Como selecionar disjuntores?

Na seleção dos disjuntores, a categoria de uso deve ser selecionada de acordo com as condições específicas de uso, e os parâmetros como tensão nominal de trabalho, corrente nominal e corrente de ajuste do dispositivo de disparo devem ser selecionados. As características de proteção devem ser selecionadas com referência à curva característica de proteção fornecida pelas amostras do produto, e as características de curto-circuito e o coeficiente de sensibilidade devem ser verificados. Classificação de disjuntores (1) Disjuntor de quadro (ACB)

Disjuntor de moldura, também conhecido como disjuntor universal, todas as suas peças são instaladas em uma moldura metálica isolada, geralmente aberta, podendo ser equipada com diversos acessórios. É conveniente substituir contatos e peças e é frequentemente usado na chave principal no final da fonte de alimentação. A liberação de sobrecorrente inclui liberação eletromagnética, eletrônica e inteligente. O disjuntor possui proteção de quatro estágios para longo atraso, curto atraso, falha instantânea e à terra, e o valor de configuração de cada proteção é ajustado dentro de uma determinada faixa de acordo com o grau da estrutura do invólucro.

     (2) disjuntor em caixa moldada (MCCB)

O disjuntor em caixa moldada também é chamado de disjuntor de dispositivo, e o contato externo do terminal do fio de aterramento, a câmara de extinção de arco, o disparador e o mecanismo de operação são todos instalados em uma caixa de plástico. Contatos auxiliares, relé de subtensão e relé de derivação são em sua maioria modularizados e a estrutura é muito compacta. Geralmente, a manutenção não é considerada, portanto são adequadas para chaves de proteção de ramais. Os disjuntores em caixa moldada geralmente contêm unidades de disparo termomagnéticas, enquanto os disjuntores em caixa moldada de grande porte são equipados com sensores de disparo de estado sólido.

Existem dois tipos de dispositivos de disparo de sobrecorrente para disjuntores em caixa moldada: eletromagnéticos e eletrônicos. Geralmente, os disjuntores eletromagnéticos em caixa moldada são disjuntores não seletivos com apenas dois modos de proteção: longo atraso e instantâneo. O disjuntor eletrônico em caixa moldada possui quatro funções de proteção: longo atraso, curto atraso, instantâneo e falha à terra. Alguns novos produtos de disjuntores eletrônicos em caixa moldada também possuem função de intertravamento seletivo regional.  

Os disjuntores em caixa moldada são geralmente usados ​​para o controle e proteção de alimentadores de distribuição, a chave principal de linhas de saída laterais de baixa tensão de pequenos transformadores de distribuição, o controle de terminais de distribuição de energia e também para as chaves de energia de diversas máquinas de produção.

O disjuntor da estrutura é adequado para rede de distribuição CA 50 Hz, tensão nominal 380 V, 660 V e corrente nominal 200A-6300A. É usado principalmente para distribuir energia elétrica e proteger linhas e equipamentos de alimentação contra sobrecarga, subtensão, curto-circuito, aterramento monofásico e outras falhas. O disjuntor possui várias funções de proteção inteligentes e pode obter proteção seletiva. Em condições normais, pode ser usado para trocas infrequentes de linhas. Disjuntores abaixo de 1250A podem ser utilizados para proteger o motor contra sobrecarga e curto-circuito na rede com tensão CA de 50Hz e 380V.

Os disjuntores do tipo quadro também são frequentemente usados ​​​​na chave de saída principal, na chave de contato do barramento, na chave do alimentador de grande capacidade e na chave de controle do motor em grande escala no lado de 400V do transformador.

(3) Disjuntor Miniatura (MCB)

O disjuntor miniatura é um dos dispositivos de proteção de terminal mais amplamente utilizados na construção de equipamentos de distribuição de terminais elétricos. É usado para proteção contra curto-circuito, sobrecarga e sobretensão de monofásico e trifásico abaixo de 125A, incluindo unipolar 1P, bipolar 2P, tripolar 3P e quadrupolo 4P.

