Goede bedrijfspraktijken voor schakelkasten schakelaars en contactors
Goede bedrijfspraktijken voor schakelkasten, circuitbrekers en contactors
Bediening van laag- en middenspanning
Schakelkasten
Het doel van deze richtlijn is om aanbevolen praktijken te bieden voor de bediening en inspectie van middenspannings- (2 - 13,8 kV) en laagspannings- (200 - 480 V) uitschuifbare schakelkastcircuitbrekers en contactors. Goed gereguleerde bediening is van het grootste belang om de prestaties en levensduur van installatieapparatuur te maximaliseren, evenals om een veilige werkomgeving voor het personeel te waarborgen.
Dit artikel stelt de verantwoordelijkheden van het bedienend personeel vast, samen met hun dagelijkse controles en inspecties van schakelkasten. Daarnaast zal het uitweiden over de optimale praktijken voor de bediening en bescherming van transformatoren, motoren, busbars, kabels, circuitbrekers en contactors.
Inspecties door operators
Het is de taak van het bedienend personeel om regelmatige routine-inspecties van alle schakelkasten in de installatie op te zetten en uit te voeren. Circuitbrekers, contactors en busbars moeten schoon en droog worden gehouden om het risico op isolatiefouten die kunnen leiden tot explosies en branden te verlagen. Over het algemeen is het raadzaam om inspecties één keer per dag uit te voeren.
De volgende items zijn aanbevolen voor dagelijkse inspecties van schakelkasten:
Als tijdens de genoemde inspectieproces anomalieën worden gedetecteerd, moeten onderhoudsopdrachten worden uitgevaardigd.
Het zal ingaan op de praktijken voor overstromings- en grondfoutbescherming van belastingvoeders, evenals bron- en tie-overstromingsbescherming, en andere cruciale praktijken die betrekking hebben op transformatoren. Bovendien zal het de kwesties behandelen die optreden bij het parallellen van twee energiebronnen en bij schakel-tijdoverdrachtsschema's.
Bescherming
Beschermingsrelais zijn zo gecoördineerd dat alleen die circuitbrekers of contactors die nodig zijn om fouten te isoleren automatisch open zullen springen. Dit stelt het maximale aantal apparatuur in staat om in bedrijf te blijven, waardoor de impact op online generatie-eenheden wordt geminimaliseerd. Het geeft ook een indicatie van de locatie van de elektrische fout.
Elektrische fouten in transformatoren, motoren, busbars, kabels, circuitbrekers en contactors zijn meestal permanent. Voordat het apparaat opnieuw wordt geënergiseerd, moet een grondig onderzoek worden uitgevoerd naar de werking van de beschermingsrelais.
De grootte van elektrische kortsluitstroom ligt meestal tussen de 15.000 en 45.000 amperes, afhankelijk van de grootte en impedantie van de brontransformator.
Grondbescherming van belastingsvoeders
Ontwerpen die de grondfoutstroom beperken (meestal rond 1000 ampères) gebruiken aparte grondrelais die alleen activeren bij grondfouten. Deze relais springen met zeer korte tijdsvertragingen om de geaarde voeders te isoleren voordat de grondrelais van de bronschakelaar of tie-circuitbreker kunnen werken.
Overstromingsbescherming van bron en tie
Bronschakelaars en tie-schakelaars zijn niet uitgerust met direct springende elementen. In plaats daarvan vertrouwen ze op tijdsvertragingen om de foutreacties te coördineren met downstream bussen en lasten.
Meestal zijn deze relais ingesteld op basis van de maximale driefase kortsluitstroomniveaus, met een werkingsduur die varieert van 0,4 tot 0,8 seconden.
Normaal gesproken hebben deze relais een inverse-tijdkenmerk. Dat wil zeggen, lagere stroomniveaus resulteren in proportioneel langere tijdsvertragingen voor alle relais. Specifiek gezegd is de tie-schakelaar die verbonden is met een andere bus ingesteld om in ongeveer 0,4 seconden te werken, terwijl de low-side schakelaar van de brontransformator is ingesteld om in ongeveer 0,8 seconden te werken.
