Skydd av lsp/lsp transformatorer Inkopplingsströmmar Vid spänningssättning av en lsp/lsp transformator kan en kraftig strömspik observeras. Denna beror på att järnkärnan i transformatorn magnetiseras och resultatet blir en överlagrad likströmskomposant. Denna strömrusning kommer att påverka valet av skyddsapparat. Toppvärdet av första halvperioden når ofta 10 till 15 gånger transformatorns märkström (uttryckt i effektivvärde) och kan nå nivåer upp till 20 till 25 gånger märkströmmen även för transformatorer mindre än 50 kva. Denna transienta strömrusning avtar mycket snabbt (inom några få millisekunder). Val av skydd för transformatorn Schneider Electric har genomfört ett omfattande testprogram för att optimera valet av skydd framför lsp/lsp transformatorer. Effektbrytarna av typ Compact och Masterpact i tabellerna ger följande fördelar: skydd för transformatorn mot onormal överlast. inga obefogade utlösningar vid spänningssättning av primärlindningen oförändrade prestanda hos effektbrytaren Standardtransformatorer har använts vid testerna, men värdena har omräknats för ett toppvärde på 25 gånger märkström. Tabellerna indikerar lämpligt val av effektbrytare och utlösare beroende på: primärspänningen (230 V eller 400 V) transformatortyp (enfas eller trefas) De baseras på den vanligaste typen av transformatorer, där primärlindningen ligger utanför sekundärlindningen (1). Valet av effektbrytarens brytförmåga (N/H/L) görs på grundval av i anslutningspunkten tillgänglig kortslutningsström. Skydd med effektbrytare typ Compact NS Compact NS100 till NS250 med utlösare typ TM-D Transformatoreffekt (kva) Skyddas av effektbrytare typ 240V 1-fas 240V 3-fas 415V 3-fas Effektbrytare Utlösare Ir max 415V 1-fas 3 5 till 6 9 till 12 NS100N/H/L TM16D 1 5 8 till 9 14 till 16 NS100N/H/L TM25D 1 7 till 9 13 till 16 22 till 28 NS100N/H/L TM40D 1 12 till 15 20 till 25 35 till 44 NS100N/H/L TM63D 1 16 till 19 26 till 32 45 till 56 NS100N/H/L TM80D 1 18 till 23 32 till 40 55 till 69 NS160N/H/L TM100D 1 23 till 29 40 till 50 69 till 87 NS160N/H/L TM125D 1 29 till 37 51 till 64 89 till 111 NS250N/H/L TM160D 1 37 till 46 64 till 80 111 till 139 NS250N/H/L TM200D 1 (1) För andra lindningar, kontakta Schneider. Om en effektbrytare framför en transformator mindre än 5 kva och med en omsättning 1:1 löser ut, prova att växla primär- och sekundärsidan innan en större effektbrytare installeras. Inkopplingsströmmen kan dubblas om primärlindningen ligger innanför sekundärlindningen. 182
Skydd av lsp/lsp transformatorer Skydd med effektbrytare typ Compact NS eller Masterpact Compact NS100 till NS1600 och Masterpact med elektroniska utlösare Transformatoreffekt (kva) Skyddas av effektbrytare typ 240V 1-fas 240V 3-fas 415V 3-fas Effektbrytare Utlösare Ir max 415V 1-fas 4 till 7 6 till 13 11 till 22 NS100N/H/L STR22SE 40 0,8 9 till 19 16 till 30 27 till 56 NS100N/H/L STR22SE 100 0,8 15 till 30 05 till 50 44 till 90 NS160N/H/L STR22SE 160 0,8 23 till 46 40 till 80 70 till 139 NS250N/H/L STR22SE 250 0,8 37 till 65 64 till 112 111 till 195 NS400N/H STR23SE / 53UE 400 0,7 37 till 55 64 till 95 111 till 166 NS400L STR23SE / 53UE 400 0,6 58 till 83 100 till 144 175 till 250 NS630N/H/L STR23SE / 53UE 630 0,6 58 till 150 100 till 250 175 till 436 NS630bN/H NT06H1 74 till 184 107 till 319 222 till 554 NS800N/H NT08H1 NW08N1/H1 90 till 230 159 till 398 277 till 693 NS1000N/H NT10H1 NW10N1/H1 115 till 288 200 till 498 346 till 866 NS1250N/H NT12H1 NW12N1/H1 147 till 368 256 till 640 443 till 1108 NS1600N/H NT16H1 NW16N1/H1 184 till 460 320 till 800 554 till 1385 NW20N1/H1 230 till 575 400 till 1000 690 till 1730 NW25H2/H3 294 till 736 510 till 1280 886 till 2217 NW32H2/H3 183
