abellsamling säkringsfri teknik 2010
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Förord till abellsamling säkringsfri teknik 2010 Alla de olika tryckta katalogerna från Schneider Electric fyller olika syften. Allt från förhållandevis enkla beställningskataloger/prislistor, till djuplodande tekniska skrifter i serien Cahier echniques. Varumärkeskatalogerna är att betrakta som beställningskataloger med priser. I dessa finns ett brett urval av alla våra frekventa produkter under respektive varumärke, med e-nummer och priser, men de innehåller begränsat med teknisk information. Produktkataloger, på svenska eller engelska, finns för respektive produktfamilj. Dessa innehåller all relevant teknisk information kring produkterna, såsom elektriska data, mått, kopplingsschemor osv. Exempel på produktkataloger är följande: effektbrytare Masterpact N/NW effektbrytare Compact NSX dvärgbrytare Multi 9 startapparater GV2/GV3/esys U/kontaktorer kanalskenor Canalis abellsamling säkringsfri teknik utgör ett viktigt komplement till ovanstående produktkataloger. Här finns alla hjälpmedel för att koordinera skydd sinsemellan, koordinera skydd med kontaktorer, skydd med kanalskenor mm. Här finns förklaringar till hur kaskadkoppling fungerar, hur man åstadkommer selektivitet osv. Vi har även lagt till lite allmänna lathundar och hjälpmedel i form av tabeller över kortslutningsströmmens dämpning i olika långa kablar, hur stora kortslutningsströmmarna kan bli efter olika stora transformatorer med mera. Vi hoppas och tror att denna tabellsamling ska komma till stor användning för alla er som använder produkter från Schneider Electric. 3
abellsamling säkringsfri teknik 2010 4
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Innehållsförteckning Innehåll eknisk ordlista och förklaringar 6 Maximal kortslutningsström från Hsp/Lsp transformatorer 8 Dämpning av kortslutningsström i kabel 9 Kortslutningsskydd av kablar 10 Brytförmåga 13 Definitioner och brytförmåga för olika typer av effektbrytare Strömbegränsning 17 Definitioner och kurvor för olika typer av effektbrytare Selektivitet 29 Definitioner och tabeller för olika typer av effektbrytare/smältsäkringar Kaskadkoppling (back-up skydd) 123 Definitioner och tabeller för olika typer av effektbrytare/smältsäkringar Selektivitet med kaskadkoppling 137 Definitioner och tabeller för olika typer av effektbrytare Selektivitet och kaskadkoppling motorskydd 155 Definitioner och tabeller för olika typer av effektbrytare, kontaktorer och överströmsreläer Koordination av startkopplare 179 Definitioner och tabeller för olika typer av effektbrytare, kontaktorer och överströmsreläer Koordination med lastbrytare 227 Definitioner och tabeller för olika typer av effektbrytare/säkringar och lastbrytare Skydd av LV/LV transformatorer och kondensatorer 261 Koordination mellan effektbrytare och kanalskenor 263 Definitioner och tabeller för olika typer av effektbrytare/kanalskenor 5
abellsamling säkringsfri teknik 2010 eknisk ordlista och förklaringar Översättningar och förklaringar av vanliga begrepp och förkortningar i denna tabellsamling, i engelskspråkiga kataloger och i elbranschen i allmänhet. Elektriska storheter och apparategenskaper Ue Märkdriftspänning Ui Isolationsmärkspänning Uimp Märkstötspänning Ith ermisk märkström okapslad Ithe ermisk märkström kapslad Iu Märkström kontinuerlig Förkortningar MCB MCCB ACB RCD RCCB Isc I fault Miniature Circuit Breaker Dvärgbrytare (automatsäkring) Moulded Case Circuit Breaker Isolerkapslad effektbrytare (kompaktbrytare) Air Circuit Breaker Öppen luftbrytare Residual Current Device Jordfelsbrytare Residual Current Circuit Breaker Komb. dvärgbrytare/jordfelsskydd Kortslutningsström (Ik), i regel avses Ik 3max Felström Översättningar Breaking capacity Making capacity Short time withstand Discrimination Cascading Coordination Downstream Upstream Short circuit Overload Earth fault/ground fault Brytförmåga Märkkorttidsström/korttidshållfasthet Selektivitet Kasadkoppling (back-up skydd) Koordination (av skydd eller av en startkopplarkombination) Nedström Uppström Kortslutning Överlast Jordfel Standardiserade beteckningar för inställning av skydd Inställningarna för ett skydd i en effektbrytare presenteras ofta i kurvform, s k utlösningskurvor eller ström-tid kurvor. Märkdriftström (In) In (A rms) = maximal kontinuerlig belastningsström vid en given omgivningstemperatur, utan onormal temperaturstegring. Exempel: 160 A vid 40 ºC Inställbart överlastskydd (Ir) Ir (A rms) är en funktion av märkströmmen In. Ir betecknar överlastskyddet. Skyddets toleranser kring inställt värde är: Ind = 1,05 x Ir Id = 1,30 x Ir Skyddet löser aldrig ut för mindre än 1,05 x inställt värde. Utlösningsvärdet Id är alltid förknippat med en given utlösningstid. För strömmar större än Id kommer skyddet att lösa ut enligt en given inverttidskurva. Ir kallas ofta för långtidsutlösare. En grundinställning/grovjustering kan förekomma för överlastskyddet och kallas då Io. Överlastskyddet kan även ha en inställbar tidsfördröjning. Denna kallas då tr. 6
abellsamling säkringsfri teknik 2010 eknisk ordlista och förklaringar Standardiserade beteckningar för inställning av skydd (forts) Kortslutningsskydd (Isd) Isd (A rms) är en funktion av Ir (inställt överlastskydd). Effektbrytaren löser ut enligt en given utlösningskurva: Antingen med konstant tidsfördröjning tsd, eller med konstant inverttidkarakteristik I 2 t, eller momentant (likvärdigt med momentanutlösaren). Isd kallas ofta för korttidsutlösare. Momentanutlösare (Ii) Ii (A rms) är en funktion av märkströmmen In. Ii betecknar ett överliggande, helt momentant skydd. För strömmar överstigande Ii nivån kommer effektbrytaren alltid att lösa ut så snabbt som möjligt. För vissa effektbrytartyper (främst MCCB) är momentanutlösaren delvis ett självskydd för apparaten, medan andra typer (flertalet ACB) kan ha ett valbart frånläge för momentanutlösaren. Jordfelsskydd (I n) I n (A rms) betecknar märkfelströmmen för ett jordfelsskydd av summaströmmätande typ, t ex en jordfelsbrytare. Nivåerna för denna typ av skydd är i allmänhet låga (30 ma till några tiotals A). Jordfelsskydd Ig Ig (A rms) motsvarar inställningen för ett jordfelsskydd av differentialtyp (summaströmberäknande), t ex ett integrerat jordfelssteg i ett elektroniskt skydd för en effektbrytare. Nivåerna för denna typ av skydd är i allmänhet höga (0,2 x In upp till max 1200 A). Denna