Kerangka Pemilihan Proteksi Sirkuit: Panduan 5 Langkah untuk Perakit Panel (IEC 60947)

Kerangka Pemilihan Proteksi Sirkuit: Panduan 5 Langkah untuk Perakit Panel (IEC 60947)

Pendahuluan: Lebih dari Sekadar Nilai Pelat Nama

Dalam dunia perakitan panel industri, terdapat kesalahpahaman berbahaya yang terus berlanjut: bahwa memilih pemutus sirkuit dimulai dan diakhiri dengan arus terukur (In). Penyederhanaan berlebihan ini adalah penyebab utama “trip yang mengganggu” selama commissioning dan, yang lebih parah, kegagalan switchgear selama kondisi gangguan yang sebenarnya.

Pemutus 100A tidak selalu merupakan pemutus 100A. Letakkan di dalam enclosure IP54 pada suhu 50°C, ditempatkan di sebelah variable frequency drive (VFD), dan perangkat itu mungkin hanya dapat membawa 85A dengan aman. Hubungkan ke motor dengan induktansi tinggi, dan mungkin akan trip segera setelah startup meskipun “ukurannya tepat.”

Di VIOX Electric, kami merekayasa perangkat proteksi kami untuk IEC 60947-2 standar, dirancang untuk tuntutan ketat aplikasi industri. Panduan ini menyediakan kerangka kerja 5 langkah standar untuk melampaui peringkat ampere dasar dan memastikan desain Anda aman, sesuai, dan tahan lama.


Langkah 1: Tentukan Kategori Aplikasi (Analisis Kualitatif)

Sebelum melihat lembar data, Anda harus menentukan profil beban. Aplikasi yang berbeda memberikan tekanan termal dan magnetik yang berbeda pada perangkat proteksi.

1. Beban Motor (Arus Masuk Tinggi)

Motor adalah beban induktif dengan arus start yang tinggi (biasanya 6–10 kali In). Pemutus termal-magnetik standar dengan kurva trip generik kemungkinan akan trip selama fase ramp-up motor.

  • Solusi: Menggunakan Pemutus Sirkuit Proteksi Motor (MPCB) atau MCB dengan Kurva Tipe D (trip magnetik 10–14x).
  • Wawasan VIOX: Untuk keselamatan motor yang komprehensif, baca panduan kami tentang Pemutus Sirkuit Proteksi Motor: Panduan Utama.

2. Infrastruktur Pengisian Daya EV (Beban Berkelanjutan)

Pengisi daya EV diklasifikasikan sebagai “beban berkelanjutan.” Tidak seperti mesin las yang menyala dan mati secara siklis, pengisi daya EV dapat berjalan pada kapasitas penuh selama berjam-jam.

  • Aturan Derating: Sesuai standar keselamatan, Anda umumnya tidak dapat membebani pemutus melebihi 80% dari peringkatnya untuk beban berkelanjutan. Pengisi daya 40A membutuhkan pemutus 50A.
  • Proteksi Kebocoran: RCD Tipe AC standar dibutakan oleh kebocoran DC dari baterai EV. Anda harus menggunakan Tipe B atau Tipe EV perlindungan.
  • Sumber Daya: Lihat kami Panduan Proteksi Pengisian Daya EV Komersial.

3. Penyimpanan Energi (BESS) & Sistem DC

Battery Energy Storage Systems (BESS) menghadirkan dua tantangan unik: arus hubung singkat DC yang tinggi dan impedansi sistem yang rendah. Pemutus AC standar tidak dapat memadamkan busur DC secara efektif, yang menyebabkan pengelasan kontak dan kebakaran.

  • Persyaratan: Gunakan MCCB DC atau Air Circuit Breaker (ACB) yang dibuat khusus dengan saluran busur non-terpolarisasi jika aliran arus dua arah.
  • Pendalaman: Pahami risiko dalam Mengapa Pemutus DC Standar Gagal di BESS.

Tabel 1: Matriks Pemilihan Profil Beban

Jenis Beban Lonjakan Arus Masuk Saat Ini Tekanan Termal Kurva/Perangkat yang Direkomendasikan Persyaratan Penting
Resistif (Pemanas) 1x In Sedang Kurva B atau C Fokus proteksi kabel
Induktif (Motor) 8-12x In Tinggi (Start-up) Kurva D / MPCB Sensitivitas kehilangan fase diperlukan
Pengisian Daya EV 1x In Ekstrem (Berkelanjutan) Kurva C Faktor Derating 80% diterapkan
Elektronik/PLC Rendah Rendah Kurva B Trip magnetik cepat untuk melindungi PCB sensitif

 

Potongan cetak biru teknis 3D dari pemutus sirkuit VIOX yang menunjukkan pelat pemisah busur dan teknologi penekanan
Gambar 1: Potongan internal yang menunjukkan pelat pemisah busur VIOX dan unit trip presisi.