O disjuntor miniatura é composto por mecanismo de operação, contatos, dispositivos de proteção (vários dispositivos de disparo) e sistema de extinção de arco. Seu contato principal é operado manualmente ou fechado eletricamente. Após o contato principal ser fechado, o mecanismo de disparo livre trava o contato principal na posição fechada. A bobina do disparador de sobrecorrente e o elemento térmico do disparador térmico são conectados em série com o circuito principal, e a bobina do disparador de subtensão é conectada em paralelo com a fonte de alimentação.

No projeto elétrico de edifícios civis, os disjuntores em miniatura são utilizados principalmente para sobrecarga, curto-circuito, sobrecorrente, perda de tensão, subtensão, aterramento, vazamento, comutação automática de fontes de alimentação duplas e proteção e operação de motores quando não são acionados com frequência.

Parâmetros característicos básicos do disjuntor

(1) tensão nominal de trabalho Ue

A tensão nominal de trabalho refere-se à tensão nominal do disjuntor, que pode funcionar continuamente sob as condições normais de uso e desempenho especificadas.

Na China, a tensão máxima de trabalho é 1,15 vezes a tensão nominal do sistema no nível de tensão de 220kV e abaixo. O nível de tensão de 330kV e superior é 1,1 vezes a tensão nominal como a tensão de trabalho mais alta. O disjuntor pode manter o isolamento sob a maior tensão de trabalho do sistema, podendo ser fechado e aberto de acordo com as condições especificadas.

(2) Corrente nominal In

Corrente nominal refere-se à corrente que a liberação pode passar por um longo tempo quando o ambiente

a temperatura está abaixo de 40 ℃. Para um disjuntor com relé ajustável, é a corrente máxima que o relé pode passar por um longo tempo.

Quando a temperatura ambiente excede 40°C, mas não superior a 60°C, é permitido trabalhar por um longo período com carga reduzida.

(3) Valor de configuração atual Ir da liberação de sobrecarga

A corrente excede o valor de configuração de corrente Ir do desarme e o disjuntor desarma a tempo. Também representa a corrente máxima que o disjuntor pode suportar sem desarmar. Este valor deve ser maior que a corrente máxima de carga Ib, mas menor que a corrente máxima Iz permitida pela linha.

O Ir do relé de disparo térmico geralmente pode ser ajustado na faixa de 0,7 ~ 1,0 pol., mas se for usado equipamento eletrônico, sua faixa de ajuste será maior, geralmente 0,4 ~ 1,0 pol. Para disjuntores equipados com relé de disparo de sobrecorrente não ajustável, Ir = In.

(4) Valor de ajuste da corrente de disparo de curto-circuito Im

O relé de disparo de curto-circuito (instantâneo ou de curto atraso) é usado para fazer o disjuntor desarmar rapidamente quando aparece um valor alto de corrente de falta e seu limite de desarme é Im.

(5) corrente suportável nominal de curta duração Icw

Refere-se ao valor atual permitido passar dentro do prazo acordado. O valor da corrente passa pelo condutor dentro do prazo acordado e o condutor não será danificado devido ao superaquecimento.

(6) capacidade de interrupção

A capacidade de interrupção do disjuntor refere-se à capacidade do disjuntor de cortar com segurança a corrente de falta, o que não está necessariamente relacionado à sua corrente nominal. Existem 36KA, 50KA e outras especificações anteriores. Geralmente, é dividido em capacidade limite de interrupção de curto-circuito Icu e capacidade de interrupção de curto-circuito em execução Ics.

Princípios gerais de seleção de disjuntores

Primeiramente, o tipo e o número de pólos do disjuntor são selecionados de acordo com a finalidade; Selecione a corrente nominal do disjuntor de acordo com a corrente máxima de trabalho; Selecione o tipo de liberação e os tipos e especificações dos acessórios conforme necessário. Os requisitos específicos são os seguintes.

