Ultra brzi ograničitelj struje (FCL): Revolucionarna rješenja s isključivanjem na razini milisekundi i ekonomskim prednostima

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

Pregled: Preoblikovanje brzine i ekonomije u zaštiti od kratkog spoja

Ova rješenja fokusira se na uređaj za ograničavanje struje kratkog spoja s izuzetno brzom reakcijom, dizajniran da temeljito riješi rastući izazov prekomjernih struja kratkog spoja i osigura sigurnost mreža i opreme.

1.1 Ključne značajke

Izuzetno brza brzina prekida: Otkriva greške i ograničava struju unutar 1 milisekunde, efektivno suzbijajući struju kratkog spoja prije nego što doseže svoj potencijalni vrhunac.
Visoka kapacitet prekida:

Prikladno za sustave 12kV/17.5kV: Maksimalna kapacitet prekida 210kA (RMS).
Primjenjivo na sustave 24kV/36kV/40.5kV: Maksimalna kapacitet prekida 140kA (RMS).

1.2 Ključne prednosti

Efikasnost ekonomija: Funkcionira paralelno s reaktorima za ograničavanje struje kako bi dostavio najjeftiniju rješenja ograničavanja. Izbjegava zamjenu cijelog panela prekidača ili transformatora zbog povećane struje kratkog spoja, značajno smanjujući ulaganja u nove ili nadograđene podstanice.
Široka kompatibilnost: Idealno za povezivanje prekidača i podstanci; u mnogim scenarijima (npr., paralelna operacija više transformatora) to je jedino moguće tehničko rješenje.
Izuzetna pouzdanost:

Preko 60 godina globalnog iskustva u radu (izmišljen 1955.), potvrđeno tisućama projekata širom svijeta.
Statistika skoro 4.000 jedinica pokazuje prosječnu frekvenciju rada samo jednom svake četiri godine, što pokazuje stabilno i pouzdano performanse.

Ključni tehnički Q&A

Br.	Ključno pitanje	Jezgra odgovora
1	Što je vrhunska struja kratkog spoja?	Najveća trenutna vrijednost tijekom prvog ciklusa nakon pojavljivanja greške kratkog spoja, rezultat superpozicije periodičnih i neperiodičnih komponenti. Stvara ogromne elektromagnetske sile (testiranje dinamičke stabilnosti) i toplinu (testiranje topline stabilnosti).
2	Zašto ograničavati vrhunsku struju kratkog spoja?	Vrhunske struje koje prelaze parametre otpornosti opreme mogu oštetiti prekidače, prekidače struje, transformatore struje i konektore kabela putem moćnih elektromagnetskih sila.
3	Kako se prilagoditi paralelnoj operaciji više transformatora?	Za prekidače s otpornoscu 2Ik, u sustavu sa četiri transformatora (4Ik) u paraleli, savršena prilagodba može se postići instaliranjem brzih ograničitelja struje između odjeljaka busa (npr., između odjeljaka 1-2 i 3-4).
4	Koji su kriteriji prekida? Kako izbjegavati lažne prekide?	Kontrolna jedinica istodobno nadgleda trenutnu struju (I) i stopu porasta struje (di/dt). Prekid se aktivira samo kada oba prelaze postavljene pragove. Ovaj dvostruki kriterij osigurava da se prekidaju samo opasne struje kratkog spoja, dok se općenite greške rješavaju prekidačima dolje po toku.
5	Kako održavati nakon rada?	Glavni radni dio (provodni most) ima modularni dizajn i može se vratiti za popravak. Treba zamijeniti samo unutarnji provodni jezgro, induktivni punjak i paralelni prekidači; ostali dijelovi su ponovno upotrebljivi, što osigurava vrlo niske troškove održavanja.

Glavne funkcije i vrijednost

3.1 Glavna funkcija

Otkriva i ograničava greške tijekom početne rastuće faze struje kratkog spoja (unutar 1ms), efektivno sprečavajući oštećenje električne opreme zbog nedostatka dinamičke i topline stabilnosti. Savršeno nadjačava inherentne ograničenja tradicionalnih prekidača - "spori u djelovanju i ne sposobni su potisknuti prvi poluvvalni vrhunac struje."