Langkah 2: Tentukan Tegangan & Kutub Sistem (Arsitektur)

Setelah beban ditentukan, arsitektur sistem menentukan konfigurasi fisik perangkat.

Peringkat Tegangan AC vs. DC

Perakitan panel sering kali mencampuradukkan tegangan isolasi (Ui) dengan tegangan operasional (Ue).

  • Solar/PV: Sistem telah berpindah dari 600V ke 1000V dan sekarang 1500V DC. Pemutus yang diberi peringkat 1000V akan flash over dalam sistem 1500V.
  • Sumber Daya: Periksa analisis kami tentang Peringkat Tegangan Kotak Kombiner Solar.

Sistem Pembumian (3P vs. 3P+N vs. 4P)

Keputusan untuk memutus konduktor netral tergantung pada skema pembumian Anda (TN-S, TN-C, TT).

  • TN-C: Jangan pernah memutus konduktor PEN (gunakan 3P).
  • TN-S / TT: Netral seringkali harus diputus/diisolasi untuk mencegah potential loop atau bahaya selama pemeliharaan (gunakan 4P).
  • Sumber Daya: Untuk pemilihan pole yang tepat pada sakelar transfer, lihat Di Mana Menggunakan Pemutus Sirkuit SP, TP, TPN, dan 4P.

Langkah 3: Hitung Arus Operasi Nyata (Derating Kuantitatif)

Di sinilah 80% kesalahan desain terjadi. Arus Nominal (In) ) diuji di udara terbuka pada 30°C atau 40°C. Namun, pemutus Anda kemungkinan berada di dalam Enclosure yang padat pada 55°C.

Rumus Arus Nyata

Anda harus menghitung arus yang diizinkan (Inyata) menggunakan koefisien derating:

Inyata = In × Kt (Suhu) × Ka (Ketinggian) × Kg (Pengelompokan)

  1. Suhu (Kt): Saat suhu sekitar naik, strip bimetal menekuk lebih awal. Pemutus 100A pada 60°C biasanya dapat bertindak seperti pemutus 80A.
  2. Pengelompokan (Kg): Ketika pemutus dipasang berdampingan pada rel DIN, mereka saling memanaskan.
    • N=2-3 pemutus: Kg ≈ 0.9
    • N=6-9 pemutus: Kg ≈ 0.7
  3. Ketinggian (Ka): Di atas 2000m, kepadatan udara turun, mengurangi pendinginan dan kekuatan dielektrik.

Keunggulan VIOX: Pemutus VIOX dikalibrasi untuk meminimalkan kerugian derating. Namun, hukum fisika tetap berlaku.
Sumber Daya: Gunakan data kami untuk menghitung koefisien: Derating Listrik: Faktor Suhu, Ketinggian, & Pengelompokan.

Untuk peringkat perakitan switchgear, pahami juga perbedaan antara arus terukur dan peringkat perakitan dalam panduan kami: Peringkat Arus Switchgear: InA vs Inc vs RDF.

Peta panas termal yang menunjukkan kenaikan suhu dan faktor pengelompokan dalam instalasi MCB VIOX dengan kepadatan tinggi
Gambar 2: Visualisasi pencitraan termal dari efek ‘Faktor Pengelompokan’ pada panel dengan kepadatan tinggi.

Langkah 4: Tangani Arus Gangguan (Keamanan & Kapasitas Pemutusan)

Memastikan pemutus membawa beban adalah langkah 3; memastikan pemutus meledak dengan aman selama korsleting adalah langkah 4.

IIcu vs. IIcs: Perbedaan Penting

  • IIcu (Kapasitas Pemutusan Utama): Arus maksimum yang dapat diputus oleh pemutus sekali. Mungkin tidak dapat digunakan setelahnya.
  • IIcs (Kapasitas Pemutusan Servis): Arus yang dapat diputus oleh pemutus berulang kali dan tetap beroperasi.

Untuk panel industri yang penting (rumah sakit, pusat data, kelautan), VIOX merekomendasikan untuk menentukan IIcs = 100% IIcu. Ics. Anda tidak ingin mengganti pemutus utama setelah satu gangguan.

Perlindungan Cadangan

Jika arus hubung singkat prospektif (IIsc) pada titik pemasangan adalah 50kA, tetapi menggunakan MCCB 50kA terlalu mahal, Anda dapat menggunakan Perlindungan Cadangan strategi backup. Ini melibatkan penempatan sekering berkapasitas tinggi di hulu.

