แอร์เซอร์กิตเบรกเกอร์คืออะไร และคุณจะเลือกอันที่เหมาะสมได้อย่างไร

เบรกเกอร์อากาศคืออะไรและทำงานอย่างไร

อ เบรกเกอร์อากาศ (เอซีบี) เป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าประเภทหนึ่งที่ออกแบบมาเพื่อพกพา สลับ และป้องกันวงจรไฟฟ้าจากการโอเวอร์โหลด การลัดวงจร และข้อผิดพลาดของโลกในระบบจำหน่ายไฟฟ้าแรงดันต่ำ โดยทั่วไปจะทำงานที่แรงดันไฟฟ้าสูงถึง 1000V AC หรือ 1500V DC ต่างจากเซอร์กิตเบรกเกอร์แบบเคสขึ้นรูป (MCCB) ซึ่งเป็นยูนิตแบบปิดผนึกที่มีความสามารถในการปรับเปลี่ยนได้จำกัด ACB เป็นอุปกรณ์แบบเปิดที่สร้างขึ้นสำหรับการใช้งานกระแสสูงตั้งแต่ 630A ถึง 6300A โดยมีฟังก์ชันการป้องกันแบบปรับได้ที่ครอบคลุมและความสามารถในการให้บริการและบำรุงรักษาในภาคสนามโดยไม่ต้องเปลี่ยนใหม่

หลักการทำงานของเบรกเกอร์อากาศอาศัยอากาศเป็นสื่อในการดับเพลิง เมื่อเบรกเกอร์เดินทางภายใต้สภาวะความผิดปกติ หน้าสัมผัสจะแยกจากกันและมีส่วนโค้งไฟฟ้าเกิดขึ้นระหว่างกัน รางส่วนโค้งของ ACB ซึ่งเป็นชุดแผ่นโลหะที่จัดเรียงเพื่อแบ่ง เย็น และดับส่วนโค้ง จะดับส่วนโค้งนี้อย่างรวดเร็วโดยการขยายให้ยาวขึ้น เพิ่มแรงดันตกคร่อม และกระจายพลังงานความร้อนจนกว่ากระแสจะหยุดไหล การหยุดชะงักของส่วนโค้งในอากาศทำให้ ACB แตกต่างจากเซอร์กิตเบรกเกอร์สุญญากาศ (ซึ่งขัดขวางส่วนโค้งในตัวขัดขวางสุญญากาศ) และเบรกเกอร์ SF₆ (ซึ่งใช้ก๊าซซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์) ทำให้ ACB เป็นเทคโนโลยีที่ต้องการสำหรับแอปพลิเคชันการกระจายหลักที่เข้าถึงได้ บำรุงรักษาได้ และแรงดันต่ำ

เบรกเกอร์วงจรลมสมัยใหม่มีการติดตั้ง หน่วยการเดินทางแบบอิเล็กทรอนิกส์ (ETU) — รีเลย์ป้องกันที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ติดตั้งอยู่ในเบรกเกอร์ — ซึ่งจะตรวจสอบกระแสอย่างต่อเนื่องในทุกเฟสและเป็นกลาง และดำเนินการตัดสินใจสะดุดตามเส้นโค้งการป้องกันที่ตั้งโปรแกรมไว้อย่างแม่นยำ ETU แทนที่กลไกการเดินทางด้วยแม่เหล็กความร้อนแบบเก่าด้วยความแม่นยำแบบดิจิทัล โดยนำเสนอเส้นโค้งเวลาที่ปรับเปลี่ยนได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนส่วนประกอบ การวัดและการบันทึกกระแสแบบเรียลไทม์ และอินเทอร์เฟซการสื่อสารสำหรับการบูรณาการเข้ากับการจัดการอาคารและระบบ SCADA

ส่วนประกอบสำคัญภายในเบรกเกอร์อากาศ

การทำความเข้าใจสถาปัตยกรรมภายในของ ACB ช่วยให้วิศวกรระบุ ทดสอบการใช้งาน และบำรุงรักษาอุปกรณ์เหล่านี้ได้อย่างถูกต้อง ส่วนประกอบการทำงานที่สำคัญภายในเบรกเกอร์อากาศทั่วไปคือ:

