Przewodnik po wyłącznikach generatora: parametry znamionowe, struktura wewnętrzna i zaopatrzenie

Two 1,250 A breakers stand side by side in the same switchroom. One feeds a distribution board; the other sits at the terminals of a 1 MW diesel generator, less than three metres from the alternator. From the front they look interchangeable. Only one is built to clear a terminal short circuit while the current is still heavily offset.

Jest to praktyczny powód, dla którego wyłączniki generatora są inaczej specyfikowane. Wybór zależy od kształtu prądu zwarciowego, a nie tylko od znamionowego natężenia prądu z tabliczki znamionowej. Wyłącznik wybrany wyłącznie pod kątem prądu może przejść test fabryczny i nadal powodować erozję styków znacznie szybciej, niż oczekiwano w trakcie eksploatacji.

Dlaczego awarie generatora są trudniejsze do przerwania

W pobliżu generatora impedancja między maszyną a zwarciem jest zdominowana przez własną reaktancję przejściową maszyny. Prąd zwarciowy jest duży, wysoce indukcyjny i asymetryczny: składowa prądu przemiennego zanikająca w miarę rozmagnesowywania pola oraz przesunięcie prądu stałego, które zanika wraz ze stałą czasową twornika.

W sieci dystrybucyjnej niskiego napięcia przesunięcie to zwykle ustępuje w ciągu 30–50 ms. Na terminalu generatora może trwać znacznie dłużej niż 100 ms. IEEE C37.013, standard napisany dla wyłączników generatorowych, jest zorganizowany wokół dokładnie tego warunku: wyłącznik musi wykazywać przerwanie przy określonej stałej czasowej DC, a nie tylko przy symetrycznym prądzie skutecznym.

Powyższe krzywe przedstawiają zwykły rozkład wykładniczy. Przy 100 ms krzywa 130 ms nadal utrzymuje około 46% swojego początkowego przesunięcia; krzywa 60 ms spadła do około 19%. Ta przerwa jest różnicą między wygodną przerwą a ukaraną komorą łukową.

Liczą się jeszcze dwa obowiązki. Wyłącznik może być zmuszony do przenoszenia mocy zwrotnej z sieci i przetrwania przełączania poza fazą, a poza tym działa znacznie częściej niż wyłącznik rozdzielczy, ponieważ zespoły prądotwórcze uruchamiają się i zatrzymują w zależności od zapotrzebowania.

Gdzie wyłącznik znajduje się w układzie napędowym

Wyłączniki generatorów występują w czterech typowych konfiguracjach: na zaciskach generatora użytkowego przed transformatorem podwyższającym napięcie, w przemysłowych zestawach zasilania na potrzeby własne, w generatorach rezerwowych w centrach danych, które muszą szybko przenosić obciążenie, oraz w instalacjach morskich lub odnawialnych, gdzie źródło jest wspomagane przez falownik.

Pozycja zmienia to, co widzi wyłącznik. Jednostka po stronie generatora przenosi pełny udział usterek maszyny i najdłuższą stałą czasową prądu stałego. Jednostka po wyższej stronie transformatora widzi mniejszy prąd, ale inny stosunek X/R. Układ należy ustalić przed określeniem wartości znamionowej wyłącznika, ponieważ ten sam generator może wymagać dwóch zupełnie różnych urządzeń, w zależności od miejsca umiejscowienia szafy.

Części wewnętrzne, które pochłaniają obowiązek

Ocena jest potwierdzona na papierze; praca jest wykonywana przez małą grupę części.

Komora łukowa pochłania energię. W zastosowaniach generatorowych łuk jest dłuższy i gorętszy niż w przypadku dystrybucji, dlatego płytki rozdzielające, prowadnice łuku i droga przepływu gazu muszą być dopasowane do fali prądu. Rynna, która nasyca się wcześnie, przeniesie problem na styki.

Zespoły styków przenoszą prąd obciążenia i wytrzymują łuk przy separacji. W wyłącznikach wielkości ramowej zespół styków typu mostkowego oraz para styków ruchomych i nieruchomych są częściami najczęściej wymienianymi podczas remontów, a zawartość srebra, jakość spawania i wyrównanie decydują o żywotności.

Zespół styków mostkowych KYW do wyłączników kompaktowych z ramą 1600–4000 Mostkowy zespół styków OEM do wyłączników kompaktowych z ramą 1600–4000, przystosowany do prac remontowych i wymiany styków, gdzie liczy się jakość spawania i ustawienie. Zobacz produkt →

Ścieżka przewodząca jest równie istotna. Miedziane szyny zbiorcze, listwy zaciskowe i zespoły styków wtykowych muszą przenosić tysiące amperów przy wzroście temperatury w granicach określonych w normie i muszą to wytrzymać po latach cykli termicznych. Złącze, które dobrze mierzy zimno, może nadal nagrzewać się przy prądzie znamionowym.