1) A tensão nominal de trabalho do disjuntor é maior ou igual à tensão nominal da linha.

2) A capacidade nominal de curto-circuito liga-desliga do disjuntor é maior ou igual à corrente de carga de cálculo da linha.

3) A capacidade nominal de curto-circuito liga-desliga do disjuntor é maior ou igual à corrente máxima de curto-circuito que pode ocorrer na linha (geralmente calculada de acordo com o valor efetivo).  

4) A corrente de curto-circuito monofásica-terra no final da linha é ≥1,25 vezes a corrente de ajuste de disparo instantâneo (ou de curto atraso) do disjuntor.

5) A tensão nominal do relé de mínima tensão do disjuntor é igual à tensão nominal da linha.

6) A tensão nominal do relé do disjuntor é igual à tensão da fonte de alimentação de controle.

7) A tensão nominal de trabalho do mecanismo de transmissão elétrica é igual à tensão da fonte de alimentação de controle.  

8) Quando o disjuntor é usado no circuito de iluminação, a corrente de ajuste instantânea da liberação eletromagnética é geralmente 6 vezes a corrente de carga.  

9) Quando um disjuntor é usado como proteção contra curto-circuito de um único motor, a corrente de ajuste do disparo instantâneo é 1,35 vezes (disjuntor série DW) ou 1,7 vezes (disjuntor série DZ) da corrente de partida do motor.  

10) Quando o disjuntor é usado como proteção contra curto-circuito de vários motores, a corrente de ajuste do relé instantâneo é 1,3 vezes a corrente de partida do motor maior mais a corrente de trabalho dos demais motores.

11) Quando o disjuntor é usado como chave principal no lado de baixa tensão do transformador de distribuição, sua capacidade de interrupção deve ser maior que o valor da corrente de curto-circuito do lado de baixa tensão do transformador, a corrente nominal do relé não deve ser inferior à corrente nominal do transformador, e a corrente de ajuste da proteção contra curto-circuito é geralmente 6 a 10 vezes a corrente nominal do transformador; A corrente de ajuste da proteção contra sobrecarga é igual à corrente nominal do transformador.

12) Após a seleção preliminar do tipo e classe do disjuntor, é necessário cooperar com as características de proteção das chaves superior e inferior para evitar disparos inesperados e ampliar o escopo do acidente.

Seletividade do disjuntor

Os disjuntores utilizados em sistemas de distribuição de energia podem ser divididos em tipos seletivos e não seletivos de acordo com seu desempenho de proteção. Existem dois tipos de disjuntores seletivos de baixa tensão: proteção de dois estágios e proteção de três estágios. Entre elas, as características instantâneas e as características de curto atraso são adequadas para ação de curto-circuito, enquanto as características de longo atraso são adequadas para proteção contra sobrecarga. Os disjuntores não seletivos são geralmente instantâneos e usados ​​apenas para proteção contra curto-circuito. Algumas delas são ações de longo atraso, que são utilizadas apenas para proteção de carga. No sistema de distribuição de energia, se o disjuntor de nível superior adota um disjuntor seletivo e o disjuntor de nível inferior adota um disjuntor não seletivo ou um disjuntor seletivo, é principalmente para usar a diferença de ação de atraso ou tempo de ação de atraso de liberação de atraso curto para obter seletividade. Preste atenção aos seguintes problemas ao passar pela ação de retardo do disjuntor no próximo nível superior.

1) Independentemente de o próximo estágio ser um disjuntor seletivo ou um disjuntor não seletivo, a corrente de ajuste do disparador de sobrecorrente instantâneo do disjuntor do estágio anterior geralmente não deve ser inferior a 1,1 vezes a corrente máxima de curto-circuito trifásico na extremidade de saída do disjuntor do próximo estágio.