• ผู้ติดต่อหลัก: เคล็ดลับหน้าสัมผัสโลหะผสมเงินหรือทองแดง-ทังสเตนที่จ่ายกระแสไฟฟ้าเต็มอย่างต่อเนื่อง รูปทรงหน้าสัมผัสได้รับการออกแบบให้ทนทานต่อแรงไฟฟ้าไดนามิกที่เกิดจากกระแสลัดวงจรสูง โดยไม่มีการเชื่อมหรือการกัดกร่อนมากเกินไป
• หน้าสัมผัสอาร์ค: ชุดหน้าสัมผัสแยกต่างหากที่สร้างก่อนและหลังหน้าสัมผัสหลัก เพื่อให้มั่นใจว่าการกัดเซาะของส่วนโค้งเกิดขึ้นที่ส่วนปลายอาร์คแบบบูชายัญมากกว่าพื้นผิวหลักที่กระแสไหลผ่าน การออกแบบนี้ช่วยยืดอายุการใช้งานของเบรกเกอร์ได้อย่างมาก
• การประกอบรางโค้ง: แผ่น Deion ซึ่งโดยทั่วไปคือเหล็กหรือโลหะผสมทองแดง ซึ่งจัดเรียงเป็นกองเหนือคู่สัมผัสแต่ละคู่ ส่วนโค้งถูกขับเคลื่อนเข้าไปในรางโดยแรงระเบิดแม่เหล็ก ซึ่งแบ่งออกเป็นส่วนโค้งที่สั้นกว่าหลายชุดตามลำดับ ทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วและดับลง การออกแบบรางโค้งเป็นปัจจัยหลักของความสามารถในการทำลายของ ACB
• กลไกการทำงาน: กลไกสปริงพลังงานที่สะสมซึ่งชาร์จด้วยตนเองหรือผ่านมอเตอร์ไฟฟ้า จากนั้นจะปล่อยพลังงานทันทีเพื่อเปิดหรือปิดหน้าสัมผัส การออกแบบพลังงานที่เก็บไว้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าความเร็วในการแยกหน้าสัมผัสไม่ขึ้นอยู่กับความพยายามของผู้ปฏิบัติงานหรือแรงดันไฟฟ้าควบคุม ทำให้ประสิทธิภาพการหยุดชะงักของส่วนโค้งสม่ำเสมอ
• หน่วยทริปอิเล็กทรอนิกส์ (ETU): โมดูลป้องกันแบบดิจิทัลประกอบด้วยหม้อแปลงกระแส วงจรประมวลผลสัญญาณ และฟังก์ชันการป้องกันแบบตั้งโปรแกรมได้ ETU ใน ACB สมัยใหม่จะวัดกระแส RMS ที่แท้จริง ตรวจจับรูปคลื่นของฮาร์โมนิคที่เต็มไปด้วยความแม่นยำ และให้การป้องกันข้อผิดพลาดของกราวด์ในเวลานาน เวลาสั้น ทันที และกราวด์เป็นมาตรฐาน พร้อมด้วยตัวเลือกการรั่วลงดิน การเชื่อมต่อแบบเลือกโซน (ZSI) และโมดูลตรวจจับอาร์คแฟลช
• กลไกการถอนเงิน (ในประเภทที่ถอนได้): ชุดประกอบชั้นวางที่ช่วยให้สามารถถอด ACB ออกจากแท่นวางเพื่อแยก ทดสอบ หรือถอดตำแหน่งออกได้โดยไม่ต้องตัดพลังงานบัสบาร์ ทำให้สามารถบำรุงรักษาและทดสอบเบรกเกอร์ได้ทันทีโดยไม่ต้องปิดแผงจ่ายไฟ

ประเภทของเบรกเกอร์อากาศและการกำหนดค่าการติดตั้ง

เซอร์กิตเบรกเกอร์ลมมีให้เลือกใช้งานในการติดตั้งหลักสองรูปแบบ — แบบยึดกับที่และแบบถอดออกได้ — แต่ละแบบเหมาะกับข้อกำหนดด้านการปฏิบัติงานและการบำรุงรักษาที่แตกต่างกัน

เซอร์กิตเบรกเกอร์อากาศคงที่

ACB แบบคงที่จะถูกขันเข้ากับบัสบาร์ของแผงสวิตช์โดยตรง และไม่สามารถถอดออกจากตำแหน่งติดตั้งได้โดยไม่ต้องตัดพลังงานและถอดแหล่งจ่ายไฟ เป็นตัวเลือกที่มีต้นทุนต่ำกว่าและเหมาะสำหรับการติดตั้งที่เบรกเกอร์ไม่ต้องการการบำรุงรักษาหรือเปลี่ยนบ่อยครั้ง หรือในกรณีที่สามารถปิดแหล่งจ่ายเพื่อการบริการโดยไม่มีผลกระทบต่อการปฏิบัติงานอย่างมีนัยสำคัญ ACB แบบคงที่มักใช้เป็นตัวแบ่งรายได้หลักในการติดตั้งทางอุตสาหกรรมและพาณิชยกรรมขนาดเล็ก และเป็นตัวป้อนขาออกในแผงกระจายสินค้าที่มีความซับซ้อนปานกลาง

