Pangangalaga ng Amerikanong estilo ng kahon na may transformer fuse
Pang-udyok sa mga Fuse ng Amerikanong Estilo ng Box Transformers
Ang mga box transformer na may estilong Amerikano ay karaniwang gumagamit ng kombinasyon ng plug-in fuses at backup protection fuses sa serye upang magbigay ng proteksyon. Ang prinsipyong ito ng proteksyon ay maunlad at mapagkakatiwalaan, at ang operasyon nito ay simple. Ang backup protection fuse ay isang oil-immersed current-limiting fuse, karaniwang inilalapat sa loob ng box transformer. Ito ay gagana lamang kapag mayroong pagkakamali sa loob ng box transformer, at ginagamit ito upang protektahan ang high-voltage line. Ang plug-in fuse ay isang oil-immersed plug-in fuse, na lalason kapag may short-circuit fault sa secondary side, o kapag may overload o masyadong mataas ang temperatura ng langis. Ang plug-in fuse ay pangunahing kasamahan para sa over-current protection ng mga oil-immersed box transformers sa power distribution system.
Ang mga fuse sa loob ay maaaring maklasipika sa tatlong uri: current type, dual-sensitive type, at dual-factor type. Ang fuse ay maaaring i-withdraw para sa pagsasapalit nang hindi kinakailangang i-shutdown ang box transformer. Kapag inilalapat ang current-type fuse sa serye ng backup protection fuse, ito ay nagtatagpo ng "double-fuse protection". Ginagamit ang current-type fuse para sa overload protection, at ang backup protection fuse ay ginagamit upang protektahan ang mga internal faults ng transformer (tulad ng coil short circuits, etc.). Ang dual-sensitive fuse, kapag inilalapat sa serye ng backup protection fuse, ay nagtatagpo din ng "double-fuse protection". Ang dual-sensitive fuse ay protektado ang mga fault o overload sa low-voltage side ng transformer sa aspeto ng both current at temperature.
Ginagamit ang backup protection fuse upang protektahan ang mga internal faults ng transformer (tulad ng coil short-circuit faults, etc.). Ang standard ampere-second curve ay maaaring tumpakin ang tamang pakikipagtulungan sa mga fuses at circuit breakers sa upper at lower levels. Ang dual-factor fuse, kapag inilalapat sa serye ng backup protection fuse, ay nagtatagpo ng "double-fuse protection". Ang dual-factor fuse ay protektado ang mga fault o overload sa low-voltage side ng transformer mula sa aspekto ng both current at temperature. Ginagamit ang backup protection fuse upang protektahan ang mga internal faults ng transformer (tulad ng coil short-circuit faults, etc.), at ang standard ampere-second curve nito ay maaaring tumpakin ang tamang pakikipagtulungan sa mga fuses at circuit breakers sa upper at lower levels.
Pangunahing Struktura ng mga Fuses
May iba't ibang struktura ang mga fuses batay sa mga tungkulin na ginagampanan nito. Sa artikulong ito, isang maikling pagpapakilala sa McGraw Edison NX type current-limiting fuse ng COOPER (Cooper) Company sa Estados Unidos.
Ang struktura ng McGraw Edison NX type current-limiting fuse ay ipinapakita sa Figure 1. Ito ay naglalaman ng fusible element na may pure silver fuse strip. Ang pure silver fuse strip ay nakawinding sa isang mica support (spider-type support component), at ang suportong ito ay maaaring lumikha ng ionized gas na tumutulong sa pagbubukas ng circuit. Ang fuse at silica sand ay inilalapat sa isang glass fiber insulation tube.
1 - High-purity silica sand filler;2 - Mica support;3 - Solid copper terminal;4 - Double-sealing system;5 - Identification label;6 - Glass fiber cover;7 - Pure silver fuse strip.
Figure 1. Pangunahing bahagi ng McGraw Edison NX type current-limiting fuse.
