해상 석유 플랫폼용 50kA 전류 제한 장치 적용 지침

1. CLiP(전류 제한 장치) 유무에 따른 시스템 작동

일반적인 운전 조건에서 전력 배전반은 다음과 같이 작동합니다:

• 모든 버스 타이 브레이커가 닫혀 세 개의 버스 섹션이 병렬로 연결됩니다;
• 두 대의 발전기가 온라인 상태이며 배전반에 전력을 공급합니다.

이 구성에서는 배전반의 예상 고장 전류가 50kA 미만입니다. 따라서 전류 제한 장치(CLiP)는 회로에 삽입되지 않습니다.

하나의 발전기를 오프라인으로 하면서 다른 발전기를 동기화하고 연결하는 유지보수 작업 중에는 시스템은 다음과 같이 작동합니다:

• 모든 버스 타이 브레이커가 닫혀 세 개의 버스 섹션이 상호 연결됩니다;
• 세 대의 발전기가 일시적으로 시스템에 연결됩니다(발전기 교체 기간 동안).

이 조건에서는 시스템 단락 용량이 증가하여 예상 고장 전류가 50kA를 초과합니다. 배전반의 단락 내구 등급이 50kA이므로, 장비 안전을 위해 전류 제한 장치를 회로에 삽입해야 합니다.

CLiP는 시간에 따른 전류 상승률을 모니터링합니다. 전류가 설정된 임계값을 초과하면 장치가 활성화되어 내부 퓨즈 요소가 녹아 버스 연결을 차단합니다. 이를 통해 실제 고장 전류가 50kA 미만으로 제한되며, 배전반의 안전 설계 한도 내에 유지됩니다.

이 과정은 전체 eHouse 전력 분배 시스템의 정전 없이 고장 격리를 가능하게 합니다.

요약:

• 예상 고장 전류 > 50kA(모든 버스 타이가 닫혀 있고 세 대의 발전기가 온라인 상태)인 경우, CLiP는 회로에 있어야 합니다. 이 조건은 단일 발전기 유지보수의 전환 단계에서만 발생합니다.
• 예상 고장 전류 < 50kA(두 대의 발전기가 온라인 상태이거나 세 개의 버스 타이 중 두 개가 열려 있는 경우), CLiP는 회로에서 분리되어야 합니다.

2. 작동 및 유지보수 요구 사항

시설 소유자는 제안된 대체 운영 계획을 승인해야 합니다. 결정은 또한 전류 제한 퓨즈와 관련된 추가 데이터, 유지보수 요구 사항, 추정 수명, 그리고 장비 유지보수를 수행하는 인원의 능력에 근거해야 합니다. 이러한 조치는 운영 및 유지보수 매뉴얼에 포함되어야 합니다.

3. 전류 제한 퓨즈의 설계 및 테스트

전류 제한 퓨즈는 IEC 60282-1:2009/2014 및 IEEE C37.41 시리즈와 같은 인정된 표준에 따라 설계 및 테스트되어야 하며, 의도된 응용 프로그램과 환경/운영 조건에 적합해야 합니다. 단일 전류 제한 퓨즈만 사용되어야 하며, 여러 전류 제한 장치의 조합은 특별한 고려와 평가가 필요합니다.

CLiP는 IEC 60282 및 ANSI/IEEE C37.40 시리즈 표준에 따라 단락 용량, 온도 상승, 절연 테스트, 측정 장비 교정 기록을 포함한 KEMA 형식 테스트 보고서를 취득했습니다.

4. 퓨즈 홀더의 절연 수준

• 퓨즈 홀더는 110kV BIL의 정격 충격 내압을 갖습니다;
• 분리 변압기는 150kV BIL 테스트를 통과했으며 27kV 클래스 시스템에서 사용할 수 있습니다;
• 각 분리 변압기는 생산 중 50kV AC 절연 테스트를 받습니다.

5. 작동 온도에 대한 퓨즈 적합성 검증

전류 제한 퓨즈는 IEC 60282-1 또는 IEEE C37.41 시리즈 표준에 따라 제조 및 테스트되었습니다.

IEC 60282-1은 최대 주변 온도를 40°C로 지정하며, 분류 사회 표준 SVR 4-1-1, Table 8은 45°C를 요구합니다. 퓨즈가 최대 예상 주변 온도 45°C에 적합하다는 것을 입증하기 위해 IEC 60282-1 부록 E(또는 동등한 표준)에 준거한 증거를 제공해야 합니다.

테스트는 IEC 60282-1 및 ANSI/IEEE C37.41의 요구 사항을 포괄합니다. Series II 중단 테스트는 IEC 요구 사항보다 엄격하며 100% 테스트 전압을 요구합니다(IEC는 87%를 허용). G&W는 100% 전압과 100% 전류에서 Series I 의무를 테스트하여 모든 표준 요구 사항을 초과합니다. 실제 프로젝트에서는 4000A 등급 장치를 사용합니다.

강제 냉각이 없는 5000A 스위치기어의 경우, 40°C 주변 온도에서 온도 상승 여유는 5K로, 40°C에서 5000A, 50°C 주변 온도에서 4000A를 전송할 수 있습니다.

6. 시간-전류 특성 및 전류 제한 성능

이 유형의 장치는 일반적인 시간-전류 곡선(TCC)을 가지고 있지 않습니다. 그 작동은 0.01초 내로 완료되며, 일반적인 TCC 곡선의 시작점보다 훨씬 빠르게 작동하여 사실상 즉시 작동하는 장치입니다.

실제로 각 애플리케이션은 최악의 시나리오(완전 비대칭 고장)를 기반으로 개별적으로 평가됩니다. 시스템 전류는 적절한 시간 해상도로 플롯되어 모든 상호작용을 명확히 나타냅니다. 이 접근법은 피크 투과 전류 곡선의 오해할 수 있는 사용보다 우수합니다.

7. 고 고장 전류 작동 중 피크 과전압 및 전력 소산

• 15.5kV 등급 장비에 대한 IEC 및 ANSI/IEEE 요구 사항에 따르면, 작동 중 피크 전압(최대 측정 47.1kV)은 49kV 범위 내에 있으며, 방출형 중단과 관련된 많은 양의 열이나 증기 방출은 없습니다.

• CLiP의 열 소산 구조는 기본적으로 가공된 전류 제한 섹션을 가진 버스바입니다.

• 4000A에서 3상 CLiP 시스템의 총 열 소산은 약 500W입니다.

8. 단락 연구 및 연쇄 보호 검증

단락 연구는 전류 제한 장치의 기능과 이를 통해 대칭 고장 전류가 배전반의 등급 내구 수준 아래로 감소하는 방법을 보여주어야 합니다. 제안된 배열이 "연쇄 보호"로 작동하도록 의도된 경우, 분류 사회 표준 SVR 4-8-2 / 9.3.6에서 지정된 조건에 대한 준수 여부를 확인해야 합니다. 트리거 포인트 선택 및 각 방향의 투과 전류 결정은 명확히 정의되어야 합니다.

9. 최대 단락 전류에 대한 버스바 내구성 계산

계산은 IEC 표준에 따라 수행되어야 하며, 최대 예상 단락 전류로 인한 기계적 및 열 효과를 버스바가 견딜 수 있는 능력을 검증해야 합니다.