Beveiliging van circuits: een uitgebreide technische analyse- en toepassingsgids voor laag-{0}} en hoogspannings- en hoogspanningszekeringen-

Op het gebied van energiesystemen en industriële elektriciteit dienen zekeringen als beveiligingsapparaten die worden gekenmerkt door een eenvoudige constructie en snelle respons; ze spelen een cruciale rol bij het onderbreken van foutstromen, het voorkomen van schade aan apparatuur en het tegengaan van de verspreiding van ongevallen. Of het nu om laag-distributienetwerken of hoog-hoogspanningstransmissielijnen gaat, een grondig begrip van de kenmerken van zekeringselementen, selectiecriteria en operationele onderhoudsvereisten is essentieel voor het garanderen van de algehele elektrische veiligheid.

 

 

 

Het zekeringselement (gewoonlijk de zekeringverbinding of zekeringstrip genoemd) is het kernonderdeel van de zekering; Veel voorkomende materialen zijn lood-tinlegeringen, aluminiumlegeringen, zink, koper en zilver. Wanneer er een overbelasting of kortsluiting- optreedt, zorgt de door de overstroom gegenereerde warmte ervoor dat het element smelt, waardoor het circuit automatisch wordt onderbroken. Zekeringen vertonen typische omgekeerde-tijdbeveiligingskenmerken: hoe hoger de foutstroom, hoe korter de tijd die nodig is voordat de zekering doorbrandt.

 

Bij het ontwerp van het systeem en de selectie van apparatuur moeten strikte elektrische normen worden gevolgd. Het uiteindelijke uitschakelvermogen van de zekering moet gelijk zijn aan of groter zijn dan de RMS-waarde van de potentiële kortsluitstootstroom in de lijn. Bovendien zijn goede selectiviteit en coördinatie tussen stroomopwaartse en stroomafwaartse zekeringen vereist; Normaal gesproken moet de nominale stroom van het stroomopwaartse zekeringelement twee tot drie keer zo groot zijn als die van het stroomafwaartse element om "sympathisch trippen" te voorkomen (waarbij een stroomafwaartse fout ervoor zorgt dat een stroomopwaartse zekering doorbrandt), wat de omvang van de stroomstoring onnodig zou vergroten. Beveiligingsstrategieën variëren afhankelijk van het type belasting:

 

Motorcircuits:Voor een enkele motor wordt de nominale stroom van het zekeringelement gewoonlijk geselecteerd op 1,5 tot 2,5 keer de nominale stroom van de motor. Voor meerdere motoren wordt de totale nominale stroom berekend als 1,5 tot 2,5 maal de capaciteit van de grootste motor plus de berekende belastingsstroom van de overige motoren.

 

Verlichting en elektrische ovenbelastingen:De nominale stroom van het zekeringelement moet gelijk zijn aan of iets hoger dan de nominale stroom van de belasting.

 

Beperkingen voor circuitindeling:Het installeren van zekeringen op de neutrale draad van twee-fase drie-draden of drie-fase vier- systemen is ten strengste verboden; een gebroken neutrale draad kan leiden tot spanningsonevenwichtigheden en doorbranden van apparatuur.

 

Om zich aan te passen aan complexe bedrijfsomgevingen en de isolatieprestaties te verbeteren, is het structurele ontwerp van moderne zekeringen steeds geavanceerder geworden. Hoogwaardige materialen-zoals de keramische lichamen die worden gebruikt in NH-messen-bladtype aM-zekeringverbindingen-worden bijvoorbeeld vaak gebruikt voor de behuizing om uitstekende hittebestendigheid en mechanische sterkte te garanderen.

 

 

 

Laag{0}}zekeringen met een lage spanning worden op basis van hun structurele ontwerp in drie typen onderverdeeld: open, half-gesloten en gesloten. Open-zekeringen zijn alleen geschikt voor toepassingen met lage kortsluitstromen-; semi-gesloten typen bieden enige controle over de richting van de boogontlading; gesloten typen bevatten het zekeringselement volledig in een behuizing en bieden zo het hoogste veiligheidsniveau. Wat materialen betreft, worden componenten met hoge spanningsweerstand en isolatie-eigenschappen veel gebruikt; Keramiekbuizen van 95% aluminiumoxide met een hoge-zuiverheid dienen bijvoorbeeld als beschermende behuizingen, die bestand zijn tegen de intense hitte die wordt gegenereerd tijdens het smeltmoment en tegelijkertijd helpen bij het blussen van de interne boog.