typ av jordfelsskydd kan ofta fördröjas och då kallas tidsinställningen tg. Apparatprestanda abell för beräkning av assymetriskt toppvärde vid kortslutning (SS EN 60947-2 4.3.5.3). Ik: symmetrisk kortslutningsström ka effektivvärde (rms) assymetrifaktor k 4,5 I 6 1,5 6 < I 10 1,7 10 < I 20 2,0 20 < I 2,1 < I 2,2 Märkslutförmåga Icm * Icm (toppvärde Â) är den största assymetriska toppström apparaten kan sluta och bryta. För en effektbrytare är påkänningarna som störst vid tillslag mot kortslutning. Yttersta märkkortslutningsbrytförmåga Icu * Icu (A rms) är den största kortslutningsström apparaten kan bryta. Den verifieras i enlighet med en standardiserad testsekvens. Efter denna testsekvens får inte apparaten vara farlig. Motsvarande storhet för en dvärgbrytare enligt SS EN 60898 kallas Icn. Märkdriftkortslutningsbrytförmåga Ics * Ics (A rms) är ett värde deklarerat av tillverkaren, uttryckt i % av Icu. Detta värde är mycket viktigt då det motsvarar den kortslutningsnivå apparaten kan klara av med fullkomligt normal funktion efter tre brytförlopp. Ju högre Ics värde, desto effektivare effektbrytare. För dvärgbrytare enligt SS EN 60898 gäller ett fast förhållande mellan Ics och Icn: Ics = 1,0 x Icn för Icn 6 ka Ics = 0,75 x Icn för 6 ka < Icn 10 ka Ics = 0,5 x Icn för 10 ka < Icn 25 ka Märkkorttidsström Icw * Definieras för apparater i kategori B. Icw (A rms) är den största kortslutningsström apparaten kan uthärda under en kort tid (0,05 till 1 s) utan att dess egenskaper förändras. Icw verifieras i den standardiserade testcykeln. * ) Dessa data gäller alltid vid en given driftspänning Ue. 7
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Maximal kortslutningsström från Hsp/Lsp transformatorer Är det verkligen nödvändigt att alltid dimensionera för ka kortslutningsström? Hur stor blir egentligen den maximala kortslutningsströmmen direkt efter en transformator? Maximal kortslutningsström från Hsp/Lsp transformatorer Nedanstående tabell anger maximal trefasig kortslutningsström efter Hsp/Lsp transformator vid stum 3-fas kortslutning på Lsp-sidans utgång. ransformatorn antas vara matad från Hsp nät med kortslutningseffekt 0 MVA (i princip ett oändligt matande nät). En avgörande faktor är transformatorns Uk värde, som har stor inverkan på den maximala kortslutningsströmmens storlek. ransformatoreffekt i kva 16 25 40 63 80 125 160 200 2 315 400 0 630 800 0 12 1600 2000 220 V In (A) 40 62 126 157 200 2 313 400 0 625 789 0 12 1575 2000 20 3125 4000 00 Ik max (A) 0 1560 2490 3110 3920 4970 6210 77 9900 123 15400 19340 240 31200 38200 383 403 Uk nominell (%) 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5,5 6 5,5 6 Koppar Pcu (W) - 700 - - 17-23 28 32 3900 4810 59 69 12000 13900 170 20 ransformatoreffekt i kva 16 25 40 63 80 125 160 200 2 315 400 0 630 800 0 12 1600 2000 380 V In (A) 23 36 58 72 91 115 145 180 232 290 360 456 580 720 910 1155 1445 1805 2300 2890 Ik max (A) 580 900 14 1800 2270 2870 3590 4480 5720 7140 8900 11200 141 176 22 24800 27800 31400 36600 39 Uk nominell (%) 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4,5 5 5,5 6 7 Koppar Pcu (W) - 700-1 - - 17-23 28 32 3900 4600 50 6600 10200 12 18 220 ransformatoreffekt i kva 16 25 40 63 80 125 160 200 2 315 400 0 630 800 0 12 1600 2000 415 V In (A) 22 35 56 70 88 112 140 174 223 278 348 438 556 696 877 1113 1391 1740 2226 2783 Ik max (A) 4 700 1120 1390 1760 2230 2790 3490 4460 5580 6970 8790 11160 129 17570 22320 27890 33120 38540 48180 Uk nominell (%) 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 4,75 5 5,5 5,5 In = Nominell märkström Isc (Ik max) = Max kortslutningsström Usc (Uk ) = Kortslutningsspänning (impedansspänning) Manuella beräkningar Följande förenklade formel kan användas för att beräkna maximal trefasig kortslutningsström från transformatorer med andra Uk värden än de i tabellen, eller för transformatorer vid andra spänningar. Formeln ignorerar impedanserna i högspänningsnätet och ger således resultat på den säkra sidan, d v s i överkant. Ik = S 3 x Un x Uk Exempel 1: Hur stor blir den maximala kortslutningsströmmen efter en 2 MVA trafo med 5,5 % Uk vid 0 V? Svar: Ik = 2 000 000 = 42 ka 3 x 0 x 0,055 Exempel 2: Om samma transformator som i exempel 1 hade ett Uk värde på 7 %, hur stor skulle då kortslutningsströmmen bli? Svar: Ik = 2 000 000 3 x 0 x 0,07 = 33 ka 8
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Dämpning av kortslutningsström i kabel Impedansen i alla kablar dämpar kortslutningsströmmen. Denna tabell kan med fördel användas i flera steg för efterföljande kablar. abell över dämpning av maximal kortslutningsström i kabel abellen visar den ungefärliga maximala trefasiga kortslutningsströmmen ute i en 400 V anläggning när kabelarea, kabellängd och påförd maximal trefasig kortslutningsström före den aktuella kabeln är kända. För uppskattning av påförd kortslutningsström, se även tabell över transformatorers maximala kortslutningsström. Läs tabellen så här: Utgå ifrån den översta tabelldelen för kopparkabel eller den understa tabelldelen för aluminiumkabel. Gå in på raden för den aktuella kabelarean och stanna i rutan för rätt kabellängd i meter (eller närmast kortare). Följ sedan kolumnen rakt ner eller upp i den mellersta tabelldelen och stanna på den rad som motsvarar påförd kortslutningsström före kabeln. I denna ruta kan kortslutningsströmmen efter kabeln avläsas. Exempel: 75 meter kopparkabel med arean 70 mm 2 dämpar en maximal kortslutningsström från ka till 8,5 ka. Cu area kabellängd (m) 400 V (mm2) 1,5 0,8 1 1,3 1,6 3 6,5 8 9,5 13 16 32 2,5 1 1,3 1,6 2,1 2,6 5 10 13 16 21 26 4 0,8 1,7 2,1 2,5 3,5 4 8,5 17 21 25 34 42 85 6 1,3 2,5 3 4 5 6,5 13 25 32 38 10 0,8 1,1 2,1 4 5,5 6,5 8,5 11 21 42 55 85 110 210 16 0,9 1 1,4 1,7 3,5 7 8,5 10 14 17 34 70 85 140 170 340 25 1 1,3 1,6 2,1 2,6 5 10 13 16 21 26 160 210 260 35 1,5 1,9 2,2 3 3,5 7,5 15 19 22 30 37 75 1 190 220 300 370 1,1 2,1 2,7 3 4 5,5 11 21 27 32 40 55 110 210 270 320 70 1,5 3 3,5 4,5 6 7,5 15 30 37 44 60 75 1 300 370 95 0,9 1 2 4 5 6 8 10 20 40 60 80 200 400 120 0,9 1 1,1 1,3 2,5 5 6,5 7,5 10 13 25 75 2 1 0,8 1 1,1 1,2 1,4 2,7 5,5 7 8 11 14 27 55 70 80 110 140 270 185 1 1,1 1,3 1,5 1,6 3 6,5 8 9,5 13 16 32 80 95 160 320 240 1,2 1,4 1,6 1,8 2 4 8 10 12 16 20 40 80 120 160 200 400 300 1,5 1,7 1,9 2,2 2,4 5 9,5 12 15 19 24 49 95 120 1 190 240 2 x 120 1,5 1,8 2 2,3 2,5 5,1 10 13 15 20 25 1 200 2 2 x 1 1,7 1,9 2,2 2,5 2,8 5,5 11 14 17 22 