Οδηγίες Εφαρμογής για 50kA Συσκευές Περιορισμού Ρεύματος σε Πλατφόρμες Πετρελαϊκών Εξορυξών

1. Λειτουργία του Συστήματος με και χωρίς CLiP (Συσκευή Περιορισμού Ρεύματος)

Κάτω από συνθήκες φυσιολογικής λειτουργίας, η διανομική πίνακας λειτουργεί ως εξής:

• Όλοι οι στροβίλιοι σύνδεσης λειτουργούν κλειστοί, συνδέοντας τα τρία τμήματα πίνακα σε παράλληλη σύνδεση;
• Δύο γεννήτριες είναι ενεργές και παρέχουν ενέργεια στη διανομική πίνακα.

Με αυτή την διάταξη, η προβλεπόμενη συνεχής ρεύματος σφάλματος στη διανομική πίνακα είναι λιγότερη από 50kA. Επομένως, η συσκευή περιορισμού ρεύματος (CLiP) δεν εισάγεται στον κύκλωμα.

Κατά τη διάρκεια εργασιών συντήρησης που περιλαμβάνουν την άνοιγση μίας γεννήτριας (αποσύνδεση) και την κλείσιμο μιας άλλης (συγχρονισμός και σύνδεση), το σύστημα λειτουργεί ως εξής:

• Όλοι οι στροβίλιοι σύνδεσης παραμένουν κλειστοί, διατηρώντας τα τρία τμήματα πίνακα συνδεδεμένα;
• Τρεις γεννήτριες είναι προσωρινά συνδεδεμένες στο σύστημα (για περιορισμένη διάρκεια κατά την αλλαγή γεννήτριας).

Κάτω από αυτές τις συνθήκες, η ικανότητα σύντομης σύνδεσης του συστήματος αυξάνεται, και το προβλεπόμενο συνεχής ρεύματος σφάλματος υπερβαίνει τα 50kA. Επειδή η ικανότητα αντοχής συντομούς σύνδεσης της διανομικής πίνακας είναι 50kA, η συσκευή περιορισμού ρεύματος πρέπει να εισαχθεί στον κύκλωμα για να εξασφαλίσει την ασφάλεια των εξοπλισμών.

Η CLiP παρακολουθεί τον ρυθμό αύξησης του ρεύματος με την πάροδο του χρόνου. Όταν το ρεύμα υπερβαίνει ένα προκαθορισμένο όριο, η συσκευή ενεργοποιείται και διακόπτει τη σύνδεση του πίνακα με την θέρμανση ενός εσωτερικού στοιχείου προστασίας. Αυτό περιορίζει το πραγματικό ρεύμα σφάλματος κάτω από 50kA, εξασφαλίζοντας ότι παραμένει εντός των ασφαλών προτεινόμενων ορίων σχεδιασμού της διανομικής πίνακας.

Αυτή η διαδικασία επιτρέπει την απομόνωση του σφάλματος χωρίς να προκαλεί απορρυθμίωση του συστήματος διανομής ενέργειας eHouse.

Περίληψη:

• Όταν το προβλεπόμενο ρεύμα σφάλματος > 50kA (όλοι οι στροβίλιοι σύνδεσης κλειστοί και τρεις γεννήτριες ενεργές), η CLiP πρέπει να είναι στο κύκλωμα. Αυτή η συνθήκη συμβαίνει μόνο κατά την μεταβατική φάση συντήρησης μιας μόνης γεννήτριας.
• Όταν το προβλεπόμενο ρεύμα σφάλματος < 50kA (μόνο δύο γεννήτριες ενεργές ή δύο από τους τρεις στροβίλιους σύνδεσης ανοιχτοί), η CLiP πρέπει να αποσυνδεθεί από το κύκλωμα.