Tulad ng ipinapakita sa Figure 1, ang McGraw Edison NX type current-limiting fuse (ang iba pang modelo ng fuse ay may katulad na struktura sa fuse na ito) ay pangunahing kumakatawan sa:
High-purity silica sand filler. Ang tiyak na laki, purity, at density ay nagbibigay ng heat absorption at arc extinguishing characteristics, na mahalaga para sa fuse upang panatilihin ang consistent clearing characteristics at mababang energy passing level.
Mica support. Sa pag-operate ng fuse, ang mica support ay nagbibigay ng stable winding support nang walang paggawa ng gas at pressure accumulation.
Solid copper terminal. Ang brass plug ay pinili upang magbigay ng electrical conductive joint na may haba na nasa pagitan ng 0.25 hanggang 10 inches.
Double-sealing system. Ang nitrile rubber gasket at epoxy resin sealant ay maaaring matiyak ang integrity ng fuse seal.
Firm identification label. Itinuturing ito bilang convenient para sa mga user na makakuha ng voltage, current parameters, order numbers, at iba pang impormasyon.
Glass fiber cover. Ito ay nagbibigay ng mataas na lakas para sa fuse at integrity ng maintenance, na nagbibigay-daan sa fuse na makatanggap ng proteksyon mula sa minimum fusing current hanggang sa maximum na 50 kA sa anumang proseso ng interruption.
Pure silver fuse strip. Ito ay maaaring panatilihin ang stability sa ilalim ng kondisyong ng current circulation at thermal pressure, at nagbibigay ng consistent fusing characteristics. Sa pag-interrupt ng malaking current, ang fuse strip ay maaaring epektibong kontrolin at bawasan ang peak level ng arc voltage. Sa proseso ng interruption, ang komponenteng ito ay maaaring epektibong kontrolin at limitahan ang allowable passing current at energy.
Pag-operate at Proteksyon Prinsipyo ng Fuse
Ang proseso ng pag-operate ng fuse ay depende sa modelo ng fuse element sa loob nito. Para sa lahat ng fuses, ang pag-clear ng malaking fault currents ay halos pareho. Ang pag-flow ng current ay magmelt ng fusible element sa buong haba nito, at ang lumikhang arc ay magdudulot ng fusible element na sumabog, vitrifying ang silica sand at nagpaporma ng glassy channel na nag-restrict sa pag-unlad ng arc. Ang glassy channel na ito ay nag-limit ng arc sa pamamagitan ng pagtaas ng resistance value, pagbabawas ng current, at pagsisiguro na ito ay umabot sa zero sa mas maagang oras.
Sa local o full-range fuse, ang pag-clear ng medium o small currents ay dapat maiwasan. Halimbawa, sa McGraw Edison type current-limiting fuse, isang "M" point (i.e., tin alloy wire) ay inilalapat sa sentro ng pangunahing fusible element upang mabawasan ang melting temperature, tulad ng ipinapakita sa Figure 2(a). Kapag natunaw ang fusible element sa M point, ang current ay inililipat sa auxiliary fusible element. Isang thin wire ay konektado sa pangunahing fusible element na may 1/4 gap mula sa dulo ng pangunahing element. Ang voltage gradient ay naka-span sa arc sa M point at ang gap ng auxiliary fusible element, tulad ng ipinapakita sa Figure 2(b). Kaya, kung patuloy pa ang pangunahing fusible element na mag-arc, ang wire connection na ito ay siguradong mag-appear sa tatlong posisyon, nagpapalawak ng haba ng arc ng tatlo at gumagamit ng lugar na ito upang i-dissipate ang energy ng circuit, tulad ng ipinapakita sa Figure 2(c). Sa unang yugto ng arcing, sapat na init ang nakakalap upang decompose ang spider structure sa lugar na iyon, at ang gas na lumabas mula sa spider structure ay maaaring paburan ang molten rock at bawasan ang haba ng arc hanggang sa ma-disconnect ang fault point.