เบรกเกอร์อากาศแบบถอนได้ (Drawout)

ACB แบบถอดได้จะติดตั้งอยู่ในแท่นที่เชื่อมต่อกับบัสบาร์ผ่านหน้าสัมผัสแบบแยก เบรกเกอร์สามารถดึงออกไปยังตำแหน่งแยกได้ — โดยถอดออกจากบัสบาร์ในขณะที่ปล่อยให้บัสบาร์มีพลังงาน — หรือถอดออกจากแผงทั้งหมดเพื่อตรวจสอบ ทดสอบ หรือเปลี่ยนใหม่ การกำหนดค่านี้จำเป็นสำหรับโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานที่สำคัญ ซึ่งความต่อเนื่องในการจัดหาเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง รวมถึงการจำหน่ายหลักของโรงพยาบาล ระบบไฟฟ้าของศูนย์ข้อมูล โรงงานกระบวนการทางอุตสาหกรรม และสถานีไฟฟ้าย่อยด้านสาธารณูปโภค ความสามารถในการบำรุงรักษาตามปกติ ทดสอบ ตรip unit และเปลี่ยนเบรกเกอร์โดยไม่ทำให้การจ่ายไฟหยุดชะงัก ให้ข้อได้เปรียบในการปฏิบัติงานที่สำคัญ ซึ่งปรับต้นทุนเงินทุนที่สูงขึ้นของการออกแบบที่สามารถถอดออกได้

การวางแนวการติดตั้งในแนวนอนและแนวตั้ง

ACB ส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบสำหรับการติดตั้งในแนวนอนโดยมีกระแสไหลจากล่างขึ้นบน (การวางแนวมาตรฐาน) แต่มีรูปแบบการติดตั้งในแนวตั้งสำหรับการติดตั้งที่ข้อจำกัดของพื้นที่แผงต้องการให้เบรกเกอร์อยู่ในตำแหน่งที่แตกต่างกัน การระบุและติดตั้ง ACB ในทิศทางที่ได้รับการจัดอันดับเป็นสิ่งสำคัญ การติดตั้ง ACB กลับหัวหรือมุมที่ไม่ระบุ จะทำให้ความสามารถของรางโค้งในการขับเคลื่อนส่วนโค้งขึ้นไปสู่แผ่น Deion ซึ่งอาจลดความสามารถในการแตกหักและเพิ่มระยะเวลาส่วนโค้งได้

ทำความเข้าใจกับพิกัด ACB: กระแส แรงดัน และความจุไฟฟ้ากระแสสลับ

การตีความและการใช้พิกัด ACB อย่างถูกต้องเป็นพื้นฐานของการติดตั้งที่ปลอดภัยและเป็นไปตามข้อกำหนด ตารางต่อไปนี้สรุปพารามิเตอร์การจัดอันดับหลักและความสำคัญเชิงปฏิบัติ:

ที่ ทนกระแสไฟในเวลาอันสั้น (Icw) เป็นพิกัดที่สำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ ACB ของ Incomer หลักในระบบที่ใช้การเชื่อมต่อแบบเลือกโซน ในรูปแบบ ZSI ผู้มีรายได้ ACB จงใจชะลอการตอบสนองการเดินทางเพื่อให้ ACB ตัวป้อนดาวน์สตรีมสามารถแก้ไขข้อบกพร่องก่อน ทำให้ระบบจำหน่ายใช้งานได้มากขึ้น ความล่าช้านี้หมายความว่า Incomer จะต้องทนต่อกระแสไฟลัดแบบเต็มตลอดระยะเวลาการสะดุดของอุปกรณ์ดาวน์สตรีม ซึ่งโดยทั่วไปคือ 100–400 มิลลิวินาที โดยไม่ได้รับความเสียหาย ACB ที่มีคะแนน Icw สูงจึงมีความสำคัญสำหรับการเลือกปฏิบัติในระบบการกระจายหลายชั้นที่ซับซ้อน

ฟังก์ชันการป้องกันที่จัดทำโดยระบบการเดินทางแบบอิเล็กทรอนิกส์

ที่ electronic trip unit is the intelligence of a modern air circuit breaker, and understanding its protection functions is essential to commissioning an ACB correctly for the load and system it protects.