Overstromingsbescherming van de hoogspanningszijde van de brontransformator
De overstromingsrelais aan de hoogspanningszijde van de brontransformator zijn meestal ingesteld om ongeveer 1,2 seconden na een maximale driefase kortsluiting aan de laagspanningszijde te werken. Deze tijdsvertraging stelt een goede coördinatie mogelijk met de overstromingsrelais aan de laagspannings- of secundaire zijde.
Deze relais hebben meestal een inverse-tijdkenmerk, wat betekent dat lagere stroomniveaus resulteren in langere werkingsduren. De overstromingsrelais aan de hoogspanningszijde van de brontransformator gaan ervan uit dat er een fout kan optreden in de transformator zelf, in de laagspanningszijde aansluitbussen of kabels, of in de laagspanningscircuitbreker. Ze zullen alle noodzakelijke apparatuur laten springen om de fout te isoleren.
Voor Unitized Automatic Transfer Switches (UATs), die meestal zijn uitgerust met differentiële bescherming, kunnen de overstromingsrelais aan de hoogspanningszijde ook de eenheid en de hoofd-staptransformatoren volledig laten springen. Bovendien bieden ze bescherming tegen schakelaarvastlopen als de laagspanningszijde schakelaar een fout niet kan onderbreken.
Residuale grondbescherming van bron en tie
Voor ontwerpen die de grondfoutstroom beperken (meestal rond 1000 ampères), worden aparte grondrelais gebruikt, die alleen activeren bij een grondfout. De grondrelais van bron- en tie-schakelaars zijn niet uitgerust met direct springende elementen. In plaats daarvan vertrouwen ze op tijdsvertragingen om de foutreacties te coördineren met downstream bussen en lasten. Meestal zijn deze relais ingesteld op basis van de maximale grondfoutstroomniveaus, met een werkingsduur die varieert van 0,7 tot 1,1 seconden.
Normaal gesproken hebben deze relais een inverse-tijdkenmerk. Dat wil zeggen, lagere stroomniveaus resulteren in proportioneel langere tijdsvertragingen voor alle relais. Specifiek gezegd is de tie-schakelaar die verbonden is met een andere bus ingesteld om in ongeveer 0,7 seconden te werken voor 100% grondfouten, terwijl de low-side schakelaar van de brontransformator is ingesteld om in ongeveer 1,1 seconden te werken.
Grondbescherming van de neutrale zijde van de brontransformator
In ontwerpschema's die gericht zijn op het beperken van de grondfoutstroom (meestal rond 1000 ampères), worden specifieke grondrelais gebruikt. Deze relais zijn speciaal ontworpen om de grondstroom die door het neutrale punt van de transformator loopt, nauwkeurig te detecteren. Ze zijn zeer gericht en zullen alleen worden geactiveerd bij een grondfout.
Normaal gesproken is het grondrelais van de neutrale zijde van de brontransformator ingesteld om ongeveer 1,5 seconden na de ernstigste grondfout te werken. Deze tijdsinstelling is cruciaal, omdat het ervoor zorgt dat het relais goed kan coördineren met de grondrelais van de bron- en tie-schakelaars.
Het neutrale grondrelais heeft een cruciale missie. Zijn kernfunctie is om grondfouten te isoleren die optreden aan de laagspanningszijde (d.w.z. de secundaire zijde) van de brontransformator. Mogelijke foutlocaties zijn de laagspanningswikkelingen van de transformator, laagspanningscircuitbrekers en de bussen en kabels die hiermee verbonden zijn. Nog belangrijker is dat het ook fungeert als back-upbescherming. Indien de laagspanningszijde schakelaar niet goed functioneert bij een grondfout, zal het neutrale grondrelais snel ingrijpen om het defecte circuit te onderbreken, waardoor de veilige en stabiele werking van het energie systeem wordt gewaarborgd.
