Ylivirtasuojaus. Monta asiaa yhdessä

Transkriptio

1 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

2 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 I Z = johdon suurin sallittu jatkuva kuormitettavuus I 2 = virta, jolla suojalaitteen pitää toimia (1 tunnissa) I 2 1,45 I Z Oikosulku (L-PE-välillä) Suojalaitteen toiminta-aika enintään 0,4 s Tietyissä tilanteissa sallitaan 5 s Pääjohdot Yli 32 A suojatut ryhmäjohdot 2

3 aika 1 h 1 min 1 s Ideaalinen laukaisukäyrä aika 1 h 1 min 1 s 1 ms I n virta 1 ms I n virta Ylikuormitussuoja Mitä isompi ylivirta, sitä lyhyempi toiminta-aika I n on suojalaitteen nimellisvirta Oikosulkusuoja Tiettyä kynnystä isompi ylivirta sähköt heti poikki 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

4 Johdonsuojakatkaisija 2/2 Nimellisvirta I n välillä A I n : 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 I n Magneettinen laukaisu B-käyrä: I n (nopein) C-käyrä: I n D-käyrä: I n (hitain) Eri laukaisukäyrillä on: Samanlainen ylikuormitussuojaus (terminen) Erilainen oikosulkusuojaus (magneettinen) 4

5 Laukaisukäyrä B Tarkoitettu virtapiireille, joissa kuorma on resistiivistä. Ei kestä korkeita käynnistysvirtasysäyksiä. lämminvesivaraajat, lämmittimet, keittiölaitteet 1,45 I n Laukaisukäyrä C Johdonsuojakatkaisija virtapiireille, joissa esiintyy käynnistysvirtasysäyksiä Induktiiviset kuormat: loiste- ja purkauslamput pistorasioiden suojaus 1,45 I n 5

6 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 I n 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

7 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, I N 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

8 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 5 s 0,4 s 1 h ylempi toimintarajavirta 5 s:n toiminta-aikaa vastaava oikosulkuvirta 0,4 s:n toiminta-aikaa vastaava oikosulkuvirta virta 8

9 Toiminta-aikojen toteutuminen gg-sulakkeella 1/2 Ylikuormitussuojaus Ylikuormitussuojaus 1,45 I Z 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

10 Johdon kuormitettavuus, kun käytetään gg-sulaketta Sulakkeella suojatun johtimen vaadittu kuormitettavuus pitää katsoa taulukoista Vaadittu oikosulkuvirta löytyy myös taulukoista gg-sulake, I N 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