 

Veel voorkomende laagspanningszekeringen-, gecategoriseerd op functie en toepassing, zijn onder meer:

Porseleinen plug-in zekeringen (bijv. RCIA-serie):Meestal gebruikt voor algemene verlichting en motorcircuits met kleine- capaciteit; ze hebben een eenvoudige structuur en zijn gemakkelijk te vervangen.

 

Gesloten buiszekeringen (bijv. RM-serie):Deze zijn voorzien van een -vullervrij ontwerp en maken vaak gebruik van gestempelde zekeringselementen met variabele doorsnede-; ze worden voornamelijk gebruikt in AC 380V- en DC 440V-systemen. Versies met hoge-specificaties kunnen vierkante keramische lichamen gebruiken voor superieure mechanische ondersteuning en interne ruimte voor boogdoving.

 

Zekeringen van het type schroef- (bijvoorbeeld RL1-serie):Deze bevatten kwartszandvuller en een doorgebrande-lontindicator. Wanneer zich een boog vormt, koelt het kwartszand deze snel af, waardoor een ultiem breekvermogen tot 50 kA mogelijk wordt. Bepaalde hoogwaardige industriële zekeringen in deze categorie maken gebruik van keramische C221-behuizingen van Steatiet (gebruikelijk in zekeringen van het NH--type) om de algehele elektrische prestaties te verbeteren.

 

Snel-werkende zekeringen (bijv. RS- en RLS-serie):Deze zijn speciaal ontworpen om siliciumgelijkrichters en halfgeleiderapparaten te beschermen en beschikken over extreem snelle responstijden; hun zekeringselementen mogen nooit worden vervangen door standaardzekeringen.

 

Gevulde, gesloten buiszekeringen (bijv. RTO-serie):Deze maken gebruik van koperen strips met variabele-dwars-doorsnede gecombineerd met kwartszand voor boogdoving; ze bieden een hoog uitschakelvermogen en zijn geschikt voor elektriciteitsnetwerken die onderhevig zijn aan hoge kortsluitstromen. Om de isolatieveiligheid onder extreme omstandigheden te garanderen, zijn sommige componenten voorzien van keramische elektrische isolatoren om de algehele spanningsbestendigheid te verhogen.

 

Zelf-zekeringen resetten:Deze gebruiken metallisch natrium als smeltelement. Tijdens een kortsluiting warmt het metallische natrium snel op en verdampt, waardoor een hoge- weerstandstoestand ontstaat die de foutstroom beperkt; Zodra de laag{2}}stroomonderbreker het circuit onderbreekt, koelt het natrium af en stolt het, waardoor het zijn geleidbaarheid terugkrijgt en hergebruikt kan worden zonder vervanging. Het buisontwerp bevat elektrische isolatoren van steatiet-keramiek om een ​​betrouwbare elektrische isolatie te garanderen tijdens de herhaalde verdampingscycli.

 

Met de vooruitgang van nieuwe energie- en industriële automatisering zijn zekeringtoepassingen steeds gespecialiseerder geworden. De markt heeft de opkomst gezien van componenten die zijn afgestemd op specifieke bedrijfsomstandigheden, zoals keramische lichamen voor DC-zekeringverbindingen (compatibel met DC-systemen) en keramische lichamen voor snel-werkende zekeringen (ontworpen voor hoge- hoge frequentie, snelle respons). Bij hoogwaardige productie-worden vierkante keramische buizen van hoge-kwaliteit aluminiumoxide ook veel gebruikt als componenten in precisiezekeringen.

