Anwendungsanalyse der Kombination von Lastschaltern und strombegrenzenden Sicherungen

Als Techniker in der vordersten Linie für die Betriebs- und Wartung von Ringschaltanlagen und Fertigtransformerstationen verstehe ich tiefgreifend die durch die städtische Expansion angetriebene Ausrüstungserneuerung. Gemäß den Nationalen Vorschriften für Stromversorgung und -verbrauch bilden bei Geräten mit einem Leistungsumfang von über 250kW oder 160kVA eine Hochspannungsversorgung von 10(6)kV und eine Spannungsabstufung auf 220/380V ein notwendiges Muster, wodurch Ringschaltanlagen und Fertigtransformerstationen Schlüsselkomponenten im Verteilnetz sind.

I. Ausrüstungsstruktur und Auswahl des Schutzkonzepts
(I) Ausrüstungszusammensetzung

Die von mir gehandhabten Ringschaltanlagen haben in der Regel 2 Ringkabelintervalle und 1 Transformatorkreisintervall. Fertigtransformerstationen integrieren Hochspannungsschalter, Transformatoren und Niederspannungseinrichtungen in kompakte, fertige Einheiten für Innen- und Außeneinsatz. Der Kern liegt im Schutz der Hochspannungsschalter gegen Transformatorfehler (z.B. Kurzschlüsse).

(II) Vergleich von Schutzkonzepten

In der Praxis habe ich zwei Schutzmethoden getestet: Schalterschutz und Lastschalter + strombegrenzende Sicherung. Letzteres ist überlegen – einfacher, kostengünstiger und effektiver für Transformatoren. Kurzschlussversuche zeigen, dass Transformatoren einen Kurzschluss innerhalb von 20 ms beseitigen müssen, um Tankexplosionen zu vermeiden; strombegrenzende Sicherungen schaffen dies in 10 ms, während Schalterschutz etwa 60 ms benötigt (Relais + Betriebszeit + Bogenzeit), daher bevorzuge ich das Sicherungskonzept.

II. Notwendigkeit von Lastschalter + strombegrenzende Sicherung
(I) Anwendungsvorteile

Die meisten in- und ausländischen Projekte, an denen ich beteiligt war, verwenden Lastschalter + strombegrenzende Sicherungen. Sie zeichnen sich durch einfache Struktur, geringe Kosten und guten Schutz für Transformatoren aus. Kurzschlussversuche (vor Ort überprüft) zeigen, dass Sicherungen Störungen in 10 ms (im Gegensatz zu etwa 60 ms bei Schalterschutz) beseitigen, was entscheidend ist, um Tankexplosionen zu verhindern.

(II) Kooperationslogik

Sicherungen können bei Einfachphasen-Sicherungsausfall ungleichmäßige Phasenbetriebe verursachen. Daher müssen Lastschalter kooperieren: Sicherungsanschlagstöcke lösen den Lastschalter aus, um Dreiphasenunterbrechung zu gewährleisten – eine verifizierte, unentbehrliche Kooperation.

III. Kooperationspunkte von Lastschalter und Sicherung

Als Frontlinienarbeiter kenne ich ihre Kooperation als entscheidend. Die IEC420-Norm definiert Regeln, indem sie den Strom in 4 Bereiche (Basis meiner Debugging-Arbeit) unterteilt:

(I) Bereich I (I < Iak)

I_ak (Kombinationsgerät-Betriebsstrom) ist kleiner als der Nennstrom der Sicherung I_a.nT (aufgrund der Installations-Temperatur/Wärmeverluste). Lastschalter unterbrechen den Nennstrom und löschen Drei-Phasenbögen – mein täglicher Inspektionsfokus.

(II) Bereich II (Ia.nT< I < 3Ia.nT)

Bei Überlast tragen zunächst die Sicherungen den Überstrom. Bei etwa 2I_a.nT wirken die Sicherungen (aber nicht Bogenschutz), Anspruchsstöcke lösen Lastschalter aus, um Dreiphasenunterbrechung zu gewährleisten. Ich teste diese Zeitdifferenz-Logik, um Schutzfehlfunktionen zu vermeiden.

(III) Bereich III (Übertragungsstrom ITC, ~3Ia.nT Start)

Sicherungen können nach dem Wirken Bögen löschen. Eine Dreiphasensicherung wirkt zuerst, löst Anspruchsstöcke aus; Lastschalter löschen die anderen beiden Phasenströme. Der Schlüsselpunkt ist der Übertragungsstrom (Maximalunterbrechungsstrom des Lastschalters bei spezifischem Leistungsfaktor, 5I_a.nT - 15I_a.nT), der bei Auswahl und Verifikation geprüft wird.

(IV) Bereich IV (Strombegrenzungsbereich)

Bei extremen Fehlern wirken Sicherungen in der ersten Halbwelle, um Spitzenfehlstroms zu begrenzen; Lastschalter wirken, aber brechen den Strom nicht. Ich verifiziere diese Logik in Übungen für korrektes Funktionieren.

IV. Anforderungen an Übertragungs- und Übergabe-Strom

Diese Parameter stellen die Gerätesicherheit sicher, entscheidend für meine Ortsdebugging-Arbeiten:

(I) Übertragungsstrom

Es ist der kritische Wert für die Funktionsübernahme zwischen Sicherungen und Lastschaltern. Darunter brechen Sicherungen eine Phase, Lastschalter handhaben den Rest. Lastschalter mit Anspruchsstöcken benötigen Übertragungsstromtests (normalerweise > Nennstrom) – eine Herausforderung für alte Geräte, verifiziert gemäß IEC420.

(II) Übergabe-Strom

Es ist der vollständig von Lastschaltern unterbrochene Strom (ohne Sicherungsbeteiligung). Für Lastschalter mit Anspruchsstöcken und Freigaben sind Übergabe-Stromtests erforderlich. Wenn der Übergabe-Strom > Übertragungsstrom, können Übertragungstests entfallen. Freigabeoperation reduziert Sicherungsverluste, erhöht jedoch die Kosten von Vakuumschaltern (durch Hinzufügen von Relais/Freigaben) – Abwägungen werden je nach Projektbudgets und -bedingungen getroffen.

V. Empfehlungen zum Transformatorschutz

Für den Transformatorschutz mit Lastschalter + Sicherung sind folgende wesentliche Prüfungen erforderlich:

• Auslösen durch Anspruchsstöcke: Überprüfung der Übereinstimmung von tatsächlichen und Nenn-Übertragungsströmen für sicheres Unterbrechen.

• Freigabe bei Überstrom: Überprüfung der tatsächlichen und Nenn-Übergabe-Ströme für zuverlässiges Funktionieren.

Diese Aufgaben sind für neue Projekte und die Umgestaltung alter Geräte zwingend. Als Frontlinienarbeiter sorge ich für eine stabile Stromversorgung und sichere Fehlerbehandlung für die Endnutzer.