Suojalaitteet

Sivusto: DIGMA-oppimisympäristö
Kurssi: Johdon mitoitus
Kirja: Suojalaitteet
Tulostanut: Vierailija
Tulostettu: maanantai, 6. helmikuuta 2023, 09:16

Kuvaus

xx

1. Suojalaitteet

Jakelujärjestelmän suojalaitteiden ominaisuuksien ja piirin impedanssien on täytettävä ehto:

TN-järjestelmissä vikavirtasuojaukseen käytettään ylivirtasuojia:

  • Sulakkeiden toiminta-aikaan vaikuttaa virran suuruus, joten niillä vaadittava vikavirran suuruus on erilainen eri poiskytkentäajoilla.
  • Johdonsuojakatkaisijoita käytettäessä tulee automaattisen poiskytkennän toimia magneettilaukaisun alueella. Suojaus toimii siis tällöin kaikissa johdoissa alle 0,1 s:ssa.

Vikavirtasuojaus voidaan toteuttaa myös vikavirtasuojakytkimellä. Tällöinkin ryhmässä tulee olla ylivirtasuojaus sulakkeen tai katkaisijan avulla.

2. Sulakkeet

Sulakkeen toiminta perustuu sen sisällä olevaan metallilankaan tai -nauhaan, joka sulaa ja aiheuttaa virtapiirin katkeamisen virran lämmittessä liikaa. Sulakeet toimintaan siis vaikuttaa sekä ylivirran suuruus että virran kestoaika.

Eri käyttötarkoituksissa on käytössä hyvinkin erilaisia sulakerakenteita. Sähkökeskuksissa käytetään sulakkeita, joissa on kuumuutta kestävä posliinikuori. Yleisimmin on käytössä joko tulppasulakkeet tai kahvasulakkeet.

Sulakkeet takaavat luotettavan erotuskohdan huolto- ja korjaustöiden ajaksi. Ne ovat edullisia eikä niillä ole muuta huoltotarvetta kuin vaihto mahdollisen toiminnan jälkeen.

2.1. Tulppasulakkeet

Tulppasulakkeita on käytetty varsinkin aiemmin yleisesti ryhmäjohtojen ylivirtasuojina. Niiden katkaisukyvyn tulee olla vähintään 50 kA (SFS 5855) vaihtosähköllä. Saatavilla on kuitenkin edelleen myös aiempien standardien mukaisia sulakkeita, joiden katkaisukyky saattaa olla tätä alhaisempi ( 4… 20 kA).

Tulppasulakkeet asennetaan varokepesiin ja sulaketta suojaa posliinikansi. Sulakkeen pohjakosketin rajoittaa kunkin ryhmän suurinta sallittua sulakekokoa. Pohjakosketinta ei saa vaihtaa suurempaan ilman, että tarkastetaan varokkeeseen kytketyn ryhmän johdotuksen kuormitettavuus.

Tavallisimmissa sulakekansissa on käytössä kahta kokoa. Yli 25 A:n sulakkeiden kanssa käytetään DIII-kantta ja enintään 25 A:n tulppasulakkeiden kanssa DII-varokekantta.

Asuinnoissa ja muissa kohteissa, joissa oikosulkuvirrat eivät nousu suuriksi, on tulppasulakkeiden tilalle tullut johdonsuojakatkaisijat.



Varokepohja

Tulppasulakkeiden ja pohjakoskettimien tunnusväri ja varokekanne koko

Mitoitusvirta IN Tunnusväri Varokekannen
koko
6 A vihreä DII
10 A punainen DII
16 A harmaa DII
20 A sininen DII
25 A keltainen DII
35 A musta DIII
50 A valkoinen DIII
63 A kupari DIII

2.2. Kahvasulakkeet

Kahvasulakkeilla on erittäin hyvät katkaisuominaisuudet ja oikosulkuvirran rajoituskyky. Niitä käytetäänkin erityisesti silloin, kun kuormitusvirrat ovat suuria tai asennuspaikalla on suuret oikosulkuvirrat.

Kahvasulakkeita tehdään useita eri kokoja varokealustojen nimellisvirtojen mukaan.






Kahvasulakkeiden (yleissulake gG) kokoja

Kahvasulakkeet
koko
Sulakkeen
mitoitusvirta-alue
Varokkeen
nimellisvirta
00 6 ... 125 A 125 A
0 10 ...160 A 160 A
1 10 ... 250 A 250 A
2 160 ... 400 A 400 A
3 315 ... 630 A 630 A
4 400 ... 800 A 1000 A



Kahvasulakkeiden toimintaa kuvataan kirjantunnuksilla (esim. gG, aM).

Ensimmäinen kirjain
Toiminta
g Koko alueen kattava katkaisukyky, sekä oikosulku- että ylikuormitussuojaksi soveltuva
a Osa-alueen kattava katkaisukyky, vain oikosulkusuojaksi soveltuva
Toinen kirjain
G Johdon suojaukseen tarkoitettu sulake
M Moottorin suojaukseen tarkoitettu sulake

Sulaketaulukot [pdf, 163 KB]

Tulppasulakkeiden teknisiä taulukoita (IFÖ) [pdf, 1 MB]

3. Johdonsuojakatkaisijat

Johdonsuojakatkaisijoita käytettään erityisesti ryhmäjohtojen suojaamiseen

asunrakennuksissa ja vastaavissa tiloissa.

Niiden mitoitusvirta In on 2 … 125 A:n välillä ja katkaisukyky on yleensä 6 kA tai 10 kA. Teollisuuskäyttöön on olemassa suuremmankin katkaisukyvyn omaavia johdonsuojakatkaisijoita.