28 55 110 140 170 220 280 2 x 185 2 2,3 2,6 2,9 3,5 6,5 13 16 20 26 33 160 200 260 330 3 x 120 2,3 2,7 3 3,5 4 7,5 15 19 23 30 38 75 1 190 230 300 380 3 x 1 2,5 2,9 3,5 3,5 4 8 16 21 25 33 41 80 160 210 2 330 410 3 x 185 2,9 3,5 4 4,5 5 9,5 20 24 29 39 49 95 190 240 290 390 uppströms Ik nedströms Ik (ka) (ka) 94 94 93 92 91 83 71 67 63 56 33 20 17 14 11 9 5 2,4 2 1,6 1,2 1 0,5 90 85 85 84 83 83 76 66 62 58 52 47 32 20 16 14 11 9 4,5 2,4 2 1,6 1,2 1 0,5 80 76 76 75 75 74 69 61 57 54 49 44 31 19 16 14 11 9 4,5 2,4 2 1,6 1,2 1 0,5 70 67 67 66 66 61 55 52 49 45 41 29 18 16 14 11 5 4,5 2,4 1,9 1,6 1,2 1 0,5 60 58 58 57 57 57 54 48 46 44 41 38 27 18 15 13 10 8,5 4,5 2,4 1,9 1,6 1,2 1 0,5 49 48 48 48 48 46 42 40 39 36 33 25 17 14 13 10 8,5 4,5 2,4 1,9 1,6 1,2 1 0,5 40 39 39 39 39 39 37 35 33 32 30 29 22 15 13 12 9,5 8 4,5 2,4 1,9 1,6 1,2 1 0,5 35 34 34 34 34 34 33 31 30 29 27 26 21 15 13 11 9 8 4,5 2,3 1,9 1,6 1,2 1 0,5 30 30 29 29 29 29 28 27 26 25 24 23 19 14 12 11 9 7,5 4,5 2,3 1,9 1,6 1,2 1 0,5 25 25 25 25 24 24 24 23 22 22 21 20 17 13 11 10 8,5 7 4 2,3 1,9 1,6 1,2 1 0,5 20 20 20 20 20 20 19 19 18 18 17 17 14 11 10 9 7,5 6,5 4 2,2 1,8 1,5 1,2 1 0,5 15 15 15 15 15 15 15 14 14 14 13 13 12 9,5 8,5 8 7 6 4 2,1 1,8 1,5 1,2 0,9 0,5 10 10 10 10 10 10 10 9,5 9,5 9,5 9,5 9 8,5 7 6,5 6,5 5,5 5 3,5 2 1,7 1,4 1,1 0,9 0,5 7 7 7 7 7 7 7 7 7 6,5 6,5 6,5 6 5,5 5 5 4,5 4 2,9 1,8 1,6 1,3 1,1 0,9 0,5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4,5 4 4 4 3,5 3,5 2,5 1,7 1,4 1,3 1,1 0,8 0,5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 3,5 3,5 3,5 3 3 2,9 2,2 1,5 1,3 1,2 1,1 0,8 0,4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2,9 2,9 2,9 2,8 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 1,9 1,4 1,2 1,1 0,9 0,8 0,4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1,9 1,9 1,8 1,8 1,7 1,7 1,4 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0,9 0,9 0,9 0,8 0,7 0,7 0,6 0,6 0,5 0,3 Al area kabellängd (m) 400 V (mm2) 2,5 0,8 1 1,3 1,6 3 6,5 8 9,5 13 16 32 4 1 1,3 1,6 2,1 2,6 5 10 13 16 21 26 6 0,8 1,6 2 2,4 3 4 8 16 20 24 32 40 80 10 1,3 2,6 3,5 4 5,5 6,5 13 26 33 40 55 16 0,8 1,1 2,1 4 5,5 6,5 8,5 11 21 42 55 85 105 210 25 0,8 1 1,3 1,7 3,5 6,5 8,5 10 13 17 33 85 1 330 35 0,9 1,2 1,4 1,8 2,3 4,5 9 12 14 18 23 46 90 120 140 180 230 1,3 1,7 2 2,6 3,5 6,5 13 17 20 26 33 170 200 260 330 70 0,9 1,8 2,3 2,8 3,5 4,5 9 18 23 28 37 46 90 180 230 280 370 95 1,3 2,5 3 4 5 6,5 13 25 32 38 2 310 380 120 0,8 1,7 3 4 4,5 6,5 8 17 32 40 47 80 160 320 400 1 0,9 1,7 3,4 4,5 5 7 8,5 17 34 43 70 85 170 340 185 0,9 1 2 4 5 6 8 10 20 40 60 80 240 400 240 0,9 1 1,1 1,3 2,5 5 6,5 7,5 10 13 25 75 2 300 0,9 1 1,2 1,4 1,5 3 6 7,5 9 12 15 30 60 75 90 120 1 300 2 x 120 0,9 1,1 1,3 1,4 1,6 3 6,5 8 9,5 13 16 32 80 95 160 320 2 x 1 1 1,2 1,4 1,5 1,7 3,5 7 9 10 14 17 35 70 85 140 170 2 x 185 1,2 1,4 1,6 1,8 2 4,1 8 10 12 16 20 41 80 120 160 200 2 x 240 1,5 1,8 2 2,3 2,5 5 10 13 15 20 25 1 200 2 3 x 120 1,4 1,7 1,9 2,1 2,4 4,5 9,5 12 14 19 24 48 95 120 140 190 240 3 x 1 1,5 1,8 2,1 2,3 2,6 5 10 13 15 21 26 1 210 260 3 x 185 1,8 2,1 2,4 2,7 3 6 12 15 18 24 30 60 120 1 180 240 300 3 x 240 2,3 2,7 3 3,5 4 7,5 15 19 23 30 38 75 1 190 230 300 380 9
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Kortslutningsskydd av kablar Man skall alltid kontrollera att den valda kabeln tål den av kortslutningsskyddet maximala genomsläppta energin (SS 424 14 24 avsnitt 7). Kablars korttidsströmtålighet Nedanstående tabeller anger maximal energimängd en kabel får utsättas för vid kortslutning utan risk för skador (A 2 s) (adiabatiska förhållanden). Dessa värden jämförs med uppgifterna över maximal genomsläppt energi för t ex effektbrytare (i kurvform). Ledare med PVC eller PEX isolering* Ledararea Ledarens driftstemperatur 70 ºC och PVC-isolering (mm 2 ) kortslutningstemperatur 140/160 ºC PEX-isolering Ledarens driftstemperatur 90 ºC och kortslutningstemperatur 2 ºC Kopparledare Aluminiumledare Kopparledare Aluminiumledare 1,5 0,0298 x 10 6 0,0460 x 10 6 2,5 0,0827 x 10 6 0,128 x 10 6 4 0,212 x 10 6 0,327 x 10 6 6 0,476 x 10 6 0,736 x 10 6 10 1,32 x 10 6 2,04 x 10 6 16 3,39 x10 6 1,48 x 10 6 5,23 x 10 6 2,26 x 10 6 25 8,27 x10 6 3,61 x 10 6 12,8 x 10 6 5,52 x 10 6 35 16,2 x 10 6 7,08 x 10 6 25,1 x 10 6 10,8 x 10 6 33,1 x 10 6 14,4 x 10 6 51,1 x 10 6 22,1 x 10 6 70 64,8 x 10 6 28,3 x 10 6 x 10 6 43,3 x 10 6 95 119 x 10 6 52,1 x 10 6 185 x 10 6 79,7 x 10 6 120 190 x 10 6 83,2 x10 6 294 x 10 6 127 x 10 6 1 298 x 10 6 x 10 6 460 x 10 6 199 x 10 6 185 453 x 10 6 198 x 10 6 700 x 10 6 302 x 10 6 240 762 x 10 6 333 x 10 6 1 180 x 10 6 9 x 10 6 300 955 x 10 6 416 x 10 6 1 840 x 10 6 795 x 10 6 400 1 700 x10 6 740 x 10 6 3 270 x 10 6 1 410 x 10 6 0 2 6 x 10 6 1 160 x 10 6 5 110 x 10 6 2 210 x 10 6 * Beräknade enligt förutsättningar i tabell 43A i SS 436 40 00 1,5 0,0447 x 10 6 35 24,4 x 10 6 2,5 0,124 x 10 6 41 33,4 x 10 6 4 0,318 x 10 6 49,7 x 10 6 6 0,716 x 10 6 57 64,6 x 10 6 10 1,99 x 10 6 70 97,4 x 10 6 15 4,47 x 10 6 72 103 x 10 6 16 5,09 x 10 6 88 154 x 10 6 21 8,77 x 10 6 95 179 x 10 6 25 12,4 x 10 6 120 286 x 10 6 29 16,7 x 10 6 146 424 x 10 6 ** k = 141 enligt table A.54.5 IEC60364-5-54 (Saknas i SS 436 40 00) Ledare med PE isolering (ALUS)* Ledararea Ledarens driftstemperatur 35 ºC och kortslutningstemperatur ºC PE-isolering (mm 2 ) Aluminiumledare 25 3,02 x 10 6 12,1 x 10 6 95 43,7 x 10 6 * Beräknade enligt förutsättningar i tabell 43A i SS 436 40 00 Koncentrisk ledare under mantel av PVC** Ledararea och kortslutningstemperatur 200 Ledarens driftstemperatur 60 ºC (mm 2 ) ºC Ledararea (mm 2 ) Koncentrisk ledare under mantel av PE*** Ledararea och kortslutningstemperatur 200 Ledarens driftstemperatur 60 ºC (mm 2 ) ºC Ledararea (mm 2 ) Ledarens driftstemperatur 60 ºC och kortslutningstemperatur 200 ºC Ledarens driftstemperatur 60 ºC och kortslutningstemperatur 200 ºC 1,5 0,0447 x 10 6 35 24,4 x 10 6 2,5 0,124 x 10 6 41 33,4 x 10 6 4 0,318 x 10 6 49,7 x 10 6 6 0,716 x 10 6 57 64,6 x 10 6 10 1,99 x 10 6 70 97,4 x 10 6 15 4,47 x 10 6 72 103 x 10 6 16 5,09 x 10 6 88 154 x 10 6 21 8,77 x 10 6 95 179 x 10 6 25 12,4 x 10 6 120 286 x 10 6 29 16,7 x 10 6 146 424 x 10 6 *** k = 117 framräknat med temperatur från IEC 60724 (Saknas i SS 436 40 00) 10
