Anvendelsesvejledning for 50kA strømbegrænsende enheder på offshore olieplatforme

1. Systemets drift med og uden CLiP (strømbegrænsende enhed)

Under normale driftsforhold fungerer skivebordet som følger:

• Alle bus-forbindelseskrydser er lukket, hvilket forbinder de tre bus-sektioner parallel;
• To generatorer er online og leverer strøm til skivebordet.

Under denne konfiguration er den forventede fejlstrøm på skivebordet mindre end 50kA. Derfor indføres ikke strømbegrænsende enheden (CLiP) i kredsløbet.

Under vedligeholdelsesarbejde, der involverer åbning af en generator (tagning offline) og lukning af en anden (synkronisering og forbindelse), fungerer systemet som følger:

• Alle bus-forbindelseskrydser forbliver lukket, hvilket bibeholder de tre bus-sektioners forbindelse;
• Tre generatorer er midlertidigt forbundet til systemet (under et begrænset tidsrum under generator-bytningen).

Under dette tilstand øges systemets kortslutningskapacitet, og den forventede fejlstrøm overstiger 50kA. Da skivebordets kortslutningsudholdenhed er 50kA, skal strømbegrænsende enheden indføres i kredsløbet for at sikre udstyrssikkerhed.

CLiP overvåger hastigheden af strømstigningen over tid. Når strømmen overstiger et forudindstillet tærskel, aktiveres enheden og afbryder bus-forbindelsen ved at smelte en intern fusselement. Dette begrænser den faktiske fejlstrøm til under 50kA, hvilket sikrer, at den forbliver inden for de sikre designgrænser for skivebordet.

Denne proces gør det muligt at isolere fejl uden at forårsage mørke for hele eHouse-strømforsyningsystemet.

Resumé:

• Når den forventede fejlstrøm > 50kA (alle bus-forbindelseskrydser lukket og tre generatorer online), skal CLiP være i kredsløbet. Dette tilstand opstår kun under overgangsfasen for vedligeholdelse af enkeltgenerator.
• Når den forventede fejlstrøm < 50kA (kun to generatorer online eller to af de tre bus-forbindelseskrydser åbne), skal CLiP afkobles fra kredsløbet.

2. Drifts- og vedligeholdelseskrav

Facilitets ejer skal godkende de foreslåede alternative driftsarrangementer. Beslutninger bør også baseres på yderligere data relateret til strømbegrænsende fuses, herunder vedligeholdelseskrav, estimeret levetid og evnen hos personale, der udfører udstyrsvedligeholdelse. Disse handlinger skal integreres i drifts- og vedligeholdelseshåndbogen.

3. Design og test af strømbegrænsende fuse

Strømbegrænsende fuse skal designes og testes i overensstemmelse med anerkendte standarder såsom IEC 60282-1:2009/2014 og IEEE C37.41 serie, og skal være egnet til den pågældende anvendelse og miljø-/driftsbetingelser. Kun en enkelt strømbegrænsende fuse skal bruges; enhver kombination af strømbegrænsende enheder kræver særlig overvejelse og vurdering.

CLiP har erhvervet KEMA type-testrapporter, der dækker brydbare kapaciteter, temperaturstigninger og isolationsprøver, sammen med kalibreringsrekorder for måleudstyr. Prøver er udført i overensstemmelse med IEC 60282 og ANSI/IEEE C37.40 serie-standarder.

4. Isolationsniveau af fuseholder

• Fuseholder har en beregnet impulstubeholdelig spænding på 110kV BIL;
• Isolationstransformator har bestået en 150kV BIL-prøve og kan bruges i 27kV-klassiske systemer;
• Hver isolationstransformator udsættes for en 50kV AC dielektrisk prøve under produktion.

5. Verifikation af fuses egnet til driftstemperatur

Strømbegrænsende fuse er fremstillet og testet i overensstemmelse med IEC 60282-1 eller IEEE C37.41 serie-standarder.

IEC 60282-1 specificerer en maksimal omgivelses temperatur på 40°C, mens klassificeringsforeningens standard SVR 4-1-1, Tabel 8, kræver 45°C. Bevis overensstemmende med Bilag E i IEC 60282-1 (eller ækvivalente standarder) skal leveres for at demonstrere, at fuses er egnet til den maksimale forventede omgivelses temperatur på 45°C.

Prøver dækker kravene i IEC 60282-1 og ANSI/IEEE C37.41. Serie II afbrydelsesprøven er strengere end IEC-krav, da den kræver 100% prøvespænding (IEC tillader 87%). G&W tester Serie I-opgaver ved 100% spænding og 100% strøm - overgår alle standardkrav. Det faktiske projekt bruger en 4000A-rated enhed.

For en 5000A switchgear uden tvungen køling er temperaturstigningsmarginen 5K ved 40°C omgivelses temperatur, hvilket gør det muligt at transportere 5000A ved 40°C og 4000A ved 50°C omgivelses temperatur.

6. Tids-strøm karakteristikker og strømbegrænsende ydeevne

Denne type enhed har ikke en konventionel tids-strøm kurve (TCC). Dens operation er fuldført inden for 0,01 sekunder - langt før startpunktet for typiske TCC kurver - hvilket effektivt gør den til en øjeblikkelig enhed.

I praksis evalueres hver anvendelse på en sag for sig, ved hjælp af værste-case-scenarier (fuldt asymmetriske fejl). Systemstrømmer plottes med passende tidsopløsning for at klart illustrere alle interaktioner. Denne tilgang er bedre end den potentielt misvisende brug af top-ladegennemlade strømkurver.

7. Topspænding og effektudledning under høj fejlstrøm drift

• Ifølge IEC- og ANSI/IEEE-krav for 15,5kV-rated udstyr, forbliver topspændingen under drift (maksimalt målt 47,1kV) inden for 49kV-intervallet, og involverer ikke udledning af store mængder varme eller damp, der er associeret med udspark-type afbrydelse.

• CLiPs varmeudledningsstruktur er i bund og grund en busbar med bearbejdede strømbegrænsende sektioner.

• Den totale varmeudledning for et tre-fase CLiP-system ved 4000A er ca. 500W.

8. Kortslutningsstudie og validering af kaskadeprotektion

Kortslutningsstudiet skal demonstrere funktionen af strømbegrænsende enhed og hvordan den reducerer den symmetriske fejlstrøm under skivebordets beregnede udholdenhedsniveau. Hvis det foreslåede arrangement er meningen at fungere som "kaskadeprotektion," skal overholdelse af betingelserne i klassificeringsforeningens standard SVR 4-8-2 / 9.3.6 verificeres. Udvalget af triggerpunkt og fastsættelse af ladegennemlade strøm i hver retning skal defineres tydeligt.

9. Beregning af busbars udholdenhed for maksimal kortslutningsstrøm

Beregninger skal udføres i overensstemmelse med IEC-standarder for at verificere busbars evne til at modstå de mekaniske og termiske effekter, der skyldes den maksimale forventede kortslutningsstrøm.