Download presentation
Presentation is loading. Please wait.
1
過電流保護協調
2
電力熔絲 無熔絲斷路器 NFB或模殼斷路器 MCCB 低壓電力斷路器 系統過流保護協調 過電流電驛
3
高壓電力熔絲依消弧方式的不同，可分為：（1）限流型電力熔絲，（2）非限流型電力熔絲。
電力熔絲（Power Fuse）簡稱PF，通常以熔點較低的銀作為可熔元件，可熔元件和彈簧被裝在以瓷或玻璃纖維做成之絕緣筒內，四周則填以矽砂或硼砂。當可熔元件熔斷時，利用矽砂或硼砂來冷卻電弧，並且利用彈簧的作用拉長電弧，以完成消弧。
4
電力熔絲與斷路器相比較，其優點為： 熔絲的缺點： （1）構造比斷路器簡單，價格低廉。 （2）安裝容易，體積小。
（3）啟斷容量比相對應之斷路器大。 （4）動作比斷路器可靠。 （5）有限制電流的能力（限流型熔絲）以保護設備。 熔絲的缺點： （1）啟斷時間無法調整，且啟斷時間會因製造誤差而有所差異。 （2）不像斷路器會三相同時動作，當一相熔斷時會造成欠相連轉。 （3）熔絲不能遙控。 （4）熔斷後必須重新更換，增加危險性。 （5）熔斷後無自動復閉功能，因而造成長時的停電。 （6）無三相同時啟斷的能力，也不能作選擇性的啟斷，並且每次啟斷 後不能自動復閉，延滯電力供應，因此較適合使用於次要電路中。
5
圖5.1 典型熔絲曲線（10k級）
6
圖 5.2 電力熔絲特性
7
圖5.3 串接熔絲協調
8
圖5.4 熔絲保護單元變電所
9
變壓器瞬時容量（IANSI, tANSI） (58%) IANSI = 12,100A tANSI ＝ 5.75 - 2 ＝3.75 秒
變壓器激磁突入電流容量（IMAG, tMAG） IMAG = 8 × 1200 = 9600A tMAG ＝ 0.1 秒 圖5.5 熔絲保護協調圖
10
圖5.6 熔絲動作
11
短路瞬時的最大機械應力與通過電流峰植平方成正比。 短路時的熱效應與熔絲通過電流的有效值 I2t 成正比。
圖5.7 限流 圖5.8 機械應力 短路瞬時的最大機械應力與通過電流峰植平方成正比。 短路時的熱效應與熔絲通過電流的有效值 I2t 成正比。 下游設備必需能承受限流熔絲在瞬時切斷電流時所感應的L 突波電壓。 di dt
12
圖5.11 限流熔絲應用 圖5.10 通過電流峰值
13
無熔絲斷路器NFB（或模殼斷路器MCCB）
在日本及台灣稱為無熔絲斷路器NFB（No Fuse Breaker），在美國稱為模殼斷路器MCCS（Molded-Case Circuit Breaker）。 無熔絲斷路器裝在一個由堅固絕緣材料製成的外殼，常用的電流容量有15A～4000A，電壓為交流120V～600V及直流125V～250V。
14
無熔絲斷路器的額定 框袈（frame） 指斷路器框架電流容量（frame size in amperes）的大小，通常稱為AF。
極數（number of poles） 額定電壓 交流 220V，480V，600V 直流 125V，250V 額定電流 跳脫元件的跳脫電流（trip size in amperes）， 也是一般所稱的AT。 若F-100G 型斷路器裝置50A跳脫元件，則稱為（100AF，50AT），表示此斷路器為100A的框架，實際跳脫元件容許連續電流為50A。 交流啟斷容量（KA） 在選定的額定電壓，斷路器的啟斷容量kA應大於計算所得的最大故障電流。
15
圖5.12 各種系統電路與NFB極數
16
圖5.13 士林NF-100CA無熔絲斷路器動作曲線
17
分路斷路器的AT由分路負載電流決定，而其AF則應參考 故障電流選定。
表5.2 無熔絲斷路器的選用 按屋內線路規則以不超過2.5倍滿載電流為原則。 圖5.14 輻射狀配電系統 分路斷路器的AT由分路負載電流決定，而其AF則應參考 故障電流選定。
18
低壓電力斷路器 低壓大電流600～4000A的電路，一般採用電力斷路器PCB（Power Circuit Breaker），PCB 有電磁動作及固態電路式。 固態電路式的最大與最小動作時間曲線誤差較傳統電磁式者為窄，此乃因固態電路精確度較高所致，較窄誤差在保護協調時非常有用。
20
圖5.17 典型配電系統單線圖
21
圖5.18 短路電流計算結果
22
短路電流計算 各元件的相關數據 為了進行過電流的保護協調，應先備妥下列數據： 各保護裝置不得動作的容許最大電流及時間：
