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

Ang mga current-limiting fuses na may medium-voltage ay pangunahing ginagamit para sa pagprotekta ng mga load tulad ng transformers at motors. Ang fuse ay isang aparato na kapag ang kuryente ay lumampas sa isang ibinigay na halaga para sa sapat na haba ng panahon, ito ay nagpuputol ng circuit kung saan ito ay inilalagay sa pamamagitan ng pagpapawis ng isang o higit pa na espesyal na disenyo at proporsyon ng mga komponente. Ang mga current-limiting fuses maaaring magkaroon ng hirap sa pag-clear ng mga 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 metal na conductor (ang fuse element) sa serye ng circuit. Kapag ang overload o short-circuit current ay lumipas sa element, ang resulta ng self-heating ay nagdudulot nito na mapawis kapag ang kuryente ay lumampas sa rated value nito, samakatuwid ay binubuksan ang circuit. Bilang resulta, ang mga fuses ay may relatyibong mataas na resistance, na nagdudulot ng malaking heat generation sa ilalim ng rated current. Halimbawa, ang 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 12kV fuses ay available hanggang sa 355A na current ratings, na nagresulta ng mas mataas na power dissipation.

Sa praktikal na aplikasyon ng switchgear, 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 inilalagay sa loob ng isang three-phase enclosed cabinet o individual na nakakita sa insulated resin-encapsulated tubes, ang limitadong espasyo ng fuse compartment ay hindi maaaring mag-dissipate ng init nang epektibo. Ang heat generation 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 diameter ng fuse compartment sa compact gas-insulated RMUs ay tipikal na humigit-kumulang 90 mm, na nagbibigay-daan para sa pag-install ng fuses hanggang 160A (karaniwang ginagamit hanggang 125A). Ito ay naglimita ng proteksyon sa mga transformers hanggang sa humigit-kumulang 1250 kVA. Ang mga transformers na mas malaki kaysa 1250 kVA ay nangangailangan ng proteksyon gamit ang circuit breakers. Parehong, para sa F-C (fuse-contactor) circuits na ginagamit para sa proteksyon ng motors, ang solusyon ay pangkalahatang limitado sa motors hanggang 1250 kW. Ang mas malalaking motors ay nangangailangan ng circuit breaker-based control at proteksyon.

Sa mga aplikasyon ng motor control, ang F-C combination ay gumagamit ng high-voltage current-limiting fuse bilang isang backup protective device. Sa isang F-C circuit, kapag ang fault current ay pantay o mas mababa sa breaking capacity ng vacuum contactor, ang integrated protection relay ay dapat gumana, na nagdudulot ng contactor na 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 gumagana.

Ang short-circuit protection ay ibinibigay ng fuse. Ang fuse ay tipikal na pinili 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 nang pareho. 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 ma-damage dahil sa prolonged 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 gumagana ang 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 applications ay kinabibilangan ng transformer feeder circuits sa ring main units (RMUs), kung saan ang SF6 load switch ay pinagsasama sa mga 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 inilalaman sa isang medium-voltage switchgear (halimbawa, metal-clad switchgear), na nagbibigay ng convenient withdrawal para sa maintenance at fuse replacement.

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

Kapag ang isang internal fault tulad ng short circuit ay nangyari sa isang transformer, ang resulta ng arc ay nag-decompose 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 malinis 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 tipikal na 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 kayang malinis ang faults sa loob ng 10 ms, kaya nagbibigay ito ng napakaepektibong proteksyon para sa transformer.