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Kortslutningsskydd av kablar För icke strömbegränsande effektbrytare bör man även kontrollera kabelns stötströmstålighet. Dimensionering med hänsyn till stötström Om kortslutningsskyddet släpper igenom en högre stötström än vad kabeln tål, måste kabeln, på den del av sin längd där en kortslutning kan ge upphov till allt för stor stötström, förläggas så att en eventuell söndersprängning inte skadar omgivningen. En strömbegränsande effektbrytare (Compact NSX upp t o m 630 A, dvärgbrytare eller motorskyddsbrytare) begränsar i princip alltid stötströmmen till för kabeln ofarliga nivåer, medan flertalet av alla öppna luftbrytare (ACB) släpper igenom hela stötströmmen. En ACB brytare är således inte alltid lämplig som skydd för kablar. Högsta tillåtna stötström Ip (kâ) för isolerade kablar Area (mm 2 ) 70 95 120 1 185 240 300 Max Ip (kâ) 45 55 55 60 60 60 60 11
abellsamling Anteckningar
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Brytförmåga Brytförmåga Innehåll Dvärgbrytare C60/C120/NG125/C125 14 Effektbrytare Compact NSX 15 Effektbrytare Masterpact N/NW 16 13
abellsamling Brytförmåga säkringsfri teknik 2010 Dvärgbrytare Multi 9 Brytförmågan för ett kortslutningsskydd skall alltid vara minst lika stor som den teoretiskt största kortslutningsströmmen i den punkt där den installeras, utom i de fall kaskadkoppling (back-up skydd) tillämpas. Brytförmågan för dvärgbrytare kan anges enligt två olika standarder; SS EN 60898 eller SS EN 60947-2. Vid dimensionering är det alltså nödvändigt att veta vilken applikation som avses. En och samma dvärgbrytare kan provas enligt bägge standarderna, och således ha två olika brytförmågor. Standarder för dvärgbrytare SS EN 60898: Denna standard gäller för dvärgbrytare i bostadsinstallationer och liknande. Oftast avses anläggningar där icke elutbildad personal sköter utrustningen. In: 6 till 125 A Un: 440 V AC Brytförmåga: 25 ka Överströmsutlösare: I1 = 1,13 x In, I2 = 1,45 x In Kortslutningsutlösare: standardiserade nivåer; B-kurva: 3-5 x In C-kurva: 5-10 x In D-kurva: 10-20 x In (värde för C60N D-kurva är 10-14 x In) Omgivningstemperatur: +30 C SS EN 60947-2: Denna standard gäller för dvärgbrytare (och effektbrytare) i industriapplikationer. Ofta avses utrustning i t ex låsta elrum eller elnischer dit endast behörig personal har tillträde. In: ingen begränsning Un: 0 V AC, 10 V DC Brytförmåga: ingen begränsning Överströmsutlösare: mellan 1,05 och 1,3 x In under: 1 timme för In 63 A 2 timmar för In > 63 A Kortslutningsutlösare: tillverkarens uppgift 20% Omgivningstemperatur: +40 C dvärg- typ av ström spänning brytförmåga brytare kurva (A) (V) (ka) B C D 3 4,5 5 6 7,5 10 15 20 25 36 DPN N 1-40 230 C60a 10-40 230/400 C60N 0,5-63 230/400 C60N 4-63 230/400 C60H 0,5-63 230/400 C60H 4-63 230/400 C60L 0,5-25 240/415 C60L 32,4 240/415 C60L,63 240/415 NCH * - 240/415 NCL * 10-63 240/415 NCLS * 10-63 240/415 NCLH * 10-63 240/415 NC125H * 125 240/415 C120N 63-125 240/415 C120H 10-125 240/415 NG125N 10-125 240/415 NG125L 10-80 240/415 * Äldre typ av dvärgbrytare Enligt SS EN 60898 Enligt SS EN 60947-2 14
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Brytförmåga Compact NSX / NS Brytförmågan för ett kortslutningsskydd skall alltid vara minst lika stor som den teoretiskt största kortslutningsströmmen i den punkt där den installeras, utom i de fall kaskadkoppling (back-up skydd) tillämpas. abell över brytförmågan hos effektbrytare typ Compact NSX/NS Brytförmågan hos effektbrytare förändras med spänningen i nätet. Läs därför brytförmågan i kolumnen för den aktuella huvudspänningen. Brytförmågan definieras efter två olika kriterier; Icu och Ics: Icu motsvarar apparatens yttersta brytförmåga, alltså den största felström den är kapabel att bryta. estsekvensen den utsätts för är en O-CO, brytning för kortslutning följt av tillslag mot kortslutning så att den bryter igen. Efter denna testcykel ställs begränsade krav på appatens funktion. I princip bör den bytas ut. Ics är vad man kallar apparatens driftbrytförmåga. Denna nivå skall mer motsvara det man förväntar sig att apparaten kan råka ut för i verkliga livet. estcykeln är en O- CO-CO, alltså ett tillslag mot kortslutning följt av brytning mer än i Icu provet. Efter detta prov ställs betydligt hårdare krav på att apparaten skall vara i gott skick. Alla väsentliga skyddsfunktioner samt den tillförlitliga lägesindikeringen skall fungera inom givna nivåer. Ics värdet uttrycks oftast i procent av Icu. Det finns inga regler för valet av dimensionering efter Icu eller Ics. Det är helt och hållet upp till anläggningsinnehavaren att avgöra hur goda marginaler han vill ha i sin anläggning. Effektbrytare Icu (ka) Ics 220/240 V AC 380/415 V AC 440 V AC 0 V AC 525 V AC 660/690 V AC % av Icu NSXB NSXF NSXN NSXH NSXS NSXL NSX160B NSX160F NSX160N NSX160H NSX160S NSX160L NSX2B NSX2F NSX2N NSX2H NSX2S NSX2L NSX400F NSX400N NSX400H NSX400S NSX400L NSX630F NSX630N NSX630H NSX630S NSX630L NS630bN NS630bH NS630bL NS630bLB NS800N NS800H NS800L NS800LB NS0N NS0H NS0L NS12N NS12H NS1600N NS1600H NS1600bN NS1600bH NS2000N NS2000H NS20N NS20H NS3200N NS3200H 40 85 90 120 1 40 85 90 120 1 40 85 90 120 1 40 85 120 1 40 85 120 1 70 1 200 70 1 200 70 1 70 70 85 125 85 125 85 125 85 125 25 36 70 1 25 36 70 1 25 36 70 1 36 70 1 36 70 1 70 1 200 70 1 200 70 1 70 70 70 85 70 85 70 85 70 85 20 35 90 20 35 90 20 35 90 30 42 90 30 42 90 200 200 85 85 85 85 15 25 36 70 15 30 36 70 15 30 36 70 25 30 70 25 30 70 40 40 40 40 40 (1) Gäller för driftspänning 525 V (2) Gäller för driftspänning 0 V (3) Manuell/fjärrmanövrerad efektbrytare (4) Ics = % för 440/0/525/690 V Ics = 75% för 220/240/380/415 V - 22 35 35 40-22 35 35 40-22 35 35 40 20 22 35 40 20 22 35 40 40 40 40 40 40-8 10 10 15 20-8 10 10 15 20-8 10 10 15 20 10 10 20 25 35 10 10 20 25 35 30 42 25 75 30 42 25 75 30 42 25 30 42 30 42 % (2) % (2) % % % % % % % % % % % % % % % % % (1) % (1) % (1) % (1) % (1) % (1) % (1) % (1) % (1) % (1) /75% (3) 75/% (3) % % /75% (3) 75/% (3) % % /75% (3) 75/% (3) % /75% (3) 75/% (3) 75% % % (4) 75% % (4) 75% % (4) 75% % (4) 75% 15
