Przewodnik wyboru przekaźnika próżniowego: Parametry i zastosowania

I. Wybór wyprowadzaczów próżniowych

Wyprowadzacze próżniowe powinny być wybierane na podstawie nominalnej wartości prądu i nominalnej wartości prądu krótkiego, używając rzeczywistej pojemności sieci energetycznej jako odniesienia. Należy unikać tendencji do przyjmowania zbyt wysokich współczynników bezpieczeństwa. Zbyt ostrożny wybór nie tylko prowadzi do nierentownego "przeciążenia" (duży wyprowadzacz dla małego obciążenia), ale także wpływa na zdolność wyprowadzacza do przerywania małych prądów indukcyjnych lub pojemnościowych, co potencjalnie może prowadzić do przecięcia prądu i nadnapięć.

Według odpowiedniej literatury, około 93,1% linii pasmowych o napięciu 10 kV w działających sieciach energetycznych w Chinach ma nominalną wartość prądu 2000 A lub mniej. Dlatego wybór nominalnej wartości prądu pracy powinien koncentrować się głównie na wartościach 2000 A i poniżej. Wybór maksymalnej wartości prądu krótkiego powinien być zgodny z wymaganiami "Wytycznych ds. Planowania i Modernizacji Sieci Miejskich", unikając ślepego dążenia do zbyt dużych marginesów bezpieczeństwa.

Obecnie na chińskim rynku popularne importowane marki wyprowadzaczy obejmują HVX firmy Schneider, VD4 firmy ABB i serię 3AE firmy Siemens. Krajowe marki obejmują CV1 firmy Changshu Switchgear, RMVS1 firmy Shanglian i serię ZN172 firmy Baoguang. Różnice jakościowe między krajowymi a importowanymi markami są obecnie znikome.

II. Wyprowadzacze próżniowe i ich cechy

Wyprowadzacz to urządzenie przełączające wyposażone w specjalną komorę gasnącą. Może on zamknąć, przewodzić i przerywać prądy w normalnych warunkach obwodu, a także zamknąć, przewodzić i przerywać nieprawidłowe warunki obwodowe (np. zwarcia) w określonym czasie. Jest stosowany w sieciach energetycznych o częstotliwości 50 Hz i poziomach napięcia 3,6 kV i wyżej, do włączania i wyłączania prądów obciążeniowych (zwykle nie przekraczających 4000 A), prądów przetargowych i nominalnych prądów krótkich (zwykle nie przekraczających 63 kA).

Może również być używany w specjalnych zastosowaniach do przełączania długich linii transmisyjnych bez obciążenia, transformatorów bez obciążenia, banków kondensatorów itp., oraz do przewodzenia prądów krótkich (zwykle nie przekraczających 63 kA) w określonych okresach (1 s, 3 s, 4 s), a także do zamykania na prądach krótkich (zwykle nie przekraczających 160 kA). Mechaniczny żywotność wyprowadzaczy wynosi zwykle 10 000 operacji, z wyjątkowymi modelami osiągającymi 30 000 lub 60 000 operacji. Gdy jest wyposażony w napęd magnetyczny stały, może osiągnąć do 100 000 operacji. Zgodnie z CB1984-2014, elektryczna żywotność wyprowadzacza wynosi 274 operacje.

Wyprowadzacze ogólnie mają zdolność automatycznego ponownego włączania, umożliwiającą szybkie przywrócenie dostawy energii po usunięciu awarii, i są zwykle stosowane w kluczowych zastosowaniach. Jednak wyprowadzacze są względnie drogie (wymagają odpowiednich relé ochronnych lub mikroprocesorowych systemów ochrony), a czas przerywania prądu awaryjnego mieści się w granicach 80 ms (zależny od czasu reakcji relé ochronnego, czasu rozłączenia wyprowadzacza i czasu łuku). Ich szybkość przerywania prądu awaryjnego jest wolniejsza niż w przypadku zestawów przełączników, co wymaga, aby chronione urządzenia miały wystarczającą zdolność przetrwania krótkotrwałego prądu.

III. Główna zasada zastosowania wyprowadzaczy

Wyprowadzacze są głównie stosowane w przedsiębiorstwach przemysłowych i górniczych, elektrowniach i stacjach transformatorowych do odbioru, sterowania i ochrony systemów energetycznych. Typowa konfiguracja (na przykład dla 12 kV) składa się z dwóch wyprowadzaczy wejściowych i jednego lub więcej wyprowadzaczy wyjściowych (patrz rysunek). Prąd wyprowadzaczy wejściowych zazwyczaj nie przekracza 4000 A, a prąd krótkiego znamionowego zazwyczaj nie przekracza 50 kA. Nominalna wartość prądu wyprowadzaczy wyjściowych zazwyczaj nie przekracza 1600 A, a prąd krótkiego znamionowego zazwyczaj nie przekracza 40 kA.

