Ultra-Hurtig Strømbegrænser (FCL): En revolutionerende løsning med afbrydelse på millisekunds-niveau og økonomiske fordele

13yrs + staff 30000+m² US$100,000,000+ China

Oversigt: Omskrivning af hastighed og økonomi i kortslutningsbeskyttelse

Dette løsning fokuserer på et ultra-hurtigt kortslutningsstrøm begrænsende enhed, designet til at grundlæggende tackle den voksende udfordring med for høje kortslutningsstrømme og sikre sikkerheden af strømningsnet og udstyr.

1.1 Kernefunktioner

Ultra-hurtig afbrydelseshastighed: Opdager fejl og begrænser strømmen inden for 1 millisekund, effektivt begrænser kortslutningsstrømmen før den når dens potentielle top.
Høj afbrydelseskapacitet:

Egnede til 12kV/17.5kV systemer: Maksimal afbrydelseskapacitet på 210kA (RMS).
Anvendelige til 24kV/36kV/40.5kV systemer: Maksimal afbrydelseskapacitet på 140kA (RMS).

1.2 Kernefordele

Økonomisk effektivitet: Funktionerer parallelle med strømbegrænsende reaktorer for at levere den mest kostnadseffektive begrænsende løsning. Undgår at erstatte hele skabepaneler eller transformatorer på grund af øgede kortslutningsstrømme, hvilket reducerer investeringen i nye eller opgraderede understationer betydeligt.
Bred kompatibilitet: Ideel til at forbinde skabe og understationer; i mange scenarier (fx paralleloperation af flere transformatorer) er det den eneste teknisk realistiske løsning.
Udmærket pålidelighed:

Over 60 års global driftserfaring (opfundet i 1955), bekræftet i tusinder af projekter verden over.
Statistik fra næsten 4.000 enheder viser en gennemsnitlig driftsfrekvens på kun én gang hver fire år, hvilket demonstrerer stabil og pålidelig ydeevne.

Nøgletekniske Q&A

No.	Nøglespørgsmål	Kernebesvarelse
1	Hvad er top kortslutningsstrøm?	Den maksimale øjeblikkelige værdi under den første cyklus efter, at en kortslutningsfejl opstår, som følge af superposition af periodiske og ikke-periodiske komponenter. Den genererer enorme elektromagnetiske kræfter (tester dynamisk stabilitet) og varme (tester termisk stabilitet).
2	Hvorfor begrænse top kortslutningsstrøm?	Topstrømmer, der overstiger udstyrskapaciteten, kan skade skabe, brydere, strømtransformatorer og kabelforbindelser gennem kraftfulde elektromagnetiske kræfter.
3	Hvordan tilpasse til paralleloperation af flere transformatorer?	Til skabe med en modstandsdygtighed på 2Ik, i et system med fire transformatorer (4Ik) i parallel, kan perfekt tilpasning opnås ved at installere hurtige strømbegrænsere mellem bussektioner (fx mellem sektioner 1-2 og 3-4).
4	Hvad er afbrydelseskriterierne? Hvordan undgå falske afbrydelser?	Styreenhed overvåger samtidigt øjeblikkelig strøm (I) og strømstigning (di/dt). En afbrydelse udløses kun, når begge overskrider satte grænser. Dette dobbeltkriterium sikrer, at kun farlige kortslutningsstrømme afbrydes, mens almindelige fejl håndteres af nedsstrøms brydere.
5	Hvordan vedligeholde efter drift?	Det kernekomponent (ledende bro) har et modulart design og kan returneres til reparation. Kun den interne ledende kerne, induktive fyldstof og parallelle sikringe skal erstattes; andre komponenter er genbrugelige, hvilket sikrer meget lave vedligeholdelsesomkostninger.

