Keskmine jõudlusega säde | Kiire 10ms veakaitse transformatordel

Keskjõulised struktuurilised sündmused piiravad peamiselt kaitsta ladu, nagu transformatoreid ja mootoreid. Väli on seade, mis, kui vool ületab määratud väärtuse piisavalt pikaks ajaks, katkestab, kuhu see on lisatud, sulates ühe või mitme eraldiseisvalt disainitud ja mõõdikohastatud komponendi. Struktuurilised väli võivad osutuda ebapiisavaks keskmiste vooluvaartuste (üleladu 6 kuni 10 korda suuremad kui niminaalne vool) korral, nii et need kasutatakse tavaliselt kombinatsioonis lülitusseadmetega.

Keskjõuliste struktuuriliste sündmuste toimimine põhineb metallse viitlaja (välimuse element) lisamisel ringkonnas. Kui üleladu või lühikringi vool läbib elementi, tekitab see endale külmenduse, mis paneb selle sulama, kui vool ületab selle niminaalse väärtuse, avades nii ringkonna. Seetõttu on välid suhteliselt suurel vastupidavusel, mis viib olulise soojuse tekke niminaalsel volul. Näiteks 125A väli tekitab umbes 93W soojust, 160A väli 217W ja 200A väli 333W. Turul on saadaval 12kV välid, mis ulatuvad kuni 355A, mis tuletab veelgi suuremat energiahaldust.

Praktikas peaks väli nominaalvool olema umbes 1,25 korda suurem kui lao pikaajaline töövool. Kui välid on paigaldatud kolmekordse sulatud kaabiku või isiklikult isolatsiooniga resiin-kapseldatud tüübides, ei suuda väli ruum soojust efektiivselt hoida. Soojuse tekke üle 100W võib põhjustada temperatuuri tõusu ületamas lubatavaid piire, mis nõuab välja võimsuse alandamist.

Lisaks piiravad ringide ümberkorralduse (RMU) mõõtmetõkkeid väli ruumi läbimõõt tavaliselt umbes 90 mm, lubades paigaldada välju kuni 160A (tavaliselt kasutatakse kuni 125A). See piirab kaitset transformatoreile kuni umbes 1250 kVA. Suuremad kui 1250 kVA transformatorid nõuavad kaitset lülitusseadmete kaudu. Samuti F-C (väli-kontaktor) ringide korral, mis kasutatakse mootorite kaitseks, on lahendus tavaliselt piiratud mootoritega kuni 1250 kW. Suuremad mootorid nõuavad lülitusseadmepõhist juhtimist ja kaitset.

Mootorite juhtimisel kasutatakse F-C kombinatsioonis kõrgepingealine struktuuriline väli varakaitse seadmega. F-C ringis, kui veavool on võrdne või väiksem kui vakuumkontaktori murdvool, peaks integreeritud kaitserelay käima, pannes kontaktori katkestama voolu. Väli töötab ainult siis, kui veavool ületab relay seadistuse või kui vakuumkontaktor ebaõnnestub.

Lühikringi kaitset tagab väli. Väli valitakse tavaliselt suurema nominaalvooluga kui mootori täismahuline vool, et talelda alglaengu alguses, kuid see ei suuda samaaegselt üleladukaitset anda. Seetõttu on vaja inverse-aeg või kindla-aeg relaidi üleladukaitseks. Pikkadel üleladutel või ületagemini energia, mis ületab nende kestvusvõimet, võivad kahjustuda komponendid nagu kontaktorid, voolustransformatorid, kaablid, mootor ise ja muu ringvarustus.

Mootorite üleladute, ühefaasi, rotoriluku, või korduvate käivituste korral pakutakse kaitset inverse-aeg või kindla-aeg relaidi kaudu, mis käivitab kontaktori. Faasisisesed või faasi-maa vead, kui veavool on väiksem kui kontaktori murdvool, kaitstakse relaidi kaudu. Veavoolude korral, mis ületavad kontaktori murdvoolu kuni maksimaalse kestvusnivooni, pakutakse kaitset välja.

Väli-kombinatsiooni sulamusvarustus kasutatakse peamiselt transformatorkaitseks. Tavalised rakendused hõlmavad transformatorkanalite ringide ümberkorralduses (RMU), kus SF6 ladaseadme kombinatsioon väljadega loob kompaktse, hooldusvaba disaini. Teine konfiguratsioon on väljavõtmise trolley lahendus, kus väljakontaktori kombinatsioon ühendatakse keskjõulisesse sulamusvarustusse (nt metallkaaberdatud sulamusvarustus), võimaldades mugavat väljavõtmist hoolduseks ja väli asendamiseks.

Kui kombinatsioonseadmed kasutatakse transformatorkaitseks, luuakse kaheastmelise kaitse skeem, integreerides relay kaitse. Üleladu või mõõdukate üleladuvoolude korral saatatakse relay kontaktorile käsklus, et vea eemaldada. Tugevate lühikringi veade korral töötab väli ja aktiveerib kontaktori, katkestades nii ringkonna.

Kui transformatoris esineb sisemine vea, näiteks lühikring, siis selle tulemusena lagunevat isolatsioonöli dekomposeeritakse gaasiks. Kui vea jätkub, tõuseb sisemine rõhk kiiresti, potentsiaalselt viies tanki purunemiseni või plahvatamiseni. Tanki ehituse eemaldamiseks tuleb vea eemaldada 20 millisekundi (ms) jooksul. Kuid lülitusseadme täiskäiguline murdmisaeg, mis koosneb relay töötamisest, omane trippingist ja elektrilise kaare aegast, on tavaliselt vähemalt 60 ms, mis on ebasobiv transformatori kaitseks. Vastupidi, struktuurilised välid pakuvad äärmiselt kiiret vea eemaldamist, suutvad vea eemaldada 10 ms jooksul, pakkudes nii transformatori jaoks äärmiselt tõhusat kaitset.