Användarinstruktioner för 50kA strömbegränsande enheter på offshore oljeplattformar

1. Systemets drift med och utan CLiP (strömbegränsande enhet)

Under normala driftförhållanden fungerar distributionsbordet enligt följande:

• Alla buskopplingsbrytare är stängda, vilket kopplar de tre bussektionerna parallellt;
• Två generatorer är online och levererar ström till distributionsbordet.

Under denna konfiguration är den förväntade felströmmen vid distributionsbordet mindre än 50kA. Därför infogas inte strömbegränsande enheten (CLiP) i kretsen.

Vid underhållsoperationer som innebär att en generator öppnas (tar den offline) och en annan stängs (synkroniseras och kopplas), fungerar systemet enligt följande:

• Alla buskopplingsbrytare förblir stängda, vilket håller de tre bussektionerna sammanbundna;
• Tre generatorer är tillfälligt anslutna till systemet (under en begränsad tid under generatorbyte).

Under detta tillstånd ökar systemets kortslutningskapacitet, och den förväntade felströmmen överstiger 50kA. Eftersom distributionsbordets kortslutningsuthållighetsgräns är 50kA måste strömbegränsande enheten infogas i kretsen för att säkerställa utrustningssäkerhet.

CLiP övervakar strömförändringens hastighet över tid. När strömmen överstiger ett förinställt tröskelvärde aktiveras enheten och avbryter bussanslutningen genom att smälta en intern fusesekvens. Detta begränsar den faktiska felströmmen till under 50kA, vilket säkerställer att den ligger inom distributionsbordets säkra designgränser.

Denna process möjliggör felisolering utan att orsaka mörker i hela eHouse-strömfördelningsystemet.

Sammanfattning:

• När den förväntade felströmmen > 50kA (alla bustillkopplingar stängda och tre generatorer online) måste CLiP vara i kretsen. Detta tillstånd inträffar endast under den övergångsfas som gäller vid underhåll på en enskild generator.
• När den förväntade felströmmen < 50kA (endast två generatorer online eller två av de tre bustillkopplingarna öppna) ska CLiP vara frånkopplad från kretsen.

2. Drift- och underhållskrav

Anläggningens ägare skall godkänna de föreslagna alternativa driftarrangemangen. Beslut bör också baseras på ytterligare data rörande strömbegränsande fuset, inklusive underhållskrav, uppskattningsvis livslängd och personalens kapacitet att utföra utrustningsunderhåll. Dessa åtgärder skall integreras i drift- och underhållshandboken.

3. Design och test av strömbegränsande fuset

Strömbegränsande fuset skall designas och testas i enlighet med erkända standarder såsom IEC 60282-1:2009/2014 och IEEE C37.41-serien, och skall vara lämpliga för den avsedda tillämpningen och miljö-/driftsituationsförhållanden. Endast en enda strömbegränsande fuse skall användas; någon kombination av strömbegränsande enheter kräver särskilt övervägande och utvärdering.

CLiP har erhållit KEMA typprovrapporter som täcker brytkapacitet, temperaturökning och isolationsprov, tillsammans med kalibreringsposter för mätutrustning. Provtagning har utförts i enlighet med IEC 60282 och ANSI/IEEE C37.40-seriens standarder.

4. Isolationsnivå för fushållaren

• Fushållaren har en nominell impulsuthållig spänningsnivå på 110kV BIL;
• Isoleringstransformatorn har passerat ett 150kV BIL-test och kan användas i 27kV-klass-system;
• Varje isoleringstransformator undergår ett 50kV AC-dielektriskt prov under produktion.

5. Verifiering av fuses lämplighet för drifttemperatur

Strömbegränsande fuset har tillverkats och testats i enlighet med IEC 60282-1 eller IEEE C37.41-seriens standarder.

IEC 60282-1 anger en maximal omgivningstemperatur på 40°C, medan klassificeringsföreningens standard SVR 4-1-1, Tabell 8, kräver 45°C. Bevis enligt bilaga E i IEC 60282-1 (eller motsvarande standarder) måste presenteras för att visa att fuset är lämpligt för den maximala förväntade omgivningstemperaturen på 45°C.

Provtagning täcker kraven i IEC 60282-1 och ANSI/IEEE C37.41. Serien II-avbrottsprov är mer strikt än IEC-kraven, eftersom det kräver 100% provspänning (IEC tillåter 87%). G&W-provar Serien I-uppgifter vid 100% spänning och 100% ström – överstiger alla standardkrav. Den faktiska projektet använder en 4000A-nominell enhet.

För en 5000A-brytare utan tvingad kylning är temperaturökningsskyddet 5K vid 40°C omgivningstemperatur, vilket möjliggör transport av 5000A vid 40°C och 4000A vid 50°C omgivningstemperatur.

6. Tids-strömkurvor och strömbegränsande prestanda

Denna typ av enhet har ingen traditionell tids-strömkurva (TCC). Dess operation slutförs inom 0,01 sekunder – långt innan startpunkten för typiska TCC-kurvor – vilket effektivt gör det till en omedelbar enhet.

I praktiken utvärderas varje tillämpning fall för fall, med värsta tänkbara scenariot (fullständigt asymmetriska fel). Systemströmmar ritas upp med lämplig tidsupplösning för att tydligt illustrera alla interaktioner. Denna metod är överlägsen den potentiellt missvisande användningen av peakgenomsläppningsströmkurvor.

7. Toppspänning och effektavledning vid hög felström

• Enligt IEC- och ANSI/IEEE-krav för 15,5kV-nominell utrustning, ligger toppspänningen under drift (maksimalt mätt 47,1kV) inom 49kV-intervallet, och involverar inte frigörande av stora mängder värme eller ånga associerade med avslagstypens avbrott.

• CLiPs värmefördelningsstruktur är i grunden en busbar med bearbetade strömbegränsande sektioner.

• Den totala värmefördelningen för ett trefas CLiP-system vid 4000A är ungefär 500W.

8. Kortslutningsstudie och validering av kaskaderad skydd

Kortslutningsstudien skall demonstrera funktionen hos strömbegränsande enheten och hur den minskar den symmetriska felströmmen under distributionsbordets nominella uthållighetsnivå. Om den föreslagna arrangemanget är avsett att fungera som "kaskaderat skydd" måste överensstämmelsen med villkoren i klassificeringsföreningens standard SVR 4-8-2 / 9.3.6 verifieras. Valfarten och fastställandet av genomsläppningsströmmen i varje riktning skall klargöras.

9. Beräkning av busbars uthållighetsförmåga för maximal kortslutningsström

Beräkningar skall utföras i enlighet med IEC-standarder för att verifiera busbars förmåga att motstå de mekaniska och termiska effekterna av den maximala förväntade kortslutningsströmmen.