abellsamling säkringsfri teknik 2006 Brytförmåga Masterpact N/NW Brytförmågan för ett kortslutningsskydd skall alltid vara minst lika stor som den teoretiskt största kortslutningsströmmen i den punkt där den installeras, utom i de fall kaskadkoppling (back-up skydd) tillämpas. abell över brytförmågan hos effektbrytare Masterpact N/NW Brytförmågan hos effektbrytare förändras med spänningen i nätet. Läs därför brytförmågan i kolumnen för den aktuella huvudspänningen. Brytförmågan definieras efter två olika kriterier; Icu och Ics: Icu motsvarar apparatens yttersta brytförmåga, alltså den största felström den är kapabel att bryta. estsekvensen den utsätts för är en O-CO, brytning för kortslutning följt av tillslag mot kortslutning så att den bryter igen. Efter denna testcykel ställs begränsade krav på appatens funktion. I princip bör den bytas ut. Ics är vad man kallar apparatens driftbrytförmåga. Denna nivå skall mer motsvara det man förväntar sig att apparaten kan råka ut för i verkliga livet. estcykeln är en O- CO-CO, alltså ett tillslag mot kortslutning följt av brytning mer än i Icu provet. Efter detta prov ställs betydligt hårdare krav på att apparaten skall vara i gott skick. Alla väsentliga skyddsfunktioner samt den tillförlitliga lägesindikeringen skall fungera inom givna nivåer. Ics värdet uttrycks oftast i procent av Icu. Det finns inga regler för valet av dimensionering efter Icu eller Ics. Det är helt och hållet upp till anläggningsinnehavaren att avgöra hur goda marginaler han vill ha i sin anläggning. Effektbrytare Icu (ka) Ics 220/415 V AC 440 V AC 525 V AC 690 V AC 11 V AC % av Icu N06H1 N06H2 N06L1 N08H1 N08H2 N08L1 N10H1 N10H2 N10L1 N12H1 N12H2 N16H1 N16H2 NW08N1 NW08H1 NW08H2 NW08L1 NW08H10 NW10N1 NW10H1 NW10H2 NW10L1 NW10H10 NW12N1 NW12H1 NW12H2 NW12L1 NW12H10 NW16N1 NW16H1 NW16H2 NW16L1 NW16H10 NW20H1 NW20H2 NW20H3 NW20H10 NW25H1 NW25H2 NW25H3 NW25H10 NW32H1 NW32H2 NW32H3 NW32H10 NW40H1 NW40H2 NW40H3 NW40H10 NW40bH1 NW40bH2 NWH1 NWH2 NW63H1 NW63H2 42 1 42 1 42 1 42 42 42 1 42 1 42 1 42 1 1 1 1 1 1 1 1 42 42 42 42 42 42 1 42 1 42 1 42 1 1 1 1 1 1 1 1 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 42 85 1 42 85 1 42 85 1 42 85 1 85 85 85 85 42 42 25 42 42 25 42 42 25 42 42 42 42 42 85 1 42 85 1 42 85 1 42 85 1 85 85 85 85 % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % 16
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Strömbegränsning Strömbegränsning Innehåll Definitioner 18 Dvärgbrytare C60/C120/NG125/NC/NC125 22 Effektbrytare Compact NSX 25 Effektbrytare Compact NS 26 Effektbrytare Masterpact N/NW typ L1 27 17
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Strömbegränsning Strömbegränsning är en egenskap som gör att en effektbrytare kraftigt kan begränsa kortslutningsströmmarna. Fördelarna med strömbegränsning är många: begränsade skadeverkningar p g a kortslutningen: elektromagnetiska termiska mekaniska strömbegränsning är grunden till kaskadtekniken. Principen för strömbegränsning Den teoretiska felströmmen Ik är den kortslutningsström som skulle uppstå, om ingen strömbegränsning fanns, i den punkt där effektbrytaren är placerad. Eftersom felströmmen bryts på kortare tid än en halvperiod, behöver man endast ta hänsyn till det första toppvärdet (assymetriska kortslutningsströmmen). Denna är en funktion av anläggningens cos φ under kortslutning. En reducering av toppvärdet I till ett begränsat värde I L karakteriserar en effektbrytares strömbegränsning. Strömbegränsningen bygger på skapandet av en motriktad elektromotiv kraft som dämpar uppbyggandet av kortslutningsströmmen. De tre viktiga kriterierna för effektiv strömbegränsning är: reaktionstiden, alltså tiden ts då den motriktade elektromotiva kraften uppstår. hastigheten med vilken den motriktade elektromotiva kraften ökar, nivån på den motriktade elektromotiva kraften. Denna motriktade elektromotiva kraft är ljusbågsspänningsfallet Ua, som beror av impedansen i ljusbågen som utvecklas över effektbrytarens öppnande kontakter. Hastigheten med vilken Ua ökar beror halt av hastigheten med vilken kontaktavståndet ökar. Som visas i figuren ovan är kortslutningsströmmen i stigande ända tills den motriktade elektromotiva kraften Em (egentligen ljusbågsspänningsfallet Ua) blir större än nätspänningen (tiden t1). Vid den tidpunkten nås toppvärdet och felströmmen sjunker sedan snabbt. När brytförloppet är över (tiden t2) och ljusbågen släckts återstår den sinusformade huvudspänningen över de öppna kontakterna. 18
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Strömbegränsning En effektbrytares strömbegränsningsförmåga En effektbrytares strömbegränsningsförmåga definierar hur den reducerar den genomsläppta strömmen under kortslutning. Den genomsläppta energin för den begränsade strömmen är arean (skuggad) under strömkurvan, alltså I 2 k (t). Om ingen strömbegränsning erhålls skulle denna genomsläppta energin vara arean under den mycket större kurvan för den maximala kortslutningsströmmen. Om man begränsar en maximal teoretisk kortslutningsström till 10% av dess toppvärde resulterar detta i en faktisk genomsläppt energi mindre än 1% av den maximala teoretiska energin. emperaturstegringen i en kabel eller strömskena är direkt proportionell mot den genomsläppta energin (1). Strömbegränsningens fördelar fördelningsapplikationer Strömbegränsning reducerar kraftigt alla skadliga effekter av en kortslutningsström i installationen. skadlig effekt av strömbegränsningens effekt kortslutningsströmmen elektromagnetisk Reducerade magnetfält, därigenom: mindre risk för störningar i mätinstrument eller kommunicerande utrustning. mekanisk termisk Begränsad stötström (toppvärde), därigenom: reducerade elektromagnetiska krafter mindre risk för deformering eller sönderbrytning av skensystem och utrustning Begränsad genomsläppt energi (reducering av amplitud och varaktighet av strömmen), därigenom: kraftigt begränsad temperaturstegring av ledare, ökad livslängd för kanalskensystem Strömbegränsning bidrar alltså till en bättre livslängd för den elektriska utrustningen. (1) Vid en kortslutning sker en adiabatisk uppvärmning av ledarna (utan värmeavgivning till omgivande luft) p g a förloppets snabbhet. 19