Tabel 2: Rekomendasi Kapasitas Pemutusan IEC 60947-2

Aplikasi Direkomendasikan IIcu (Tipikal) Direkomendasikan IIcs Rasio Mengapa?
Perumahan (Final) 6 kA 50-75% Gangguan jarang terjadi dan berenergi rendah.
Gedung Komersial 10 – 25 kA 75% Keseimbangan antara biaya dan kontinuitas.
Industri / Kelautan 35 – 100 kA 100% Waktu henti tidak dapat diterima; pemutus harus bertahan.
BESS / Penyimpanan DC 25 – 50 kA 100% Risiko kebakaran tinggi jika busur api tidak terkurung.

Pendalaman: Memahami peringkat sangat penting. Baca Peringkat Pemutus Sirkuit: Icu, Ics, Icw, Icm.

Perbandingan teknis VIOX antara kapasitas pemutusan Icu (Ultimate) dan Ics (Service)
Gambar 3: Perbandingan visual antara Kapasitas Pemutusan Utama (Icu) dan Kapasitas Pemutusan Servis (Ics).

Langkah 5: Koordinasi & Selektivitas (Keandalan Sistem)

Tujuan dari panel yang dirancang dengan baik adalah Selektivitas: ketika terjadi gangguan, hanya perangkat yang langsung berada di hulu gangguan yang harus trip. Feeder utama harus tetap tertutup untuk menjaga agar seluruh fasilitas tetap berenergi.

Teknik untuk Selektivitas

  1. Diskriminasi Arus: Peringkat pemutus hulu > 2x peringkat pemutus hilir (Dasar).
  2. Diskriminasi Waktu: Menggunakan pemutus Kategori B (ACB atau MCCB kelas atas) dengan arus tahanan waktu singkat (Icw). Anda secara efektif memberi tahu pemutus utama: “Tunggu 300ms sebelum trip untuk melihat apakah yang kecil menanganinya terlebih dahulu.”

Tabel 3: Perbandingan Metode Selektivitas

Metode Mekanisme Kelebihan Kekurangan Terbaik untuk… Implementasi
Arus (Amperage) Perbedaan ambang trip (Ir) Sederhana, biaya rendah Selektivitas buruk pada arus gangguan tinggi Sirkuit distribusi akhir Rendah
Waktu (Kronometrik) Pengaturan penundaan waktu (t_{sd}) Keandalan yang baik untuk pemutus Kategori B Tekanan termal tinggi pada sistem selama penundaan Distribusi utama / Feeder Sedang
Logika (Selektif Zona) Sinyal kabel komunikasi Tercepat; Selektivitas total; Tekanan rendah Pengkabelan kompleks; Biaya lebih tinggi Daya Kritis / Pusat Data Tinggi
Energi Membatasi energi busur api (I2t) Efektif untuk pemutus kompak Tabel khusus pabrikan diperlukan Panel dengan kepadatan tinggi Sedang

Pengujian Sistem VIOX: Kami menyediakan tabel selektivitas yang memastikan bahwa ACB dan MCCB VIOX berkoordinasi dengan sempurna.
Sumber Daya: Kuasai topik kompleks ini dengan Panduan Koordinasi ATS & Pemutus Sirkuit kami.

Grafik Kurva Waktu-Arus (TCC) yang menggambarkan selektivitas antara ACB utama VIOX dan MCCB cabang
Gambar 4: Studi Koordinasi VIOX yang menunjukkan Zona Selektivitas Total antara Feeder Utama dan Pemutus Cabang.

Kesimpulan: Perbedaan VIOX

Pemilihan standar bukan hanya tentang mengikuti aturan—ini tentang tanggung jawab dan keselamatan. Dengan mengikuti kerangka kerja IEC 60947-2 (Aplikasi → Tegangan → Arus Nyata → Kapasitas Gangguan → Koordinasi), perakit panel dapat menghilangkan penyebab paling umum dari kegagalan listrik.

Di VIOX Electric, kami tidak hanya menjual komponen; kami menyediakan sistem yang divalidasi. Pemutus kami diuji dalam konfigurasi pengelompokan dan lingkungan yang keras untuk memastikan lembar data sesuai dengan kenyataan.

Siap untuk menentukan panel Anda berikutnya?

Insinyur melakukan pengujian jaminan kualitas pada pemutus sirkuit VIOX di lingkungan laboratorium
Gambar 5: Pengujian jaminan kualitas yang ketat di laboratorium VIOX.

