Ultra-Fast Current Limiter (FCL): Unha solución revolucionaria con interrupción a nivel de milisegundos e beneficios económicos

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

Resumo: Redefinindo velocidade e economía na protección contra cortocircuitos

Esta solución centra en un dispositivo de limitación ultra-rápido de corriente de cortocircuito, deseñado para abordar fundamentalmente o crecente desafío das correntes de cortocircuito excesivas e garantir a seguridade das redes eléctricas e do equipo.

1.1 Características Principais

Velocidade de Interrupción Ultra-Rápida: Detecta fallos e limita a corrente en 1 milisegundo, restrinxindo eficazmente a corrente de cortocircuito antes de que alcance o seu pico previsto.
Alta Capacidade de Interrupción:

Apto para sistemas de 12kV/17.5kV: capacidade máxima de interrupción de 210kA (RMS).
Aplicable a sistemas de 24kV/36kV/40.5kV: capacidade máxima de interrupción de 140kA (RMS).

1.2 Ventajas Principais

Eficiencia Económica: Funciona en paralelo con reactancias limitadoras de corriente para entregar a solución de limitación máis económica. Evita a substitución de paneles de interruptores ou transformadores debido ao aumento das correntes de cortocircuito, reducindo significativamente a inversión en novas ou actualizadas subestacións.
Ampla Compatibilidade: Ideal para a interconexión de armarios de distribución e subestacións; en moitos escenarios (por exemplo, operación en paralelo de múltiples transformadores), é a única solución técnica factible.
Fiabilidade Excepcional:

Máis de 60 anos de experiencia operativa global (inventado en 1955), validada en miles de proxectos en todo o mundo.
As estatísticas de case 4.000 unidades mostran unha frecuencia media de operación de só unha vez cada catro anos, demostrando un rendemento estable e fiable.

Preguntas Técnicas Clave

Nº	Pregunta Clave	Resposta Central
1	Que é a corrente de cortocircuito de pico?	O valor instantáneo máximo durante o primeiro ciclo após a ocorrer unha falla de cortocircuito, resultante da superposición de componentes periódicos e non periódicos. Xera forzas electromagnéticas enormes (probando a estabilidade dinámica) e calor (probando a estabilidade térmica).
2	Por que limitar a corrente de cortocircuito de pico?	Correntes de pico que superan os parámetros de resistencia nominal do equipo poden danar interruptores, disxuntores, transformadores de corrente e conectores de cable mediante forzas electromagnéticas poderosas.
3	Como adaptarse á operación en paralelo de múltiples transformadores?	Para armarios de distribución con unha capacidade de resistencia de 2Ik, nun sistema con catro transformadores (4Ik) en paralelo, pode lograrse unha adaptación perfecta instalando limitadores de corrente rápida entre seccións de barramento (por exemplo, entre as seccións 1-2 e 3-4).
4	Cual son os criterios de disparo? Como evitar disparos falsos?	A unidade de control monitoriza simultaneamente a corrente instantánea (I) e a taxa de aumento da corrente (di/dt). Un disparo só se activa cando ambos superan os valores límite establecidos. Este criterio dual asegura que só se interrompen as correntes de cortocircuito perigosas, mentres que as fallas xerais son manexadas por disxuntores a montante.
5	Como manter despois da operación?	O compoñente de funcionamento central (puente conductor) ten un deseño modular e pode ser devolto para reparación. Só é necesario substituír o núcleo conductor interno, o recheo inductivo e os fusibles en paralelo; outros compoñentes son reutilizables, asegurando custos de manutención moi baixos.

Funcións e Valor Central

3.1 Función Central

Detecta e limita as fallas durante a fase inicial de ascenso da corrente de cortocircuito (dentro de 1ms), evitando eficazmente o dano ao equipo eléctrico debido á insuficiente estabilidade dinámica e térmica. Compensa perfectamente as limitacións intrínsecas dos disxuntores tradicionais - "lentos para actuar e incapaces de suprimir o pico de corrente do primeiro semionda".