Skydd av kondensatorbatterier Dimensionering av effektbrytare för skydd av kondensatorbatterier Tillåtna spänningsvariationer, både i grundtonen och övertonerna, kan leda till en ökning av belastningsströmmen med upp till 30%. Tillåtna toleranser i kondensatorbatterier kan även de leda till en belastningsökning med upp till 15% (kan vara mindre om tillverkaren specifikt anger detta). Som en konsekvens av detta bör anslutningskablar likväl som effektbrytaren för kondensatorbatteriet överdimensioneras med 1,3 x 1,15 = 1,5 gånger märkström. Tabellen nedan anger för olika kondensatorbatterier den minsta effektbrytaren som kan användas för skydd och manöver. Tabellen har utprovats med kondensatorbatterier av fabrikat Rectiphase. För andra fabrikat kan tabellen användas som guide, men utgör då ingen hundraprocentig funktionsgaranti. Apparaternas brytförmåga (N/H/L resp. N1/H1/H2/L1) måste väljas med hänsyn till den maximala kortslutningsströmmen i den punkt apparaten installeras. Minsta effektbrytare typ Compact eller Masterpact samt minsta inställning av dess skydd för skydd av olika stora kondensatorbatterier (400 V nät) kondensator batteri (kvar) effektbrytare utlösare märkström eller inställning (A) 10 NC100 * 20 20 NS100 TM40D/STR22SE 40 30 NS100 TM63D/STR22SE 63 40 NS100 TM80D/STR22SE 80 50 NS100 TM100D/STR22SE 100 60 NS160 TM125D/STR22SE 125 80 NS160 TM160D/STR22SE 160 100 NS250 TM200D/STR22SE 200 120 NS250 TM250D/STR22SE 250 140 NS400 STR23SE/STR53UE 280 180 NS400 STR23SE/STR53UE 360 200 NS400 STR23SE/STR53UE 400 240 NS630 STR23SE/STR53UE 470 250 NS630 STR23SE/STR53UE 490 290/300 NS630 STR23SE/STR53UE 592 360 C801 M08 720 700 390 C801 770 M08 420 C1001 830 M10 480 C1001 950 M10 540 C1251 1060 M12 600 C1251 1180 M16 660 M16 1300 720 M16 1420 * Dvärgbrytare ur Multi9 sortimentet. 184
Skydd i likspänningsnät Urvalskriterier Valet av lämplig effektbrytare för skydd av en likströmsinstallation beror i huvudsak på följande: märkströmmen som avgör brytarstorleken märkspänningen som avgör antalet poler i serie som krävs för brytning maximal kortslutningsström i installationen som avgör brytförmågan jordningssystem(se nedan). systemtyp jordade system isolerade system en polaritet av DC matningen är jordad DC matningens mittpunkt är jordad diagram och olika typer av fel feleffekt fel A max. Ik endast positiv polaritet aktiv Ik nära max. Ik endast positiv polaritet aktiv spänning U/2 max. Ik båda polariteterna aktiva fel B max. Ik båda polariteterna aktiva fel C ingen effekt samma som fel A men i det här fallet är det den negativa polariteten som är aktiv ingen effekt max. Ik båda polariteterna aktiva ingen effekt allvarligaste felet fel A fel A och C fel B distribution av brytande poler poler som krävs för att utföra brytningen i serie på den positiva polariteten på varje polaritet måste det finnas det antal poler som krävs för att genomföra en brytning på max. Ik vid U/2 de poler som krävs för att utföra brytningen fördelas mellan de båda polariteterna Beräkning av kortslutningsströmmar (Ik) vid batteripolerna När en kortslutning uppstår vid polerna avger