Dobór rozłącznika

Rozłącznik jest łącznikiem mającym zdolność załączania, przewodzenia i wyłączania prądów roboczych i niewielkich przeciążeniowych oraz mający zdolność przewodzenia przez określony czas prądów zwarciowych. Rozłączniki budowane są na napięcia średnie i niskie (do 30 kV) i prądy do ok. 1250 A. Występują następujące rodzaje rozłączników:

• rozłącznik,

• rozłącznik izolacyjny, to rozłącznik, który w stanie otwarcia spełnia warunki stanu izolowania określone dla odłącznika,

• rozłącznik z bezpiecznikami, to połączony szeregowo rozłącznik z bezpiecznikami tworzący jedną całość,

• rozłącznik izolacyjny z bezpiecznikami,

• rozłącznik bezpiecznikowy, to rozłącznik, w którym wkładka bezpiecznikowa tworzą styk ruchomy, czyli wybijak wkładki bezpiecznikowej powoduje otwarcie rozłącznika,

• rozłącznik izolacyjny bezpiecznikowy.

Wymagania ogólne dotyczące rozłączników zawiera norma [92]. Rozłącznik jest rozłącznikiem ogólnego zastosowania, jeżeli spełnia następujące własności eksploatacyjne:

• przewodzi trwale prąd ciągły,

• łączy obciążenie o małej indukcyjności,

• łączy obwody sieci pierścieniowej,

• łączy nieobciążone transformatory,

• łączy prąd ładowania nieobciążonych kabli i linii napowietrznych,

• przewodzi przez określony czas prąd zwarciowy,

• załącza prądy zwarciowe.

Rozłącznik ogólnego zastosowania przeznaczony jest do pracy w sieciach:

• z izolowanym punktem neutralnym,

• z kompensacją prądu zwarcia doziemnego,

z uziemionym punktem neutralnym przez duża rezystancję, powinien mieć zdolność łączenia w warunkach zwarcia doziemnego.

Jeżeli rozłącznik ma przypisany:

• prąd znamionowy ciągły,

• prąd znamionowy krótkotrwały wytrzymywany,

i jedną lub więcej, ale nie wszystkie zdolności łączeniowe to jest rozłącznikiem ograniczonego zastosowania. Rozłącznik, który w stanie otwarcia spełnia wymagania izolacyjne określone dla odłączników jest rozłącznikiem izolacyjnym. Poza rozłącznikami ogólnego zastosowania buduje się wyspecjalizowane rozłączniki np.:

• rozłączniki do łączenia silników,

• rozłączniki do łączenia pojedynczej baterii kondensatorów.

Dobór rozłącznika ogólnego zastosowania polega na określeniu jego typu w zależności od warunków pracy i przeznaczenia oraz doborze jego podstawowych danych znamionowych:

• napięcia znamionowego (Ur),

• poziomu znamionowego izolacji,

• częstotliwości znamionowej (fr),

• prądu znamionowego ciągłego (Ir),

• prądu znamionowego krótkotrwałego wytrzymywanego (Ik),

• prądu znamionowego szczytowego wytrzymywanego (Ip),

• czasu znamionowego trwania zwarcia (tk),

• napięcia znamionowego zasilania napędów i obwodów pomocniczych (Ua),

• częstotliwości znamionowej zasilania napędów i obwodów pomocniczych,

• prądów znamionowych wyłączalnych,

• prądu znamionowego załączalnego zwarciowego.

Uwagi odnośnie pewnych problemów związanych z doborem rozłącznika:

1) Dla rozłączników z nożami uziemiającymi, prąd znamionowy krótkotrwały wytrzymywany uziemnika powinien być, co najmniej równy prądowi znamionowemu krótkotrwałemu wytrzymywanemu styków głównych rozłącznika.

2) Prąd znamionowy wyłączeniowy w obwodzie o małej indukcyjności (I1) jest to największa wartość prądu w obwodzie o małej indukcyjności, którą rozłącznik powinien wyłączać przy

napięciu znamionowym. Określony on jest przy założeniu, że współczynnik mocy obwodu zasilania jest nie większy niż 0,2, współczynnik mocy obciążenia jest nie mniejszy niż 0,7.