2. Λειτουργία και Απαιτήσεις Συντήρησης

Ο ιδιοκτήτης της εγκατάστασης πρέπει να εγκρίνει τις προτεινόμενες εναλλακτικές λειτουργικές διατάξεις. Οι αποφάσεις πρέπει επίσης να βασίζονται σε πρόσθετα δεδομένα που αφορούν τον περιοριστικό προστατευτικό στρόβιλο, συμπεριλαμβανομένων των απαιτήσεων συντήρησης, της εκτιμώμενης διάρκειας ζωής και της ικανότητας του προσωπικού που εκτελεί τη συντήρηση των εξοπλισμών. Αυτές οι ενέργειες πρέπει να ενσωματωθούν στο έγγραφο λειτουργίας και συντήρησης.

3. Σχεδιασμός και Δοκιμές του Περιοριστικού Προστατευτικού Στροβίλου

Ο περιοριστικός προστατευτικός στρόβιλος πρέπει να σχεδιαστεί και να δοκιμαστεί σύμφωνα με αναγνωρισμένες προδιαγραφές όπως η IEC 60282-1:2009/2014 και η IEEE C37.41 series, και πρέπει να είναι κατάλληλος για την προορισμένη εφαρμογή και τις περιβαλλοντικές/λειτουργικές συνθήκες. Θα χρησιμοποιηθεί μόνο ένας περιοριστικός προστατευτικός στρόβιλος. Η συνδυασμός περιοριστικών προστατευτικών συσκευών απαιτεί ειδική σκέψη και αξιολόγηση.

Η CLiP έχει λάβει εκθέσεις δοκιμών τύπου KEMA που καλύπτουν την ικανότητα διακοπής, την αύξηση της θερμοκρασίας και τις δοκιμές απομόνωσης, μαζί με αποδείξεις επικαλίβδωσης για μέτρηση εξοπλισμών. Οι δοκιμές έχουν εκτελεστεί σύμφωνα με τις προδιαγραφές IEC 60282 και ANSI/IEEE C37.40 series.

4. Επίπεδο Απομόνωσης του Κρεμαστού Προστατευτικού Στροβίλου

• Ο κρεμαστός προστατευτικός στρόβιλος έχει ένα ρευστό υποδεχόμενο επίπεδο αντοχής σε επίπτωση 110kV BIL;
• Ο μετατροπτής απομόνωσης έχει διαβεβαιωθεί με δοκιμή 150kV BIL και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συστήματα 27kV;
• Κάθε μετατροπτής απομόνωσης υποβάλλεται σε δοκιμή 50kV AC ηλεκτρικής απομόνωσης κατά την παραγωγή.

5. Επαλήθευση Ικανότητας του Προστατευτικού Στροβίλου για Λειτουργική Θερμοκρασία

Ο περιοριστικός προστατευτικός στρόβιλος έχει κατασκευαστεί και δοκιμαστεί σύμφωνα με τις προδιαγραφές IEC 60282-1 ή IEEE C37.41 series.

Η IEC 60282-1 καθορίζει μέγιστη περιβαλλοντική θερμοκρασία 40°C, ενώ η προδιαγραφή της κλάσης SVR 4-1-1, Πίνακας 8, απαιτεί 45°C. Πρέπει να παρασχεθεί απόδειξη σύμφωνα με την Παράρτημα E της IEC 60282-1 (ή ισοδύναμες προδιαγραφές) ώστε να αποδειχθεί ότι ο προστατευτικός στρόβιλος είναι κατάλληλος για τη μέγιστη προβλεπόμενη περιβαλλοντική θερμοκρασία 45°C.

Οι δοκιμές καλύπτουν τις απαιτήσεις της IEC 60282-1 και ANSI/IEEE C37.41. Η δοκιμή διακοπής Series II είναι πιο αυστηρή από τις απαιτήσεις της IEC, καθώς απαιτεί 100% δοκιμαστική ένταση (η IEC επιτρέπει 87%). Οι G&W δοκιμάζουν τις υποχρεώσεις Series I σε 100% ένταση και 100% ρεύμα—υπερβαίνοντας όλες τις προδιαγραφές. Το πραγματικό έργο χρησιμοποιεί μια συσκευή 4000A.