batteriet ström enligt Ohms lag: där Vb = maximal urladdningsspänning (batteri 100 % laddat). och Ri = intern resistans motsvarande summan av cellresistansen (siffran fås normalt från tillverkare enligt batteriets kapacitet). Exempel Vad är kortslutningsströmmen vid polerna hos ett batteri med följande specifikationer: max. urladdningsspänning: 240 V (110 celler på 2.2 V) urladdningsström: 300 A livslängd: 1/2 timme; inre motstånd: 0.5 mω per cell. Ri = 110 x 0.5 x 10-3 = 55 x 10-3 Ovanstående beräkning visar att kortslutningsströmmen är förhållandevis låg. Observera: Om det inre motståndet är okänt kan följande formel användas: Ik= kc, där C är batteriets kapacitet uttryckt i Ampere-timmar och k är en koefficient nära 10 men alltid lägre än 20. 185
Skydd i likspänningsnät Exempel 1 Bestäm vilket skydd som krävs för en 80 A grupp i ett 125 V DC nätverk med en jordad negativ pol och en Ik på 15 ka. Tabellen nedan visar att en effektbrytare NG125N (25 ka, 2P, 125 V) bör användas. Tabellen på motstående sida visar att båda effektbrytarpolerna bör installeras på den positiva polen i nätverket. En extra effektbrytarpol kan installeras på den negativa polen i nätverket för isolation. Exempel 2 Bestäm vilket skydd som krävs för en 100A grupp i ett 250 V DC nätverk med en jordad mittpunkt och en Ik på 15 ka. Varje pol utsätts för max U/2 = 125 V. Tabellen nedan visar att effektbrytare NG125N (25kA, 2P, 125 V), NS100N (50 ka, 1P, 125V) eller NS160N (50 ka, 1P, 125 V) bör användas. Tabellen på motstående sida visar att båda effektbrytarpolerna måste delta i brytningen vid en spänning på 125 V. Exempel 3 Bestäm vilket skydd som krävs för en 160A grupp i ett ojordat 500 V DC nätverk med en Ik på 35 ka. Tabellen nedan visar att effektbrytare NS160N (50 ka, 2P, 500 V) bör användas. Tabellen på motstående sida visar att hälften av de effektbrytarpoler som krävs för brytning bör installeras på den positiva polen i nätverket och andra hälften på den negativa polen. Tabell över effektbrytare för likström typ märkström (A) brytförmåga (ka) (L/R 0,015 s) skydd mot skydd mot och utlösningsenheter (och antal poler som krävs för brytning) överbelastning kortslutning 24/48 V 125 V 250 V 500 V 750 V (termisk) (magnetisk) NG125N 10-125 25 (1p) 25 (2p) 25 (4p) samma som i 1,42 x inställt värde NG125L 10-80 50(1p) 50 (2p) 50 (4p) AC-system NS100N 16-25-40-63-80-100 50(1p) 50 (1p) 50 (1p) 50 (2p) samma som i samma som i NS160N 80-100-125-160 50 (1p) 50 (1p) 50 (1p) 50 (2p) AC-system AC-system NS160H 80-100-125-160 85 (1p) 85 (1p) 85 (1p) 85 (2p) NS160L 80-100-125-160 100 (1p) 100 (1p) 100 (1p) 100 (2p) NS250N 160-200-250 50 (1p) 50 (1p) 50 (1p) 50 (2p) NS250H 160-200-250 85 (1p) 85 (1p) 85 (1p) 85 (2p) NS250L 160-200-250 100 (1p) 100 (1p) 100 (1p) 100 (2p) NS400H MP1/MP2/MP3 85 (1p) 85 (1p) 85 (1p) 85 (2p) inget termiskt skydd: särskilt utformade för NS630H MP1/MP2/MP3 85 (1p) 85 (1p) 85 (1p) 85 (2p) ett exernt relä måste likström C1251N-DC P21/P41-1250 50 (1p) 50 (1p) 50 (2p) 50 (3p) 25 (3p) installeras 186
