Pagsusunod sa Application para sa 50kA Current-Limiting Devices sa Offshore Oil Platforms

1. Pagsasagawa ng Sistema Kasama at Walang CLiP (Current-Limiting Device)

Sa normal na kondisyon ng operasyon, ang switchboard ay gumagana nang sumusunod:

• Ang lahat ng bus tie breakers ay sarado, nag-uugnay sa tatlong bus sections sa parallel;
• Ang dalawang generator ay online at nagbibigay ng kuryente sa switchboard.

Sa ilalim ng konfigurasyong ito, ang inaasahang fault current sa switchboard ay mas mababa kaysa 50kA. Kaya, ang current-limiting device (CLiP) ay hindi inilalagay sa circuit.

Sa panahon ng mga operasyon ng pagmamaintain na kasama ang pagbubukas ng isang generator (pag-aalis nito sa online) at pagsasara ng isa pa (synchronizing at pag-uugnay), ang sistema ay gumagana nang sumusunod:

• Ang lahat ng bus tie breakers ay nananatiling sarado, nagsasama-sama sa tatlong bus sections;
• Tatlong generator ay pansamantalang konektado sa sistema (para sa limitadong panahon sa panahon ng pagbabago ng generator).

Sa ilalim ng kondisyong ito, ang kapasidad ng short-circuit ng sistema ay lumalaki, at ang inaasahang fault current ay lumampas sa 50kA. Dahil ang short-circuit withstand rating ng switchboard ay 50kA, ang current-limiting device ay kailangan ilagay sa circuit upang matiyak ang kaligtasan ng kagamitan.

Ang CLiP ay nagbabantay sa rate ng pagtaas ng kuryente sa loob ng oras. Kapag ang kuryente ay lumampas sa pre-set na threshold, ang device ay aktibado at naghihiwalay ng bus connection sa pamamagitan ng pag-melt ng internal fuse element. Ito ay naglimita ng tunay na fault current sa ibaba ng 50kA, matiyak na nasa ligtas na disenyo ng switchboard.

Ang prosesong ito ay nagpapahintulot ng fault isolation nang hindi nagdudulot ng blackout ng buong eHouse power distribution system.

Summary:

• Kapag ang inaasahang fault current > 50kA (lahat ng bus ties closed at tatlong generators online), ang CLiP kailangang nasa circuit. Ang kondisyong ito ay nangyayari lamang sa panahon ng transitional phase ng single-generator maintenance.
• Kapag ang inaasahang fault current < 50kA (dalawang generators online o dalawang sa tatlong bus ties open), ang CLiP  dapat i-disconnect mula sa circuit.

2. Mga Requisito sa Operasyon at Pagmamaintain

Ang may-ari ng pasilidad ay dapat mag-approve ng ipinroposong alternative operating arrangements. Ang mga desisyon ay dapat batay din sa karagdagang data na may kaugnayan sa current-limiting fuse, kasama ang mga requisito sa pagmamaintain, inaasahang serbisyo ng buhay, at kakayahan ng mga taong gumagawa ng pagmamaintain sa kagamitan. Ang mga aksyon na ito ay dapat isama sa operation and maintenance manual.

3. Disenyo at Pagsubok ng Current-Limiting Fuse

Ang current-limiting fuse ay dapat idisenyo at isubok ayon sa kilalang mga pamantayan tulad ng IEC 60282-1:2009/2014 at IEEE C37.41 series, at dapat angkop para sa inaasahang aplikasyon at environmental/operational conditions. Ang isang single current-limiting fuse lang ang dapat gamitin; anumang kombinasyon ng current-limiting devices ay nangangailangan ng espesyal na pagtingin at pag-evaluate.

Ang CLiP ay nakakuha ng KEMA type test reports na kumakatawan sa breaking capacity, temperature rise, at insulation tests, kasama ang calibration records para sa measuring equipment. Ang mga subok ay ginawa ayon sa IEC 60282 at ANSI/IEEE C37.40 series standards.

