تعليمات التطبيق لأجهزة تقييد التيار بقوة 50 كيلو أمبير على منصات النفط البحرية

1. تشغيل النظام مع وبدون جهاز تقييد التيار (CLiP)

تحت ظروف التشغيل العادية، يعمل لوحة التوزيع كالتالي:

• جميع المفاتيح الرابطة للأعمدة مغلقة، مما يربط الأعمدة الثلاثة بالتوازي؛
• مولدان متصلان ويقدمان الطاقة إلى لوحة التوزيع.

تحت هذا التكوين، يكون التيار المتوقع للعطل في لوحة التوزيع أقل من 50 كا. لذا، لا يتم إدخال جهاز تقييد التيار (CLiP) في الدائرة.

خلال عمليات الصيانة التي تتضمن فتح مولد واحد (أي إخراجه من الخدمة) وإغلاق آخر (مزامنته وربطه)، يعمل النظام كالتالي:

• تبقى جميع المفاتيح الرابطة للأعمدة مغلقة، مما يحافظ على ربط الأعمدة الثلاثة معًا؛
• يتم ربط ثلاثة مولدات مؤقتًا بالنظام (لمدة محدودة خلال عملية تبديل المولدات).

تحت هذه الحالة، تزداد قدرة القصر الكهربائي للنظام، ويتجاوز التيار المتوقع للعطل 50 كا. بما أن تصنيف تحمل القصر الكهربائي للوحة التوزيع هو 50 كا، يجب إدخال جهاز تقييد التيار في الدائرة لضمان سلامة المعدات.

يقوم CLiP بمراقبة معدل ارتفاع التيار بمرور الوقت. عندما يتجاوز التيار قيمة محددة مسبقًا، يتم تفعيل الجهاز ويقطع الاتصال بالأعمدة عن طريق ذوبان عنصر المصهر الداخلي. هذا يحد من التيار الفعلي للعطل ليظل أقل من 50 كا، مما يضمن أنه يبقى ضمن حدود التصميم الآمنة للوحة التوزيع.

هذه العملية تمكن من عزل العطل دون أن تسبب انقطاعًا كاملًا لنظام توزيع الطاقة eHouse.

ملخص:

• عندما يكون التيار المتوقع للعطل > 50 كا (جميع المفاتيح الرابطة للأعمدة مغلقة ومولدان متصلان)، يجب أن يكون CLiP في الدائرة. هذه الحالة تحدث فقط خلال مرحلة الانتقال أثناء صيانة مولد واحد.
• عندما يكون التيار المتوقع للعطل < 50 كا (مولدان فقط متصلان أو اثنان من ثلاثة مفاتيح رابطة للأعمدة مفتوحان)، يجب أن يتم فصل CLiP من الدائرة.

2. متطلبات التشغيل والصيانة

يجب على المالك الموافقة على الترتيبات البديلة المقترحة للتشغيل. يجب أن تستند القرارات أيضًا إلى بيانات إضافية تتعلق بالمصهر المقيِّد للتيار، بما في ذلك متطلبات الصيانة، والحياة الخدمية المتوقعة، وقدرات الأشخاص الذين يقومون بصيانة المعدات. يجب دمج هذه الإجراءات في دليل التشغيل والصيانة.

3. تصميم واختبار المصهر المقيِّد للتيار

يجب تصميم واختبار المصهر المقيِّد للتيار وفقًا للمعايير المعترف بها مثل IEC 60282-1:2009/2014 وسلسلة IEEE C37.41، ويجب أن يكون مناسبًا للتطبيق المقصود والظروف البيئية/التشغيلية. يجب استخدام مصهر مقيِّد للتيار واحد فقط؛ أي تركيبة من أجهزة تقييد التيار تتطلب اعتبارًا خاصًا وتقييمًا.

حصل CLiP على تقارير اختبار نوع KEMA تغطي قدرة القطع وارتفاع درجة الحرارة واختبارات العزل، بالإضافة إلى سجلات المعايرة للمعدات القياسية. تم إجراء الاختبارات وفقًا للمعايير IEC 60282 وسلسلة ANSI/IEEE C37.40.

4. مستوى العزل للمحافظة على المصهر

• للمحافظة على المصهر تصنيف مقاومة الجهد النبضي المقنن 110 كف BIL؛
• اجتاز المحول العازل اختبار 150 كف BIL ويمكن استخدامه في أنظمة الفئة 27 كف؛
• يتم اختبار كل محول عازل باستخدام اختبار العزل الكهربائي البديل 50 كف أثناء الإنتاج.

