den Kontakten des Leistungsschalters. Kurz gesagt, während der Fehlerströme treten nicht kontinuierlich dieselben Nenngrößen auf. Aus diesem Grund kann die Ausschaltleistung eines Leistungsschalters nicht in MVA ausgedrückt werden.

Aus diesen Gründen halten sich die Hersteller an die jüngsten und überarbeiteten internationalen Normen, um die Ausschaltleistung des Leistungsschalters als symmetrischen Ausschaltstrom in kA bei Nennspannung anstelle von MVA anzugeben. Die Ausschaltleistung des Leistungsschalters in Ampere oder kA gefolgt vom Ausschaltstrom und der Transient Recovery Voltage (TRV), da diese während Kurzschlussfehlern sowohl symmetrisch als auch asymmetrisch sein kann.

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Kapazität schaffen

Das Einschaltvermögen eines Leistungsschalters ist der Spitzenwert des Stroms einschließlich der kurzzeitigen Welligkeitsfaktoren und DC-Komponenten während des ersten Zyklus der Fehlerstromwelle nach dem Schließen der Kontakte des Leistungsschalters.

Denken Sie daran, dass das Einschaltvermögen des Leistungsschalters in kA als Scheitelwert und nicht als RMS-Wert angegeben wird (das Ausschaltvermögen wird als RMS-Wert angegeben). Dies liegt an der Möglichkeit, die Leistungsschalterkontakte während Fehlerströmen erfolgreich herzustellen und gleichzeitig die elektromagnetischen Kräfte und die Lichtbogenbildung und -löschung zu handhaben, ohne den Leistungsschalter und den Stromkreis zu beschädigen.

Diese schädlichen Kräfte sind direkt proportional zum Quadrat des maximalen Momentanwerts des Stroms beim Schließen. Aus diesem Grund wird das Einschaltvermögen im Scheitelwert angegeben, im Vergleich zum Ausschaltvermögen, das im RMS-Wert ausgedrückt wird.

Die Werte der Kurzschlussströme sind maximal in der ersten Phase oder Wellen bei maximaler Asymmetrie in einer Phase, die mit dem Leistungsschalter verbunden ist. Mit einfachen Worten, der Einschaltstrom ist gleich dem Maximalwert des asymmetrischen Stroms, d. h. Das Einschaltvermögen des Unterbrechers ist immer größer als das Ausschaltvermögen des Unterbrechers .

Der Nennkurzschlusseinschaltstrom wird als 2,5 x RMS-Wert der AC-Komponenten des Nennausschaltstroms angenommen, da der Fehlerstrom theoretisch auf das Doppelte seines symmetrischen Fehlerpegels ansteigen kann die Anfangsphase.

Das Einschaltvermögen des Schalters kann wie folgt berechnet werden.

So wandeln Sie den symmetrischen Ausschaltstrom vom Effektivwert in den Spitzenwert um:

Leistungsschaltereinschaltvermögen =Symmetrischer Ausschaltstrom x √2

Multiplizieren Sie den obigen Ausdruck mit 1,8, um den Verdopplungseffekt der maximalen Asymmetrie einzubeziehen. d.h. Auswirkung des Kurzschlussstroms unter Berücksichtigung eines leichten Stromabfalls während der ersten Viertelwelle.

Leistungsschaltereinschaltvermögen =√2 x 1,8 x Symmetrischer Ausschaltstrom =2,55 x Symmetrischer Ausschaltstrom

Leistungsschaltereinschaltvermögen =  2,55 x Symmetrischer Ausschaltstrom

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Einschaltdauer des Leistungsschalters oder Nennbetriebsfolge

Es zeigt die mechanische Leistungsanforderung des Schaltmechanismus des Leistungsschalters.