IV. Kryteria wyboru wyprowadzaczy

• Użyj wyprowadzacza do kontroli prądów obciążeniowych przekraczających 630 A.

• Użyj wyprowadzacza do ochrony transformatorów o pojemności większej niż 1600 kVA na końcu zasilania.

• Użyj wyprowadzacza do ochrony silników o pojemności większej niż 1200 kW.

• Użyj wyprowadzacza do przełączania banków kondensatorów.

• Użyj dedykowanego wyprowadzacza generatorowego do ochrony generatorów.

• Użyj wyprowadzacza do ochrony linii energetycznych lub kluczowego sprzętu.

Przykłady zastosowania wyprowadzaczy

V. Uwagi dotyczące eksploatacji wyprowadzaczy próżniowych

Podczas eksploatacji, utrzymanie wyprowadzaczy próżniowych powinno być określane na podstawie warunków użytkowania i częstotliwości działania. Dla wyprowadzaczy z rzadkim działaniem (liczba rocznych operacji nie przekraczająca 1/5 mechanicznej żywotności), rutynowe przeglądy raz w roku są wystarczające w ciągu okresu mechanicznej żywotności. Dla często działających wyprowadzaczy, liczba operacji między przeglądami nie powinna przekraczać 1/5 mechanicznej żywotności.

Gdy częstotliwość działania jest bardzo wysoka lub mechaniczna/elektryczna żywotność zbliża się do końca, interwały między przeglądami powinny być skrócone. Przedmiotem przeglądu i regulacji są poziom próżni, przebieg, przebieg kontaktów, synchronizacja, prędkość otwierania/zamykania, a także sprawdzenie głównych elementów mechanizmu napędowego, zewnętrznych połączeń elektrycznych, izolacji i pomocniczych kontaktów zasilania sterującego.

Podczas eksploatacji wyprowadzaczy próżniowych należy zwrócić uwagę na następujące kwestie:

(1) Problemy z nadnapięciami

Wyprowadzacze próżniowe często powodują wysokie nadnapięcia podczas przerywania małych prądów, zwłaszcza małych prądów indukcyjnych, takich jak prądy magnesujące transformatorów, ze względu na znaczne przecięcie prądu. Ponadto, podczas przerywania prądów pojemnościowych banków kondensatorów, trudno uniknąć ponownego zapłonu łuku; gdy dochodzi do ponownego zapłonu, może to spowodować nadnapięcia ponownego zapłonu. Dlatego powinny być instalowane wysokiej jakości metalowo-oxideowe ograniczniki napięcia lub urządzenia ochronne RC (rezystor-kondensator).

(2) Monitorowanie szczelności próżni w komorze przerywającej

Poziom próżni wewnątrz komory przerywającej jest zwykle utrzymywany w zakresie od 10⁻⁴ do 10⁻⁶ Pa. W miarę starzenia się komory przerywającej i zwiększonej liczby operacji przełączania, lub wpływów zewnętrznych, poziom próżni stopniowo się pogarsza. Gdy spadnie poniżej krytycznego progu, zdolność przerywania i wytrzymałość dielektryczna zostaną naruszone. Dlatego poziom próżni wewnątrz komory przerywającej musi być regularnie testowany podczas eksploatacji.

(3) Monitorowanie zużycia kontaktów

Powierzchnie kontaktów komory przerywającej stopniowo się zużywają po wielokrotnym przerywaniu prądu. Wraz ze wzrostem zużycia kontaktów, zwiększa się przebieg kontaktów, co z kolei zwiększa pracujący przebieg zgrzewki, znacząco zmniejszając jej żywotność. Zwykle maksymalne dopuszczalne zużycie elektryczne wynosi około 3 mm. Gdy kumulatywne zużycie osiągnie lub przekroczy tę wartość, zarówno zdolność przerywania, jak i przewodność komory przerywającej się obniżą, co oznacza koniec jej żywotności.

VI. Podsumowanie

Podczas wyboru wyprowadzaczy próżniowych należy w pełni uwzględnić rzeczywiste warunki zasilania i rzeczywiste charakterystyki obciążenia po stronie obciążenia. Prawidłowy i racjonalny wybór wyprowadzaczy odgrywa istotną rolę w zwiększaniu bezpiecznej i niezawodnej pracy systemu.