Mediumspenningsfuse | Rask 10ms feilbeskyttelse for transformatorer

Mellomspenningsstrømbegrensende sikringer brukes hovedsakelig for å beskytte belastninger som transformatorer og motorer. En sirkelforbindelse er et enhet som, når strømmen overstiger en gitt verdi i tilstrekkelig lang tid, brutter kretsen den er satt inn i ved å smelte ett eller flere spesielt designet og proporsjonerte komponenter. Strømbegrensende sikringer kan ha problemer med å klare mellomliggende strømverdier (overbelastning mellom 6 til 10 ganger den nominerte strømmen), så de brukes typisk i kombinasjon med skruvede enheter.

Mellomspenningsstrømbegrensende sikringer fungerer ved å sette inn en metallisk ledere (sikringselementet) i serie med kretsen. Når en overbelastning eller kortslutningsstrøm passerer gjennom elementet, fører det resulterende selvføring til at det smelter når strømmen overstiger dens nominerte verdi, dermed åpner kretsen. Derfor har sikringer relativt høy motstand, som fører til betydelig varmegenerasjon under nominert strøm. For eksempel genererer en 125A-sikring omtrent 93W varme, en 160A-sikring genererer 217W, og en 200A-sikring produserer 333W. På markedet finnes 12kV-sikringer med strømnivåer opp til 355A, noe som fører til enda høyere effektforbruk.

I praktiske anvendelser av brytere bør den nominerte strømmen til sikringen være omtrent 1.25 ganger den langevarige driftsstrømmen til belastningen. Når sikringer installeres i en trefase lukket kabinet eller individuelt i isolerte harzbelasted rør, kan ikke den begrenset rommet i sikringskompartementet slengge varme effektivt. Varmegenerasjon over 100W kan føre til at temperaturøkningen overstiger akseptable grenser, noe som krever nedjustering av sikringskapasiteten.

På grunn av størrelsesbegrensninger i ringhovedenheter (RMUs) er diameteren på sikringskompartementet i kompakte gassisolerede RMUs typisk rundt 90 mm, noe som tillater installasjon av sikringer opp til 160A (vanligvis brukt opp til 125A). Dette begrenser beskyttelsen til transformatorer opp til omtrent 1250 kVA. Transformatorer større enn 1250 kVA krever beskyttelse via brytere. Tilsvarende, for F-C (fuse-contactor)-kretser som brukes til å beskytte motorer, er løsningen generelt begrenset til motorer opp til 1250 kW. Større motorer krever bryterbasert kontroll og beskyttelse.

I motorstyring anvendelser bruker F-C-kombinasjonen en høyspenningsstrømbegrensende sikring som en backupbeskyttelsesenhet. I en F-C-krets, når feilstrømmen er lik eller mindre enn brytekapasiteten til vakuumkontaktoren, skal den integrerte beskyttelsesrelæet fungere, og forårsake at kontaktoren brutter strømmen. Sikringen fungerer bare når feilstrømmen overstiger relæinnstillingen eller hvis vakuumkontaktoren mislykkes med å fungere.

Kortslutningsbeskyttelse leveres av sikringen. Sikringen velges typisk med en høyere nominert strøm enn motorens fulllaststrøm for å tåle startstrømmer under oppstart, men den kan ikke samtidig gi overbelastningsbeskyttelse. Derfor kreves inverse-tid eller bestemt-tidsrelæer for å beskytte mot overbelastninger. Komponenter som kontaktorer, strømtransformatorer, kabler, motoren selv, og annet kretsutstyr kan bli skadet av lengrevarig overbelasting eller ved gjennomslippsenergi som overstiger deres tålmodighet.

Motors beskyttelse mot overstrømninger forårsaket av overbelasting, enfasering, rotorlåsing, eller repeterende start er gitt av inverse-tid eller bestemt-tidsrelæer, som driver kontaktoren. For fasen-til-fase eller fase-til-jordfeil med strøm under kontaktorens brytekapasitet, gir beskyttelsen av relæet. For feilstrømmer som overstiger kontaktorens brytekapasitet opp til maksimal tålmodighet, gir beskyttelsen av sikringen.

Sikring-kombinasjonsbrytere brukes hovedsakelig for transformatorbeskyttelse. Typiske anvendelser inkluderer transformatorføderkretser i ringhovedenheter (RMUs), der en SF6-belastningsbryter kombineres med sikringer for å oppnå et kompakt, vedlikeholdsrikt design. En annen konfigurasjon er trukket trolley-løsningen, hvor en sikring-belastningsbryter kombinasjonsenhet er integrert i en mellomspenningsbryter (for eksempel metalbeleggde brytere), som gjør det mulig å trekke ut bekvemt for vedlikehold og sikringers erstattelse.

Når kombinasjonsapparater brukes for transformatorbeskyttelse, etableres en totrinns beskyttelsesskjema ved å inkludere relæbeskyttelse. For overbelastning eller moderate overstrømninger sender relæet en trip-kommando til belastningsbryteren for å fjerne feilen. For alvorlige kortslutningsfeil, opererer sikringen og utløser bryteren til å trippe, dermed å bryte kretsen.

Når en intern feil som en kortslutning oppstår i en transformator, dekomponerer den resulterende buen isolerende olje til gass. Som feilen fortsetter, øker den interne pressen raskt, potensielt til å føre til tankrutning eller eksplosjon. For å unngå tankmislykkelse, må feilen ryddes innen 20 millisekunder (ms). Imidlertid er total brytetid for en bryter, bestående av relæoperasjonstid, innehent trippingtid, og buetid, vanligvis ikke mindre enn 60 ms, noe som er utilstrekkelig for effektiv transformatorbeskyttelse. I motsetning til dette gir strømbegrensende sikringer ekstremt rask feilavbrudd, i stand til å rydde feil innen 10 ms, dermed tilbyr høy effektiv beskyttelse for transformatorer.