Figure 2 Ang proseso ng McGraw Edison NX type current-limiting fuse sa pagbawas ng current
Ang pagpili ng current-limiting fuses ay pangunahing batay sa kanilang rated voltage parameters. Sa pagtukoy ng mga angkop na parameter, maraming mga factor ang kailangan isaisip, kabilang ang uri ng electrical system, ang maximum voltage ng sistema, ang kondisyon ng winding ng transformer (kung ang fuse ay ginagamit para sa proteksyon ng transformer), ang grounding status ng neutral wire, at ang uri ng load.
Karaniwan, ang single-phase circuit ay maaaring protektahan ng current-limiting fuse na may rated parameter na mas mataas sa single-phase grounding voltage. Gayunpaman, para sa three-phase circuit, ang fuse ay dapat may angkop na inter-phase parameters. Sa partikular na kaso, asuming na ang positive-sequence breaking voltage na inilapat sa fuse ay hindi lumampas sa maximum design voltage, ang single-phase grounding parameters ay maaaring applicable sa three-phase system. Sa ganitong kaso, ina-assume na ang dalawang series-connected current-limiting fuses ay maghahati ng inilapat na voltage sa ibinigay na fault condition. Table 1 ay nagpapakita ng relasyon sa pagitan ng recommended rated voltage parameters at ang application parameters ng current-limiting fuses.
Para sa proteksyon ng mga electrical devices, ang breaking requirements ng current-limiting fuses ay dapat mag-cooperate sa mga device na pinoprotektahan nito. Bukod dito, ang time-current curves ng mga fuses ay dapat mag-cooperate sa mga protection devices sa sistema, lalo na kapag involved ang mga backup fuses at ang pag-clear ng low-current faults ay umaasa sa expulsion fuse.
Table 1 Recommended Rated Voltage Parameters of Current-Limiting Fuses and the Application Parameters of Current-Limiting Fuses
Kapareho ng ordinaryong fuses, ang current-limiting fuses ay maaari ring maranasan ang pagbawas ng power sa ilalim ng tiyak na ambient temperature. Ang derating factors para sa iba't ibang application scenarios ay ipinapakita sa Figure 3.
Figure 3 Ambient Temperature Derating Factors for Applications of NX - type Current - Limiting Fuses
Ang susi sa pag-apply ng fuse protection para sa mga distribution transformers ay ang fuse ay dapat tugunan ang mga sumusunod na requirement:
Magbigay ng short-circuit protection at hiwalayin ang faulty transformer mula sa sistema. Ang fuse ay hindi dapat mag-lason sa inrush current, cold load starting current, at short-term overcurrent. Dapat ito mag-cooperate sa upper-level device (mag-lason bago ang sectionalizer operates).
Iprevent ang severe overcurrent situations na maaaring magdulot ng overheating damage o mechanical damage sa transformer. Dapat tandaan na kung kinakailangan, item ② ay maaaring palihim dahil ang pangunahing layunin ng fuse protection ay overload protection hindi short-circuit protection.
Ang time-current curve ng inrush current/cold load starting current ng distribution transformer ay tinatantiya batay sa mga sumusunod na sitwasyon: sa 0.01 s, ang current ay 25 beses ang full-load current; sa 0.1 s, ang current ay 12 beses ang full-load current; sa 1 s, ang current ay 6 beses ang full-load current; sa 10 s, ang current ay 3 beses ang full-load current; at sa 100 s, ang current ay 2 beses ang full-load current.
Upang matiyak na ang fuse na ginagamit para sa proteksyon ng distribution transformer ay hindi mag-lason sa inrush current o cold load starting current, ang fuse curve ay dapat nasa kanan ng inrush current/cold load starting current curve. Ibig sabihin, ang blowing time ng fuse ay dapat mas mahaba kaysa sa duration ng mga current na ito.