Einschaltdauer oder Nennschaltfolge eines Leistungsschalters kann wie folgt ausgedrückt werden:

O – t – CO – t’ – CO

Wo:

• O =Öffnungsvorgang des Leistungsschalters
• t =0,3 Sek. für erste automatische Wiedereinschaltung, falls nicht angegeben
• t’ =Zeit zwischen zwei Schaltvorgängen (Wiederherstellung des Ausgangszustands und Verhinderung einer unzulässigen Erwärmung der LS-Kontakte
• CO =Schließvorgang unmittelbar nach Öffnungsvorgang ohne Zeitverzögerung

Nennspannung

Der Wert der sicheren maximalen Spannungsgrenze, bei der der Leistungsschalter ohne Beschädigung betrieben werden kann, wird als Nennspannung des Leistungsschalters bezeichnet.

Der Wert der Nennspannung des Leistungsschalters hängt von der Isolationsdicke und dem Isolationsmaterial ab, das beim Bau eines Leistungsschalters verwendet wird. Die Schalternennspannung bezieht sich auf die höchste Systemspannung aufgrund des Spannungsanstiegs aufgrund von Leerlauf oder plötzlicher Laständerung auf den niedrigeren Wert. Auf diese Weise kann es den Anstieg der Systemspannung auf die höchste Nennkapazität bewältigen. Beispielsweise sollte der Leistungsschalter im Falle eines 40-kV-Systems, bei dem die Grenze 5 % über der 400-kV-Systemspannung liegt, 10 % der Systemnennspannung standhalten. Diesen Weg. Ein Leistungsschalter, der auf einer 6,6-kV-Leitung verwendet werden soll, sollte aufgrund der entsprechenden höchsten Systemspannung für etwa 7,2 kV usw. ausgelegt sein

Auf der anderen Seite sollte ein Leistungsschalter mit einer Nennspannung von 400 V AC nicht mit einer höheren Spannung betrieben werden, d. h. 1000 V oder mehr, während ein Leistungsschalter mit einer Nennspannung von 1000 V AC bei 400 V verwendet werden kann Systemspannungen. Wenn wir den Leistungsschalter bei Nennspannung verwenden, kann er den in den Kontakten des Leistungsschalters erzeugten Lichtbogen löschen. Wenn wir den Schalter auf höheren Spannungsebenen anstelle der Nennspannung verwenden, wird die transiente Wiederkehrspannung (TVR) im Vergleich zur Spannungsfestigkeit des Lichtbogenlöschmediums bestimmt. In diesem Fall kann der Lichtbogen noch vorhanden sein, da das Lichtbogenlöschmedium ihn nicht erfolgreich unterscheiden kann, was zu einer Beschädigung des Leistungsschalters oder der Isolierung des Leistungsschalters führt.

Im Allgemeinen ist die Nennspannung des Leistungsschalters höher als die Bus- und Lastnennwerte im Stromversorgungssystem. Typischerweise gibt es zwei Arten von Leistungsschaltern in Bezug auf Spannungspegel, d. h. Niederspannungsschalter und Hochspannungsschalter mit den folgenden Merkmalen.

• Niederspannungsunterbrecher können für 1 kV AC und 1,2 kV DC verwendet werden, während der Hochspannungspegel höher ist als die Niederspannungsunterbrecher.
• Hochspannungs-Leistungsschalter werden sowohl in Innen- als auch in Außensteuerungen in Hochspannungssystemen verwendet, während Niederspannungs-Leistungsschalter in Innenanwendungen verwendet werden.
• Niederspannungs-Leistungsschalter sind komplexer und arbeiten häufiger als Hochspannungs-Leistungsschalter, da die Abstände von Phase zu Phase und Phase zu Erde geringer sind. Die Testmethoden sind für beide Arten von Spannungspegelschaltern unterschiedlich.

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Abgesehen von der oben genannten Nennspannung können zwei zusätzliche Nennspannungen berücksichtigt werden, während das Spannungsniveau für Leistungsschalter für unterschiedliche Betriebe berücksichtigt wird.