（1）各分路正常運轉的最大負載電流。 （2）變壓器激磁突入電流及時間。 （3）大型電動機的啟動電流及加速時間。 各保護裝置動作電流設定參考值 （1）計算所得的最大短路電流。 （2）各種標準如ANSI、NEC等規定對電纜、電動機或變壓器 等的保護電流。 （3）設備受熱及機械最高容許電流。
23
ANSI對配電變壓器應能承受的瞬時電流及時間，依阻抗值不同而規定如下：
阻抗值4％以下者： IANSI ＝ 25 ×Ifl tANSI ＝ 2 秒 阻抗值7％以上者： IANSI ＝ 14.3 ×Ifl tANSI ＝ 5 秒 阻抗值4％～7％者： IANSI ＝ Ifl / Zpu tANSI ＝ （％Z - 2） 秒 注意：IANSI 最大為25倍滿載電流，最小為14.3倍，tANSI最長 為5秒，最小為2秒。
24
變壓器相關的電流值（換算到480V時） 變壓器滿載電流 NEC規定值 INEC ＝ 6 ×1800 ＝ 10,800A ANSI規定值
因二次側為Y接，自一次側看 IANSI ＝ 0.58 ×31,300 ＝ 18,150A tANSI ＝ ＝ 3.75秒 激磁突入電流點 IMAG ＝ 8 ×1800 ＝ 14,400A tMAG ＝ 0.1秒 ≒ 1800A ≒ 31,300A
25
在輻射狀系統，任何兩個時間一電流特性曲線，不可以重疊。如有重疊則應把握『保護重於協調』。
圖5.20 示範系統的保護協調
26
60HP電動機（G曲線） 電動機滿載電流 （電動機額定電壓 460V） 電動機啟動電流特性 一般以堵住電流為啟動電流，約為滿載電流的六倍，加
速時間為10秒 Ist = 6 × Ifl = 6 ×75 = 450A tst = 10 秒
27
電動機過載保護（F 曲線） 電動機過載保護的設定，通常不超過1.25倍的滿載電流，但運轉有困難者可設定在不超過1.4倍的滿載電流。本例題以1.33倍為設定值。 1.33 ×75 ＝ 100 A
28
分路斷路器125A MCCB（E 曲線） 分路斷路器用做電動機保護時，其瞬時元件的設定值，一般為堵住電流的2倍，因為堵住電流是450A。
所以 Iinst = 450 ×2 = 900 A
29
次饋線斷路器400 A MCCB ( D 曲線) 125A MCCB 的上游為400A MCCB，其瞬時元件的最低設定值為4倍，最高設定值選定5倍。 Iinst = 4 ×400 = 1600 A Iinst = 5 ×400 = 2000 A
31
電力熔絲（A 曲線） A曲線值得注意事項如下： 與下游 B曲線有良好協調。
不得大於 ANSI 瞬時電流點（Δ-Y接時為58％）ANSI 點 ＝ （18,150 A，3.75秒） 不得小於激磁電流點 激磁電流點 ＝ （14,400 A，0.1秒） 起始值不得超過 NEC 線（6倍滿載電流） NEC 線 ＝ 10,800 A
32
(a) 電驛 (b) 動作曲線 圖5.24 過電流電驛動作原理
33
圖5.25 CO型電驛應用範例
34
表5.3 各類電驛型式的特點及一般應用
35
過電流電驛的設定有始動電流及動作時間兩種方
式： 始動電流設定（current tap setting） 動作時間設定（time level setting）
36
圖5.26 各種CO電驛動作特性比較
37
圖5.27 CO-7電驛動作特性曲線 電流倍數 秒
38
圖5.28 過電流電驛協調
39
設計的基本原則如下： 採用過電流電驛 CO-7 的動作特性曲線（圖 5.27）。 末端電驛 D 的預定動作時間約為0.5秒。
對同一故障電流，各級電驛的動作延時間隔為0.4秒。 D 點 的故障電流為20,000 A。
40
末端 D 電驛 末端故障電流原為20,000 A，因為此流器的作用在電驛側降為 20,000 ×（5/600）＝ 167 A
電流設定有4、5、6、7、8、10、12 A 可供選擇，一般不超過 8 A，本例選用 8 A。 電流倍數為 168 ÷8 ≒ 20 倍 預定動作時間0.5秒，在圖5.27 的 CO-7 曲線，20 倍電流處查看時間設定曲線，其時間標置TD估算約為3，動作時間0.53秒。
41
A 電驛 電驛側故障電流為 電流設定 4 A。 電流倍數 11。 時間曲線 8。 動作時間 1.83秒。
42
表5.5 A、B、C、D電驛的電流設定與時間設定值
43
圖5.28 用CO-7做過電流保護協調
Similar presentations
