Het belang van circuitbeveiliging in het ontwerp van elektrische distributiesystemen

Elektrische ingenieurs die verantwoordelijk zijn voor het ontwerpen van stroomdistributiesystemen dragen een enorme verantwoordelijkheid aangezien hun werk bepalend is voor de operationele efficiëntie, productiviteit en veiligheid van woningen, kantoren en commerciële centra. Ontwerpen moeten onfeilbaar zijn en bescherming bieden tegen fouten en overbelasting, terwijl ze tegelijkertijd de veiligheid voor de gebruikers garanderen.

Er zijn geen duidelijke stappen om zo'n ontwerp te maken; het enige dat wordt verstrekt, is een reeks richtlijnen in de vorm van voorschriften en codes waarmee de ingenieur in kwestie rekening moet houden.

Circuitbeveiliging is een hot topic in artikelen uitgegeven door de National Electric Code (NEC) , volgens de basisdoelen van:

• Lokaliseren en isoleren van de fout
• Onnodig stroomverlies voorkomen

Overbelastingen, kortsluitingen, onder-/overspanningen, enz. zijn slechts enkele van de omstandigheden die kunnen optreden tijdens de operationele levensduur van een gebouw. Het isoleren of verhelpen van deze storingen is noodzakelijk, anders kunnen ze schadelijke gevolgen hebben voor zowel het gebouw als het elektriciteitsnet.

Overstroombeveiliging

Service-ingangsapparatuur fungeert als de eerste verdedigingslinie tegen thermische overbelasting en storingen. Overstroombeveiligingsapparaten of OCPD's bevatten stroomonderbrekers , relais en zekeringen, die de basisblokken vormen voor de bescherming van het voedingssysteem. Deze apparaten zijn opgenomen in het beveiligingssysteem om het circuit te verbreken, isoleren of los te koppelen wanneer zich een overbelasting of kortsluiting voordoet. Moderne overstroombeveiligingsapparaten beschikken over communicatie- en besturingsstrategieën die een diepgaande analyse kunnen bieden op basis van de aard van de fout en die vitale parameters zoals arbeidsfactor, harmonischen, enz. kunnen verzamelen.

De meest elementaire OCPD's zijn zekeringen die een dunne draad bevatten met een ampèrewaarde die hoger is dan de maximale nominale stroom. Aangezien overstroomomstandigheden de grootte met meerdere keren de nominale stroom verhogen, blaast de zekering door tijdens defecte omstandigheden. De werking is snel en betrouwbaar, maar is onomkeerbaar, wat betekent dat de zekering handmatig moet worden vervangen om de werking te herstellen.

Voor omkeerbare werking kunnen thermische magnetische stroomonderbrekers met langdurige uitschakelwerking worden gebruikt. Zodra de stroom de nominale drempel overschrijdt, isoleren de stroomonderbrekers de plaats. Na een vertraagde periode sluiten ze weer en brengen ze continuïteit in de bedrijfsvoering. Er wordt aangenomen dat de storing zou zijn verholpen tegen de tijd dat ze opnieuw worden gesloten. Als de fout niet wordt verholpen, isoleren ze de plaats opnieuw, waarbij ze deze procedure een bepaald aantal keren volgen voordat ze permanent worden geopend, wat een handmatige reset vereist.

Moderne stroomonderbrekers en magnetische sluiters kunnen worden aangevuld met digitale besturing via relais die via PLC's kunnen worden bediend , microcontrollers, enz. Dit geeft aanleiding tot het concept van gebouwautomatisering, aangezien regelapparatuur kan worden bediend door middel van nauwkeurige gegevens die zijn verkregen van sensoren in plaats van hun inherente mogelijkheden. Dergelijke systemen worden meestal geïmplementeerd in grootschalige gebouwen, omdat ze extra investeringen vergen en extra bedrijfskosten met zich meebrengen.

Grondfoutbeveiliging

Aardfouten van het boogtype vereisen een extra beschermingslaag omdat ze moeilijk te detecteren zijn vanwege een lagere magnitude. Er zijn twee basistypen aardlekbeveiliging:

• Aardlekbeveiliging van apparatuur - bedoeld om apparatuur te beschermen tegen schadelijke lijn-naar-aarde-foutstromen door ontkoppeling.
• Ground-fault circuit onderbrekers – voor personeelsbescherming, detectie van fouten die lager zijn dan 5mA

Aarding is erg belangrijk in de context van de bescherming van het stroomsysteem. Het concept betekent eenvoudigweg de opzettelijke verbinding van een stroomvoerende geleider met aarde, die de spanning beperkt die wordt veroorzaakt door verlichting of wanneer twee geleiders met elkaar in contact komen en de spanning stabiliseert door een pad toe te staan ​​waar harmonischen in kunnen stromen. NEC beveelt de vorming van verschillende aardingspunten in een gebouw aan om redundantie binnen het beveiligingsschema te garanderen.

Afgezien van aarding en overstroombeveiliging, kan er ook andere apparatuur in het systeem worden opgenomen, zoals een boogstroomonderbreker, mechanische beveiliging voor feeders of aftakcircuits voor noodstroomcircuits in ziekenhuizen.