Nosturin oikosulkusuojauksen koordinointi

Abstract

Tässä insinöörityössä tutkittiin nosturin oikosulkusuojauksen valintaperusteita pyrkimällä ottamaan huomioon tuntemattomat ja tunnetut tilanteet. Tuntemattomille tilanteille pyrittiin valitsemaan yleispätevä oikosulkukestoisuus ja tunnetuille tilanteille esittää optimointi mahdollisuuksia. Tutkimuksen kohteena olivat kompaktikatkaisijat ja niiden avulla tehdyt mitoitukset käyttäen hyväksi kaskadikytkentöjä, joka on osa ylivirtasuojien ylivirtasuojauskoordinaatiota. Kaskadikytkentöjen lisäksi tarkisteltiin, miten helposti on selektiivisyyskoordinaatiot saavutettavissa yhdessä kaskadikytkennän kanssa, ja voiko sulakkeita käyttää yhdessä katkaisijoiden kanssa.

Työn alussa on esitelty standardien vaatimuksia ja perehdytty oikosulkuvirtojen laskentaan, ja miten niiden avulla voidaan tarkastella piirille kohdistuvia haittavaikutuksia. Teorian yhteydessä käsitellään myös suojalaitteina toimivat kompaktikatkaisijat, runkoineen ja suojareleineen, ja niiden toimintaa vikatilanteissa. Termien ymmärtäminen on ehdotonta suojalaitteiden toiminnan ja käytön ymmärtämisen kannalta. Tästä johtuen työssä selvitettiin tärkeimpien termien selitykset liittyen mitoituksiin, datalehtiin ja standardeihin.

Lopuksi käsiteltiin kaskadikytkennän ja selektiivisyyden ehtoja ja toteutusta, sekä tehtiin yleiskatsaus sulakkeista. Suunnitteluesimerkissä käsiteltiin kaskadikytkennän käyttöä suunnittelussa ja miten tutkia selektiivisyysehtojen täyttymistä. Suunnitteluesimerkki toteutettiin käyttäen Schneider Electricin Compact NSX-kompaktikatkaisijoilla ja GV-moottorisuojakytkimillä.

Johtopäätöksessä verrattiin varasuojausta ja selektiivisyyttä suunnittelussa. Varasuojauksen ja selektiivisyyden koordinaatioiden etuja ja haittoja ja sulakkeen roolia suunnittelussa käsiteltiin vielä erillisinä yhteenvetoina.

The purpose of this thesis is to investigate the selection and measurement of short-circuit protection devices for cranes. This was done by considering both known and unknown short-circuit situations. For the unknown short-circuit situations, the aim of this study was to find a short-circuit rating which would cover the basic cases. On the other hand, for the known short-circuit situations the aim was to produce optimisation possibilities. To achieve these goals, inspections were made by using cascading which is part of over-current protective co-ordination of over-current protective devices. This thesis also looks at how easy it is to achieve selectivity with cascading and how to use fuses with circuit-breakers.

This study begins with an introduction to the standards and calculations of short-circuit currents and how these can be used to inspect damage caused by short-circuit. This work also provides a general introduction on circuit-breaker’s frames and trip-units and how those operate in short-circuit situations. Understanding the central terms is imperative for understanding the operation and usage of protection devices. This is why important terms used for measurements, datasheets and standards are explained in this study.

Finally, the work discusses the usage and criteria for both cascading and selectivity and provides an overview on fuses. The designing example shows how to use cascading in real designing and how to determine whether the designed circuit operates as selective. The example was made by using Schneider Electric Compact NSX circuit-breakers and GV motor circuit-breakers.

In the conclusion there is a comparison between back-up protection and selectivity. Based on the findings of this study, pros and cons of back-up protection, selectivity and the role of fuses are discussed in separate summaries.