4. Insulation Level ng Fuse Holder

• Ang fuse holder ay may rated impulse withstand voltage ng 110kV BIL;
• Ang isolation transformer ay nangipasok sa 150kV BIL test at maaaring gamitin sa 27kV-class systems;
• Ang bawat isolation transformer ay dadaanan ng 50kV AC dielectric test sa panahon ng produksyon.

5. Veripikasyon ng Katanggap-tanggap ng Fuse para sa Operating Temperature

Ang current-limiting fuse ay nilikha at isinubok ayon sa IEC 60282-1 o IEEE C37.41 series standards.

Ang IEC 60282-1 ay nagtatakda ng maximum ambient temperature ng 40°C, habang ang classification society standard SVR 4-1-1, Table 8, ay nangangailangan ng 45°C. Ang ebidensya na kompliyante sa Appendix E ng IEC 60282-1 (o katumbas na pamantayan) ay dapat ibigay upang ipakita na ang fuse ay angkop para sa inaasahang maximum ambient temperature ng 45°C.

Ang mga subok ay kumakatawan sa mga pangangailangan ng IEC 60282-1 at ANSI/IEEE C37.41. Ang Series II interruption test ay mas mahigpit kaysa sa IEC requirements, dahil ito ay nangangailangan ng 100% test voltage (IEC allows 87%). Ang G&W ay nagsusubok ng Series I duties sa 100% voltage at 100% current—lumalampas sa lahat ng standard requirements. Ang aktwal na proyekto ay gumagamit ng 4000A rated device.

Para sa 5000A switchgear na walang forced cooling, ang temperature rise margin ay 5K sa 40°C ambient, nagbibigay-daan nito na magdala ng 5000A sa 40°C at 4000A sa 50°C ambient.

6. Time-Current Characteristics at Current-Limiting Performance

Ang uri ng device na ito ay walang conventional time-current curve (TCC). Ang operasyon nito ay natatapos sa loob ng 0.01 segundo—mas maaga kaysa sa starting point ng typical TCC curves—na siyang nagpapahintulot nito na maging instantaneous device.

Sa praktikal, ang bawat aplikasyon ay pinag-aaralan nang case-by-case basis, gamit ang worst-case scenarios (fully asymmetrical faults). Ang mga system currents ay plot sa may angkop na time resolution upang malinaw na ipakita ang lahat ng interaksiyon. Ang pamamaraang ito ay mas mahusay kaysa sa potensyal na mislead na paggamit ng peak let-through current curves.

7. Peak Overvoltage at Power Dissipation Sa Panahon ng High Fault Current Operation

• Ayon sa IEC at ANSI/IEEE requirements para sa 15.5kV-rated equipment, ang peak voltage sa panahon ng operasyon (maximum na naisuring 47.1kV) ay nananatiling nasa 49kV range, at hindi kasama ang paglabas ng malaking halaga ng init o steam na may kaugnayan sa expulsion-type interruption.

• Ang heat dissipation structure ng CLiP ay pangunahing isang busbar na may machined current-limiting sections.

• Ang kabuuang heat dissipation ng three-phase CLiP system sa 4000A ay humigit-kumulang 500W.

8. Short-Circuit Study at Validation ng Cascading Protection

Ang short-circuit study ay dapat ipakita ang function ng current-limiting device at kung paano ito binabawasan ang symmetrical fault current sa ibaba ng switchboard’s rated withstand level. Kung ang ipinroposong arrangement ay inaasahang mag-operate bilang "cascaded protection," ang compliance sa kondisyon na nasa classification society standard SVR 4-8-2 / 9.3.6 ay dapat naiverify. Ang pagpili ng triggering point at pagtukoy ng let-through current sa bawat direksyon ay dapat malinaw na itinalaga.

9. Pagkalkula ng Busbar Withstand Capability para sa Maximum Short-Circuit Current

Ang mga kalkulasyon ay dapat gawin ayon sa IEC standards upang ipapatunayan ang kakayahan ng busbar na tanggihan ang mechanical at thermal effects dulot ng maximum prospective short-circuit current.