Alarm-alleen-grondschema's
Alarm-alleen-grondschema's beperken de grondfoutstroom tot slechts enkele ampères. Typische waarden zijn 1,1 ampère voor 480-volt systemen en 3,4 ampères voor 4 kV systemen. Voor wye-verbonden brontransformatoren is het neutrale punt meestal via een aardingstransformator aangesloten. Voor delta-verbonden brontransformatoren wordt de grondfoutstroom meestal geleverd door drie transformatoren, die aan de primaire zijde in een geaarde wye-configuratie en aan de secundaire zijde in een open-delta-configuratie zijn verbonden.
In beide scenario's zijn spanningrelais op de secundaire zijden van de aardingstransformatoren geïnstalleerd om grondfoutcondities te waarschuwen. Bij delta-verbonden brontransformatoren kunnen geblazen primaire fusen van de gronddetectietransformatoren ook een alarm veroorzaken.
Beide relaischema's geven alarms (meestal met een gevoeligheid van 10% of hoger) voor alle aangesloten apparatuur binnen een specifiek elektrisch systeem. Dit omvat de laagspannings- of secundaire wikkelingen van de brontransformator, evenals alle verbonden bussen, kabels, circuitbrekers, potentietransformatoren en lasten.
Busoverdrachten van schakelkasten
Parallelle twee bronnen
Het parallelle verbinden van twee verschillende energiebronnen is de voorkeursmethode voor het overschakelen van de ene bron naar de andere. Deze methode legt geen stress op motoren, zorgt voor een soepele overgang en vormt geen bedreiging voor het lopende apparaat. Echter, in veel ontwerpen overschrijdt de kortsluitstroom die tijdens het parallelliseren wordt opgewekt, de onderbrekingscapaciteit van de voederschakelaars.
Bronschakelaars en tie-schakelaars blijven onaangetast, maar voederschakelaars kunnen nabije fouten niet wegnemen en kunnen zelfs beschadigd raken in het proces. Daarom moet de duur van het parallelliseren worden geminimaliseerd (ongeveer enkele seconden) om de blootstellingsduur en de kans op voederfouten te verminderen.
Meestal is dit probleem meer uitgesproken wanneer een generatie-eenheid stroom levert aan één systeem, terwijl de stand-by of start-transformatoren worden gevoed vanuit een ander systeem. Het verminderen van de stroomopbrengst van de generator brengt meestal de fasehoeken dichter bij elkaar, omdat de hoek van de generator verminderd met de verminderde belasting.
Drop-pickup-overdrachten
Drop-pickup-overdrachten, ook bekend als schakeltijdoverdrachtsschema's, kunnen motoren beschadigen. Als de nieuwe bron-schakelaar niet sluit nadat de vorige bron-schakelaar open springt, kan dit ertoe leiden dat een lopende eenheid stopt of een operatieproces wordt onderbroken. Wanneer een busbar stroomverlies heeft, fungeren de aangesloten motoren als generatoren en leveren een restspanning aan de busbar.
Deze restspanning verdwijnt meestal binnen ongeveer één seconde.
Echter, drop-pickup-overdrachten vinden veel sneller plaats dan één seconde, en de restspanning kan zich combineren met de spanning van de nieuwe bron. Als de vector som van deze twee spanningen 133% van de nominale spanning van de motor overschrijdt, kan de overdracht de levensduur van de betrokken motoren verminderen.
Automatische busoverdrachtsschema's
Automatische busoverdrachtsschema's zijn meestal ontworpen om de stress op motoren tijdens de overdracht te verminderen en om te coördineren met foutrelais. Coördinatie met overstromingsrelais wordt bereikt door de overdracht te initiëren nadat de bron-schakelaar open springt. Als overstromingsrelais de bron-schakelaar laten springen (wat wijst op een busfout), wordt de automatische overdracht geblokkeerd.
Bovendien maken deze schema's meestal gebruik van restspanningsrelais en/of high-speed synchronisatiecontrole-relais. Overdrachten worden alleen toegestaan wanneer de vector som van de restspanning en de spanning van de nieuwe bron minder is dan 133% van de nominale spanning van de motor. Als de overdracht wordt geblokkeerd door 86 lockout-relais, time-out het schema meestal.
Echter, als dit niet het geval is, moeten operators controleren of het automatische overdrachtsschema is gedeactiveerd voordat de bus 86 lockout-relais worden gereset.
