Ylivirtasuojaus Monta asiaa yhdessä
Transcription
Ylivirtasuojaus Monta asiaa yhdessä
25.1.2015 Ylivirtasuojaus Pekka Rantala Kevät 2015 Monta asiaa yhdessä • Suojalaitteiden valinta ja johtojen mitoitus on käsiteltävä yhtenä kokonaisuutena. • Mitoituksessa käsiteltäviä asioita: – Kuormituksen teho – Johdon kuormitettavuus • Al/Cu, poikkipinta-ala, eristemateriaali • Johdon asennustapa tai –tavat – Asennuspaikan oikosulkuvirta • Keskuksen oikosulkuvirta • Johdon pituus 1 25.1.2015 Ylivirran kaksi eri syytä Ylikuormitus • Ei ole aina vikatilanne, esim. – Moottori jumissa tai ylikuormittunut – Liikaa laitteita eli kuormaa • Voi kestää kauankin Oikosulku (L-N tai L-PE) • ON vikatilanne • Sähköt poikki mahdollisimman nopeasti • On oltava kytkinlaite, jolla on riittävä katkaisukyky Vaadittu katkaisuaika Ylikuormitus • IZ = johdon suurin sallittu jatkuva kuormitettavuus • I2 = virta, jolla suojalaitteen pitää toimia (1 tunnissa) • I2 ≤ 1,45 × IZ Oikosulku (L-PE-välillä) • Suojalaitteen toiminta-aika enintään 0,4 s • Tietyissä tilanteissa sallitaan 5 s – Pääjohdot – Yli 32 A suojatut ryhmäjohdot 2 25.1.2015 Ideaalinen laukaisukäyrä aika aika ∞ 1h 1h 1 min 1 min 1s 1s 1 ms In virta 1 ms Ylikuormitussuoja • Mitä isompi ylivirta, sitä lyhyempi toiminta-aika In virta Oikosulkusuoja • Tiettyä kynnystä isompi ylivirta → sähköt ”heti” poikki In on suojalaitteen nimellisvirta Johdonsuojakatkaisija 1/2 • On toiminnaltaan lähes ideaalinen ylivirtasuoja • Sisältää kaksi eri toimintamekanismia 1. Terminen laukaisu ylikuormitussuojaukseen = hidas laukaisu 2. Magneettinen laukaisu oikosulkusuojaukseen = pikalaukaisu • ”Huonot” ominaisuudet: – Katkaisukyky huonompi kuin sulakkeella (esim. 10 kA) – Sisäinen vastus suurempi kuin sulakkeella lämpenevät isolla kuormituksella 3 25.1.2015 Johdonsuojakatkaisija 2/2 • Nimellisvirta In välillä 6...≈ 100 A – In: 6A 8A 10A 13A 16A 20A 25A 32A 40A 50A 63A … • Katkaisijoiden laukaisumekanismit perustuvat kahteen toimintoon: 1. Terminen laukaisu ylikuormitussuojaukseen = hidas laukaisu 2. Magneettinen laukaisu oikosulkusuojaukseen = pikalaukaisu Erilaisia johdonsuojakatkaisijoita • Terminen laukaisu on aina (1,13...) 1,45 × In • Magneettinen laukaisu – B-käyrä: 3...5 × In (nopein) – C-käyrä: 5...10 × In – D-käyrä: 10...20 × In (hitain) • Eri laukaisukäyrillä on: – Samanlainen ylikuormitussuojaus (terminen) – Erilainen oikosulkusuojaus (magneettinen) 4 25.1.2015 Laukaisukäyrä B • Tarkoitettu virtapiireille, joissa kuorma on resistiivistä. • Ei kestä korkeita käynnistysvirtasysäyksiä. • lämminvesivaraajat, lämmittimet, keittiölaitteet Laukaisukäyrä C • Johdonsuojakatkaisija virtapiireille, joissa esiintyy käynnistysvirtasysäyksiä • Induktiiviset kuormat: 1,45 × In 1,45 × In – loiste- ja purkauslamput – pistorasioiden suojaus 5 25.1.2015 Vähän erikoisempia käyriä Laukaisukäyrä D • Johdonsuojakatkaisija, joka sietää korkeitakin käynnistysvirtasysäyksiä – Muuntajat – Kondensaattorit Laukaisukäyrä K • Sietää korkeita käynnistysvirtasysäyksiä • Antaa tarkan ylikuormitussuojauksen • Soveltuu mm. moottoreille, muuntajille sekä automaatio- ja ohjausjärjestelmille Toiminta-aikojen toteutuminen johdonsuojakatkaisijalla • Ylikuormitussuojaus 1,45 × In yhdessä tunnissa toteutuu kaikilla • Oikosulkusuojauksen 0,4 s (ja 5 s) toteutuu riittävällä oikosulkuvirralla hyvin (todellisuudessa ≈0,1 s) • Vaaditut oikosulkuvirrat, taulukko 41.4 (D1-2012, sivu 93) • Jos johdonsuojakatkaisijan katkaisukyky ei ole riittävä, on käytettävä etusulaketta. 