Fus Peralihan Tegangan Sederhana | Perlindungan Cepat 10ms untuk Transformator

Fus sekatan arus tegangan sederhana digunakan terutamanya untuk melindungi beban seperti transformator dan motor. Fus adalah peranti yang, apabila arus melebihi nilai tertentu untuk tempoh masa yang cukup lama, mengganggu litar di mana ia dimasukkan dengan meleburkan satu atau lebih komponen yang direka khusus dan disesuaikan. Fus sekatan arus mungkin mempunyai kesukaran membersihkan nilai arus sederhana (overload antara 6 hingga 10 kali arus pengecam), oleh itu biasanya digunakan bersama-sama dengan peranti pemutus.

Fus sekatan arus tegangan sederhana beroperasi dengan memasukkan konduktor logam (elemen fus) dalam siri dengan litar. Apabila arus overload atau hubungan pendek melalui elemen, pemanasan sendiri yang dihasilkan menyebabkannya melebur apabila arus melebihi nilai pengecamnya, dengan itu membuka litar. Oleh itu, fus mempunyai rintangan relatif tinggi, yang menyebabkan penghasilan haba yang signifikan di bawah arus pengecam. Sebagai contoh, fus 125A menghasilkan kira-kira 93W haba, fus 160A menghasilkan 217W, dan fus 200A menghasilkan 333W. Di pasaran, fus 12kV tersedia dengan pengecam arus sehingga 355A, yang menghasilkan pelepasan kuasa yang lebih tinggi lagi.

Dalam aplikasi switchgear praktikal, arus pengecam fus harus kira-kira 1.25 kali arus operasi jangka panjang beban. Apabila fus dipasang dalam kabinet tiga fasa tertutup atau ditempatkan secara individu dalam tiub yang dilapisi resin, ruang sempit bilik fus tidak dapat mengeluarkan haba dengan efektif. Penghasilan haba melebihi 100W mungkin menyebabkan peningkatan suhu melebihi had yang boleh diterima, dengan itu menuntut pengurangan kapasiti fus.

Selain itu, disebabkan oleh batasan saiz dalam unit ring utama (RMU), diameter bilik fus dalam RMU gas-insulated padat biasanya sekitar 90 mm, membolehkan pemasangan fus sehingga 160A (biasa digunakan sehingga 125A). Ini membatasi perlindungan kepada transformator sehingga kira-kira 1250 kVA. Transformator yang lebih besar daripada 1250 kVA memerlukan perlindungan melalui pemutus litar. Secara serupa, untuk litar F-C (fus-contact) yang digunakan untuk melindungi motor, penyelesaian ini umumnya dibatasi kepada motor sehingga 1250 kW. Motor yang lebih besar memerlukan kawalan dan perlindungan berdasarkan pemutus litar.

Dalam aplikasi kawalan motor, kombinasi F-C menggunakan fus sekatan arus tegangan sederhana sebagai peranti pelindung tambahan. Dalam litar F-C, apabila arus kesalahan sama atau kurang daripada kapasiti pemutusan kontak vakum, relai perlindungan terintegrasi harus beroperasi, menyebabkan kontak memutuskan arus. Fus hanya beroperasi apabila arus kesalahan melebihi tetapan relai atau jika kontak vakum gagal beroperasi.

Perlindungan hubungan pendek disediakan oleh fus. Fus biasanya dipilih dengan arus pengecam yang lebih tinggi daripada arus penuh motor untuk menahan arus masuk semasa permulaan, tetapi ia tidak dapat memberikan perlindungan terhadap overbeban pada masa yang sama. Oleh itu, relai waktu songsang atau waktu tentu diperlukan untuk melindungi terhadap overbeban. Komponen seperti kontak, transformer arus, kabel, motor itu sendiri, dan peralatan litar lain mungkin rosak akibat overbeban yang lama atau tenaga yang dilewatkan melebihi kebolehan tahan mereka.

Perlindungan motor terhadap arus berlebihan yang disebabkan oleh overbeban, single-phasing, kunci rotor, atau permulaan berulang disediakan oleh relai waktu songsang atau waktu tentu, yang mengoperasikan kontak. Untuk kesalahan fasa-ke-fasa atau fasa-ke-tanah dengan arus di bawah kapasiti pemutusan kontak, perlindungan disediakan oleh relai. Untuk arus kesalahan yang melebihi kapasiti pemutusan kontak hingga tahap tahan maksimum, perlindungan disediakan oleh fus.

Peralatan switchgear kombinasi fus terutamanya digunakan untuk perlindungan transformator. Aplikasi biasa termasuk litar pengumpan transformator dalam unit ring utama (RMU), di mana pemutus beban SF6 digabungkan dengan fus untuk mencapai reka bentuk yang padat dan bebas penyelenggaraan. Konfigurasi lain adalah penyelesaian troli yang dapat ditarik, di mana unit kombinasi fus-pemutus beban diintegrasikan ke dalam switchgear tegangan sederhana (misalnya, switchgear berlogam), membolehkan penarikan yang mudah untuk penyelenggaraan dan penggantian fus.

Apabila alat kombinasi digunakan untuk perlindungan transformator, skema perlindungan dua tahap ditetapkan dengan menggabungkan perlindungan relai. Untuk keadaan overbeban atau arus berlebihan sederhana, relai mengirim perintah trip ke pemutus beban untuk membersihkan kesalahan. Untuk kesalahan hubungan pendek yang serius, fus beroperasi dan memicu pemutus untuk trip, dengan itu mengganggu litar.

Apabila kesalahan dalaman seperti hubungan pendek berlaku dalam transformator, busur yang dihasilkan menguraikan minyak insulator menjadi gas. Seiring dengan kesalahan berterusan, tekanan dalaman meningkat dengan cepat, mungkin menyebabkan pecahan tangki atau letupan. Untuk mencegah kegagalan tangki, kesalahan harus dibersihkan dalam 20 milisaat (ms). Walau bagaimanapun, masa pemutusan total pemutus litar—yang terdiri daripada masa operasi relai, masa tripping inheren, dan masa busur—biasanya tidak kurang daripada 60 ms, yang tidak mencukupi untuk perlindungan transformator yang berkesan. Sebaliknya, fus sekatan arus menyediakan pemutusan kesalahan yang sangat cepat, mampu membersihkan kesalahan dalam 10 ms, dengan itu menawarkan perlindungan yang sangat berkesan untuk transformator.