Navodila za uporabo naprav z omejevanjem tokov 50 kA na morskih naftoplatformah

1. Delovanje sistema z in brez CLiP (naprave za omejevanje tokov)

Pod normalnimi delovnimi pogoji deluje distribucijska škatla takole:

• Vsi preklopniki med členi so zaprti, kar povezuje tri člene vzporedno;
• Dva generatorja so v omrežju in zagotavljata napajanje distribucijske škatle.

Pri tej konfiguraciji je predviden krščni tok na distribucijski škatli manjši od 50 kA. Zato ni potrebno vključiti naprave za omejevanje tokov (CLiP) v krak.

Med vzdrževalnimi operacijami, ki vključujejo odpiranje enega generatorja (izvzetje iz omrežja) in zapiranje drugega (sincronizacija in povezava), deluje sistem takole:

• Vsi preklopniki med členi ostanejo zaprti, kar hkrati povezuje tri člene;
• Tretji generator je začasno povezan s sistemom (za omejen čas med menjavo generatorjev).

Pri tem stanju se poveča kapaciteta kratkih spojev v sistemu, in predviden krščni tok presega 50 kA. Ker je obvladljiv tok kratkih spojev distribucijske škatle 50 kA, mora biti v kraku vključena naprava za omejevanje tokov, da se zagotovi varnost opreme.

CLiP spremlja stopnjo naraščanja toka skozi čas. Ko tok preseže prednastavljen prag, se naprava aktivira in prekine povezavo člena z taljenjem notranjega preplinilnika. S tem se dejanski krščni tok omeji pod 50 kA, kar zagotavlja, da ostane znotraj varnih projektirskih mej distribucijske škatle.

Ta postopek omogoča izolacijo krščne napake brez povzročitve popolnega odmerenja celotnega eHouse-ovskega sistema razdeljevanja električne energije.

Povzetek:

• Ko je predviden krščni tok > 50 kA (vsi preklopniki med členi zaprti in tri generatorji v omrežju), mora biti CLiP v kraku. To stanje nastane le med prehodnim fazama vzdrževanja enega generatorja.
• Ko je predviden krščni tok < 50 kA (samo dva generatorja v omrežju ali dva od treh preklopnikov med členi odprta), mora biti CLiP izklopljena iz kraka.

2. Operativni in vzdrževalni zahtevi

Lastnik objekta mora odobriti predlagane alternativne operativne rešitve. Odločitve bi morale temeljiti tudi na dodatnih podatkih, povezanih z preplinilnikom za omejevanje tokov, kot so vzdrževalni zahtevi, ocenjena življenjska doba in sposobnosti osebja, ki opravlja vzdrževalne naloge na opremi. Ti ukrepi bi morali biti vključeni v operativni in vzdrževalni rokopis.

3. Projektiranje in testiranje preplinilnika za omejevanje tokov

Preplinilnik za omejevanje tokov mora biti zasnovan in testiran v skladu s priznanimi standardi, kot sta IEC 60282-1:2009/2014 in IEEE C37.41 serija, in mora biti primeren za namenjeno uporabo in okoljske/operativne pogoje. Uporabljen bo samo en preplinilnik za omejevanje tokov; kombinacija več preplinilnikov za omejevanje tokov zahteva posebno preučevanje in oceno.

CLiP je pridobil poročila o tip testiranju KEMA, ki zajemajo prekidno sposobnost, temperaturno povečanje in izolacijske teste, skupaj s kalibracijskimi zapisnicami za merilno opremo. Testiranje je bilo izvedeno v skladu s standardi IEC 60282 in ANSI/IEEE C37.40 serija.

4. Izolacijska raven držala preplinilnika

• Držalo preplinilnika ima nominalno impulzno obvladljivo napetost 110 kV BIL;
• Izolacijski transformator je prešel test 150 kV BIL in ga lahko uporabljate v sistemih 27 kV razreda;
• Vsak izolacijski transformator prejde 50 kV AC dielektrični test med proizvodnjo.

5. Preverjanje primernosti preplinilnika za delovno temperaturo

Preplinilnik za omejevanje tokov je izdelan in testiran v skladu s standardi IEC 60282-1 ali IEEE C37.41 serija.

IEC 60282-1 določa najvišjo okoljsko temperaturo 40 °C, medtem ko standard družbe SVR 4-1-1, Tabela 8, zahteva 45 °C. Za dokaz, da je preplinilnik primeren za najvišjo pričakovano okoljsko temperaturo 45 °C, mora biti predložen dokaz v skladu s Prilogo E IEC 60282-1 (ali ekvivalentnimi standardi).

Testiranje zajema zahteve IEC 60282-1 in ANSI/IEEE C37.41. Test prekinjanja Serije II je strožji od zahtev IEC, saj zahteva 100 % testne napetosti (IEC dovoljuje 87 %). G&W testira obveznosti Serije I pri 100 % napetosti in 100 % toku – presegajo vse standardne zahteve. V stvarnem projektu je uporabljen element z nominalnim tokom 4000 A.

Za napravo za preklop 5000 A brez prisilnega hlajenja je marža temperaturnega povečanja 5 K pri 40 °C okoljski temperaturi, kar omogoča prenašanje 5000 A pri 40 °C in 4000 A pri 50 °C okoljski temperaturi.

6. Časovno-tokovne karakteristike in zmogljivost omejevanja tokov

Ta vrsta naprave nima konvencionalne časovno-tokovne krivulje (TCC). Njen delovni postopek je zaključen v 0,01 sekundi – mnogo pred začetkom tipičnih TCC krivulj – kar jo učinkovito naredi trenutno napravo.

V praksi je vsaka uporaba ocenjena po posameznih primerih, uporabljajoč najslabše scenarije (popolnoma asimetrične napake). Sistemski toki so prikazani z ustrezno časovno ločljivostjo, da bi jasno prikazali vse interakcije. Ta pristop je boljši od potencialno zavajajoče uporabe krivulj maksimalnega prepustnega toka.

7. Maksimalna presežna napetost in odvajanje moči med delovanjem visokih krščnih tokov

• Glede na zahteve IEC in ANSI/IEEE za opremo z nominalno napetostjo 15,5 kV, ostane vrhunska napetost med delovanjem (maksimalno meritveno 47,1 kV) znotraj območja 49 kV in ne vključuje velikih količin toplote ali para, povezanih s prekinitvijo tipa izpuščnega preplinilnika.

• Toplotna struktura CLiP je bistveno busbar z mehano obrdelanimi omejevalnimi odseki.

• Skupno odvajanje toplote sistema CLiP trehfaznega sistema pri 4000 A je približno 500 W.

8. Studija kratkih spojev in preverjanje kaskadnega zaščite

Studija kratkih spojev mora pokazati funkcijo naprave za omejevanje tokov in kako zmanjša simetrični krščni tok pod obvladljivostni raven distribucijske škatle. Če je predlagana aranžma namenjena delovanju kot "kaskaden zaščit", mora biti preverjena skladnost z pogoji, določenimi v standardu družbe SVR 4-8-2 / 9.3.6. Izbor točke sprožitve in določitev prepustnega toka v vsaki smeri mora biti jasno definiran.

9. Izračun obvladljive zmogljivosti busbara za maksimalni krščni tok

Izračuni morajo biti izvedeni v skladu s standardi IEC, da bi preverili zmogljivost busbara, da obvlada mehanske in termalne učinke, povzročene maksimalnim predvidenim krščnim tokom.