Medium-Voltage Fuse | Pronto 10ms Proteksyon sa mga Transformer

Ang mga medium-voltage current-limiting fuses ginagamit pangunahin para sa pagprotekta ng mga load tulad ng transformers at motors. Ang fuse ay isang aparato na kapag ang kuryente ay lumampas sa isang tiyak na halaga para sa sapat na haba ng panahon, ito ay nag-iinterrupt sa circuit kung saan ito ipinasok sa pamamagitan ng pagsunog ng isa o higit pang espesyal na disenyo at proporsyon ng mga komponente. Ang mga current-limiting fuses maaaring magkaroon ng hirap sa pag-clear ng intermediate current values (overloads sa pagitan ng 6 hanggang 10 beses ang rated current), kaya karaniwang ginagamit ito kasama ng mga switching devices.

Ang mga medium-voltage current-limiting fuses ay gumagana sa pamamagitan ng paglalagay ng isang metalikong conductor (ang fuse element) sa series sa circuit. Kapag ang overload o short-circuit current ay lumampas sa elemento, ang resulta ng self-heating ay nagdudulot nito na sumunog kapag ang kuryente ay lumampas sa rated value nito, samantalang binubuksan ang circuit. Bilang resulta, ang mga fuses ay may relatyibong mataas na resistance, na nagdudulot ng malaking pag-generate ng init sa ilalim ng rated current. Halimbawa, ang isang 125A fuse ay nag-generate ng humigit-kumulang 93W ng init, ang 160A fuse ay nag-generate ng 217W, at ang 200A fuse ay nag-produce ng 333W. Sa merkado, ang 12kV fuses ay available na may current ratings hanggang 355A, na nagreresulta sa mas mataas pa na power dissipation.

Sa praktikal na switchgear applications, ang rated current ng fuse ay dapat na humigit-kumulang 1.25 beses ang long-term operating current ng load. Kapag ang mga fuses ay inilagay sa loob ng isang three-phase enclosed cabinet o individual na nakalagay sa insulated resin-encapsulated tubes, ang limitadong espasyo ng fuse compartment ay hindi maaaring mag-dissipate ng init nang epektibo. Ang pag-generate ng init na lumampas sa 100W maaaring magdulot ng pagtaas ng temperatura na lumampas sa acceptable limits, kaya kinakailangan ang derating ng fuse capacity.

Bukod dito, dahil sa size constraints sa ring main units (RMUs), ang fuse compartment diameter sa compact gas-insulated RMUs ay karaniwang humigit-kumulang 90 mm, na nagbibigay ng espasyo para sa installation ng fuses hanggang 160A (commonly used hanggang 125A). Ito ay naglimita ng proteksyon sa transformers hanggang humigit-kumulang 1250 kVA. Ang mga transformers na mas malaki kaysa 1250 kVA ay nangangailangan ng proteksyon gamit ang circuit breakers. Katulad nito, para sa F-C (fuse-contactor) circuits na ginagamit para sa proteksyon ng motors, ang solusyon ay karaniwang limitado sa motors hanggang 1250 kW. Ang mas malalaking motors ay nangangailangan ng circuit breaker-based control at proteksyon.

Sa motor control applications, ang F-C combination ay gumagamit ng high-voltage current-limiting fuse bilang backup protective device. Sa isang F-C circuit, kapag ang fault current ay equal o mas mababa sa breaking capacity ng vacuum contactor, ang integrated protection relay ay dapat gumana, na nagpapatakbo ng contactor upang mag-interrupt ng kuryente. Ang fuse ay gumagana lamang kapag ang fault current ay lumampas sa setting ng relay o kung ang vacuum contactor ay hindi gumana.

Ang short-circuit protection ay ibinibigay ng fuse. Ang fuse ay karaniwang pinili na may mas mataas na rated current kaysa sa full-load current ng motor upang makatahan ng inrush currents sa panahon ng startup, ngunit hindi ito maaaring magbigay ng overload protection sa parehong oras. Kaya, kinakailangan ang inverse-time o definite-time relays para sa proteksyon laban sa overloads. Ang mga komponente tulad ng contactors, current transformers, cables, ang motor mismo, at iba pang circuit equipment maaaring masira dahil sa prolonged overloads o let-through energy na lumampas sa kanilang withstand capability.

Ang proteksyon ng motor laban sa overcurrents dahil sa overloads, single-phasing, rotor lock, o repeated starts ay ibinibigay ng inverse-time o definite-time relays, na nagpapatakbo ng contactor. Para sa phase-to-phase o phase-to-ground faults na may kuryente na mas mababa sa breaking capacity ng contactor, ang proteksyon ay ibinibigay ng relay. Para sa fault currents na lumampas sa breaking capacity ng contactor hanggang sa maximum withstand level, ang proteksyon ay ibinibigay ng fuse.

Ang fuse-combination switchgear ay pangunahing ginagamit para sa proteksyon ng transformer. Ang mga typical na aplikasyon ay kinabibilangan ng transformer feeder circuits sa ring main units (RMUs), kung saan ang SF6 load switch ay ipinagsasama sa fuses upang makamit ang isang compact, maintenance-free design. Ang isa pang configuration ay ang draw-out trolley solution, kung saan ang fuse-load switch combination unit ay inintegrate sa isang medium-voltage switchgear (halimbawa, metal-clad switchgear), na nagbibigay ng convenient withdrawal para sa maintenance at fuse replacement.

Kapag ang combination appliances ay ginagamit para sa proteksyon ng transformer, ang two-stage protection scheme ay itinatag sa pamamagitan ng pag-integrate ng relay protection. Para sa overload o moderate overcurrent conditions, ang relay ay nagpapadala ng trip command sa load switch upang linisin ang fault. Para sa severe short-circuit faults, ang fuse ay gumagana at nag-trigger ng switch upang mag-trip, na nagresulta sa pag-interrupt ng circuit.

Kapag ang internal fault tulad ng short circuit ay nangyari sa isang transformer, ang resulting arc ay nagdecompose ng insulating oil sa gas. Habang patuloy ang fault, ang internal pressure ay lumalaki nang mabilis, na maaaring magresulta sa tank rupture o explosion. Upang maiwasan ang pag-fail ng tank, ang fault ay dapat na linisin sa loob ng 20 milliseconds (ms). Gayunpaman, ang total breaking time ng isang circuit breaker—na binubuo ng relay operating time, inherent tripping time, at arcing time—ay karaniwang hindi bababa sa 60 ms, na hindi sapat para sa epektibong proteksyon ng transformer. Sa kabaligtaran, ang mga current-limiting fuses ay nagbibigay ng napakabilis na fault interruption, na maaaring linisin ang faults sa loob ng 10 ms, kaya nagbibigay ito ng napakaepektibong proteksyon para sa transformer.