5. التحقق من ملاءمة المصهر لدرجة الحرارة التشغيلية

تم تصنيع واختبار المصهر المقيِّد للتيار وفقًا للمعايير IEC 60282-1 أو سلسلة IEEE C37.41.

يحدد IEC 60282-1 درجة حرارة محيطية أقصى 40 درجة مئوية، بينما يتطلب معيار الجمعية SVR 4-1-1، الجدول 8، 45 درجة مئوية. يجب تقديم أدلة متوافقة مع الملحق E من IEC 60282-1 (أو المعايير المكافئة) لإثبات أن المصهر مناسب للدرجة الحرارية المحيطية المتوقعة القصوى 45 درجة مئوية.

يتضمن الاختبار متطلبات IEC 60282-1 وANSI/IEEE C37.41. يعتبر اختبار الانقطاع من السلسلة الثانية أكثر صرامة من متطلبات IEC، حيث يتطلب 100% من جهد الاختبار (يجوز لـ IEC 87%). تقوم G&W باختبار الواجبات من السلسلة الأولى بجهد 100% وتيار 100% - مما يتجاوز جميع متطلبات المعايير. يستخدم المشروع الفعلي جهازًا مصنفًا بـ 4000 أمبير.

بالنسبة لأجهزة التوزيع ذات التصنيف 5000 أمبير بدون تبريد قسري، تكون هامش ارتفاع درجة الحرارة 5 كلفن عند درجة حرارة محيطية 40 درجة مئوية، مما يسمح لها بحمل 5000 أمبير عند 40 درجة مئوية و4000 أمبير عند درجة حرارة محيطية 50 درجة مئوية.

6. خصائص التيار الزمني وأداء تقييد التيار

لا يحتوي هذا النوع من الأجهزة على منحنى زمني للتيار التقليدي (TCC). يتم إكمال عمله في غضون 0.01 ثانية - قبل نقطة البداية لمنحنيات TCC النموذجية - مما يجعله جهازًا فوريًا.

في الواقع، يتم تقييم كل تطبيق على حدة، باستخدام السيناريوهات الأسوأ (الأعطال غير المتناظرة تمامًا). يتم رسم تيارات النظام بدقة زمنية مناسبة لتوضيح جميع التفاعلات بشكل واضح. تعتبر هذه الطريقة أفضل من استخدام منحنيات التيار الأقصى المسموح به التي قد تكون مضللة.

7. الجهد الأقصى والطاقة المنبعثة أثناء التشغيل بتيار عطل عالٍ

• وفقاً لمتطلبات IEC وANSI/IEEE للمعدات ذات التصنيف 15.5 كف، يبقى الجهد الأقصى أثناء التشغيل (القيمة القصوى المقاسة 47.1 كف) ضمن نطاق 49 كف، ولا يشمل إطلاق كميات كبيرة من الحرارة أو البخار المرتبط بقطع الأعطال بالطرد.

• هيكل تبديد الحرارة في CLiP هو أساساً حافز كهربائي مع أقسام مقيِّدة للتيار مصنوعة آليًا.

• يبلغ إجمالي تبديد الحرارة لنظام ثلاثي الأطوار CLiP عند 4000 أمبير حوالي 500 واط.

8. دراسة القصر الكهربائي وتحقق من حماية التدرج

يجب أن تظهر دراسة القصر الكهربائي وظيفة جهاز تقييد التيار وكيف يقلل من تيار العطل المتناظر إلى أقل من تصنيف تحمل لوحة التوزيع. إذا كان الترتيب المقترح مُعدًا للعمل كـ "حماية متدرجة"، يجب التحقق من مطابقته للشروط المحددة في معيار الجمعية SVR 4-8-2 / 9.3.6. يجب تعريف نقطة التنشيط وتحديد التيار المربور في كل اتجاه بوضوح.

9. حساب قدرة تحمل الحافز الكهربائي للتيار القصير الأقصى

يجب إجراء الحسابات وفقًا للمعايير IEC لتأكيد قدرة الحافز الكهربائي على تحمل الآثار الميكانيكية والحرارية الناجمة عن التيار القصير الأقصى المتوقع.