Orta Gerilimli Sigorta | Dönüştürcüler için Hızlı 10ms Hata Koruması

Orta gerilimli akım sınırlayıcı kemerler, genellikle dönüşümcüler ve motorlar gibi yükleri korumak için kullanılır. Kemer, geçerkenki akım belirli bir değeri yeterince uzun süre aşarsa, içinde yer aldığı devreyi eriterek kesen, özel olarak tasarlanmış ve boyutlandırılmış bir veya daha fazla bileşenden oluşan bir cihazdır. Akım sınırlayıcı kemerler, aralık akım değerlerini (6 ile 10 katı nominal akım arasındaki aşırı yükler) temizlemekte zorluk çekebilir, bu nedenle genellikle anahtarlama cihazlarıyla birlikte kullanılırlar.

Orta gerilimli akım sınırlayıcı kemerler, devreyle seri olarak bir metal iletken (kemer elemanı) yerleştirerek çalışır. Bir aşırı yük veya kısa devre akımı elemanın üzerinden geçtiğinde, sonuçta oluşan kendi kendine ısıtma, akım nominal değerini aştığında erimeye neden olur, böylece devre açılır. Sonuç olarak, kemelerin göreceli olarak yüksek dirençleri vardır, bu da nominal akım altında önemli miktarda ısı üretir. Örneğin, 125A lik bir kemer yaklaşık 93W, 160A lik bir kemer 217W, 200A lik bir kemer ise 333W ısı üretir. Pazarda, 12kV lik kemeler en fazla 355A nominal akımlara sahip olabilir, bu da daha yüksek güç kaybına neden olur.

Pratik anahtarlık uygulamalarında, kemerin nominal akımı, yükün uzun vadeli çalışma akımının yaklaşık 1.25 katı olmalıdır. Kemeler üç fazlı kapalı dolaba veya yalıtılmış reçine kaplamalı tüblere ayrı ayrı monte edildiğinde, kemer bölmesinin kısıtlı alanı etkili bir şekilde ısıyı dağıtamaz. 100W'yi aşan ısı üretimi, sıcaklığın kabul edilebilir sınırları aşmasına neden olabilir, bu da kemer kapasitesinin azaltılmasını gerektirir.

Ayrıca, halka anahtarlama ünitelerinde (RMU'lar) boyut kısıtlamaları nedeniyle, kompakt gaz yalıtımlı RMU'ların kemer bölme çapı genellikle yaklaşık 90 mm'dir, bu da en fazla 160A (genellikle 125A kadar) olan kemelerin kurulumunu sağlar. Bu, yaklaşık 1250 kVA'ya kadar olan dönüşümcülerin korumasını sınırlar. 1250 kVA'dan büyük dönüşümcüler, devre kesiciler aracılığıyla koruma gerektirir. Benzer şekilde, motorları korumak için kullanılan F-C (kemer-kontaktör) devreler, genellikle 1250 kW'a kadar olan motora kadar sınırlıdır. Daha büyük motorlar, devre kesici tabanlı kontrol ve korumaya ihtiyaç duyar.

Motor kontrol uygulamalarında, F-C kombinasyonu, yüksek gerilimli akım sınırlayıcı kemerin yedek koruma cihazı olarak kullanılmasını içerir. F-C devresinde, hata akımı vakum kontaktörün kesme kapasitesine eşit veya küçük olduğunda, entegre koruma rölesi çalışmalı ve kontaktör akımı kesmelidir. Kemer, hata akımı röle ayarını aştığında veya vakum kontaktör çalışmadığında çalışır.

Kısa devre koruması kemer tarafından sağlanır. Kemer, motorun tam yük akımından daha yüksek nominal akımla seçilir, böylece başlangıç sırasında inrush akımlarına dayanabilir, ancak aynı zamanda aşırı yük koruması sağlayamaz. Bu nedenle, aşırı yük koruması için ters-zamanlı veya belirli-zamanlı röleler gereklidir. Kontaktör, akım dönüştürücüler, kablolar, motor ve diğer devre ekipmanları, uzun süren aşırı yükler veya dayanıklılık kapasitelerini aşan geçen enerji nedeniyle hasar görebilir.

Aşırı yük, tek fazlı çalışma, rotor kilitlemesi veya tekrarlanan başlatmalar nedeniyle oluşan aşırı akımlara karşı motor koruması, ters-zamanlı veya belirli-zamanlı röleler aracılığıyla sağlanır, bu röleler kontaktörü çalıştırır. Kontaktörün kesme kapasitesinden düşük olan faz-faz veya faz-toprak hatası için koruma, röle tarafından sağlanır. Kontaktörün kesme kapasitesini aşan ve maksimum dayanıklılık seviyesine kadar olan hata akımları için koruma, kemer tarafından sağlanır.

Kemer kombinasyon anahtarlama ekipmanı, genellikle dönüşümci koruması için kullanılır. Tipik uygulamalar arasında, halka anahtarlama ünitelerinde (RMU'lar) SF6 yük anahtarı ile kemerlerin birleştirildiği dönüşümci besleme devreleri bulunur, bu da kompakt ve bakım gerektirmeyen bir tasarım sağlar. Başka bir yapılandırma, çekilebilir trolley çözümüdür, burada bir kemer-yük anahtarı kombinasyon ünitesi orta gerilimli anahtarlama ekipmanına (örneğin, metale bürünmüş anahtarlama ekipmanı) entegre edilir, böylece bakım ve kemer değiştirme için kolay çekilebilir.

Kombinasyon ekipmanları dönüşümci koruması için kullanıldığında, röle korumasının dahil edilmesiyle iki aşamalı bir koruma şeması oluşturulur. Aşırı yük veya ılık aşırı akım durumlarında, röle, yük anahtarına hata temizleme amacıyla bir trip komutu gönderir. Ciddi kısa devre hatalarında, kemer çalışır ve anahtarı tripe alarak devreyi keser.

Dönüşümci içinde kısa devre gibi bir iç hatanın meydana gelmesi, yalıtım yağının gaz haline dönüşmesine neden olur. Hata devam ettikçe, iç basınç hızla artar, bu da tankın patlamasına veya havalandırılmasına neden olabilir. Tank başarısızlığını önlemek için, hatanın 20 milisaniye (ms) içinde temizlenmesi gerekir. Ancak, devre kesicinin toplam kesme süresi - röle çalışma süresi, intrinsik tripping süresi ve ark süresi - genellikle 60 ms'nin altına inmez, bu da etkili dönüşümci koruması için yetersizdir. Buna karşılık, akım sınırlayıcı kemeler, hataları 10 ms içinde temizleyebilir, böylece dönüşümci için çok etkili bir koruma sağlar.