3.2 Ventaxes Comparativas

Objeto de Comparación	Detalles das Ventaxes
Disxuntores Tradicionais	Os disxuntores levan decenas de milisegundos para interromper, sen poder evitar o impacto da primeira corrente de pico. Este limitador responde en 1ms, restrinxindo a corrente de cortocircuito de pico real a un nivel inferior.
Reactancias Limitadoras de Corrente	Evita a caída de tensión, as perdas activas (perdas de cobre) e as perdas reactivas asociadas coas reactancias en operación continua. Tamén elimina a necesidade de abordar problemas de regulación do xerador causados pola integración de reactancias.

3.3 Escenarios Aplicables

Centrais eléctricas
Subestacións de grandes redes industriais
Circuitos/seccións clave específicos: circuitos alimentadores de transformadores/xeradores, seccións de conexión de barramentos, aplicacións de bypass de reactancias, e puntos de interconexión entre redes e fontes de enerxía propias.

Estructura e Diseño

4.1 Composición Xeral

O limitador rápido de corrente para sistemas AC trifásicos consta de:

3 bases de puente conductor
3 puentes conductores
3 transformadores de corrente compatibles
1 unidade de control

4.2 Detalles dos Compoñentes Principais

Nome do Compoñente	Composición / Características	Parámetros / Regras Clave
Base de Puente Conductor	Inclúe placa de montaxe, aislantes, transformador de pulso e conectores con acoplamentos rápidos	- Corrente nominal ≥2500A e tensión 12/17.5kV: conexións de parafusos. - Transformador de pulso: ≤17.5kV (instalado só na parte inferior); ≥24kV (instalado tanto na parte superior como na inferior para unha isolación confiábel).
Puente Conductor	Núcleo conductor e recheo inductivo encapsulado nunha cuberta aislante	Tras o disparo, o recheo inductivo é activado, provocando a ruptura rápida do núcleo conductor no seu corte previo; a corrente transfírese entón ao fusible en paralelo.
Transformador de Corrente Compatible	Tipo de tubo ou bloque, conectado en serie no circuito principal	Caracteriza por un núcleo con aire (factor de sobrecorrente alto, remanencia baixa) e bobinas primaria/secundaria blindadas (impedancia baixa) para asegurar precisión e rapidez na medida.
Unidade de Control	Inclúe fonte de alimentación, control, indicación e unidades antinterferencia	- Dimensións: 600mm (L) × 1450mm (A) × 300mm (P); peso: 100kg. - Unidade de indicación: 5 relés de bandera (indicación de disparo trifásico + monitorización de preparación + monitorización de alimentación).

Principio de Funcionamento: Logrando a Limitación de Corrente en 1ms

5.1 Composición Central

O dispositivo é esencialmente unha combinación paralela inteligente de dous compoñentes:

"Interruptor extremadamente rápido (puente conductor)": transporta a corrente nominal durante a operación normal e abre instantaneamente durante as fallas.
"Fusible de alta capacidade de interrupción": interrompe finalmente a corrente alta despois de que o interruptor se abra.

5.2 Secuencia de Operación

Detección: Os transformadores de corrente compatibles (CTs) recollen continuamente as señales de corrente; a unidade de control calcula a corrente instantánea (I) e a taxa de aumento da corrente (di/dt).
Xuízo: Cando I e di/dt superan os valores establecidos, a unidade de control emite inmediatamente unha orde de disparo (xuízo e disparo independente trifásico).
Interrupción: O capacitor de disparo descarga no transformador de pulso, activando o recheo inductivo no puente conductor. Esto xera gas de alta presión, provocando a ruptura do núcleo conductor no seu corte previo dentro de 1ms.
Limitación de Corrente: A resistencia do arco aumenta rapidamente, transfirindo a corrente ao fusible en paralelo. O fusible comeza a limitar dentro de 0.5ms e extingue completamente o arco no seguinte cero de corrente, eliminando a falla.