Skydd i 400 Hz nät Utlösningsvärden Ströminställningarna vid 400 Hz erhålls genom att 50 Hz-värdena multipliceras med följande koefficienter: K1 för överlastskydd K2 för kortslutningsskydd. På justerbara skydd är dessa koefficienter oberoende av skyddets inställningar. Termiska skydd Inställningarna är lägre vid 400 Hz än vid 50 Hz (K1 < 1). Magnetiska skydd Inställningarna är omvänt högre vid 400 Hz än vid 50Hz (K2 > 1). Justerbara skydd bör ställas in på minimum, eller använd Compact effektbrytare utrustade med lågt ställda magnetiska skydd (typ G). Elektroniska skydd Fördelen med elektroniska skydd är ökad driftstabilitet när frekvensen varierar. Utrustningen är dock fortfarande utsatt för frekvensrelaterade temperatureffekter som ibland kan begränsa användningsområdet för den här typen av apparater. Kolumn K1 i tabellen anger maximalt tillåten strömstyrka som får användas för den aktuella apparaten (max inställning). Termomagnetiska skydd effektbrytare skydd termisk K1 magnetisk K2 inställning vid 40ºC inställning NS100N TM16G 16 0.95 63 1.6 TM25G 25 0.95 80 1.6 TM40G 40 0.95 80 1.6 TM63G 63 0.95 125 1.6 NS250N TM16D 16 0.95 240 1.6 TM25D 25 0.95 300 1.6 TM40D 40 0.95 500 1.6 TM63D 63 0.95 500 1.6 TM80D 80 0.9 650 1.6 TM100D 100 0.9 800 1.6 TM125D 125 0.9 1000 1.6 TM160D 160 0.9 1250 1.6 TM200D 200 0.9 1000 (*) 1.6 TM250D 250 0.9 1250 (*) 1.6 (*) För TM200D och TM250D måste Im ställas på min-värde. Elektroniska skydd effektbrytare skydd märkdata lång tid kort tid K2 Ir vid 50 Hz Ir maxi Irm vid 50 Hz (A vid 40ºC) K1 (A) NS100N STR22SE 40...100 0.4 till 1 2 till 10 Ir 1 NS250N STR22SE 100...250 0.4 till 0.9 2 till 10 Ir 1 NS400N STR23SE 400 0.4 till 0.8 1.5 till 10 Ir 1 NS630N STR23SE 630 0.4 till 0.8 1.5 till 10 Ir 1 NS400N STR53SE 400 0.4 till 0.8 1.5 till 10 Ir 1 NS630N STR53SE 630 0.4 till 0.8 1.5 till 10 Ir 1 C801N 800 0.4 till 0.75 1.5 till 10 Ir 0.97 STR35SE/GE 800 0.4 till 0.75 1.5 till 10 Ir 0.97 C1001N 1000 0.4 till 0.75 1.5 till 10 Ir 0.97 STR35SE/GE 1000 0.4 till 0.75 1.5 till 10 Ir 0.97 C1251N 1250 0.4 till 0.75 1.5 till 10 Ir 0.97 STR35SE/GE 1250 0.4 till 0.75 1.5 till 10 Ir 0.97 187
Skydd i 400 Hz nät Brytförmåga hos Compact NS och Compact effektbrytare vid 400 Hz 440 V, 400 Hz effektbrytare NS100N NS250N NS400N NS630N C801N C1001N C1251N brytförmåga 12 ka 4,5 ka 10 ka 10 ka 25 ka 25 ka 25 ka MN eller MX utlösningsspolar Compact NS100-630 Med effektbrytare i 400 Hz-system kan endast utlösare 125 V DC användas. Utlösaren ska försörjas av 400 Hz-systemet via en likriktarbrygga (se tabellen nedan) och en extra resistor som väljs med hänsyn till spänningen i systemet och typen av effektbrytare. U(V) 400Hz likriktare extra resistor 220/240 V Thomson 110BHz eller 4.2 kω - 5 W General Instrument W06 eller Semikron SKB vid 1,2/1,3 380/420 V Semikron SKB vid 1,2/1,3 10.7 k Ω - 10 W Observera: även andra modeller av likriktarbryggor med motsvarande egenskaper kan användas. Compact C801-1251 Nedanstående utlösningsspolar är utformade för drift vid 400 Hz. U(V) 400Hz katalognummer MN 110/130 V 44925 MN 208/250 V 44926 MN 380/415 V 44932 MX 380/415V 44914 188
Schneider Electric AB Djupdalsvägen 17-19 Ordertel: 0157-652 10 Lokala säljkontor: Box 954 Orderfax: 0157-652 51 el 53 Malmö, tel: 040-22 75 40, fax: 040-94 31 70 191 29 Sollentuna Lev.bevakning: 0157-652 70 Göteborg, tel: 031-748 35 00, fax: 031-68 35 40 Tel: 08-623 84 00 Flen, tel: 0157-652 00, fax: 0157-652 51 el 52 Fax: 08-623 84 85 Stockholm, tel: 08-623 84 00, fax: 08-623 84 80 E-post: info@se.schneider-electric.com Sundsvall, tel: 060-57 27 00, fax: 060-57 27 03 Centrallager, administration och verkstad: Hemsida: www.schneider-electric.se Flen, tel: 0157-652 00, fax: 0157-652 50 Tabellsamling Säkringsfri teknik 2003:3 03/2003