Johdonsuojakatkaisijoilla on kaksi toiminta-aluetta. Termisellä laukaisualueella laite toimii ylikuormitussuojana. Virtapiirin tulee mitoittaa niin, että oikosulkutilanteissa johdonsuoja toimii magneettisen laukaisun alueella.


Johdonsuojakatkaisijan tehohäviöt ovat suuremmat kuin vastaavan kokoisen sulakkeen. Se ovat rakenteeltaan kompakti ja johdonsuojakatkaisijat mahtuvat pienempään tilaan kuin sulakkeet. Tämän vuoksi jakokeskuksen lämpötila voi olla huomattavasti suurempi kuin vastaavan sulakekeskuksen varsinkin silloin, kun keskukseen kuuluu useita suuresti kuormitettuja ryhmiä. Lämpötila vaikuttaa myös johdonsuojakatkaisijoiden toiminta-arvoihin ja johtojen kuormitettavuuteen. Lähelle nimellisvirtaansa kuormitettujen ryhmien johdonsuojakatkaisijoita ei tulisi asentaa aivan toistensa viereen keskuksessa.

3.1. Tyypit

Tyypit

Johdonsuojakatkaisijat voidaan luokitella niiden laukaisukäyrien mukaan. Suoja tulee valita suojattavassa ryhmässä olevan kuormituksen perusteella. Tällöin valintaan vaikuttavat mm. mahdolliset käynnistysvirrat, kuorman tehokerroin sekä mahdollinen kuorman epälineaarisuus.

Johdonsuojakatkaisijan
tyyppi
Käyttö
B Resistiivinen kuorma:
Liesi
Sähkölämmitys
Lämminvesivaraaja

C Tavanomaiset kuormat:
Valaistus
Pistorasiat
Pienet moottorit
D Kuormat, joilla on suuret käynnistysvirrat:
Suuret moottorit

Johdonsuojakatkaisijan toimintarajavirrat

Ylikuormitussuojaus määritellään termisen laukaisun mukaan (toiminta alle 1 tunnissa) Automaattisen poiskytkennän toiminta ja oikosulkusuojan toiminta määritetään magneettilaukaisun toimintavirran mukaan (toiminta alle 0,1 s:ssa)

Johdonsuojataulukko [pdf, 138 KB]

4. Selektiivisyys

Suojien selektiivisyys

Selektiivisyydellä pyritään rajaamaan sähköverkon vikatilanteesta aiheutuvat häiriöt mahdollisimman pienelle alueelle ja irrottamaan vain vikaantunut osa verkosta. Suojalaitteiden selektiivisyyttä voidaan tarkastella toiminta-aikakäyrien ja valmiiden taulukoiden avulla.











Aikaselektiivisyys

Aikaselektiivisyydessä kuorman puoleinen suojalaite toimii kaikilla ylivirroilla nopeammin kuin syötön puoleinen suojalaite. Suojalaitteiden toiminta-aikakäyrät eivät siis leikkaa toisiaan.


Sulakkeilla aikaselektiivisyys saavutetaan valitsemalla peräkkäisten sulakkeiden mitoitusvirrat (nimellisvirrat) suhteella 1,6:1.









Esimerkki:
16 A:n D-tyypin sulakkeen toiminta alla tunnissa edellyttää 1,75*IN =28 A suuruista virtaa.
25 A:n D-tyypin sulake ei saa toimia 1,4 * IN= 35 A suuruisella virralla alle tunnissa.
=> Eli sulakkeiden aikaselektiivisyys
toimii.



Johdonsuojakatkaisijat ovat keskenään selektiivisiä, mikäli syötön puoleisen suojan toimintakäyrä ei mene pienemmän suojan ylemmän toimintakäyrän kanssa päällekkäin millään virran arvolla.

Johdonsuojakatkaisijoiden aikaselektiivisyyttä voidaan tarkastella mm. toiminta-aikojen perusteella.
Johdonsuojakatkaisijan (In < 63 A) kestorajavirta (1 h) on 1,13xIN ja toimintarajavirta 1,45xIN.

Esimerkki: 16 A:n johdonsuojakatkaisijan tulee toimia alle tunnissa 23,2 A:n virralla. 20 A:n sulake ei vielä saa toimia 22,6 A:n virralla. Eli 20 A:n johdonsuoja saattaa 16 A:n suojan toimintavirralla.

Virtaselektiivisyys

Suojalaitteiden selektiivisyyttä oikosulkutilanteissa tarkastellaan suojalaitteiden I2t-arvojen, eli suojalaitteen läpimenevän energian, avulla. Syötön puoleisen suojalaitteen sulamisaikaa vastaava I2t-arvon tulee olla suurempi kuin kuorman puoleisen suojalaitteen kokonaistoiminta-aikaa vastaavan I2t-arvon.

Tarkastelu voidaan tehdä valmiiden I2t-taulukoiden tai selektiivisyystaulukoiden avulla.

Virtaselektiivisyys saattaa olla myös osittaista. Tällöin pienillä ylivirroilla kuorman puoleinen suoja toimii, mutta ylivirran suurentuessa saattaa myös syötön puoleinen suoja toimia.

Liitteenä valmistajan (GE Electric) selektiivisyystaulukoita. Suojat ovat selektiviisiä taulukon mukaiseen oikosulkuvirtaan asti.

Selektiivisyystaulukko gG-sulake - Johdonsuojakatkaisija (G45, G60) [pdf, 27 KB]

Selektiivisyystaulukko gG-sulake - Johdonsuojakatkaisija (G100) [pdf, 27 KB]

Selektiivisyystaulukko Johdonsuojakatkaisija- Johdonsuojakatkaisija [pdf, 26 KB]

http://www2.amk.fi/Ensto/www.amk.fi/opintojaksot/0705016/1204792797383/1210594480264/1210594509783/1210594830404.html