การป้องกันเป็นเวลานาน (โอเวอร์โหลด)

ที่ long-time protection function (designated อินฟราเรด สำหรับการตั้งค่าปัจจุบันและ tr สำหรับการหน่วงเวลา) ให้การป้องกันกระแสเกินเวลาผกผันจากการโอเวอร์โหลดอย่างต่อเนื่อง เกณฑ์ปัจจุบันของการเดินทาง Ir ถูกตั้งค่าเป็นผลคูณของกระแสไฟที่ได้รับการจัดอันดับของ ETU (โดยทั่วไปจะปรับได้จาก 0.4×In ถึง 1.0×In) และการหน่วงเวลา tr จะกำหนดระยะเวลาที่โอเวอร์โหลดจะต้องคงอยู่ก่อนที่จะสะดุด ฟังก์ชันนี้ได้รับการสร้างแบบจำลองทางความร้อน — การโอเวอร์โหลดสั้นๆ ที่ 1.2×Ir อาจทนได้เป็นเวลาหลายนาที ในขณะที่การโอเวอร์โหลดอย่างหนักที่ 6×Ir จะสะดุดในไม่กี่วินาที ซึ่งสะท้อนกราฟความเสียหายจากความร้อนของสายเคเบิลและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออย่างใกล้ชิด

การคุ้มครองระยะสั้น

การป้องกันระยะสั้น ( เกาะ และ ทีเอสดี ) จัดให้มีการเดินทางกระแสเกินตามเวลาที่แน่นอนสำหรับกระแสฟอลต์ที่สูงกว่าเกณฑ์โอเวอร์โหลด แต่ต่ำกว่าเกณฑ์ทันที การหน่วงเวลาโดยเจตนา tsd (โดยทั่วไปคือ 0.1–0.4 วินาที เลือกได้) ช่วยให้อุปกรณ์ป้องกันดาวน์สตรีมทำงานก่อน โดยรักษาแหล่งจ่ายให้กับวงจรที่แข็งแรงในขณะที่วงจรที่ชำรุดถูกแยกออก ฟังก์ชันนี้เป็นพื้นฐานของการเลือกปฏิบัติ (หัวกะทิ) ในระบบการกระจายแบบเรียงซ้อน

การป้องกันทันที

ที่ instantaneous function ( ครั้งที่สอง ) ทริป ACB โดยไม่มีความล่าช้าโดยเจตนาเมื่อกระแสเกินเกณฑ์ที่สูงมาก - โดยทั่วไปคือ 2×In ถึง 15×In - บ่งชี้ถึงข้อผิดพลาดแบบสลักเกลียวที่ต้องแก้ไขทันทีเพื่อปกป้องบัสบาร์และอุปกรณ์เชื่อมต่อจากความเสียหายทางไฟฟ้าไดนามิกและความร้อน สำหรับผู้มีรายได้หลักในรูปแบบ ZSI ฟังก์ชันทันทีอาจถูกปิดใช้งานเพื่อให้การหักล้างกระแสไฟฟ้าที่มีข้อผิดพลาดสูงทั้งหมดได้รับการจัดการโดยเบรกเกอร์ป้อน บน ACB ของตัวป้อน การป้องกันทันทีจะให้การหยุดกลับครั้งสุดท้ายหากฟังก์ชันเวลาสั้นไม่สามารถแก้ไขข้อผิดพลาดได้

ความผิดพลาดของพื้นดินและการป้องกันการรั่วไหลของดิน

การป้องกันความผิดปกติของกราวด์จะตรวจสอบกระแสตกค้าง (ผลรวมเวกเตอร์ของกระแสเฟสทั้งหมดและกระแสที่เป็นกลาง) และทริปในการตรวจจับกระแสไฟฟ้าขัดข้องของกราวด์ที่สูงกว่าเกณฑ์ที่ตั้งไว้ ในระบบ 3 สาย วิธีการปรับสมดุลแกนโดยใช้ CT สามเฟสจะให้การตรวจจับความผิดปกติของกราวด์ขั้นพื้นฐาน ในระบบ 4 สายที่มี CT เป็นกลาง สามารถทำการวัดกระแสตกค้างที่มีความไวมากขึ้นได้ โมดูลไฟรั่วลงดินเสริมจะขยายความไวต่อข้อผิดพลาดของกราวด์ลงเป็น 300 mA หรือต่ำกว่า เพื่อปกป้องบุคลากรในสภาพแวดล้อมที่มีความเสี่ยงสูง ตรงตามข้อกำหนดของ IEC 60947-2 และกฎข้อบังคับด้านการเดินสายไฟในท้องถิ่น