2) Se o próximo estágio for um disjuntor não seletivo, para evitar que ocorra corrente de curto-circuito no circuito protegido pelo disjuntor do próximo estágio, a sensibilidade de ação instantânea deste estágio não é suficiente, de modo que a liberação de sobrecorrente de curto retardo do estágio anterior atuará primeiro e perderá sua seletividade. Geralmente, a corrente de ajuste do disparador de sobrecorrente de curto retardo do disjuntor de nível superior não é inferior a 1,2 vezes a do disparador de sobrecorrente instantâneo do nível inferior.

3) Se o próximo estágio também for um disjuntor seletivo, para garantir a seletividade, o tempo de ação de curto retardo do disjuntor no próximo estágio é pelo menos 0,1s maior que o do disjuntor no próximo estágio. De modo geral, para garantir a ação seletiva entre os disjuntores de baixa tensão superior e inferior, o disjuntor de nível superior deve escolher um disjuntor de sobrecorrente

liberação com pequeno atraso, e sua corrente de ação deve ser mais de um nível superior à da liberação de sobrecorrente de nível inferior, e pelo menos a corrente de ação Iop.1 do disjuntor de nível superior não deve ser inferior a 1,2 vezes a do disjuntor de nível inferior, ou seja, iop1 ≥ 1,2 iop.2.

Proteção em cascata do disjuntor

No projeto do sistema de distribuição de energia, a cooperação seletiva entre os estágios superior e inferior dos disjuntores deve ter “seletividade, rapidez e sensibilidade”.

A seletividade está relacionada à cooperação entre os disjuntores superior e inferior, enquanto a rapidez e a sensibilidade estão relacionadas às características dos dispositivos de proteção e ao modo de operação da linha, respectivamente.

Se os disjuntores superior e inferior estiverem devidamente combinados, o circuito de falha pode ser removido seletivamente para garantir que outros circuitos livres de falhas no sistema de distribuição continuem a funcionar normalmente. Caso contrário, afetará a confiabilidade do sistema de distribuição.

A proteção em cascata é uma aplicação concreta das características limitadoras de corrente dos disjuntores. Seu princípio principal é utilizar a função de limitação de corrente de disjuntores superiores para selecionar os disjuntores com menor capacidade de interrupção, a fim de reduzir custos e economizar despesas.

O disjuntor limitador de corrente superior QF1 pode interromper a corrente máxima de curto-circuito esperada em seu local de instalação. Como os disjuntores superiores e subordinados são instalados em série no sistema de distribuição de energia, quando ocorre um curto-circuito na saída do disjuntor de nível inferior QF2, o valor real da corrente de curto-circuito é muito menor do que a corrente de curto-circuito esperada devido ao efeito limitador de corrente do disjuntor superior QF1. Ou seja, a capacidade de interrupção do disjuntor de nível inferior QF2 é bastante aprimorada com a ajuda do disjuntor superior QF1, que excede sua capacidade nominal de interrupção. Este tipo de proteção em cascata também possui certas condições, como a de que os circuitos adjacentes não podem ter cargas importantes (porque uma vez que QF1 desarme, o circuito QF3 também perderá energia) e, ao mesmo tempo, o valor de ajuste instantâneo de QF1 e QF2 deve ser adequadamente combinado. Os dados da cascata só podem ser determinados por experimentos, e a seleção correspondente dos disjuntores superior e inferior só pode ser determinada pelo fabricante do disjuntor.

Sensibilidade do disjuntor

A fim de garantir que a liberação de sobrecorrente instantânea ou de curto retardo do disjuntor possa operar de forma confiável quando a menor falha de curto-circuito ocorrer dentro de sua faixa de proteção no modo de operação mínimo do sistema. A sensibilidade da proteção do disjuntor deve atender ao requisito do Código para Projeto de Distribuição de Baixa Tensão (CB50054-95) de que sua sensibilidade não deve ser inferior a 1,3, ou seja, Sp=lk.min/Iop≥1,3. Onde lop é a corrente de ação da liberação de sobrecorrente instantânea ou de curto retardo, Ik.Min é a corrente de curto-circuito monofásica ou corrente de curto-circuito bifásica na extremidade da linha protegida por disjuntor no modo de operação mínimo do sistema, e Sp é a sensibilidade do disjuntor.