1. Impulsspannungswert
2. Netzfrequenz-Stehspannungsnennwert

Impulsspannungsnennwert eines Leistungsschalters zeigt die Fähigkeit, den transienten Impuls durch Blitz- oder Schaltimpulse zu handhaben. Die Dauer der Impuls- oder Übergangsspannung eines Leistungsschalters wird in Mikrosekunden angegeben. Aus diesem Grund sind seine Kontakte in Bezug auf die Isolierung so ausgelegt, dass sie der transienten Spitzenspannung für eine sehr kurze Zeit oder einen sehr kurzen Zeitraum standhalten.

Stehwechselspannung Nennleistung eines Leistungsschalters zeigt die Fähigkeit, den plötzlichen Spannungsanstieg zu bewältigen, der sehr hoch ist als die höhere Systemspannung. Dies ist auf plötzliche Laständerungen oder das gleichzeitige Trennen eines großen Teils der Last zurückzuführen.

Diese Spannung aufgrund der Netzfrequenz beträgt für eine sehr kurze Zeit im Allgemeinen 60 Sekunden, aber der Leistungsschalter muss in der Lage sein, die Überspannung der Netzfrequenz zu bewältigen.

Das folgende Diagramm zeigt die unterschiedlichen Werte der Spannungspegel des Leistungsschalters, d. h. Nennsystemspannung, höchste Systemspannung, Netzfrequenz-Stehspannung und Impulsspannungspegel.

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Kurzzeitbetriebskapazität

Das Kurzzeitvermögen eines Leistungsschalters ist die angegebene kurze Zeitspanne, in der der Leistungsschalter den Fehlerstrom führt, während er geschlossen bleibt.

Um den unerwünschten Betrieb eines Leistungsschalters wie den Fehlerstrom für eine sehr kurze Zeit oder plötzliche Laständerungen oder -reduzierungen zu reduzieren, sollte der Leistungsschalter nicht auslösen und den Stromkreis trennen, wenn dies der Fall ist Der Fehler verschwindet automatisch und behandelt die elektromagnetische Kraft und den Temperaturanstieg. Wenn die angegebene Zeit in Sekunden oder Millisekunden überschritten wird, öffnet der Leistungsschalter die Kontakte, um den maximal möglichen Schutz für den angeschlossenen Teil der Lasten und Geräte sicherzustellen.

Es werden verschiedene Klassen wie B, C, D und Klasse 1, Klasse 2 und Klasse 3 mit zugehörigen Kurven verwendet. Klasse 3 ist am besten, was maximal 1,5 l Joule/Sekunde erlaubt, getestet gemäß IS 60898. Beispielsweise hat ein Öltrennschalter eine Zeitkapazität von 3 Sekunden und sollte die genauen 3 Sekunden nicht überschreiten, während er den Kurzschlussstrom führt. Die Nennkurzzeitstromkapazität sollte gleich der Nennausschaltkapazität des Leistungsschalters sein . Daher muss auf empfindliche Geräte geachtet werden, während die Zeitkapazitätsbewertung von Unterbrechern berücksichtigt wird.

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Normale aktuelle Bewertung

Der normale Nennstrom eines Leistungsschalters ist der RMS-Wert des Stroms, den er kontinuierlich bei seiner Nennspannung und -frequenz ohne Betriebsänderungen aufgrund des Temperaturanstiegs führen kann den normalen Betrieb.

Der Normalstrom sollte 125 % des Nennstroms des Stromkreises betragen. Wenn der Laststrom beispielsweise 24 A beträgt, sollte die Nennleistung des Leistungsschalters wie folgt sein.

=24 A x 125 %

=24A x 1,25

Stromstärke des Leistungsschalters =30 A

Auf andere Weise kann die Größe des Unterbrecherstroms um 0,8 erhöht werden, um den Laststrom zu ermitteln. d.h. ein 25A Unterbrecher kann für 20A Lichtlast etc. verwendet werden.

Laststrom =Unterbrechernennstrom x 0,8

Laststrom =25A x 0,8 =20A.