3.2 Usporedne prednosti

Objekt usporedbe	Detalji prednosti
Tradicionalni prekidači	Prekidači trebaju desetine milisekundi da prekinu, ne mogući izbjegavati utjecaj prvog vrhunca struje. Ovaj limiter odgovara unutar 1ms, ograničavajući stvarnu vrhunsku struju kratkog spoja na nižu razinu.
Reaktori za ograničavanje struje	Izbjegava pad napona, aktivne gubitke (gubitke bakra) i reaktivne gubitke vezane uz kontinuiran rad reaktora. Također eliminira potrebu za rješavanjem problema regulacije generatora uzrokovanim integracijom reaktora.

3.3 Primjenjive scene

Elektrane
Velike industrijske mrežne podstanice
Specifični ključni krugovi/scenariji: Krugovi/priključci transformatora/generatora, odjeljci vezanja busa, primjene omiljenja reaktora i točke interkonekcije između mreža i lokalnih izvora snage.

Struktura i dizajn

4.1 Ukupna sastavljena

Brzi ograničitelj struje tri-faznog AC sustava sastoji se od:

3 baze provodnog mosta
3 provodna mosta
3 podudarajuća transformatora struje
1 kontrolna jedinica

4.2 Ključni detalji komponente

Naziv komponente	Sastav / Značajke	Ključni parametri / Pravila
Baza provodnog mosta	Uključuje montažnu ploču, izolatore, pulsni transformator i konektore s brzim spajanjem	- Nominirana struja ≥2500A i napona 12/17.5kV: Spajanje pomoću vijaka. - Pulsni transformator: ≤17.5kV (instaliran samo na dnu); ≥24kV (instaliran na vrhu i dnu za pouzdanu izolaciju).
Provodni most	Provodno jezgro i induktivni punjak kapsulirani u izolacijsku poklopac	Pri prekidu, induktivni punjak se aktivira, pokrećući brz prekid provodnog jezgra na njegovoj predrezanom mestu; struja se onda prenosi na paralelni prekidač.
Podudarajući transformator struje	Tubni ili blok tip, serijalno povezan u glavnom krugu	Osobitosti su jezgro s prazninom (visok faktor prekomjerne struje, niska ostatna magnetizacija) i štitene primarne/sekundarne namotaje (niska impedanca) kako bi se osigurala preciznost i brzina mjerenja.
Kontrolna jedinica	Uključuje napajanje, kontrolu, indikaciju i jedinicu za suprotstavljanje interferencije	- Dimenzije: 600mm (W) × 1450mm (H) × 300mm (D); težina: 100kg. - Jedinica indikacije: 5 relé zastavica (indikacija prekida tri faze + nadzor spremnosti + nadzor napajanja).

Princip rada: Postizanje ograničenja struje unutar 1ms

5.1 Ključna sastavnica

Uređaj je u suštini pametna paralelna kombinacija dvije komponente:

"Izuzetno brzi prekidač (provodni most)": Nosilac nominirane struje tijekom normalnog rada i trenutno otvoreni tijekom grešaka.
"Prekidač visoke kapaciteta": Konačno prekida visoku struju nakon što prekidač otvori.

5.2 Sekvenca rada

Detecting: Podudarajući transformatori struje (CTs) neprekidno prikupljaju signale struje; kontrolna jedinica izračunava trenutnu struju (I) i stopu porasta struje (di/dt).
Procjena: Kada oba I i di/dt prelaze postavljene vrijednosti, kontrolna jedinica odmah emitira naredbu za prekid (nezavisno sudjelovanje i pokretanje tri faze).
Prekid: Kapacitet prekida proizvodi pulsni transformator, aktivirajući induktivni punjak u provodnom mostu. To generira visoki tlak plinova, dovodeći do prekida provodnog jezgra na njegovom predrezanom mestu unutar 1ms.
Ograničavanje struje: Otpor lukova brzo raste, prenoseći struju na paralelni prekidač. Prekidač počinje ograničavati unutar 0.5ms i potpuno gasi luk na sljedećem nultoku struje, čišćenje greške.