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Strömbegränsning Strömbegränsningens fördelar (forts) motorapplikationer Följande funktioner måste finnas i en startkopplare: frånskiljning manöver överlastskydd (specifik för motorer) kortslutningsskydd eventuellt andra skydd En startkopplare kan bestå av 1, 2, 3 eller 4 olika apparater i kombination. Då flera apparater används tillsammans, vilket är det vanligaste fallet, måste de olika funktionerna koordineras. Koordination av en startkopplarkombination ack vare strömbegränsningen kan de skadliga inverkningarna av en kortslutningsström på en startkopplare kraftigt reduceras. En god strömbegränsning möjliggör en effektiv koordination typ 2 enligt SS EN 60947-4-1, utan att komponenter behöver överdimensioneras. Denna typ av koordination garanterar en optimal driftkontinuitet för anläggningen. koordination typ 1 SS EN 60947-4-1 Ingen risk för användaren. Annan utrustning än kontaktorn eller överströmsreläet får inte skadas. Frånskiljningsegenskaperna måste bibehållas efter en kortslutning. Före återstart måste startkopplaren repareras. koordination typ 2 SS EN 60947-4-1 Inga skador eller funktionsstörningar tillåts. Frånskiljningsegenskaperna måste bibehållas, och startkopplaren skall kunna användas efter en kortslutning. Lätt kontaktsvetsning accepteras om kontakterna lätt kan separeras. Före återstart räcker en snabb inspektion. Reducerat underhåll och snabb återinkoppling utan reparationer eller byte av komponenter. 20
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Strömbegränsning Strömbegränsningskurvor En effektbrytares strömbegränsningsförmåga visas i två olika kurvor: genomsläppt stötström/toppvärde som en funktion av den maximala påförda kortslutningsströmmens effektivvärde (rms-värde). Exempel: i en 160 A grupp där maximal Ik 3max är 90 ka, blir den maximala stötströmmen 200 kâ (asymmetrifaktor 2,2) och den begränsade stötströmmen är 26 kâ. genomsläppt energi (A 2 s)som en funktion av den maximala påförda kortslutningsströmmens effektivvärde (rms-värde). Exempel: i ovanstående 160 A grupp sjunker den genomsläppta energin från mer än x 10 6 A 2 s till 6 x 10 6 A 2 s. 21
abellsamling Genomsläppt energi säkringsfri teknik 2006 Dvärgbrytare Multi 9 22
abellsamling Genomsläppt energi säkringsfri teknik 2006 Dvärgbrytare Multi 9 23
abellsamling Genomsläppt energi säkringsfri teknik 2006 Dvärgbrytare Multi 9 24
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Genomsläppt stötström och energi Effektbrytare Compact NS Genomsläppt stötström och energi, effektbrytare Compact NS 25
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Genomsläppt stötström och energi Effektbrytare Compact NS Energibegränsningskurvor 26
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Genomsläppt stötström och energi Effektbrytare Masterpact N/NW Genomsläppt stötström, effektbrytare Masterpact N och NW typ L1 och H3 Genomsläppt energi, Effektbrytare Masterpact N och NW typ L1 och H3 27
abellsamling Anteckningar
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Selektivitet Selektivitet Innehåll Definitioner 30 abeller Uppströms Nedströms Multi 9 Multi 9 38 Compact NG160, NSC Multi 9 63 Compact NSX M-D Multi 9 64 Compact NSX Micrologic Multi 9, Compact NSX Compact NS 630b-3200 Multi 9, Compact NSX, NS 68 Masterpact N Multi 9, Compact NSX, NS, Masterpact 74 Masterpact NW Multi 9, Compact NSX, NS, Masterpact 81 NS-630 DC NS-630DC 94 NW10 NW40 DC NS-630DC, NW10-40 DC 97 Selektivitet med smältsäkringar Definitioner 101 abeller Smältsäkring smältsäkring 106 Masterpact HVF kurva gg/am säkring 107 Masterpact EI kurva gg/am säkring 109 Compact NS gg/am säkring 111 Compact NSX gg/am säkring 112 gg säkring Compact NSX 114 gg säkring Multi 9 115 Diazedsäkring Multi 9 119 29
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Selektivitet Selektivitet är nyckeln till god driftkontinuitet i en anläggning. Selektiviteten kan vara: begränsad, eller total, beroende på karakteristiken hos valda apparater. Allmänt Selektivitet innebär att apparater som placeras i serie i en anläggning koordineras så att endast den apparat som befinner sig omedelbart uppströms ett fel löser ut. På så sätt bibehålls matningen till alla felfria delar av anläggningen. En selektivitetsgräns Is (i Ampere) definieras så här: felström > Is: nedströms och uppströms apparat löser ut, felström < Is: endast nedströms apparat löser ut. eknikerna som används är: strömselektivitet tidsselektivitet logisk selektivitet Dessutom kan selektiviteten radikalt förbättras genom att använda strömbegränsande apparater nedströms. Begränsad selektivitet Selektivitetsgränsen Is måste alltid ställas i relation till den största felström Ik 3max som kan uppkomma i punkten D2. då Is > Ik 3max är selektiviteten trots allt total, d v s inga felströmmar kan förekomma som skulle lösa ut uppströms och nedströms apparat. begränsad selektivitet råder då Is < Ik 3max. För felströmmar upp till Is kommer endast nedströms apparat att lösa ut. Däröver löser bägge apparaterna ut samtidigt illverkarnas uppgifter illverkarna anger som regel alltid de verkliga selektivitetsgränserna för apparatkombinationer, som även provats i enlighet med SS EN 60947-2. total selektivitet anges då Is Icu(D2). Kombinationen kommer då aldrig utsättas för en felström som kan lösa ut D1 och D2. då Is < Icu(D2) anges selektivitetsgränsen Is i Ampere. Denna gräns kan ändå vara högre än Ik 3max vid D2. I detta fall är selektiviteten total i den aktuella applikationen. Förklaring: Ik 3max = Maximal beräknad trefasig kortslutningsström Icu(D2) = Den yttersta brytförmågan för apparat D2 30
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Selektivitet Selektivitetstekniker strömselektivitet Denna teknik bygger helt på skillnaden i ströminställningar i de två apparaternas skydd. Selektivitetsgränsen Is blir: Is = Isd2 om inställningarna Isd1 och Isd2 ligger för nära eller sammanfaller, Is = Isd1 om inställningarna Isd1 och Isd2 är tillräckligt långt från varandra. Som allmän tumregel gäller att om: - Ir1/Ir2 > 2 och - Isd1/Isd2 > 2 är selektivitesgränsen Is = Isd1. Selektivitetskvalitet Selektiviteten är total om Is > Ik 3max (D2), med andra ord om Isd1 > Ik 3max (D2). Detta förutsätter: en relativt låg kortslutningsnivå Ik 3max (D2), en stor skillnad i märkström mellan apparaterna D1 och D2. Strömselektivitet gäller t ex för dvärgbrytare efter dvärgbrytare. tidsselektivitet idsselektivitet innebär en förbättring av strömselektiviteten genom att en tidsskillnad mellan kortslutningsstegen i de två apparaternas skydd introduceras. ekniken innebär att kortslutningsskyddet Isd i apparat D1 fördröjs med tiden tsd. Detta ger en tidsskillnad t mellan skydden. Inställningsnivåerna (Ir1, Isd1) för D1 och (ir2, Isd2) för D2 måste fortfarande respektera reglerna för strömselektivitet. Selektivitetsgränsen Is ökas åtminstone upp till gränsen Ii1, d v s momentanutlösaren i apparat D1. 31