Kernefunktioner og værdi

3.1 Kernefunktion

Opdager og begrænser fejl under den initielle stigende fase af kortslutningsstrømmen (indeni 1ms), effektivt forebygger skade på strømunits pga. utilstrækkelig dynamisk og termisk stabilitet. Det kompenserer fuldt ud for de inbyggede begrænsninger hos traditionelle brydere—"langsomme til at handle og ude af stand til at dæmpe den første halvvejs topstrøm."

3.2 Komparative fordele

Ligefrem objekt	Fordelsdetaljer
Traditionelle brydere	Brydere tager titusinde millisekunder at afbryde, kan ikke undgå virkningen af den første topstrøm. Denne begrænser svarer indeni 1ms, begrænser den faktiske top kortslutningsstrøm til et lavere niveau.
Strømbegrænsende reaktorer	Undgår spændingsnedgang, aktive tab (kopforbrug) og reaktiv tab forbundet med reaktorer i kontinuerlig drift. Eliminerer også behovet for at adressere generatorreguleringsproblemer forårsaget af reaktorintegration.

3.3 Anvendelige scenarier

Kraftværker
Store industrielle net-understationer
Specifikke nøgleskemaer/scenarier: Transformator/generator foderkredsløb, bus tie-sektioner, reaktorbypass-anvendelser og forbindelsespunkter mellem net og egen elektricitet.

Struktur og design

4.1 Samlet sammensætning

Den trefas AC-system hurtige strømbegrænser består af:

3 ledende brobaser
3 ledende broer
3 matchende strømtransformatorer
1 styreenhed

4.2 Nøglekomponent detaljer

Komponentnavn	Sammensætning / Egenskaber	Nøgleparametre / Regler
Ledende brobase	Inkluderer monteringsplade, isolatorer, pulstransformator og forbindelser med hurtig kobling	- Nominel strøm ≥2500A og spænding 12/17.5kV: Skruet forbindelser. - Pulstransformator: ≤17.5kV (monteret kun nederst); ≥24kV (monteret både øverst og nederst for pålidelig isolation).
Ledende bro	Induktionsspire og induktiv fyldstof inkapslet i en isolerende omslag	Ved afbrydelse udløses den induktive fyldstof, driver den ledende kerne til hurtig brud ved dens forudskår; strømmen overføres derefter til den parallelle sikring.
Matchende strømtransformator	Bushing eller bloktype, serieforbundet i hovedkredsløbet	Har en gapet kerne (høj overstrømning faktor, lav remanens) og skjult primær/sekundær vindinger (lav impedans) for at sikre målingspræcision og hastighed.
Styreenhed	Inkluderer strømforsyning, kontrol, indikation og anti-støj enheder	- Dimensioner: 600mm (B) × 1450mm (H) × 300mm (D); vægt: 100kg. - Indikationsenhed: 5 flag relæer (tre-fase afbrydelsesindikation + klarhedsovervågning + strømforsyningsovervågning).

Arbejdsgang: Opnå 1ms strømbegrænsning

5.1 Kerne sammensætning

Enheden er essentielt en intelligent parallel kombination af to komponenter:

"Ekstremt hurtig bryder (ledende bro)": Bærer nominel strøm under normal drift og åbner øjeblikkeligt under fejl.
"Høj-afbrydelses kapacitet sikring": Afbryder endeligt den høje strøm efter bryderen åbner.

5.2 Driftssekvens

Opdagelse: Matchende strømtransformatorer (CTs) indsamler konstant strømsignaler; styreenhed beregner øjeblikkelig strøm (I) og strømstigning (di/dt).
Dømmelse: Når både I og di/dt overstiger satte værdier, udsteder styreenhed øjeblikkelig en afbrydelseskommando (uafhængig tre-fase dømmelse og udløsning).
Afbrydelse: Afbrydelseskapacitoren udlader til pulstransformator, udløser den induktive fyldstof i den ledende bro. Dette genererer højtryks gas, som får den ledende kerne til at briste ved dens forudskår indeni 1ms.
Strømbegrænsning: Bogbogmodstand øges hurtigt, overfører strøm til den parallelle sikring. Sikringen begynder at begrænse indeni 0.5ms og slukker bogen helt ved den næste strøm-nul, fjerner fejlen.