Για ένα σύστημα 5000A χωρίς υποχρεωτική ψύξη, η περιθώριος αύξησης της θερμοκρασίας είναι 5K σε 40°C περιβαλλοντική, επιτρέποντας τη μεταφορά 5000A σε 40°C και 4000A σε 50°C περιβαλλοντική.

6. Χαρακτηριστικά Χρόνου-Ρεύματος και Απόδοση Περιορισμού Ρεύματος

Αυτό το είδος συσκευής δεν έχει συμβατική καμπύλη χρόνου-ρεύματος (TCC). Η λειτουργία της ολοκληρώνεται εντός 0,01 δευτερολέπτων—πολύ πριν από την αρχή των συνηθισμένων καμπυλών TCC—καθιστώντας την άμεση συσκευή.

Στην πράξη, κάθε εφαρμογή αξιολογείται ατομικά, χρησιμοποιώντας τις χειρότερες περιπτώσεις (πλήρως ασυμμετρικά σφάλματα). Τα συστημικά ρεύματα σχεδιάζονται με κατάλληλη χρονική ανάλυση για να επεξηγήσουν όλες τις αλληλεπιδράσεις. Αυτή η προσέγγιση είναι καλύτερη από την πιθανά παραπλανητική χρήση καμπυλών παραμετρικής θέσης.

7. Μέγιστη Υπερτάση και Διάσπαση Ισχύος Κατά την Λειτουργία Υψηλού Ρεύματος Σφάλματος

• Σύμφωνα με τις απαιτήσεις IEC και ANSI/IEEE για εξοπλισμό 15.5kV, η μέγιστη ένταση κατά την λειτουργία (μέγιστη μετρημένη 47.1kV) παραμένει εντός του πεδίου 49kV, και δεν περιλαμβάνει την αποδοχή μεγάλων ποσοτήτων θερμότητας ή ατμού σχετικά με την διακοπή τύπου expulsion.

• Η δομή διάσπασης θερμότητας της CLiP είναι ουσιαστικά ένας πίνακας με μετατροπτικά τμήματα περιορισμού ρεύματος.

• Η συνολική διάσπαση θερμότητας ενός τριφασικού συστήματος CLiP σε 4000A είναι περίπου 500W.

8. Μελέτη Συντομούς Σύνδεσης και Επαλήθευση Συνεπαγωγικής Προστασίας

Η μελέτη συντομούς σύνδεσης πρέπει να δείξει τη λειτουργία της συσκευής περιορισμού ρεύματος και πώς μειώνει το συμμετρικό ρεύμα σφάλματος κάτω από το επιτρεπτό επίπεδο αντοχής της διανομικής πίνακας. Εάν η προτεινόμενη διάταξη προορίζεται να λειτουργήσει ως "συνεπαγωγική προστασία," πρέπει να επαληθευτεί η συμμόρφωση με τις συνθήκες που καθορίζονται στην προδιαγραφή της κλάσης SVR 4-8-2 / 9.3.6. Ο επιλογής του σημείου εκκίνησης και η καθορισμός του ρεύματος που διασχίζει κάθε κατεύθυνση πρέπει να οριστούν σαφώς.

9. Υπολογισμός Ικανότητας Αντοχής του Πίνακα για Μέγιστο Ρεύμα Σφάλματος

Οι υπολογισμοί πρέπει να εκτελεστούν σύμφωνα με τις προδιαγραφές IEC για να επαληθευτεί η ικανότητα του πίνακα να αντεπεξέλθει στις μηχανικές και θερμικές επιπτώσεις που προκαλεί το μέγιστο προβλεπόμενο ρεύμα σφάλματος.