5.3 Unidades Auxiliares

Unidade de Alimentación: Provee 150V CC para cargar o capacitor de disparo e alimentar os compoñentes electrónicos. Inclúe un circuito watchdog para monitorizar a saúde do sistema.
Unidade Antinterferencia: Todo o cableado externo pasa por esta unidade, proporcionando protección efectiva contra a interferencia electromagnética externa e previndo operacións falsas.

Puesta en Servicio e Ensaíos

6.1 Requisitos de Ensaíos

É necesario realizar ensaíos funcionais regulares, que poden ser executados polo usuario ou por técnicos de servizo de ABB.

6.2 Equipamento Específico

Simulador: Substitúe temporalmente o puente conductor durante os ensaíos. A súa lámpara neon interna ilumínase ao recibir un pulso de disparo, indicando unha operación correcta.
Conector de Ensaíos & Instrumento de Ensaíos: Utilizado para comprobar a tensión de saída de disparo e a funcionalidade xeral. Caracteriza por unha interface amigable e facilidade de uso (dimensións: 400×215×320mm; peso: 11kg).

Ámbito de Suministro e Parámetros

7.1 Modelos de Suministro

Tipo de Modelo	Escenarios Aplicables	Configuración Central
Componentes Discretos	Para instalación en armarios de distribución existentes	3 bases + 3 puentes conductores + 3 CTs + 1 unidade de control
Gaveta Extraíble	Para armarios de distribución metálicos	Puentes conductores montados en carros extraíbeis (con función de interruptor de aislamento); CTs fixos; unidade de control instalada no compartimento de baixa tensión
Gaveta Fija	- Para sistemas de 12/17.5/24kV - Obrigatorio para sistemas de 36/40.5kV	Todos os compoñentes fixos dentro do gabinete. Para sistemas de 36/40.5kV, a unidade de control adoita instalarse nunha caja de control separada.

7.2 Parámetros Técnicos Clave (Exemplo: Componentes Discretos)

Nota: ¹ indica que é necesario refrigeración forzada; compatible con frecuencias de 50/60Hz.

Parámetro Técnico	Unidade	12kV	17.5kV	24kV	36/40.5kV
Tensión Nominal	V	12000	17500	24000	36000/40500
Corrente Nominal	A	1250-5000¹	1250-4000¹	2500-4000¹	1250-3000¹
Corrente Máxima de Interrupción de Cortocircuito (Máx.)	kA RMS	210	210	210	140

Escenarios de Aplicación Típicos

Escenario de Aplicación	Problema Central	Valor da Solución
Operación en Sistema Paralelo	Corriente de cortocircuito de múltiples transformadores en paralelo supera as clasificacións do armario de distribución	1. Permite reducir a impedancia do sistema, minimizando a caída de tensión. 2. Optimiza a distribución da carga do transformador, reducindo as perdas. 3. Permite a transferencia de carga ininterrumpida durante as fallas, mellorando a fiabilidade do suministro.
Interconexión de Rede-Fonte Propia	A operación do xerador propio causa unha corrente de cortocircuito excesiva no punto común de acoplamento	A única solución racional. Pode estar equipado con disparo direccional (requiere CT no neutro do xerador) para asegurar a operación só para fallas do lado da rede.
Bypass de Reactancias Limitadoras de Corrente	As reactancias en operación continua causan perdas e caída de tensión	Bypass as reactancias durante a operación normal (perdas zero, caída de tensión zero); interrompe rapidamente durante os cortocircuitos, desviando a corrente á reactancia para a limitación.
Aplicación Selectiva de Múltiples Unidades	Se require operación selectiva cando se instalen múltiples limitadores en barramentos multi-sección	Utiliza o criterio de "suma vectorial de corrente" para asegurar que só o limitador máis próximo á falla opera. Admite ata 5 transformadores en paralelo (usando 4 limitadores).