วิธีการเลือกเบรกเกอร์อากาศที่เหมาะสมสำหรับระบบของคุณ

การเลือกเซอร์กิตเบรกเกอร์อากาศจำเป็นต้องมีการประเมินพารามิเตอร์ระบบไฟฟ้า ข้อกำหนดในการป้องกัน และข้อจำกัดในการปฏิบัติงานอย่างเป็นระบบ ดำเนินการตามขั้นตอนต่อไปนี้เพื่อสร้างข้อกำหนด ACB ที่สมบูรณ์และสามารถป้องกันได้:

• กำหนดพิกัดกระแส (ใน): คำนวณกระแสโหลดเต็มของวงจรที่ ACB จะป้องกัน เลือก ACB ที่มีพิกัดกระแสเท่ากับหรือมากกว่ากระแสโหลดเต็ม จากนั้นตั้งค่าเกณฑ์กระแส Ir ระยะยาวของ ETU เพื่อให้ตรงกับกระแสการออกแบบของวงจร อย่าเพียงแต่เลือก ACB ที่ใหญ่ที่สุดที่มีอยู่ — การเพิ่มขนาดกระแสไฟที่กำหนดมากเกินไปจะช่วยลดความไวในการป้องกันสำหรับสายเคเบิลและอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ
• ตรวจสอบกระแสไฟฟ้าลัดวงจรในอนาคต (PSCC): คำนวณหรือวัดกระแสไฟลัดสูงสุดที่จุดติดตั้งของ ACB ความสามารถในการทำลายบริการ (Ics) ของ ACB ต้องเท่ากับหรือเกินกว่าค่านี้ สำหรับการสมัครแบบมีรายได้หลัก ให้ยืนยันด้วยว่าคะแนน Icw ของ ACB เกิน PSCC ตามระยะเวลาที่กำหนดโดยโครงการ ZSI
• ยืนยันแรงดันไฟฟ้าของระบบ: ตรวจสอบว่าแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของ ACB (Ue) เท่ากับหรือเกินกว่าแรงดันไฟฟ้าของระบบที่ระบุ รวมถึงพิกัดความคลาดเคลื่อนของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดโดยหน่วยงานจัดหา
• เลือกการกำหนดค่าคงที่หรือถอนได้: ประเมินวิกฤตของวงจรและกลยุทธ์การบำรุงรักษา แนะนำให้ใช้ ACB ที่ถอนได้สำหรับผู้มีรายได้และข้อต่อรถบัสในสิ่งอำนวยความสะดวกที่สำคัญ ACB แบบคงที่อาจยอมรับได้สำหรับตำแหน่งตัวป้อนขาออกในการใช้งานที่มีความสำคัญต่ำกว่า
• ระบุฟังก์ชัน ETU และอินเทอร์เฟซการสื่อสาร: ยืนยันว่าฟังก์ชันการป้องกันใดที่จำเป็น โดยเฉพาะความไวต่อข้อผิดพลาดของกราวด์ การรั่วไหลของดิน และความเข้ากันได้กับ ZSI และ ETU ต้องสื่อสารผ่าน Modbus, Profibus, PROFINET หรือโปรโตคอล fieldbus อื่นเพื่อรวมเข้ากับระบบการจัดการอาคารหรือโรงงานหรือไม่
• ตรวจสอบการเลือกปฏิบัติกับอุปกรณ์ต้นน้ำและปลายน้ำ: ใช้ซอฟต์แวร์เส้นโค้งเวลาปัจจุบันของผู้ผลิตเพื่อยืนยันว่า ACB ที่เลือกพิกัดอย่างถูกต้องกับอุปกรณ์ด้านบนและด้านล่างในลำดับชั้นการป้องกัน โดยให้การเลือกในระดับกระแสข้อบกพร่องทั้งหมดตั้งแต่ PSCC ต่ำสุดถึงสูงสุด

เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบลมเป็นตัวแทนของเทคโนโลยีป้องกันวงจรแรงดันต่ำระดับสูงสุด โดยผสมผสานการออกแบบกลไกที่แข็งแกร่ง การป้องกันแบบดิจิทัลที่ซับซ้อน และความสามารถในการสื่อสารขั้นสูงในอุปกรณ์ตัวเดียว การระบุอย่างถูกต้อง — ด้วยพิกัดกระแสที่เหมาะสม ความสามารถในการพังทลาย การกำหนดค่า ETU และรูปแบบการติดตั้ง — ช่วยให้มั่นใจได้ว่าระบบจำหน่ายที่ปกป้องนั้นมอบความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และความสามารถในการบำรุงรักษาที่โครงสร้างพื้นฐานทางไฟฟ้าที่สำคัญต้องการตลอดอายุการใช้งาน