5.3 Hjælpeenheder

Strømforsyningseenhed: Leverer 150V DC strøm til at oplade afbrydelseskapacitoren og forsyne elektroniske komponenter. Inkluderer en watchdog-kredsløb til at overvåge systemets sundhed.
Anti-støj enhed: Alt ekstern tråd passerer gennem denne enhed, giver effektiv beskyttelse mod ekstern elektromagnetisk støj og forhindrer falske operationer.

Idræt og test

6.1 Testkrav

Regelmæssig funktionstest er påkrævet, som kan udføres af brugere eller ABB serviceingeniører.

6.2 Dedikeret udstyr

Simulator: Erstatter midlertidigt den ledende bro under test. Dens indbyggede neonlampe lyser op, når den modtager en afbrydelsespuls, indikerer korrekt drift.
Testplug & testinstrument: Bruges til at tjekke afbrydelsesoutputspænding og helhed funktionalitet. Har en brugervenlig interface og let operation (dimensioner: 400×215×320mm; vægt: 11kg).

Levert omfang og parametre

7.1 Leveringsmodeller

Modeltype	Anvendelige scenarier	Kernekonfiguration
Discrete komponenter	Til installation i eksisterende skabe	3 baser + 3 ledende broer + 3 CTs + 1 styreenhed
Træk skab	Til metalbestrøbt skabe	Ledende broer monteret på træk-vogn (med isolerende bryder funktion); CTs fast; styreenhed installeret i lavspændingsafsnittet
Fast skab	- For 12/17.5/24kV systemer - Obligatorisk for 36/40.5kV systemer	Alle komponenter fast monteret indeni skabet. For 36/40.5kV systemer, er styreenheden ofte installeret i en separat styrebox.

7.2 Nøgletekniske parametre (Eksempel: Discrete komponenter)

Note: ¹ angiver, at tvinget luftafkoeling er nødvendig; kompatibel med 50/60Hz frekvens.

Te knisk parameter	Enhed	12kV	17.5kV	24kV	36/40.5kV
Nominel spænding	V	12000	17500	24000	36000/40500
Nominel strøm	A	1250-5000¹	1250-4000¹	2500-4000¹	1250-3000¹
Nominel kortslutningsafbrydelsesstrøm (Maks.)	kA RMS	210	210	210	140

Typiske anvendelsesscenarier

Anvendelsesscenarie	Kerneproblem	Løsningens værdi
Parallelsystem drift	Kortslutningsstrøm fra flere transformatorer i parallel overstiger skabers rating	1. Tillader reduceret systemimpedans, minimere spændingsnedgang. 2. Optimerer transformator belastningsfordeling, reducere tab. 3. Gør ubrudt belastningsoverførsel mulig under fejl, forbedrer leveringspålidelighed.
Net-eget elektricitet forbindelse	Eget generator drift forårsager for høj kortslutningsstrøm ved fælles koblingspunkt	Den eneste rationale løsning. Kan udstyres med retningsspecifikt afbrydelse (kræver CT ved generator neutral) for at sikre drift kun for net-side fejl.
Omgåelse af strømbegrænsende reaktorer	Reaktorer i kontinuerlig drift forårsager tab og spændingsnedgang	Omgår reaktorer under normal drift (nul tab, nul spændingsnedgang); hurtigt afbryder under kortslutninger, diverter strøm til reaktoren for begrænsning.
Selectiv anvendelse af flere enheder	Selectiv drift påkrævet, når flere begrænsere er installeret på flersektion busser	Bruger "strømvektor sum" kriterium for at sikre, at kun begrænseren tættest på fejlen drifter. Understøtter op til 5 transformatorer i parallel (ved hjælp af 4 begrænsere).