6 25.1.2015 Etusulake • Yleensä johdonsuojakatkaisija pystyy katkaisemaan oikosulkuvirran. • Jos katkaisijan katkaisukyky ei ole riittävä eli oikosulkuvirta on suurempi kuin katkaisijan katkaisukyky, on käytettävä etusulaketta. • = Back-up –suojaus • Etusulakkeen koon saa selville katkaisijan valmistajan ohjeista. Johdon kuormitettavuus, kun käytetään johdonsuojakatkaisijaa • Johdonsuojakatkaisijalla suojatun johtimen kuormitettavuuden pitää olla vähintään sama kuin mikä on johdonsuojakatkaisijan nimellisvirta. • Oikosulkuvirran pitää lisäksi olla riittävä, jotta oikosulkusuojauksen toiminta-aika toteutuu. Johdonsuoajakatkaisija, IN Johdon kuormitettavuus väh. Oikosulkuvirta väh. B/C 10 A 10 A 50 / 100 A 16 A 16 A 80 /160 A 20 A 20 A 100 / 200 A 7 25.1.2015 Sulake • gG- yleissulakkeet on tarkoitettu normaaleihin asennusolosuhteisiin. • aM-sulakkeet moottoripiirin suojaukseen a tarkoittaa: soveltuu vain oikosulkusuojaksi • Sulakkeella ei ole sisäisesti kahta erilaista toimintamekanismia niin kuin johdonsuojakatkaisijalla. • Toimii (sulaa) ainoastaan termisellä toimintaperiaatteella. Sulakkeen sulamiskäyrä toimintaaika 1h 5s ylempi toimintarajavirta 5 s:n toiminta-aikaa vastaava oikosulkuvirta 0,4 s:n toiminta-aikaa vastaava oikosulkuvirta 0,4 s virta 8 25.1.2015 Toiminta-aikojen toteutuminen gG-sulakkeella 1/2 Ylikuormitussuojaus • Ylikuormitussuojaus 1,45 × IZ yhdessä tunnissa toteutuu, kun johdon kuormitettavuus on riittävän suuri • HUOM!!! Kuormitettavuus oltava suurempi kuin sulakkeen nimellisvirta!!! • Sulakkeita vastaavat vaaditut kuormitettavuudet, taulukko 43.1 (D1-2012, sivu 134) Toiminta-aikojen toteutuminen gG-sulakkeella 2/2 Oikosulkusuojaus • Oikosulkusuojauksen 0,4 s toteutuu, kun oikosulkuvirta on riittävän suuri • Vaaditut oikosulkuvirrat, taulukko 41.5 (D1-2012, sivu 94) • Oikosulkusuojauksen 5 s:n toimintaan riittää pienempi oikosulkuvirta kuin 0,4 s:n toiminta-aikaan 9 25.1.2015 Johdon kuormitettavuus, kun käytetään gG-sulaketta • Sulakkeella suojatun johtimen vaadittu kuormitettavuus pitää katsoa taulukoista • Vaadittu oikosulkuvirta löytyy myös taulukoista gG-sulake, IN Johdon kuormitettavuus väh. Oikosulkuvirta väh. 0,4 s/ 5 s 10 A 13,5 A 82 / 46,5 A 16 A 18 A 110 /65 A 20 A 22 A 145 / 85 A Selektiivisyys • Vikatilanteessa on verkosta pystyttävä erottamaan vain tarpeellinen osa. • Käytännössä tämä tarkoittaa vian rajoittamista mahdollisimman pienelle alueelle, jolloin muu osa verkosta toimii normaalisti. • Suojauksen on kuitenkin toimittava siten, että se sallii normaalit käytössä esiintyvät ylivirrat. • Peräkkäisten suojalaitteiden (sulakkeet, johdonsuojakatkaisijat) toimintavirrat pitää porrastaa sopivasti. • Selektiivisyys kuuluu sulakkeiden tärkeimpiin ominaisuuksiin. • Sulakkeilla selektiivisyys on helppo saavuttaa. Useimmissa tapauksissa sulakkeet ovat selektiivisiä, kun sulakkeiden nimellisvirtojen suhde on 1:1,6. 10