Medium-Voltage Fuse | Mabilis na 10ms Fault Protection para sa mga Transformer

Ang mga fuse na may limitadong kuryente sa medium-voltage ay pangunahing ginagamit para sa pagprotekta ng mga load tulad ng mga transformer at motors. Ang fuse ay isang aparato na kapag ang kuryente ay lumampas sa isinagawang halaga para sa sapat na haba ng panahon, ito ay nagpuputol ng circuit kung saan ito ay inilagay sa pamamagitan ng pagsunog ng isa o higit pang espesyal na disenyo at proporsyon ng mga komponente. Maaaring magkaroon ng kahirapan ang mga current-limiting fuses sa pag-clear ng intermediate current values (overloads na nasa pagitan ng 6 hanggang 10 beses ang rated current), kaya karaniwang ginagamit ito kasama ng mga switching devices.

Ang mga fuse na may limitadong kuryente sa medium-voltage ay gumagana sa pamamagitan ng paglalagay ng metalyikong conductor (ang fuse element) sa series sa circuit. Kapag ang overload o short-circuit current ay lumipas sa elemento, ang resultang self-heating ay nagdudulot nito na masunog kapag ang kuryente ay lumampas sa rated value nito, kaya nagbubukas ang circuit. Bilang resulta, ang mga fuse ay may relatyibong mataas na resistance, na nagdudulot ng malaking heat generation sa ilalim ng rated current. Halimbawa, ang isang 125A fuse ay naggagenerate ng humigit-kumulang 93W ng init, ang 160A fuse ay naggagenerate ng 217W, at ang 200A fuse ay naggagenerate ng 333W. Sa merkado, ang mga 12kV fuses ay magagamit hanggang sa 355A ng rated current, na nagreresulta pa rin sa mas mataas na power dissipation.

Sa praktikal na aplikasyon ng switchgear, ang rated current ng fuse ay dapat humigit-kumulang 1.25 beses ang long-term operating current ng load. Kapag ang mga fuse ay nakalagay sa loob ng tatlong-phase enclosed cabinet o individual na nakalagay sa resin-encapsulated tubes, ang limitadong puwang ng fuse compartment ay hindi maaaring ma-disipate ang init nang epektibo. Ang heat generation na lumampas sa 100W maaaring maging sanhi ng pagtaas ng temperatura na lumampas sa tanggap na limit, kaya kinakailangan ang derating ng capacity ng fuse.

Bukod dito, dahil sa limitasyon sa laki sa ring main units (RMUs), ang diameter ng fuse compartment sa compact gas-insulated RMUs ay karaniwang nasa paligid ng 90 mm, na nagbibigay-daan sa pag-install ng fuses hanggang 160A (karaniwang ginagamit hanggang 125A). Ito ay naglimita ng proteksyon sa mga transformer hanggang sa humigit-kumulang 1250 kVA. Ang mga transformer na mas malaki kaysa 1250 kVA ay nangangailangan ng proteksyon gamit ang mga circuit breakers. Pareho din ang F-C (fuse-contactor) circuits na ginagamit para sa proteksyon ng mga motors, ang solusyon ay pangkalahatan ay limitado sa motors hanggang 1250 kW. Ang mas malalaking motors ay nangangailangan ng control at proteksyon batay sa circuit breaker.

Sa mga aplikasyon ng motor control, 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 katumbas o mas mababa sa breaking capacity ng vacuum contactor, ang integrated protection relay ay dapat gumana, nagpapagana ng contactor upang putulin ang 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. Karaniwang pinipili ang fuse na may mas mataas na rated current kaysa sa full-load current ng motor upang matiis ang inrush currents sa panahon ng startup, ngunit hindi ito maaaring magbigay ng overload protection sa parehong oras. Kaya, kinakailangan ang mga inverse-time o definite-time relays upang maprotektahan ang labis na kargamento. Ang mga komponente tulad ng mga contactor, current transformers, cables, ang motor mismo, at iba pang mga equipment sa circuit ay maaaring masira dahil sa mahabang overloads o sa let-through energy na lumampas sa kanilang withstand capability.

Ang proteksyon ng motor laban sa overcurrents na dulot ng overloads, single-phasing, rotor lock, o repeated starts ay ibinibigay ng mga inverse-time o definite-time relays, na nagpapagana 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 tipikal na aplikasyon ay kinabibilangan ng mga transformer feeder circuits sa ring main units (RMUs), kung saan ang SF6 load switch ay ipinagsasama sa mga fuses upang makamit ang kompakto at walang maintenance na disenyo. Isa pang konfigurasyon ay ang draw-out trolley solution, kung saan ang fuse-load switch combination unit ay inilalapat sa medium-voltage switchgear (halimbawa, metal-clad switchgear), na nagbibigay ng convenient withdrawal para sa maintenance at pagpalit ng fuse.

Kapag ang mga kombinasyon ng mga appliance ay ginagamit para sa proteksyon ng transformer, itinatag ang dalawang yugto ng scheme ng proteksyon 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 putulin ang circuit.

Kapag ang isang internal fault tulad ng short circuit ay nangyari sa transformer, ang resultang arco ay nag-decompose ng insulating oil sa gas. Habang patuloy ang fault, ang internal pressure ay tumataas nang mabilis, na maaaring magresulta sa tank rupture o explosion. Upang maiwasan ang pagkasira ng tank, ang fault ay dapat linisin sa loob ng 20 milliseconds (ms). Gayunpaman, ang total breaking time ng 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 pagputol ng fault, na maaaring linisin ang mga fault sa loob ng 10 ms, kaya nagbibigay ito ng napakaepektibong proteksyon para sa transformer.