Pręty miedziane o wysokiej czystości do szyn zbiorczych i systemów stykowych ACB Produkt OEM z szyny miedzianej, wykorzystujący podłoże o wysokiej czystości do przewodzących złączy lub części wsporczych, odpowiedni do zapytań dotyczących szyn zbiorczych ACB i zespołów z ruchomymi stykami. Zobacz produkt →

Akcesoria decydują o zachowaniu wyłącznika w schemacie: wyzwalacze wzrostowe do zdalnego otwierania, wyzwalacze podnapięciowe wyzwalane w przypadku zaniku napięcia, styki pomocnicze i alarmowe do sygnalizacji stanu oraz napędy silnikowe lub ręczne do ładowania i izolacji.

Ustawianie ochrony i działania

Ustawienia zabezpieczeń to tylko połowa zadania związanego z uruchomieniem. Mechanizm napędowy musi dostarczać wymaganą sekwencję, na przykład O-0,3 s-CO-3 min-CO, bez dryftu, a cewka zamykająca musi działać niezawodnie przy najniższym napięciu sterującym, jakie może wytworzyć stacja.

Po stronie zamykającej częstą przyczyną odmowy zamknięć jest zbyt niskie napięcie lub opadający akumulator. Elektromagnes zamykający należy dobierać biorąc pod uwagę rzeczywisty zakres napięcia sterującego i czas ładowania mechanizmu, a nie wyłącznie napięcie nominalne 220 V.

BH(S)-1600~6300 Zamknięty elektromagnes do wyłączników automatycznych Elektromagnes zamykający OEM do zastosowań wyłącznikowych, w tym niestandardowe serie wyłączników górniczych; kompaktowa konstrukcja o niskim poborze mocy z możliwością dostosowania do potrzeb głównych międzynarodowych marek. Zobacz produkt →

W przypadku mniejszych zestawów rezerwowych wyłącznik kompaktowy z napędem silnikowym, wyzwalaczem wzrostowym i wyzwalaczem podnapięciowym może spełnić swoje zadanie, pod warunkiem, że jego przetestowana zdolność wyłączania pokrywa prąd asymetryczny, a niższa wytrzymałość mechaniczna jest akceptowalna.

Krótka lista kontrolna wyboru

1. Potwierdź napięcie systemu i najwyższe napięcie, jakie wykryje wyłącznik.
2. Oblicz prąd zwarciowy na zacisku generatora i jego stałą czasową DC.
3. Sprawdź znamionowy prąd zwarciowy wyłączalny względem wartości asymetrycznej.
4. Sprawdź wytrzymałość szczytową i stabilność dynamiczną w punkcie instalacji.
5. Dopasuj kolejność działania i wytrzymałość mechaniczną do cyklu pracy.
6. Potwierdź akcesoria, napięcie sterujące i interfejsy okablowania wtórnego.

Pozyskiwanie komponentów bez przerywania testu typu

Zaopatrzenie się w komponenty to miejsce, w którym najłatwiej jest utracić działanie zgodne z testem typu. Zmiana gatunku miedzi, cieńsza warstwa srebra, inny parametr spawania lub poprawiona sprężyna stykowa mogą spowodować wzrost temperatury i trwałość styku poza testowaną powłoką, nawet jeśli numer rysunku pozostaje taki sam.

Kupujący powinni poprosić o certyfikaty materiałowe, zapisy grubości poszycia i raporty wymiarowe w odniesieniu do rysunku i powinni przechowywać raporty z testów powiązane z konkretną wersją. Dostawca, który dokumentuje swój proces, jest łatwiejszy do audytu niż ten, który podaje tylko cenę. Przegląd zakresu produkcyjnego dostawcy przed zatwierdzeniem pierwszego artykułu jest rozsądnym pierwszym krokiem, a niniejszy przegląd zaplecze produkcyjne firmy pokazuje, czego szukać. Aby bliżej przyjrzeć się umiejscowieniu tych części w formowanej ramie obudowy, zapoznaj się z poniższym podziałem Konstrukcja wewnętrzna wyłącznika MCCB to przydatne odniesienie.

Wyłącznik generatora jest decyzją systemową, a nie numerem katalogowym. Napraw razem sygnaturę uszkodzenia, cykl pracy i łańcuch dostaw komponentów, a wyłącznik będzie nadal usuwał zwarcia długo po tym, jak prąd z tabliczki znamionowej przestanie być interesującą częścią specyfikacji.