3) Prąd znamionowy wyłączeniowy w obwodzie sieci pierścieniowej (I2a oraz I2b) jest to największa wartość prądu przy otwieraniu pierścieniowej sieci rozdzielczej lub transformatora przyłączonego równolegle do jednego lub kilku transformatorów, tzn. obwodu, w którym obie strony rozłącznika po wyłącznika pozostają pod napięciem i w którym napięcie pojawiające się między zaciskami rozłącznika jest znacznie mniejsze od napięcia znamionowego sieci.

4) Prąd znamionowy wyłączeniowy nieobciążonego transformatora (I3) jest to największa wartość prądu nieobciążonego transformatora, którą rozłącznik powinien wyłączać przy napięciu znamionowym.

5) Prąd znamionowy wyłączeniowy ładowania kabli (I4a) jest to największa wartość prądu ładowania kabli, którą rozłącznik powinien wyłączać przy napięciu znamionowym.

6) Prąd znamionowy wyłączeniowy ładowania linii napowietrznej (I4b) jest to największa wartość prądu ładowania linii napowietrznej, którą rozłącznik powinien wyłączać przy napięciu znamionowym.

7) Prąd znamionowy wyłączeniowy zwarcia doziemnego (I6a) dla sieci z punktem neutralnym izolowanym lub kompensowanej jest to największa wartość prądu zwarcia doziemnego w uszkodzonej fazie, którą rozłącznik powinien wyłączać przy napięciu znamionowym.

8) Prąd znamionowy wyłączeniowy ładowania kabli i linii napowietrznej w warunkach zwarcia doziemnego (I6b) dla sieci z punktem neutralnym izolowanym lub kompensowanej jest to największa wartość prądu fazach zdrowych, którą rozłącznik powinien wyłączać przy napięciu znamionowym.

9) Prądy wyłączalne są określane dla określonych przebiegów napięć powrotnych. Napięcie powrotne podstawowe jest równe napięciu znamionowemu z wyjątkiem prądu dla sieci pierścieniowej, dla którego napięcie to jest równe 20% napięcia znamionowego. Spodziewane napięcia powrotne przejściowe obwodu zasilającego w warunkach zwarciowych są określone w normie [92].

10) Rozłączniki buduje się tak, aby prąd znamionowy wyłączalny w obwodzie sieci pierścieniowej oraz prąd znamionowy wyłączalny w obwodzie o małej indukcyjności był równy prądowi znamionowemu ciągłemu. Oczywiście rozłącznik jest dobrany prawidłowo, jeżeli prądy przez niego wyłączane nie przekraczają jego prądów znamionowych wyłączalnych.

11) Prąd znamionowy załączeniowy zwarciowy (Ima) jest to największy spodziewany prąd szczytowy, który rozłącznik powinien załączyć przy napięciu znamionowym. Jeżeli uziemnik stanowiący integralną część rozłącznika ma przypisany prąd znamionowy załączeniowy zwarciowy, to prąd ten powinien być równy prądowi znamionowemu szczytowemu wytrzymywanemu rozłącznika. Warunek doboru jest taki jak dla wyłącznika, musi być spełniona zależność (4.23).

12) Jeżeli rozłącznik jest wyposażony w bezpieczniki, to w zakresie prądów większych niż robocze a mniejszych niż zwarciowe wyłączanie prądów przez bezpieczniki następuje ze zwłoką, przy czym ze względu na rozrzut charakterystyk czasowo-prądowych bezpieczników przerwanie prądu we wszystkich trzech wkładkach jest z reguły niejednoczesne. Ponieważ zadziałanie jednej wkładki powoduje otwarcie rozłącznika prąd w pozostałych fazach jest przerywany przez styki rozłącznika. Przyjmuje się, że bezpiecznik współpracuje poprawnie z rozłącznikiem, jeżeli spełniona jest zależność:

(4.128) gdzie:

• I1 - prąd znamionowy wyłączalny rozłącznika,

rb 1 I I ≥

• Irb - prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej dane znamionowe rozłączników.

13) Inne bezpiecznikowych mogą być również wybierane z uwzględnieniem skutków ograniczenia czasu trwania zwarcia i wartości prądów zwarciowych współpracującego bezpiecznika.