Ültrasügav kiirusepiiritleja (FCL): revolutsiooniline lahendus milisekundite tasandil katkestamise ja majanduslike kasudega

Ülevaade: Kiiruse ja majanduslikkuse ümbermõtlemine lühikese kinnituse kaitse valdkonnas

See lahendus keskendub ultra-kiirele lühikese kinnituse ströömi piiramise seadmele, mille eesmärk on põhjalikult lahendada kasvava lühikese kinnituse ströömi probleemi ja tagada elektrivõrkude ja seadmete ohutus.

1.1 Põhiline funktsionaalsus

Ultra-kiire katkestamise kiirus: Tuvastab tõrkeid ja piirab ströömi 1 millisekundi jooksul, tõhusalt takistades lühikese kinnituse ströömi enne tema potentsiaalse tipptasu saavutamist.
Kõrge katkestamisvõime:

Sobib 12kV/17.5kV süsteemidele: maksimaalne katkestamisvõime 210kA (RMS).
Rakendatav 24kV/36kV/40.5kV süsteemides: maksimaalne katkestamisvõime 140kA (RMS).

1.2 Põhised eelised

Majanduslikkus: Töötab paralleelselt ströömi piiramise reaktoriga, pakkudes kõige majanduslikumat piiramislahendust. Vältib täielikuks asendamiseks kogu lülitsitussüsteeme või transformatoreid, mis tekivad suurenenud lühikese kinnituse ströömi tõttu, oluliselt vähendades uute või uuendatud alamjaotuste investeeringuid.
Lai kompatibilitas: Ideaalne lülitsitussüsteemide ja alamjaotuste ühendamiseks; paljudes stsenaariumides (nt mitme transformaatoriga paralleelne töö) on see ainsaks tehniliselt viimiseks lahenduseks.
Erikuur eripära:

Üle 60 aasta globaalne toimimiskogemus (leiutati 1955. aastal), rahvusvaheliselt tuhandetega projektides kinnitatud.
Umbes 4000 ühiku statistika näitab, et keskmine töötlemisfrekvents on ainult üks kord nelja aasta jooksul, näitades stabiilset ja usaldusväärset toimimist.

Oluliste tehniliste küsimuste ja vastuste kogu

Nr.	Oluline küsimus	Põhiline vastus
1	Mis on lühikese kinnituse ströömi tiptasu?	Esimese tsükli jooksul pärast lühikese kinnituse tõrke ilmnemist saavutatav maksimaalne hetkesuurus, mis tuleneb perioodiliste ja mittuperioodiliste komponentide ülekatekitamisest. See tekitab suured elektromagnetilised jõud (dinaamilise stabiilsuse testimine) ja soojuse (soojusestabiilsuse testimine).
2	Miks piirata lühikese kinnituse ströömi tiptasemat?	Tiptasemed, mis ületavad seadme lubatud kestvusparameetreid, võivad tugeva elektromagnetilise jõu tõttu kahjustada lülitsitussüsteeme, lülitsitussärke, ströömitransformatoreid ja kaabelikonnektoreid.
3	Kuidas kohanduda mitme transformaatori paralleelsete tööga?	Lülitsitussüsteemidele, millel on 2Ik kestvusvõime, neljanda transformaatori (4Ik) paralleelsetes süsteemides, saab ideaalset kohandust, paigaldades kiireid ströömi piiramise seadmeid busi osade vahel (nt osade 1-2 ja 3-4 vahel).
4	Mis on lülitumise kriteeriumid? Kuidas vältida eksitusi?	Juhtimise üksus jälgib samaaegselt hetkesuurust (I) ja ströömi tõusu kiirust (di/dt). Lülitumine käivitatakse ainult siis, kui mõlemad ületavad määratud limiite. See topeltkriteerium tagab, et katkestatakse ainult ohtlikud lühikese kinnituse ströömid, samas kui üldised tõrked lahendatakse allpool asuvate lülitsitussärkide poolt.
5	Kuidas hooldada töö käigus?	Põhiline töötlev komponent (juhiv silm) on mooduline disainiga ja saab tagasi remondile. Vaja on asendada ainult sisemine juhiv tuum, induktiivne täidis ja paralleelne segur; muud komponendid on taaskasutatavad, tagades väga madalad hoolduskulud.