FAQ: Pemilihan Perlindungan Sirkuit

T: Bisakah saya menggunakan MCB IEC 60898 (Perumahan) di panel industri?

J: Umumnya, tidak. Pemutus IEC 60898 dirancang untuk pengoperasian oleh orang yang tidak ahli dan kapasitas pemutusan yang lebih rendah (biasanya 6kA). Pemutus IEC 60947-2 dirancang untuk tingkat polusi industri, tegangan yang lebih tinggi, dan karakteristik trip yang dapat disesuaikan yang diperlukan untuk mesin.

T: Bagaimana ketinggian memengaruhi pemilihan pemutus sirkuit saya?

J: Di atas 2.000 meter, udara tipis mendingin kurang efektif dan mengisolasi dengan buruk. Anda biasanya menurunkan arus sekitar 4% dan tegangan sekitar 1% untuk setiap kenaikan 500m. Lihat Panduan Penurunan Ketinggian kami untuk tabel yang tepat.

T: Mengapa pemutus sirkuit saya trip meskipun bebannya di bawah kapasitas? In?

J: Ini kemungkinan besar disebabkan oleh pengelompokan termal. Jika Anda memiliki 10 pemutus sirkuit yang dipasang berdekatan dan mengalirkan arus tinggi, suhu sekitar di dalam kelompok akan naik, menyebabkan elemen termal trip lebih awal. Anda perlu menerapkan faktor pengelompokan (grouping factor)Kg) atau menambahkan spacer.

T: Apakah saya memerlukan pemutus sirkuit khusus untuk aplikasi Solar/PV?

J: Ya. Anda harus menggunakan pemutus sirkuit berperingkat DC (seringkali terpolarisasi). Menggunakan pemutus sirkuit AC untuk tegangan DC di atas 48V berbahaya karena pemutus sirkuit AC bergantung pada perpotongan nol dari gelombang sinus untuk memadamkan busur api. DC tidak memiliki perpotongan nol.

T: Apa perbedaan antara Energi Let-through spesifik (Let-through Energy)I2t) dan Kapasitas Pemutusan (Breaking Capacity)?

J: Kapasitas pemutusan (Breaking capacity)IIcu) adalah arus maksimum yang dapat ditangani perangkat. Energi Let-through (Let-through energy)I2t) adalah seberapa banyak energi termal yang melewati kabel sebelumnya sebelum pemutus sirkuit terbuka. Nilai ini sangat penting untuk menentukan ukuran kabel untuk memastikan kabel tidak meleleh sebelum pemutus sirkuit trip.

T: Haruskah saya menggunakan RCBO alih-alih MPCB untuk proteksi motor?

A: TIDAK. RCBO standar tidak memiliki kurva startup motor spesifik (Tipe D atau K) dan sensitivitas kehilangan fasa yang diperlukan untuk motor. Mereka juga rentan terhadap trip yang tidak diinginkan akibat arus bocor motor. Gunakan MPCB khusus untuk motor, dan jika proteksi gangguan tanah diwajibkan secara hukum, tempatkan RCD Tipe B atau F yang sesuai di hulu.

T: Berapa frekuensi pemeliharaan yang direkomendasikan untuk pemutus sirkuit industri VIOX?

J: Sesuai dengan pedoman IEC 60947-2, pemutus sirkuit industri (MCCB dan ACB) harus menjalani inspeksi visual setiap tahun. Uji fungsi penuh (uji trip mekanis dan elektrik) direkomendasikan setiap 3–5 tahun tergantung pada kondisi lingkungan (tingkat polusi) dan tingkat kepentingan beban.

Instalasi jajaran switchgear industri VIOX profesional
Gambar 6: Instalasi switchgear industri VIOX lengkap.

Bacaan Lebih Lanjut

Untuk detail lebih lanjut tentang komponen spesifik yang disebutkan dalam kerangka kerja ini, jelajahi panduan teknis VIOX ini:

Gambar penulis

Hai, saya Joe, seorang profesional yang berdedikasi dengan pengalaman 12 tahun di industri kelistrikan. Di VIOX Electric, fokus saya adalah memberikan solusi kelistrikan berkualitas tinggi yang disesuaikan untuk memenuhi kebutuhan klien kami. Keahlian saya mencakup otomasi industri, perkabelan perumahan, dan sistem kelistrikan komersial.Hubungi saya [email protected] jika Anda memiliki pertanyaan.

Daftar Isi
    ထည့်ရန်စတင်ထုတ်လုပ်အကြောင်းအရာတွေကို၏စားပွဲပေါ်မှာ
    Minta Penawaran Sekarang