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Selektivitet Selektivitetskvalitet Vi finner två olika scenario: sista skydd och/eller mellannivåer: Effektbrytare i kategori A används, och selektiviteten kan ökas upp till momentanutlösaren Ii för uppströms skydd. Med denna typ av apparater är dock nivån begränsad till ca 11-15 x In. Om Ik 3max(D2) inte är alltför hög som kan vara fallet för sista skyddet kan selektiviteten bli total. inkommande huvudbrytare och utgående grupper i huvudställverk: Eftersom driftkontinuiteten har högsta prioritet på denna nivå, används effektbrytare i kategori B som inkommande huvudbrytare. Dessa är specifikt konstruerade för tidsselektivitet då de har en mycket elektrodynamisk hållfasthet (Icw). Selektivitetsgränsen Is kan sträckas ända till Icw(D1). Även för mycket höga felströmsnivåer kan selektiviteten förbli total. Obs: Användande av effektbrytare i kategori B innebär att utrustningen kan komma att utsättas för höga elektrodynamiska och termiska påkänningar, och måste dimensioneras därefter. Denna typ av effektbrytare har ett överliggande momentant skydd Ii, som är justerbart samt ofta avställbart. Om Ii ställs av kommer selektiviteten att vara total, men risken för stora påfrestningar på utrustningen ökar. Ii kan även ställas på en lite lägre nivå, för att åstadkomma en kompromiss mellan selektivitet och kortare bryttider vid riktigt stora felströmmar. förbättrad selektivitet med strömbegränsande effektbrytare Vid användande av strömbegränsande effektbrytare nedströms kan selektivitetsnivåerna ytterligare höjas, utan att påkänningarna på utrustningen ökar. värtom skyddar strömbegränsande apparater utrustningen mycket effektivare än icke strömbegränsande apparater. Enligt figuren ovan ser nedströms apparat D2 en felström Id, och löser ut för denna. Uppströms apparat D1 ser då en felström: lika med Id för en icke strömbegränsande D2, lika med en begränsad felström ILd för en strömbegränsande D2. Selektivitetsgränsen flyttas på detta sätt högre och högre upp ju snabbare och bättre nedströms apparat strömbegränsar. Selektivitetskvalitet Användande av strömbegränsande apparater är mycket effektivt för att åstadkomma total selektivitet. Detta är fallet i större delen av ett lågspänningsnät eftersom nästan alla apparater som används är mer eller mindre strömbegränsande: dvärgbrytare (MCB) och motorskyddsbrytare är kraftigt strömbegränsande, isolerkapslade effektbrytare (MCCB) är oftast strömbegränsande, men stora skillnader finns mellan fabrikat och modellserier, öppna luftbrytare (ACB) är i allmänhet icke strömbegränsande, men undantag finns (Masterpact N/NW typ L1). 32
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Selektivitet Selektivitetstekniker (forts) logisk selektivitet Logisk selektivitet (kallas även Zone Selective Interlocking, ZSI) kan erhållas med effektbrytare typ Masterpact och Compact utrustade med specifika elektroniska skydd. Endast kortslutningsskyddet, Isd, och ett eventuellt jorfelsskydd, Ig, kontrolleras av den logiska selektiviteten. Ett eventuellt överliggande momentant kortslutningsskydd, Ii, kan inte styras av den logiska selektiviteten. Logisk selektivitet fungerar även mellan effektbrytare av samma typ och storlek, så länge inställningsreglerna respekteras. Skyddsinställningar för effektbrytare med logisk selektivitet tidsfördröjningar (tsd/tg): Samtliga skydd måste fördröjas minst ett steg (0,1 s). Nedströms skydd inte kan fördröjas mer än uppströms skydd. I vanliga fall fördröjs samtliga skydd lika mycket, ex vis steg 0,1 eller 0,2 på samtliga skydd. ströminställningar (Isd/Ig): En naturlig stegning av ströminställningarna måste uppfyllas (t ex Isd1 Isd2 Isd3) Funktionsprincip Effektbrytarnas skydd trådas samman med en kontrollkabel: ZSI ingångar: ingen signal = inget fel nedströms. Skyddet ligger i stand-by utan tidsfördröjning (oberoende av den verkliga inställningen), signal = fel nedströms, men detekterat av ett annat skydd. Skyddet övergår till sin inställda tidsfördröjning (t ex 0,1 s). ZSI utgångar: ingen signal = skyddet har inte sett något fel och sänder ingen signal uppströms, signal = skyddet har sett ett fel och sänder en fördröjningssignal uppströms. Via kontrollkabeln trådas alla skydd samman i kaskadform (se illustration). Vid ett fel kommer alla skydd (som ser felströmmen) att sända en signal till uppströms skydd, som därmed bibehåller sin inställda tidsfördröjning. Det skydd som befinner sig närmast felet får ingen signal, och kommer att lösa ut så gott som momentant. Selektivitetskvalitet Logisk selektivitet medger: enkel selektivitet i tre nivåer eller mer, eliminering av stora påkänningar i anläggningen relaterade till stora tidsfördröjningar (jfr tidsselektivitet). Även vid ljusbågsfel i huvudställverket kommer huvudbrytaren att lösa ut i princip momentant. Alla fel kommer att bortkopplas utan fördröjning, enkel selektivitet med strömbegränsande effektbrytare (utan logisk selektivitet) nedströms en serie effektbrytare med logisk selektivitet. Logisk selektivitet rekommenderas och används i stor utsträckning i t ex USA. 33
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Selektivitet Selektivitetsregler Allmänna regler för selektivitet Överlastskydd För en godtycklig överlastström blir selektiviteten total om utlösningskurvorna inte överlappar varandra. I allmänhet gäller detta om inställningarna Ir1/Ir2 >2. I detta fall är selektivitetsgränsen Is minst lika med kortslutningsskyddets inställning för uppströms apparat (Isd1). Det är dock inte av något större intresse att beakta selektiviteten vid överlast, eftersom varje apparat kommer att följas av flera parallella skydd nedströms. Uppströms skydd ser alltså summan av flera belastningar nedströms. En selektivitetsanalys är således både omöjlig och ointressant. Hela problematiken regleras av den antagna sammanlagringsfaktorn för nedströms belastningar. Kortslutningsskydd tidsselektivitet Utlösningen för uppströms skydd fördröjs med tiden t. villkoren för strömselektivitet måste fortfarande vara uppfyllda, tidsfördröjningen t måste vara tillräckligt lång för att nedströms skydd hinner fullborda hela brytförloppet. idsselektivitet innebär att selektivitetsgränsen Is kan flyttas upp till det överliggande momentana skyddet Ii för uppströms apparat. Selektiviteten kan bli total om uppströms apparat: är en effektbrytare i kategori B, har ett Icw värde lika med dess brytförmåga Icu. I annat fall är selektiviteten total endast om momentanutlösaren Ii för uppströms apparat är högre än den maximala felströmmen i den punkt där nedströms apparat är installerad, Ii(D1) > Ik 3max(D2). logisk