دستورالعمل‌های کاربردی برای دستگاه‌های محدودکننده جریان ۵۰kA در پلتفرم‌های نفتی دریایی

1. عمل سیستم با و بدون دستگاه محدودکننده جریان (CLiP)

در شرایط عملیاتی عادی، پلت فرم کاری به صورت زیر عمل می‌کند:

• تمام قطعک‌های اتصال بوس در حالت بسته هستند و سه بخش بوس را موازی می‌کنند؛
• دو ژنراتور آنلاین هستند و انرژی الکتریکی به پلت فرم کاری تأمین می‌کنند.

در این تنظیمات، جریان خطا محتمل در پلت فرم کاری کمتر از 50kA است. بنابراین، دستگاه محدودکننده جریان (CLiP) در مدار قرار نمی‌گیرد.

در طول عملیات نگهداری شامل باز کردن یک ژنراتور (آفلاین کردن) و بستن دیگری (هماهنگ‌سازی و اتصال)، سیستم به صورت زیر عمل می‌کند:

• تمام قطعک‌های اتصال بوس در حالت بسته می‌مانند و سه بخش بوس به هم متصل می‌شوند؛
• سه ژنراتور به طور موقت به سیستم متصل می‌شوند (برای مدت محدودی در حین تغییر ژنراتور).

در این شرایط، ظرفیت کوتاه مدار سیستم افزایش می‌یابد و جریان خطا محتمل بیش از 50kA می‌شود. چون مقاومت کوتاه مدار پلت فرم کاری 50kA است، دستگاه محدودکننده جریان باید در مدار قرار گیرد تا ایمنی تجهیزات تضمین شود.

CLiP نرخ افزایش جریان را در طول زمان می‌سنجد. وقتی جریان از یک حد پیش‌تعیین شده عبور می‌کند، دستگاه فعال می‌شود و اتصال بوس را با ذوب یک المان سیم پیچ داخلی قطع می‌کند. این عمل جریان خطا را به کمتر از 50kA محدود می‌کند و مطمئن می‌شود که در حداقل طراحی ایمن پلت فرم کاری باقی بماند.

این فرآیند جدا کردن خطا را بدون ایجاد قطعی کامل در سیستم توزیع برق eHouse انجام می‌دهد.

خلاصه:

• وقتی جریان خطا محتمل > 50kA (تمام قطعک‌های اتصال بوس بسته و سه ژنراتور آنلاین)، CLiP باید در مدار باشد. این شرایط فقط در طول فاز انتقالی نگهداری ژنراتور منفرد رخ می‌دهد.
• وقتی جریان خطا محتمل < 50kA (فقط دو ژنراتور آنلاین یا دو از سه قطعک اتصال بوس باز)، CLiP باید از مدار جدا شود.

2. نیازمندی‌های عملیاتی و نگهداری

مالک تسهیلات باید ترتیبات عملیاتی جایگزین پیشنهادی را تأیید کند. تصمیمات باید بر اساس داده‌های اضافی مربوط به فیوز محدودکننده جریان، از جمله نیازمندی‌های نگهداری، عمر مورد انتظار و توانایی کارکنان در انجام نگهداری تجهیزات گرفته شود. این اقدامات باید در دفترچه عملیات و نگهداری لحاظ شوند.

3. طراحی و آزمایش فیوز محدودکننده جریان

فیوز محدودکننده جریان باید طبق استانداردهای شناخته شده مانند IEC 60282-1:2009/2014 و IEEE C37.41 سری طراحی و آزمایش شود و برای کاربرد مورد نظر و شرایط محیطی/عملیاتی مناسب باشد. فقط یک فیوز محدودکننده جریان باید استفاده شود؛ هر ترکیبی از دستگاه‌های محدودکننده جریان نیاز به در نظر گرفتن و ارزیابی خاص دارد.

CLiP گزارش‌های تست نوع KEMA را که شامل ظرفیت قطع، افزایش دما و آزمون‌های عایقی، همراه با رکوردهای کالیبراسیون تجهیزات اندازه‌گیری می‌شود، به دست آورده است. آزمون‌ها طبق استانداردهای IEC 60282 و ANSI/IEEE C37.40 سری انجام شده‌اند.