Ao selecionar um disjuntor, deve-se atentar também para a verificação de sua sensibilidade. Para um disjuntor seletivo com liberação de curto atraso e sobrecorrente instantânea, apenas a sensibilidade de ação da liberação de sobrecorrente de curto atraso precisa ser verificada, e a sensibilidade de ação da liberação de sobrecorrente instantânea não precisa ser verificada.

Seleção e configuração do relé do disjuntor

(1) Configuração da corrente de ação da liberação de sobrecorrente instantânea

Dentre os objetos protegidos pelo disjuntor, existem alguns equipamentos elétricos, que produzirão alta corrente de pico várias vezes maior que sua corrente nominal em um curto espaço de tempo durante o processo de partida, fazendo com que o disjuntor suporte uma grande corrente de pico em um curto espaço de tempo. A corrente de ação lop(o) do disparador de sobrecorrente instantânea deve evitar a corrente de pico Ipk da linha,

isto é, PIO (o) ≥ krel ipk. Onde Krel é o coeficiente de confiabilidade. Ao selecionar um disjuntor, deve-se prestar atenção para evitar o pico de corrente da liberação instantânea de sobrecorrente do disjuntor, de modo a evitar o mau funcionamento do disjuntor.

(2) Configuração da corrente de ação e tempo de ação da liberação de sobrecorrente de curto atraso.

O(s) lop(s) da corrente de ação da liberação de sobrecorrente de curto retardo também deve evitar a corrente de pico Ipk da linha, ou seja, IOP(s) ≥ krel ipk. Onde Krel é o coeficiente de confiabilidade. O tempo de ação da liberação de sobrecorrente de curto atraso é geralmente dividido em três tipos: 0,2s, 0,4s e 0,6s. É determinado de acordo com a seletividade de proteção dos dispositivos de proteção dianteiros e traseiros, e o tempo de ação da primeira proteção deve ser maior que o da última proteção por uma diferença de tempo.

(3) Configuração da corrente de ação e tempo de ação da liberação de sobrecorrente de longo atraso.

O relé de sobrecorrente de longo retardo é utilizado principalmente para proteção contra sobrecarga, portanto sua corrente de ação Iop (l) só precisa evitar a corrente de carga máxima da linha, ou seja, a corrente calculada I30, ou seja, IOP (L) ≥ Krel I30. Onde Krel é o coeficiente de confiabilidade. O tempo de ação da liberação de sobrecorrente de longo atraso deve evitar a duração da sobrecarga de curto prazo, de modo a não causar mau funcionamento do disjuntor de baixa tensão.

(4) Os requisitos de correspondência entre a corrente de ação do relé de sobrecorrente e a linha protegida.

Para evitar superaquecimento, danos ou mesmo incêndio do cabo isolado causado por sobrecarga ou curto-circuito, e o disjuntor não desarmar, o lop da corrente de ação do relé de sobrecorrente do disjuntor deve atender aos requisitos da fórmula, e lop≤Kol·Ial. Onde Ial é a capacidade de transporte de corrente permitida do cabo isolado; Kol é o coeficiente de sobrecarga de curto prazo permitido do cabo isolado e geralmente é 4,5 para liberação de sobrecorrente instantânea e de curto atraso; Para liberação de sobrecorrente de longo atraso, considere 1,1 para proteção contra curto-circuito e 1 apenas para proteção de carga. Se os requisitos de correspondência acima não forem atendidos, a corrente operacional do relé deverá ser reeleita ou a área da seção transversal do condutor ou cabo deverá ser ampliada adequadamente.