Ang transformer damage curve ay maaaring makuhang mula sa manufacturer o ang ANSIC57 standard at maaaring i-plot sa parehong curve graph. Tulad ng nabanggit, kung kailangan ng concessions, ang transformer damage curve ay dapat binigyan ng prayoridad kaysa sa inrush current curve.
Ipinalalathala sa Figure 4 ang inrush current/cold load starting current curve ng single-phase transformer na may voltage level na 13.8 kV at rated capacity na 50 kV·A. Ang full-load current ng transformer ay 3.62 A. Isang fuse curve ay in-assume sa figure. Sa katunayan, may dalawang fuse curves. Ang minimum melting curve ay nagbibigay ng pinakamaikling oras para sa fuse na masira, at ang maximum clearing curve ay nagbibigay ng pinakamatagal na oras para sa fuse na i-clear ang fault. Ang maximum clearing time ng expulsion fuse ay hindi dapat mas mababa kaysa 0.8 cycles (i.e., 0.0133 s), kaya ang curve na ito ay horizontal na in-plot sa 0.0133 s.
Ipinalalathala sa Figure 4 ang inrush current/cold load starting current time-current curve ng distribution transformer. Dapat tandaan na ang fuse curve ay dapat matiyak ang coordination sa pagitan ng fuse at upper-level protection device. Ang upper-level device ay maaaring isang line sectionalizing device, tulad ng fuse o recloser. Ang transformer protection fuse ay dapat mag-lason bago ang upper-level fuse masira o bago ang upper-level recloser ma-lock.
Ang ilang mga distribution transformers ay itinuturing na may full self-protection function (CSP), na ibig sabihin, mayroon silang functions ng overcurrent at inrush current protection.
Ang mga self-protection transformers ay karaniwang may malaking current-limiting fuse at secondary circuit breaker para sa overload prevention sa kanilang casing. Ang ordinaryong transformers ay karaniwang protektado ng fuse na idinagdag sa primary side. Ang mga box transformers ay karaniwang may fuse na independent sa casing (non-fixed front panel design), na nasa transformer oil o nasa dry bushing well o cylinder (fixed front panel design). Sa anumang kaso, ang angkop na disenyo ay dapat gamitin upang simplipikahin ang on-site fuse replacement.
Ang fuse ratio ay ang ratio ng minimum blowing current ng fuse sa full-load current ng transformer. Ang ratio na ito ay nagpapakita ng importansya ng overload protection para sa continuous operation ng device. Ang mataas na fuse ratio ay nagbibigay-daan sa mas maraming transformer failures nang hindi mag-lason sa inrush current o overload; ang mababang fuse ratio ay nagdudulot ng mas maraming fuse blowings, at ang ilang blowings ay maaaring hindi kinakailangan, ngunit ito ay maaaring magbibigay ng mas mabuting proteksyon sa transformer mula sa overload. Ang typical na fuse ratio ay nasa pagitan ng 2 hanggang 4.
Sa self-protection transformer, ang fuse ratio ng internal fuse ay humigit-kumulang 8 dahil ang secondary side ng self-protection transformer ay may circuit breaker na hindi naapektuhan ng overload.
Proteksyon Range at Coordination ng Fuse Protection
Sa pagpili ng fuse para sa proteksyon ng box transformer, karaniwan, ang fusing rate ay maaaring makalkula sa pamamagitan ng paghi-divide ng full-load current ng transformer sa minimum melting current ng fuse. Ang paggamit ng mataas na fusing rate ay maaaring protektahan ang sistema mula sa faulty transformers, ngunit ito ay nagbibigay lamang ng limitadong overload protection; ang mababang fusing rate ay maaaring magbigay ng maximum overload protection, ngunit ang fuse ay vulnerable sa impact current at inrush current.
Bukod dito, ang comprehensive factors ay dapat isaisip, kabilang ang continuity ng operation, ang mga transformer failures dahil sa overload, ang coordination sa pagitan ng transformer fuse at sectionalizing device, at ang impact ng inrush current at cold load starting. Kung alam ang characteristics curve ng transformer, ang fuse ay maaaring simpleng i-adjust sa pamamagitan ng pag-i-plot ng time characteristic curve ng fuse sa pagitan ng transformer inrush curve at transformer damage curve.