Põhifunktsioonid ja väärtus

3.1 Põhifunktsioon

Tuvastab ja piirab tõrkeid lühikese kinnituse ströömi esimesel tõusu etapil (1ms jooksul), tõhusalt vältides elektriseadmete kahjustamist puuduliku dinaamilise ja soojusestabiilsuse tõttu. See täiuslikult kompenseerib traditsiooniliste lülitsitussärkide omanikke – "aeglane toimimine ja esimese poolperioodi tiptaseme ströömi piiramise võimetus."

3.2 Võrdluselised eelised

Võrdlusobjekt	Eelistuste üksikasjad
Traditsioonilised lülitsitussärkid	Lülitsitussärkide lülitumine võtab kümmendaid millisekundeid, nende abil ei saa vältida esimese tiptaseme mõju. See piiramisseade reageerib 1ms jooksul, piirates tegelikku lühikese kinnituse ströömi madalamale tasemele.
Ströömi piiramise reaktorid	Väldib pidevalt töötavate reaktorite põhjalist voltaga langust, aktiivset (veekupere) ja reageerivat (induktiivset) kahju. Samuti vähendab geneerija reguleerimisprobleeme, mis tekivad reaktori integreerimise tõttu.

3.3 Rakendusalad

Elektrijaamad
Suured tööstuslike võrkude alamjaotused
Spetsiifilised võtmeliigid/situatsioonid: Transformaatori/generaatori ulatuslikud tsirkvit, busside sidemed, reaktori ümberjoomisrakendused ja võrkude ning endise energiaga seotud ühenduspunktid.

Koostis ja disain

4.1 Üldine koostis

Kolmfaasilise AC-süsteemi kiire ströömi piiramise seade koosneb:

3 juhivat sildi baasit
3 juhivat sillat
3 sobivat ströömitransformatorit
1 juhtimise üksust

4.2 Oluliste komponentide üksikasjad

Komponendi nimi	Koostis / Omadused	Olulised parameetrid / Reeglid
Juhiva silma baas	Hõlmab paigaldusplaatit, isoleerijaid, pulssitransformatorit ja kiirnuppidega ühendusi	- Lubatud ströömi ≥2500A ja pinget 12/17.5kV: naela ühendused. - Pulssitransformator: ≤17.5kV (paigaldatud ainult alumises osas); ≥24kV (paigaldatud nii ülemises kui ka alumises osas, et tagada usaldusväärne eraldamine).
Juhiv silm	Juhiv tuum ja induktiivne täidis insuleeriva katta sees	Lülitumisel aktiveeritakse induktiivne täidis, mis paniab juhiva tuumi kiiresti murdma oma eelnevalt lõigatud kohal; strööm siis ülekandub paralleelsele segurile.
Sobiv ströömitransformator	Bushingu või blokk tüüp, sarialtkinnituses peamises tsirkvit	Hõlmab türniktu tuum (kõrge üleliikmefaktor, madal jääv magnetism) ja ekraanitud esimene/kokteine kald (madal impedants), et tagada mõõtmistäpsus ja kiirus.
Juhtimise üksus	Hõlmab varustust, juhtimist, näitamist ja segaduse vastast üksust	- Mõõdud: 600mm (L) × 1450mm (K) × 300mm (P); kaal: 100kg. - Näitamise üksus: 5 lipurielay (kolmfaasilise lülitumise näitamine + valmisolu jälgimine + varustuse jälgimine).

Toimimise printsiip: 1ms ströömi piiramise saavutamine

5.1 Põhiline koostis

Seade on põhimõtteliselt intellektuaalne paralleelkombinatsioon kahe komponendist:

"Äärmiselt kiir lülitaja (juhiv silm)": Tõstab lubatud ströömi tavapärasel tööl ja avaneb kohe tõrke korral.
"Kõrge katkestamisvõimega segur": Katkestab lõplikult kõrge ströömi pärast lülitaja avanemist.

5.2 Toimimise järjestus

Tuvastamine: Sobivad ströömitransformatorid (CT-d) jälgivad pidevalt ströömi signale; juhtimise üksus arvutab hetkesuuruse (I) ja ströömi tõusu kiiruse (di/dt).
Hinnang: Kui mõlemad I ja di/dt ületavad määratud väärtusi, andestab juhtimise üksus kohe lülitumise käsk (sõltumatu kolmfaasiline hinnang ja käivitamine).
Katkestamine: Lülitumise kondensaator laengub pulssitransformatori, aktiveerides induktiivset täidet juhivas silmas. See tekitab kõrge rõhkuga gaasi, mis paniab juhiva tuumi murdma oma eelnevalt lõigatud kohal 1ms jooksul.
Ströömi piiramise: Väljaspooline vastus kasvab kiiresti, ülekanddes ströömi paralleelsele segurile. Segur algatab piiramise 0.5ms jooksul ja väljendab väljaspoolist täielikult järgmise ströömi nullpunktini, kustutades tõrke.

