Інструкції з застосування пристроїв обмеження струму 50кА на морських нафтових платформах

1. Робота системи з та без пристрою обмеження струму (CLiP)

Під час нормальної роботи щитовий прилад працює так:

• Усі вимикачі між шинами закриті, що з'єднує три секції шин паралельно;
• Два генератори підключені до щитового приладу і надають електроенергію.

При цьому конфігурації очікуваний струм короткого замикання на щитовому приладі менший за 50 кА. Тому пристрій обмеження струму (CLiP) не вставляється у коло.

Під час операцій з технічного обслуговування, пов'язаних з відключенням одного генератора (виведення його з роботи) і закриттям іншого (синхронізація та підключення), система працює так:

• Усі вимикачі між шинами залишаються закритими, що зберігає з'єднання трьох секцій шин;
• Тимчасово до системи підключаються три генератори (на обмежений період під час зміни генераторів).

При цьому стані спроможність короткого замикання системи збільшується, і очікуваний струм короткого замикання перевищує 50 кА. Оскільки рейтинг витриваності щитового приладу до короткого замикання становить 50 кА, пристрій обмеження струму має бути вставлений у коло, щоб забезпечити безпеку обладнання.

CLiP контролює швидкість зростання струму з часом. Коли струм перевищує заданий поріг, пристрій активується, перериваючи з'єднання шин за допомогою розплавлення внутрішнього запальника. Це обмежує фактичний струм короткого замикання нижче 50 кА, забезпечуючи його у межах безпечних проектних обмежень щитового приладу.

Цей процес дозволяє ізоляцію аварії без виключення всієї системи розподілу електроенергії eHouse.

Висновок:

• Коли очікуваний струм короткого замикання > 50 кА (усі вимикачі між шинами закриті і три генератори підключені), CLiP повинен бути в колі. Цей стан відбувається лише під час перехідного періоду технічного обслуговування одного генератора.
• Коли очікуваний струм короткого замикання < 50 кА (тільки два генератори підключені або два з трьох вимикачів між шинами відкриті), CLiP повинен бути відключений від кола.

2. Вимоги до роботи та обслуговування

Власник об'єкту повинен затвердити запропоновані альтернативні умови роботи. Рішення також повинні базуватися на додаткових даних, пов'язаних з запальним пристроєм обмеження струму, включаючи вимоги до обслуговування, оцінену строку служби та можливості персоналу, який виконує обслуговування обладнання. Ці дії повинні бути включені до інструкції з експлуатації та обслуговування.

3. Проектування та тестування запального пристрою обмеження струму

Запальний пристрій обмеження струму повинен бути спроектований та протестований відповідно до визнаних стандартів, таких як IEC 60282-1:2009/2014 та IEEE C37.41 серії, і повинен бути придатним для призначеного застосування та екологічних/експлуатаційних умов. Повинен використовуватися лише один запальний пристрій обмеження струму; будь-яка комбінація пристроїв обмеження струму потребує спеціального розгляду та оцінки.

CLiP отримав типові звіти про тестування KEMA, що охоплюють спроможність розриву, підвищення температури та ізоляційні випробування, разом з записами калібрування вимірювального обладнання. Випробування було проведено відповідно до стандартів IEC 60282 та ANSI/IEEE C37.40 серії.

4. Рівень ізоляції державеля запального пристрою

• Державель запального пристрою має номінальну витривалість до імпульсного напруги 110 кВ BIL;
• Ізоляційний трансформатор пройшов випробування 150 кВ BIL і може бути використаний в системах класу 27 кВ;
• Кожен ізоляційний трансформатор піддається випробуванню на 50 кВ змінного струму під час виробництва.

5. Перевірка придатності запального пристрою для робочої температури

Запальний пристрій обмеження струму був виготовлений та протестований відповідно до стандартів IEC 60282-1 або IEEE C37.41 серії.

IEC 60282-1 визначає максимальну довколишню температуру 40°C, тоді як стандарт товариства класифікації SVR 4-1-1, таблиця 8, вимагає 45°C. Докази, відповідні Приладу E IEC 60282-1 (або еквівалентним стандартам), повинні бути надані, щоб продемонструвати придатність запального пристрою для максимальної очікуваної довколишньої температури 45°C.

Випробування охоплює вимоги IEC 60282-1 та ANSI/IEEE C37.41. Серія II випробувань на розрив більш строга, ніж вимоги IEC, оскільки вимагає 100% тестової напруги (IEC дозволяє 87%). G&W проводять випробування серії I при 100% напруги та 100% струму, перевершуючи всі стандартні вимоги. Фактичний проект використовує пристрій з номінальним струмом 4000 А.

Для щитового приладу на 5000 А без примусового охолодження маржа підвищення температури становить 5 К при довколишній температурі 40°C, що дозволяє йому передавати 5000 А при 40°C та 4000 А при 50°C довколишньої температури.

6. Характеристики струму-часу та властивості обмеження струму

Цей тип пристрою не має традиційної характеристики струму-часу (TCC). Його робота завершується за 0,01 секунди — набагато раніше, ніж початкова точка типових характеристик TCC, що робить його фактично моментальним пристроєм.

На практиці кожне застосування оцінюється окремо, використовуючи найгірші сценарії (повністю асиметричні аварії). Системні струми наносяться з відповідним розділом часу, щоб чітко показати всі взаємодії. Цей підхід кращий, ніж потенційно хибне використання кривих максимальної пропущеної величини струму.

7. Пікове наднапруга та витрати енергії під час роботи з високим струмом аварії

• Згідно з вимогами IEC та ANSI/IEEE для обладнання номінальної напруги 15,5 кВ, пікова напруга під час роботи (максимально виміряна 47,1 кВ) залишається в межах 49 кВ, і не включає випуск значних кількостей тепла або пара, пов'язаних з випускними типами розриву.

• Структура відведення тепла CLiP є суттєво шиною з механічно обробленими секціями обмеження струму.

• Загальні витрати тепла системи CLiP на три фази при 4000 А становлять приблизно 500 Вт.

8. Дослідження короткого замикання та перевірка каскадної захисти

Дослідження короткого замикання повинно продемонструвати функцію пристрою обмеження струму та як він зменшує симетричний струм аварії нижче рейтингу витриваності щитового приладу. Якщо запропонована конфігурація призначена для роботи як "каскадна захиста", повинна бути перевірена відповідність умовам, визначеним в стандарті товариства класифікації SVR 4-8-2 / 9.3.6. Точка запуску та визначення пропущеного струму в кожному напрямку повинні бути чітко визначені.

9. Обчислення витривалості шин до максимальної величини короткого замикання

Обчислення повинні бути проведені відповідно до стандартів IEC, щоб перевірити здатність шин витримати механічні та термічні ефекти, викликані максимальною очікуваною величиною короткого замикання.