Ang mga curves na ito ay in-formulate ayon sa standards, ngunit hindi palaging applicable, kaya ang fuse ay dapat pipiliin. Ang inrush current ay malaking depende sa residual magnetic flux sa iron core ng voltage wave sa closing. Upang matiis ang inrush current, ang fuse ay dapat matiis ang 25 beses ang full-load current sa 0.01 s at 12 beses ang full-load current sa 0.1 s. Ang re-energization pagkatapos ng primary power outage ay magdudulot ng cold load start. Kapag alam ang inrush current curve, ang piniling fuse curve ay dapat mas mabagal kaysa sa inrush current curve. Ang lightning discharge voltage ay maaaring saturate ang iron core ng transformer at magdulot ng inrush current. Karaniwan, kung ang lightning damage ay isang problema, mas mabuti ang paggamit ng mas malaking fuse.
Bukod dito, sa pagpili ng fuse para sa proteksyon ng box transformer, ang coordination sa pagitan ng mga fuses ay dapat isaisip. Narito, ang mga coordination issues sa dalawang sitwasyon ay pinag-uusapan:
Coordination sa pagitan ng dalawang current-limiting fuses. Upang matiyak ang coordination objective, ang curve ay dapat simulan sa 0.01 s. Para sa mga oras na higit sa 0.01 s, ang coordination sa pagitan ng dalawang iba't ibang fuses sa parehong set ay maaaring matiyak sa pamamagitan ng simple overlaying ng TCCS at paggamit ng 75% coordination method; para sa mga oras na bababa sa 0.01 s, ang coordination ay maaaring matiyak sa pamamagitan ng paggamit ng minimum melting at total clearing values. Kapag coordinated ang dalawang current-limiting fuses sa serye, ang maximum current na dadaanan ng protection fuse o load-side fuse ay hindi dapat lumampas sa minimum melting current ng protected o power-source-side fuse. Ibig sabihin, ang load-side fuse ay limitado ang dadaanan na current sa lebel na hindi sapat upang mag-melt ang power-source-side fuse. Ang coordination detection sa itaas ng 0.01 s ay hindi kinakailangan dahil ang coordination boundaries ay may fixed values. Ang coordination ay conservative at nagpapabuo ng coordination standard para sa anumang fault current. Kung limited ang fault current, ang coordination ay maaaring matiyak sa pamamagitan ng pagbabago ng current sa curve.
Coordination sa pagitan ng backup current-limiting fuse at expulsion fuse. Ang proteksyon na ito ay kadalasang ginagamit dahil nagbibigay ito ng oportunidad para sa karamihan ng mga fault (sa ilalim ng maliit na current) na mailisan ng mura na expulsion fuse. Kapag may fault sa protected device, ang current-limiting fuse ay limitado ang magnitude ng current. Mahalaga na ang expulsion fuse ay maaaring mailisan ng maliit na current fault nang hindi nasira ang current-limiting fuse. Ang current-limiting fuse ay maaaring dadaanan ang sapat na current pagkatapos ng expulsion fuse ay mag-lason at maaaring magbigay ng obvious fault indication. Ang fuse characteristics ay nagpapabuo ng intersection ng maximum clearing curve ng expulsion fuse at minimum fusing curve ng current-limiting fuse, na nagresulta sa mas malaking current, na nagdudulot ng synchronous operation. Kung ang dalawang current-limiting fuses ay wastong pinili, ang box transformer ay maaaring makamit ang full-range protection.