4. سطح عایق فیوز‌دار

• فیوز‌دار دارای ولتاژ تحمل ضربه نامی 110kV BIL است؛
• ترانسفورماتور جدا کننده از آزمون 150kV BIL عبور کرده و می‌تواند در سیستم‌های 27kV استفاده شود؛
• هر ترانسفورماتور جدا کننده در طول تولید تحت آزمون دی الکتریک 50kV AC قرار می‌گیرد.

5. تأیید مناسب بودن فیوز برای دمای عملیاتی

فیوز محدودکننده جریان طبق استانداردهای IEC 60282-1 یا IEEE C37.41 سری ساخته و آزمایش شده است.

IEC 60282-1 دمای محیطی حداکثر 40°C را مشخص می‌کند، در حالی که استاندارد انجمن طبقه‌بندی SVR 4-1-1، جدول 8، 45°C را می‌طلبد. شواهد مطابق ضمیمه E استاندارد IEC 60282-1 (یا استانداردهای معادل) باید ارائه شود تا نشان دهد که فیوز برای دمای محیطی حداکثر 45°C مناسب است.

آزمون‌ها شامل نیازمندی‌های IEC 60282-1 و ANSI/IEEE C37.41 است. آزمون قطع سری II بیشتر از نیازمندی‌های IEC است، زیرا 100٪ ولتاژ آزمون (IEC 87٪ را می‌پذیرد) می‌طلبد. G&W آزمون‌های وظایف سری I را با 100٪ ولتاژ و 100٪ جریان انجام می‌دهد—که تمام نیازمندی‌های استاندارد را فراتر می‌رود. پروژه فعلی از دستگاه 4000A استفاده می‌کند.

برای یک سوییچگیر 5000A بدون خنک‌سازی اجباری، حاشیه افزایش دما 5K در دمای محیطی 40°C است که به آن اجازه می‌دهد 5000A را در 40°C و 4000A را در دمای محیطی 50°C منتقل کند.

6. ویژگی‌های زمان-جریان و عملکرد محدودکننده جریان

این نوع دستگاه نمودار زمان-جریان معمولی (TCC) ندارد. عملکرد آن در 0.01 ثانیه کامل می‌شود—قبل از نقطه شروع نمودارهای TCC معمولی—که آن را به دستگاه فوری تبدیل می‌کند.

در عمل، هر کاربرد بر اساس مورد به مورد ارزیابی می‌شود، با استفاده از سناریوهای بدترین حالت (خطاهای کاملاً نامتقارن). جریان‌های سیستم با تحلیل زمانی مناسب رسم می‌شوند تا همه تعاملات را به روشنی نشان دهند. این رویکرد بر استفاده ممکن از نمودارهای جریان عبوری اوج ترجیح دارد.

7. ولتاژ اوج و تلفات توان در عملیات با جریان خطا بالا

• طبق نیازمندی‌های IEC و ANSI/IEEE برای تجهیزات با ولتاژ اسمی 15.5kV، ولتاژ اوج در طول عملیات (حداکثر اندازه‌گیری شده 47.1kV) در محدوده 49kV باقی می‌ماند و شامل آزادسازی مقدار زیادی گرما یا بخار مرتبط با قطع نوع خارجی نمی‌شود.

• ساختار تلفات گرما CLiP به طور اساسی یک بوس با بخش‌های محدودکننده جریان ماشین‌کاری شده است.

• تفاوت کلی تلفات گرما یک سیستم سه‌فاز CLiP در 4000A حدود 500W است.

8. مطالعه کوتاه مدار و تأیید محافظت متوالی

مطالعه کوتاه مدار باید عملکرد دستگاه محدودکننده جریان و نحوه کاهش جریان خطای متقارن به زیر سطح تحمل نامی پلت فرم کاری را نشان دهد. اگر ترتیبات پیشنهادی قرار است به عنوان "محافظت متوالی" عمل کند، باید تطابق با شرایط مشخص شده در استاندارد انجمن طبقه‌بندی SVR 4-8-2 / 9.3.6 تأیید شود. انتخاب نقطه تحریک و تعیین جریان عبوری در هر جهت باید به طور واضح تعریف شود.

9. محاسبه توان تحمل بوس برای جریان کوتاه مدار حداکثری

محاسبات باید طبق استانداردهای IEC انجام شود تا توان تحمیل بوس برای تحمل اثرات مکانیکی و حرارتی ناشی از جریان کوتاه مدار محتمل حداکثری تأیید شود.