5.3 Pomoćne jedinice

Jedinica napajanja: Pruža 150V DC struju za punjenje kapaciteta prekida i snabdijevanje elektroničkih komponenti. Uključuje watchdog circuit za nadzor zdravlja sustava.
Jedinica za suprotstavljanje interferencije: Sve vanjske žice prođu kroz ovu jedinicu, pružajući učinkovitu zaštitu od vanjske elektromagnetske interferencije i sprečavajući lažne operacije.

Usluga i testiranje

6.1 Zahtjevi za testiranje

Regularno je potrebno testiranje funkcionalnosti, što mogu izvršiti korisnici ili inženjeri ABB usluge.

6.2 Posebna oprema

Simulator: Privremeno zamjenjuje provodni most tijekom testiranja. Njegova ugrađena neon lampica svjetli kada prima puls prekida, ukazivajući na ispravno funkcioniranje.
Test plug & Test instrument: Koristi se za provjeru izlazne naponske razlike prekida i ukupne funkcionalnosti. Osobitosti su korisnički sučelje i lako korištenje (dimenzije: 400×215×320mm; težina: 11kg).

Raspon opreme i parametri

7.1 Modeli opreme

Tip modela	Primjenjive scene	Jezgra konfiguracija
Disperzne komponente	Za instalaciju u postojeće prekidače	3 baze + 3 provodna mosta + 3 CTs + 1 kontrolna jedinica
Sklopni ormari	Za metalne oklopne prekidače	Provodni mosti montirani na povlačnim voznjama (sa funkcijom izolacionog prekidača); CTs fiksni; kontrolna jedinica instalirana u niskonaponskom odjeljku
Fiksni ormari	- Za 12/17.5/24kV sustave - Obavezno za 36/40.5kV sustave	Sve komponente fiksne unutar ormari. Za 36/40.5kV sustave, kontrolna jedinica često instalirana u zasebnom kontrolnom kutiji.

7.2 Ključni tehnički parametri (Primjer: Disperzne komponente)

Napomena: ¹ označava da je potrebno prisilno hlađenje zrakom; kompatibilno s frekvencijom 50/60Hz.

Tehnički parametar	Jedinica	12kV	17.5kV	24kV	36/40.5kV
Nominirani napon	V	12000	17500	24000	36000/40500
Nominirana struja	A	1250-5000¹	1250-4000¹	2500-4000¹	1250-3000¹
Nominirana struja kratkog spoja (maks.)	kA RMS	210	210	210	140

Typicalne primjene

Primjena	Ključni problem	Vrijednost rješenja
Paralelna operacija sustava	Struja kratkog spoja iz više transformatora u paraleli prelazi ocjene prekidača	1. Omogućuje smanjenje impedancije sustava, minimizirajući pad napona. 2. Optimizira distribuciju opterećenja transformatora, smanjujući gubitke. 3. Omogućuje neprekidnu prenos opterećenja tijekom grešaka, poboljšavajući pouzdanost snabdevanja.
Interkonekcija mreže i lokalne snage	Operacija lokalnog generatora uzrokuje prekomjernu struju kratkog spoja na zajedničkoj tački spoja	Jedina racionalna rješenja. Može biti opremljen smjerovitim prekidom (zahtijeva CT na neutralnom generatoru) kako bi se osigurala operacija samo za greške na strani mreže.
Omiljenje reaktora ograničenja struje	Reaktori u kontinuiranoj operaciji uzrokuju gubitke i pad napona	Omiljava reaktore tijekom normalne operacije (bez gubitaka, bez pada napona); brzo prekida tijekom kratkih spojeva, preusmjeravajući struju na reaktor za ograničavanje.
Selektivna primjena više jedinica	Potreban selektivni rad kada je instalirano više ograničitelja na multi-segmentne busove	Koristi kriterij "suma vektora struje" kako bi se osiguralo da radi samo ograničitelj najbliži grešci. Podržava do 5 transformatora u paraleli (koristeći 4 ograničitelja).