5.3 Abiüksused

Varustuse üksus: Pakub 150V DC varustust, et laengutada lülitumise kondensaatorit ja tarnida elektronilisi komponente. Hõlmab vahtkonna tsirkvit, et jälgida süsteemi tervist.
Segaduse vastane üksus: Kõik välised vedud lähevad läbi selle üksuse, pakkudes tõhusat kaitset välisest elektromagnetilisest segadusest ja vältides eksitusi.

Alustamine ja testimine

6.1 Testimise nõuded

Regulaarset funktsionaalset testimist nõutakse, mida saavad teha kasutajad või ABB teenindustingi inženierid.

6.2 Erilised seadmed

Simulaator: Ajutiselt asendab juhiva silma testimisel. Selle sisseehitatud neonlamp põleb, kui saab lülitumispulssi, näitades õiget toimimist.
Testplug & testinstrument: Kasutatakse lülitumise väljundpinge ja üldist funktsionaalsust kontrollimiseks. Omab kasutajasõbralikku liidest ja lihtsat toimimist (mõõdud: 400×215×320mm; kaal: 11kg).

Tarneskoop ja parameetrid

7.1 Tarnemudelid

Mudeli tüüp	Rakendusalad	Põhiline konfiguratsioon
Disjunktiivsed komponendid	Olemasolevatesse lülitsitussüsteemidesse paigaldamiseks	3 baasi + 3 juhivat sillat + 3 CT-d + 1 juhtimise üksus
Välja võetav kabinet	Metalilised lülitsitussüsteemid	Juhivad sildid paigaldatud väljavõetavatele teljedele (isolatsioonilise lüliti funktsiooniga); CT-d paigaldatud fikseeritud; juhtimise üksus paigaldatud madala voltaga kompartiments
Fikseeritud kabinet	- 12/17.5/24kV süsteemidele - Kohustuslik 36/40.5kV süsteemidele	Kõik komponendid fikseeritud kabinetis. 36/40.5kV süsteemide puhul on juhtimise üksus sageli paigaldatud eraldi juhtimiskastis.

7.2 Olulised tehnilised parameetrid (Näide: Disjunktiivsed komponendid)

Märkus: ¹ näitab, et sunnitud õhujahutus on vajalik; ühildub 50/60Hz sagedusega.

Tehniline parameeter	Ühik	12kV	17.5kV	24kV	36/40.5kV
Lubatud pinge	V	12000	17500	24000	36000/40500
Lubatud ströömi	A	1250-5000¹	1250-4000¹	2500-4000¹	1250-3000¹
Lubatud lühikese kinnituse katkestamise ströömi (Maks.)	kA RMS	210	210	210	140

Tüüpilised rakendusalad

Rakendusalad	Põhiline probleem	Lahenduse väärtus
Paralleelne süsteemi töö	Mitme transformaatori paralleelne töö suurendab lühikese kinnituse ströömi, mis ületab lülitsitussüsteemide lubatud väärtusi	1. Lubab vähendada süsteemi impedantsi, minimeerides voltaga langust. 2. Optimeerib transformaatorite laadimise jaotust, vähendades kahju. 3. Lubab jätkvat laadimist tõrke ajal, parandades tarnemäärat.
Võrk-endise energiaühendus	Endise generaatori töö suurendab lühikese kinnituse ströömi ühise ühenduspunktis	Ainus mõistlik lahendus. Saab varustada suunamuutusega lülitumise (nõuab CT-d generaatori neutraalis), et tagada toimimine ainult võrkpuhulise tõrke korral.
Reaktori ümberjoomine	Pidevalt töötav reaktor tekitab kahju ja voltaga langust	Ümberjoob reaktori tavapärasel tööl (null kahju, null voltaga langus); kiiresti katkestab lühikese kinnituse korral, ülekanddes ströömi reaktori piiramiseks.
Mitme ühiku selektiivne kasutamine	Vajalik selektiivne toimimine, kui mitmeid piiramise seadmeid on paigaldatud mitmeseksioonilisele bussile	Kasutab "ströömi vektori summa" kriteeriumi, et tagada toimimine ainult lähima tõrke korral. Toetab kuni 5 transformaatorit paralleelselt (kasutades 4 piiramise seadet).