 

 

Hoogspanningszekeringen- worden voornamelijk gebruikt voor kortsluiting- en bescherming tegen overbelasting in 3-35 kV-stroomleidingen, transformatoren en spanningstransformatoren. Vanwege de enorme boogenergie in hoogspanningscircuits- worden smeltveiligheidselementen doorgaans gemaakt van koper of zilver, waarbij kleine tinbolletjes op de smeltdraad zijn gelast om de smelttemperatuur te verlagen (gebruikmakend van het "metallurgische effect"). Hoogspanningszekeringen vallen in twee hoofdcategorieën:

 

Hoog{0}}stroom-beperkende zekeringen binnenshuis (bijv. RN1- en RN2-serie):De zekeringsbuis is stevig gevuld met kwartszand. Wanneer een foutstroom het smeltelement doet smelten, worden metaaldamp en geïoniseerde gassen in de tussenruimten van het kwartszand geperst, waar ze snel afkoelen en condenseren, waardoor de boog wordt gedoofd voordat de stroom nul bereikt. Specifieke hoog-stroom-beperkende ontwerpen maken gebruik van keramische buizen van 95% aluminiumoxide die bestand zijn tegen intense stroom-overspanningen en thermische schokken.

 

Hoogspanningszekeringen voor buiten- (drop-) zekeringen (bijv. model RW4-10):Deze maken gebruik van buiswanden gemaakt van gas-genererend materiaal; de hoge temperatuur van de boog zorgt ervoor dat het materiaal uiteenvalt en grote hoeveelheden gas vrijkomen, waardoor een longitudinale boog-blussende explosie ontstaat. Wanneer de zekeringsdraad smelt, komt het vergrendelingsmechanisme los, waardoor de zekeringsbuis onder zijn eigen gewicht kan kantelen en vallen, waardoor een duidelijke fysieke ontkoppelingsopening ontstaat. Voor bepaalde hoog-stroomstroom-begrenzingsapparaten buitenshuis worden robuuste keramische buisconstructies gebruikt om effectief bestand te zijn tegen barre weersomstandigheden.

 

Bovendien zijn in opkomende sectoren zoals vermogenselektronica en nieuwe energievoertuigen de fysieke beschermingseisen voor zekeringen steeds strenger geworden. Er worden bijvoorbeeld speciale zekeringslichamen-zoals die gemaakt van 95% aluminiumoxide-keramiek-gebruikt om de trillingsweerstand en de hoge-spanningstolerantie te verbeteren. In sterk geautomatiseerde apparatuur spelen gespecialiseerde componenten zoals keramische behuizingen voor auto's en elektronische zekeringen een cruciale rol bij het waarborgen van de veiligheid van circuits. Ondertussen zijn porseleinen keramische zekeringsbuizen, bekend om hun uitstekende isolatie en thermische stabiliteit, al lang effectief gebleken in verschillende stroomdistributiebeschermingseenheden.

 

 

 

Om de stabiele werking van de zekeringen op lange- termijn te garanderen, moeten de volgende onderhoudsvereisten strikt in acht worden genomen:

 

Installatiekwaliteit:Tijdens de installatie van het zekeringelement moet voor een goed contact worden gezorgd om overmatige contactweerstand te voorkomen, die warmte zou kunnen genereren en tot hinderlijke uitschakelingen zou kunnen leiden. De verbindingen moeten veilig zijn om te voorkomen dat de motor doorbrandt als gevolg van enkele- fasering (die op één fase draait) als gevolg van een doorgebrande zekering in één fase.

 

Live-Circuitveiligheid:Het vervangen van zekeringen mag alleen worden uitgevoerd als het circuit -niet onder spanning staat. De specificaties en vorm van de vervangende zekering moeten strikt overeenkomen met het oorspronkelijke ontwerp; onder geen beding mogen meerdere dunne zekeringsdraden parallel worden aangesloten ter vervanging van een enkele, grotere- zekering.

 

Milieucompatibiliteit:De omgevingstemperatuur rondom de zekering moet in één lijn liggen met die van de beschermde elektrische apparatuur om karakteristieke fouten in de beveiliging, veroorzaakt door temperatuurverschillen, te voorkomen. Bovendien moeten stof en vuil regelmatig van de vloer worden verwijderdSteatiet keramische HRC-zekeringbehuizingoppervlak om de goede werking van de indicator te garanderen.

 

Door middel van wetenschappelijke selectie, gestandaardiseerde installatie en regelmatig onderhoud dienen zowel laag{0}}spannings- als hoog-zekeringen als een betrouwbare veiligheidsbarrière voor verschillende stroomvoorzieningen en elektrische apparatuur, waardoor de soepele en betrouwbare werking van stroomvoorzieningssystemen wordt gegarandeerd.