Instrucións de aplicación para dispositivos limitadores de corrente de 50kA en plataformas petrolíferas offshore

1. Operación do Sistema Con e Sen CLiP (Dispositivo Limitador de Corrente)

Ba condicións normais de operación, o quadro eléctrico funciona do seguinte xeito:

• Todos os interruptores de ligazón de barras están pechados, conectando as tres seccións de barras en paralelo;
• Dous xeradores están en liña e fornecendo enerxía ao quadro eléctrico.

Nesta configuración, a corrente de fallo prevista no quadro eléctrico é inferior a 50kA. Polo tanto, o dispositivo limitador de corrente (CLiP) non está insertado no circuito.

Durante as operacións de manutención que implican a apertura dun xerador (pondoo fóra de liña) e o pecheamento doutro (sincronizando e conectando), o sistema funciona do seguinte xeito:

• Todos os interruptores de ligazón de barras permanecen pechados, mantendo as tres seccións de barras interconectadas;
• Tres xeradores están temporariamente conectados ao sistema (durante unha duración limitada durante a troca de xeradores).

Nesta condición, a capacidade de curto-circuíto do sistema aumenta, e a corrente de fallo prevista supera os 50kA. Dado que a clasificación de resistencia a cortocircuitos do quadro eléctrico é de 50kA, debe inserirse o dispositivo limitador de corrente no circuito para garantir a seguridade do equipo.

O CLiP monitoriza a taxa de aumento da corrente ao longo do tempo. Cando a corrente supera un valor predefinido, o dispositivo actíva e interrompe a conexión da barra fundindo un elemento fusible interno. Isto limita a corrente de fallo real a menos de 50kA, asegurando que permanece dentro dos límites de deseño seguros do quadro eléctrico.

Este proceso permite a isolación de fallos sen causar un apagón do sistema de distribución de enerxía da eHouse.

Resumo:

• Cando a corrente de fallo prevista > 50kA (todos os interruptores de ligazón de barras pechados e tres xeradores en liña), o CLiP debe estar no circuito. Esta condición ocorre só durante a fase transicional da manutención dun xerador.
• Cando a corrente de fallo prevista < 50kA (só dous xeradores en liña ou dous dos tres interruptores de ligazón de barras abertos), o CLiP debe desconectarse do circuito.

2. Requisitos de Operación e Manutención

O propietario da instalación debe aprobar as disposicións alternativas de operación propostas. As decisións tamén deben basarse en datos adicionais relacionados co fusible limitador de corrente, incluíndo os requisitos de manutención, a vida útil estimada e a capacidade do persoal que realiza a manutención do equipo. Estas accións deben incorporarse ao manual de operación e manutención.

3. Diseño e Probas do Fusible Limitador de Corrente

O fusible limitador de corrente debe ser deseñado e probado de acordo con estándares recoñecidos como IEC 60282-1:2009/2014 e IEEE C37.41 series, e debe ser adecuado para a aplicación prevista e as condicións ambientais/operativas. Só debe usarse un único fusible limitador de corrente; calquera combinación de dispositivos limitadores de corrente require unha consideración e avaliación especial.

O CLiP obteve informes de probas de tipo KEMA que cubren a capacidade de interrupción, a subida de temperatura e as probas de aislamento, xunto con rexistros de calibración para equipos de medida. As probas foron realizadas en conformidade cos estándares IEC 60282 e ANSI/IEEE C37.40 series.

4. Nivel de Aislamento do Portafusibles

• O portafusibles ten unha tensión de impulso nominal de 110kV BIL;
• O transformador de aislamento pasou unha proba de 150kV BIL e pode usarse en sistemas de clase 27kV;
• Cada transformador de aislamento sofre unha proba dieléctrica AC de 50kV durante a produción.

5. Verificación da Idoneidade do Fusible para a Temperatura de Operación

O fusible limitador de corrente foi fabricado e probado de acordo coas normas IEC 60282-1 ou IEEE C37.41 series.

A norma IEC 60282-1 especifica unha temperatura ambiente máxima de 40°C, mentres que a norma da sociedade de clasificación SVR 4-1-1, Táboa 8, require 45°C. Debe proporcionarse evidencia conforme ao Apéndice E da norma IEC 60282-1 (ou equivalentes) para demostrar que o fusible é idóneo para a temperatura ambiente máxima prevista de 45°C.

As probas cubren os requisitos da norma IEC 60282-1 e ANSI/IEEE C37.41. A proba de interrupción Serie II é máis estrita que os requisitos da IEC, xa que exixe unha tensión de proba do 100% (IEC permite 87%). G&W proba as tarefas Serie I a unha tensión do 100% e unha corrente do 100%, superando todos os requisitos estándar. O proxecto real usa un dispositivo de 4000A de clasificación.

Para un armario de 5000A sen refrigeración forzada, a margen de subida de temperatura é de 5K a 40°C de temperatura ambiente, permitindo que lle transmita 5000A a 40°C e 4000A a 50°C de temperatura ambiente.

6. Características Tempo-Corrente e Rendemento Limitador de Corrente

Este tipo de dispositivo non ten unha curva tempo-corrente (TCC) convencional. A súa operación completa en 0,01 segundos, ben antes do punto de partida das curvas TCC típicas, facendo que sexa efectivamente un dispositivo instantáneo.

Na práctica, cada aplicación é avaliada caso por caso, usando escenarios de peor caso (faltas totalmente asimétricas). As correntes do sistema son representadas con unha resolución de tempo adecuada para ilustrar claramente todas as interaccións. Este enfoque é superior ao uso potencialmente enganoso de curvas de corrente máxima de paso.

7. Sobretensión Máxima e Disipación de Potencia Durante a Operación con Alta Corrente de Fallo

• Segundo os requisitos IEC e ANSI/IEEE para equipos de 15,5kV, a tensión máxima durante a operación (medida máxima 47,1kV) permanece dentro do rango de 49kV, e non implica a liberación de grandes cantidades de calor ou vapor asociadas á interrupción por expulsión.

• A estrutura de disipación de calor do CLiP é esencialmente un bus con seccións limitadoras de corrente maquinadas.

• A disipación total de calor dun sistema CLiP trifásico a 4000A é aproximadamente 500W.

8. Estudo de Cortocircuito e Validación da Protección en Cascada

O estudo de cortocircuito debe demostrar a función do dispositivo limitador de corrente e como reduce a corrente de fallo simétrica abaixo do nivel de resistencia nominal do quadro eléctrico. Se a disposición proposta está destinada a funcionar como "protección en cascada", debe verificarse o cumprimento das condicións especificadas na norma da sociedade de clasificación SVR 4-8-2 / 9.3.6. O punto de activación e a determinación da corrente de paso en cada dirección deben definirse claramente.

9. Cálculo da Capacidade de Resistencia da Barra para a Corrente Máxima de Cortocircuito

Os cálculos deben realizarse de acordo coas normas IEC para verificar a capacidade da barra de resistir aos efectos mecánicos e térmicos causados pola corrente máxima de cortocircuito prevista.