Použití 50kA proudově omezujících zařízení na plošinách pro těžbu ropy v moři

1. Provoz systému s a bez CLiP (zařízení omezující proud)

V běžných provozních podmínkách rozvodna funguje následovně:

• Všechny spojovací vypínače jsou zavřené, což propojuje tři sekce sběrnice paralelně;
• Dvě generátory jsou online a dodávají energii do rozvodny.

V této konfiguraci je předpokládaný chybový proud v rozvodně nižší než 50 kA. Proto není zařízení omezující proud (CLiP) do obvodu zapojeno.

Během údržbových operací, které zahrnují odpojení jednoho generátoru (vypnutí) a zapojení druhého (synchronizace a připojení), systém funguje následovně:

• Všechny spojovací vypínače zůstávají zavřené, což udržuje tři sekce sběrnice vzájemně propojené;
• Tři generátory jsou dočasně připojeny k systému (na omezenou dobu během přechodné fáze přepínání generátorů).

V této situaci se zvyšuje kapacita krátkého zapojení systému a předpokládaný chybový proud překračuje 50 kA. Vzhledem k tomu, že odolnost rozvodny proti krátkému zapojení je 50 kA, musí být zařízení omezující proud zapojeno do obvodu, aby byla zajištěna bezpečnost zařízení.

CLiP monitoruje rychlost stoupání proudu v čase. Pokud proud překročí nastavenou hranici, zařízení aktivuje a přeruší spojení sběrnice tím, že roztaví interní pojistný element. Tím se skutečný chybový proud omezí na méně než 50 kA, což zajišťuje, že zůstane v bezpečných projekčních mezích rozvodny.

Tento proces umožňuje izolaci poruchy bez výpadku celého eHouse distribučního systému.

Shrnutí:

• Pokud je předpokládaný chybový proud > 50 kA (všechny spojovací vypínače zavřené a tři generátory online), musí být CLiP zapojen do obvodu. Tato situace nastává pouze během přechodné fáze údržby jednoho generátoru.
• Pokud je předpokládaný chybový proud < 50 kA (pouze dva generátory online nebo dvě ze tří spojovacích vypínačů otevřené), by měl být CLiP odpojen od obvodu.

2. Požadavky na provoz a údržbu

Vlastník zařízení musí schválit navrhované alternativní provozní uspořádání. Rozhodnutí by měla být založena také na dalších datech souvisejících s pojistným prvkem omezujícím proud, včetně požadavků na údržbu, odhadované životnosti a schopností personálu provádět údržbu zařízení. Tyto akce musí být začleněny do manuálu pro provoz a údržbu.

3. Návrh a testování pojistného prvku omezujícího proud

Pojistný prvek omezující proud musí být navržen a testován v souladu s uznávanými normami, jako jsou IEC 60282-1:2009/2014 a IEEE C37.41 série, a musí být vhodný pro určené použití a environmentální/provozní podmínky. Použije se pouze jeden pojistný prvek omezující proud; jakákoli kombinace zařízení omezujících proud vyžaduje speciální zvážení a hodnocení.

CLiP získal typové testovací zprávy KEMA pokrývající způsobilost k přerušení, tepelný nárůst a izolační testy, spolu s kalibračními záznamy měřicího zařízení. Testování bylo provedeno v souladu s normami IEC 60282 a ANSI/IEEE C37.40 série.

4. Izolační stupeň držáku pojistného prvku

• Držák pojistného prvku má nominální impulsní odolnost napětí 110 kV BIL;
• Izolační transformátor prošel testem 150 kV BIL a lze ho použít v systémech 27 kV třídy;
• Každý izolační transformátor prochází během výroby dielektrickým testem 50 kV AC.

5. Ověření vhodnosti pojistného prvku pro provozní teplotu

Pojistný prvek omezující proud byl vyroben a testován v souladu s normami IEC 60282-1 nebo IEEE C37.41 série.

IEC 60282-1 stanoví maximální okolní teplotu 40°C, zatímco standard společnosti SVR 4-1-1, Tabulka 8, vyžaduje 45°C. Je nutné poskytnout důkazy v souladu s Přílohou E IEC 60282-1 (nebo ekvivalentními normami), které ukáží, že pojistný prvek je vhodný pro maximální očekávanou okolní teplotu 45°C.

Testování pokrývá požadavky IEC 60282-1 a ANSI/IEEE C37.41. Test přerušení série II je přísnější než požadavky IEC, protože vyžaduje 100% testovací napětí (IEC umožňuje 87%). G&W testuje povinnosti série I při 100% napětí a 100% proudu – což přesahuje všechny standardní požadavky. Reálný projekt používá zařízení s nominálním proudem 4000 A.

Pro rozvodnou 5000 A bez vynuceného chladění je tepelný nárůst 5 K při okolní teplotě 40°C, což umožňuje nosnou schopnost 5000 A při 40°C a 4000 A při 50°C okolní teploty.

6. Charakteristiky proud-napětí a výkon omezující proud

Tento typ zařízení nemá tradiční charakteristiku proud-napětí (TCC). Jeho funkce je dokončena do 0,01 sekundy – dávno před počátkem typických TCC křivek – což jej efektivně činí okamžitým zařízením.

V praxi je každé použití vyhodnoceno individuálně, s využitím nejhorších scénářů (úplně asymetrické poruchy). Systémové proudy jsou vykresleny s příslušným časovým rozlišením, aby byly jasně ilustrovány všechny interakce. Tento přístup je lepší než potenciálně mylné použití křivek maximálního průchodního proudu.

7. Maximální přetlakové napětí a disipační výkon během provozu s vysokým chybovým proudem

• Podle požadavků IEC a ANSI/IEEE pro zařízení s nominálním napětím 15,5 kV zůstává vrcholové napětí během provozu (maximálně změřené 47,1 kV) v rozsahu 49 kV a nezahrnuje uvolnění velkého množství tepla nebo páry spojené s vypuzovacím přerušováním.

• Struktura disipace tepla CLiP je v podstatě sběrnice s obráběnými částmi omezujícími proud.

• Celková disipace tepla trojfázového systému CLiP při 4000 A je přibližně 500 W.

8. Studie krátkého zapojení a ověření kaskádové ochrany

Studie krátkého zapojení musí demonstrovat funkci zařízení omezujícího proud a jak snižuje symetrický chybový proud pod nominální odolnost rozvodny. Pokud je navrhované uspořádání určeno k provozu jako "kaskádová ochrana", musí být ověřena shoda s podmínkami stanovenými v normě společnosti SVR 4-8-2 / 9.3.6. Volba bodu spuštění a určení průchodního proudu v každém směru musí být jasně definována.

9. Výpočet odolnosti sběrnice proti maximálnímu chybovému proudu

Výpočty musí být provedeny v souladu s normami IEC, aby byla ověřena schopnost sběrnice odolat mechanickým a termickým efektům způsobeným maximálním předpokládaným chybovým proudem.