selektivitet Selektiviteten är total. allmänna regler Det finns egentligen inga allmängiltiga selektivitetsregler. om en kortslutningsberäkning klart visar att Ik 3max(D2) är mindre än inställningen för momentanutlösaren Ii(D1) är selektiviteten total. Detta är i praktiken sällan möjligt att åstadkomma, eftersom uppströms apparat måste respektera utlösningsvillkoret och lösa ut i princip momentant även för den minsta felström den råka ut för. Detta är i praktiken oftast en jordslutningsström omedelbart uppströms D2, vilket är en betydligt lägre ström än Ik 3max(D2). Det är istället tillverkarna som testar sina apparater i alla olika selektivitetskombinationer. Man utgår då ifrån energikurvor snarare än ström-tid kurvor (max genomsläppt energi för nedströms apparat jämförs med den minsta energi som krävs för at uppströms apparat ska påbörja brytförloppet). På så sätt får man de verkliga selektivitetsgränserna för varje kombination av skydd, med hänsyn taget till strömbegränsningsegenskaper mm. Kritiska felströmsnivåer och/eller apparatkombinationer testas alltid i högeffektlaboratorium för att säkerställa att verkligheten överensstämmer med teorin. genomsläppt energi min. utlösningsenergi illverkarna presenterar sedan selektivitetsresultaten i tabellform, s k selektivitetstabeller, vilka egentligen är en tillverkargaranti för selektivitet. 34
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Selektivitet, Schneiders lösningar Med effektbrytare Masterpact typ N1 och H1 är selektiviteten alltid total mot alla nedströms apparater, om följande 4 villkor uppfylls: förhållandet mellan Ir inställningen i apparaterna skall vara minst 1,6 förhållandet mellan Isd inställningen i apparaterna skall vara minst 1,5 tidsfördröjningen tsd skall vara ett steg högre i uppströms apparat momentanutlösaren Ii i uppströms apparat skall vara i läge OFF. Selektivitetsregler från 1 A till 6300 A Generella selektivitetsregler (för eldistributionsapplikationer) Överlastskydd uppströms och nedströms apparater är utrustade med termomagnetiska (elektromekaniska) skydd. Strömselektivitet erhålls alltid mellan Schneider Electric effektbrytare och dvärgbrytare om förhållandet mellan apparaternas skyddsinställningar är: - större än 1,6 för det termiska skyddet, - större än 2 för det magnetiska skyddet. uppströms apparat har elektroniskt skydd och nedströms apparat är utrustad med termomagnetiskt (elektromekaniskt) skydd. Strömselektivitet erhålls alltid mellan Schneider Electric effektbrytare och dvärgbrytare om förhållandet mellan apparaternas skyddsinställningar är: - större än 1,6 * till 2,5 för Ir inställningen kontra det termiska skyddet, - större än 1,5 för Isd inställningen kontra det magnetiska skyddet. uppströms och nedströms apparater är utrustade med elektroniska skydd. Strömselektivitet erhålls alltid mellan Schneider Electric effektbrytare om förhållandet mellan apparaternas skyddsinställningar är: - större än 1,2 * till 1,6 för Ir inställningen, - större än 1,5 för Isd inställningen. *) Om uppströms skydd har ställbar tidsfördröjning tr för överlastskyddet Ir. Kortslutningsskydd tidsselektivitet idsselektivitet erhålls alltid mellan Schneider Electric effektbrytare så snart uppströms apparat har tidsfördröjningen tsd är minst ett steg högre än nedström apparat. logisk selektivitet Selektiviteten är alltid total. Selektivitetsregler för Masterpact N och NW Masterpact N och NW typ N1 och H1 otal tidsselektivitet erhålls alltid mellan en Masterpact N eller NW typ N1 eller H1 (Icw = Icu) placerad uppströms vilken annan apparat som helst, bara de generella reglerna ovan respekteras. Masterpact NW typ H2 och H3 idsselktivitet kan erhållas upp till apparatens korttidshållfasthet Icw, m a o: 86 ka för Masterpact NW H2 ka för Masterpact NW H3 - I ett huvudställverk med mycket hög kortslutningsnivå (vänstra bilden nedan) är selektiviteten alltså inte total mellan huvudbrytaren D1 och en utgående grupp D2. - Selektiviteten är oftast total mellan en utgående grupp D1 i ett huvudställverk och en apparat placerad i ett underställverk ett visst avstånd från huvudställverket (högra bilden nedan). 35
abellsamling säkringsfri teknik 2010 Selektivitet, Schneiders lösningar Naturlig selektivitet mellan effektbrytare typ Compact NSX Selektivitet mellan effektbrytare för distribution ack vare Compact NSX unika brytteknik kan enkla selektivitetsregler sättas upp. Överlast: strömselektivitet Strömselektiviteten gäller enligt vad som beskrivits under Generella selektivitetsregler, och erhålls alltså så snart förhållandet mellan skyddsinställningarna i uppströms och nedströms apparat är: - större än 1,2 till 2,5 för Ir inställningen - större än 1,5 till 2 för Isd inställningen beroende på vilken typ av skydd som valts. Låga kortslutningsströmmar: tidsselektivitet Uppströms kortslutningsskydd D1 är något fördröjt, upp till apparatens reflexutlösning. Därför kommer nedströms apparat, som har en lägre märkström, att reagera snabbare. Den löser ut på kortare tid än fördröjningen i uppströms apparat. idsselektiviteten gäller upp till refexutlösningen i uppströms apparat (cirka 25-35 x In). idsselektiviteten fungerar mellan alla Compact NS om skillnaden i apparaternas märkström är större än en faktor 2,5. Höga kortslutningsströmmar: energiselektivitet Den unika brytteknik som utvecklats för Compact NSX, med extremt god strömbegränsning och reflexutlösning, möjliggör en naturlig stegning av energiutlösningskurvorna för apparat D1 och D2. Funktionsprincip En mycket hög kortslutningsström kommer att detekteras av både apparat D1 och D2 varpå deras huvudkontakter samtidigt kommer att repulsera, öppna en aning, och börja begränsa felströmmen och den genomsläppta energin. Eftersom nedströms apparat är mindre, har en lägre märkström, kommer den att strömbegränsa mer än uppströms apparat. Därav följer att: ljusbågsenergin blir relativt hög i D2, och kommer att lösa ut apparaten med reflexutlösning, ljusbågsenergin blir relativt låg i D1, och är inte tillräcklig för att provocera fram en reflexutlösning. genomsläppt energi min. utlösningsenergi Denna teknik innebär att enkla regler för selektiviteten kan sättas upp. Selektiviteten är total mellan alla Compact NSX om skillnaden i apparaternas märkström är större än en faktor 2,5. Denna typ av selektivitet är en utökning av begreppen strömselektivitet och tidsselektivitet, och kallas energiselektivitet. 36