Pag-operate at Maintenance ng Fuse Protection
Sa paggamit ng fuse para sa proteksyon ng box transformer, ang mga sumusunod na sitwasyon ay dapat tandaan:
Ang plug-in fuse ay manually operated, at ang mga user ay kailangan ng tiyak na skills at karanasan. Bago gamitin ang plug-in fuse upang i-disconnect ang energized transformer, ang operator ay dapat may karanasan sa pag-remove ng plug-in fuse mula sa fuse holder. Ang hindi proper handling ay maaaring magdulot ng switching faults at maaaring mag-require ng pagpalit ng transformer o maaaring magdulot ng sunog.
Kung ang plug-in fuse ay ginagamit para sa fault closing, ito ay maaaring magdulot ng seryosong personal injury. Ang mga internal faults ay maaaring magdulot ng pag-crack ng transformer o ang top cover ay maaaring ma-detach. Kaya, ang transformer ay dapat laging powered mula sa remote location upang matiyak ang seguridad.
(3) Kung ang transformer ay nasa enclosed building o cellar, o kung ang operator ay direktang nasa itaas ng transformer, ang plug-in fuse assembly ay hindi dapat gamitin upang i-connect o i-disconnect ang transformer. Sa mga sitwasyong ito, mahirap para sa operator na mag-operate nang tama, at mahirap na mag-leave nang ligtas sa kaso ng improper operation.
Bago gamitin ang plug-in fuse, ang estado ng transformer ay dapat mabuti-binitiwan. Suriin kung may arc discharge sound sa casing; suriin kung bulged o may traces ng oil leakage o overflow ang casing; suriin kung may traces ng oil leakage, overflow, o carbon black stains ang casing malapit sa pressure relief device. Kung may mga sitwasyong ito, ang plug-in fuse ay hindi dapat gamitin upang i-connect o i-disconnect ang transformer, kung hindi, maaari itong magdulot ng sunog o mag-cause ng casualties.
Ang pressure ng transformer ay dapat irelease bago gamitin ang plug-in fuse. Ang hindi tama na pag-release ng pressure ng transformer casing ay maaaring magdulot ng violent ejection ng insertion assembly ng plug-in fuse kasama ng mainit na langis. Ito ay maaaring magdulot ng impact injuries, burns, at environmental pollution.
Ang paggamit ng plug-in fuse na may sobrang mataas na ampere value ay maaaring magdulot ng mismatch sa backup current-limiting fuse sa transformer o sa ibang bahagi ng sistema. Sa kaso na ito, kapag may fault sa loob ng transformer, ito ay maaaring magdulot ng mas malaking power outage o maaaring mag-cause ng ignition o explosion ng transformer. Ang pag-install ng plug-in fuse na may ampere value na mas maliit kaysa sa recommended value ay magdudulot ng unnecessary fusing at interruptions sa operation.
Ang pinsala sa fuse tube ay maaaring makaapekto sa tama na installation ng fuse. Suriin nang mabuti ang fuse tube upang matiyak na walang corrosion na mas malaki kaysa sa pitting sa anumang bahagi ng brass, at ang blackening o ablation ng insulating components ay hindi hihigit sa 1/2 in (13 mm). Kung ang pinsala ay lumampas sa degree na ito, ang damaged fuse tube ay dapat palitan ng bago. Kung may malaking amount ng brass melting, o ang ablation ay lumampas sa kalahati ng haba ng fuse tube, ang plug-in fuse holder ay dapat din palitan. Kung ang komponento ay nasira, ito ay maaaring maprevent ang disconnection ng subsequent faults at maaaring magdulot ng mas malaking pinsala.
Kasimpulan
Ang teknikal na antas ng fuse protection ay medyo maunlad, at may mahusay na performance-price ratio, na may malawak na development prospects sa domestic at foreign markets. Kasalukuyan, maraming American-style box transformers sa Tsina ang gumagamit ng fuses para sa proteksyon. Kumpara sa iba pang paraan ng proteksyon, ang fuse protection ay hindi lamang may mataas na reliability kundi mababa rin ang presyo, na partikular na angkop sa kasalukuyang kalagayan sa Tsina. Kaya, ang fuse protection ay may magandang application prospects sa Tsina.
