Инструкция по применению устройств ограничения тока на 50 кА для морских нефтяных платформ

1. Работа системы с и без устройства ограничения тока (CLiP)

В условиях нормальной работы щит управления работает следующим образом:

• Все выключатели секционных связей закрыты, соединяя три секции шины параллельно;
• Два генератора подключены к сети и обеспечивают питание щита управления.

При такой конфигурации ожидаемый ток короткого замыкания на щите управления составляет менее 50 кА. Поэтому устройство ограничения тока (CLiP) не включается в цепь.

Во время технического обслуживания, при котором один генератор отключается (снимается с сети), а другой подключается (синхронизируется и подключается), система работает следующим образом:

• Все выключатели секционных связей остаются закрытыми, сохраняя взаимосвязь трех секций шины;
• Три генератора временно подключены к системе (на ограниченное время во время переключения генераторов).

В этом случае мощность короткого замыкания системы увеличивается, и ожидаемый ток короткого замыкания превышает 50 кА. Поскольку номинальная способность щита управления по выдерживанию короткого замыкания составляет 50 кА, устройство ограничения тока должно быть включено в цепь для обеспечения безопасности оборудования.

CLiP контролирует скорость роста тока во времени. Когда ток превышает предустановленный порог, устройство активируется, прерывая соединение шины путем плавления внутреннего плавкого элемента. Это ограничивает фактический ток короткого замыкания до уровня ниже 50 кА, обеспечивая его соответствие безопасным проектным ограничениям щита управления.

Этот процесс позволяет изолировать неисправность, не вызывая отключение всей системы распределения электроэнергии eHouse.

Резюме:

• Когда ожидаемый ток короткого замыкания > 50 кА (все секционные выключатели закрыты и три генератора подключены), CLiP должен быть включен в цепь. Эта ситуация возникает только в переходной фазе технического обслуживания одного генератора.
• Когда ожидаемый ток короткого замыкания < 50 кА (только два генератора подключены или открыты два из трех секционных выключателей), CLiP должен быть отключен от цепи.

2. Требования к эксплуатации и техническому обслуживанию

Собственник объекта должен одобрить предлагаемые альтернативные условия эксплуатации. Решения также должны основываться на дополнительных данных, связанных с плавким предохранителем ограничения тока, включая требования к техническому обслуживанию, оценочную продолжительность службы и квалификацию персонала, выполняющего техническое обслуживание оборудования. Эти действия должны быть включены в руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию.

3. Проектирование и испытания плавкого предохранителя ограничения тока

Плавкий предохранитель ограничения тока должен быть спроектирован и протестирован в соответствии с признанными стандартами, такими как IEC 60282-1:2009/2014 и IEEE C37.41, и должен соответствовать предполагаемому применению и условиям окружающей среды/эксплуатации. Должен использоваться только один плавкий предохранитель ограничения тока; любое сочетание устройств ограничения тока требует специального рассмотрения и оценки.

CLiP получил типовые испытательные отчеты KEMA, охватывающие пропускную способность, температурный подъем и испытания изоляции, а также калибровочные записи измерительного оборудования. Испытания были проведены в соответствии со стандартами IEC 60282 и ANSI/IEEE C37.40.

4. Уровень изоляции держателя предохранителя

• Держатель предохранителя имеет номинальное импульсное напряжение выдерживаемости 110 кВ BIL;
• Изоляционный трансформатор прошел испытание на 150 кВ BIL и может использоваться в системах класса 27 кВ;
• Каждый изоляционный трансформатор проходит испытание на диэлектрическую прочность переменного тока 50 кВ в процессе производства.

5. Проверка пригодности предохранителя для рабочей температуры

Плавкий предохранитель ограничения тока был изготовлен и испытан в соответствии со стандартами IEC 60282-1 или IEEE C37.41.

IEC 60282-1 устанавливает максимальную температуру окружающей среды 40°C, в то время как стандарт классификационного общества SVR 4-1-1, таблица 8, требует 45°C. Должны быть предоставлены доказательства, соответствующие Приложению E стандарта IEC 60282-1 (или эквивалентных стандартов), подтверждающие пригодность предохранителя для максимальной ожидаемой температуры окружающей среды 45°C.

Испытания охватывают требования IEC 60282-1 и ANSI/IEEE C37.41. Серия II испытаний на прерывание более строгая, чем требования IEC, поскольку требует 100% испытательного напряжения (IEC допускает 87%). G&W проводит испытания серии I при 100% напряжении и 100% токе, превышая все стандартные требования. В реальном проекте используется устройство с номиналом 4000 А.

Для коммутационного оборудования на 5000 А без принудительного охлаждения запас по температурному подъему составляет 5 К при температуре окружающей среды 40°C, что позволяет ему пропускать 5000 А при 40°C и 4000 А при 50°C окружающей среды.

6. Характеристики времени-тока и ограничивающая способность по току

Этот тип устройства не имеет традиционной характеристики времени-тока (TCC). Его работа завершается в течение 0,01 секунды — значительно раньше, чем начальная точка типичных характеристик TCC, что делает его фактически мгновенным устройством.

На практике каждое применение оценивается индивидуально, используя худшие сценарии (полностью асимметричные неисправности). Системные токи отображаются с соответствующим временным разрешением, чтобы четко показать все взаимодействия. Этот подход превосходит потенциально вводящее в заблуждение использование кривых максимального пропускного тока.

7. Пиковая перенапряженность и рассеивание мощности при работе с высоким током короткого замыкания

• Согласно требованиям IEC и ANSI/IEEE для оборудования с номинальным напряжением 15,5 кВ, пиковое напряжение при работе (максимально измеренное 47,1 кВ) остается в пределах 49 кВ и не связано с выделением большого количества тепла или пара, характерного для прерывания типа выброса.

• Структура рассеивания тепла CLiP представляет собой шину с обработанными секциями ограничения тока.

• Общее рассеивание тепла трехфазной системы CLiP при 4000 А составляет примерно 500 Вт.

8. Исследование короткого замыкания и проверка каскадной защиты

Исследование короткого замыкания должно продемонстрировать функцию устройства ограничения тока и то, как оно снижает симметричный ток короткого замыкания ниже номинальной выдерживаемой способности щита управления. Если предложенная схема предназначена для работы как "каскадная защита", необходимо проверить соответствие условиям, указанным в стандарте классификационного общества SVR 4-8-2 / 9.3.6. Точка срабатывания и определение пропускного тока в каждом направлении должны быть четко определены.

9. Расчет выдерживаемой способности шины для максимального тока короткого замыкания

Расчеты должны быть выполнены в соответствии со стандартами IEC для проверки способности шины выдерживать механические и тепловые воздействия, вызванные максимальным ожидаемым током короткого замыкания.