Ultra-Gyors Áramkorlát (FCL): Forradalmi Megoldás Millisekundum-Szintű Megszakítással és Gazdasági Előnyökkel

Áttekintés: A végesszerű áramkörzeti védelem sebessége és gazdaságossága új meghatározásra kerül

Ez a megoldás egy nagyon gyors hatású rövidzárlékos áramkorlátozó eszközre összpontosít, amelynek célja a növekvő túl nagy rövidzárlékos áramok kihívásának alapvető megoldása, valamint az áramhálózatok és berendezések biztonságának biztosítása.

1.1 Alapvető jellemzők

Nagyon gyors megszakítási sebesség: 1 millisekundumban észleli a hibát, és korlátozza az áramot, így hatékonyan visszafogja a rövidzárlékos áramot, mielőtt elérné a lehetséges csúcshoz.
Nagy megszakítási kapacitás:

Megfelel 12kV/17.5kV rendszerekhez: Maximális töréskapacitás 210kA (RMS).
Alkalmazható 24kV/36kV/40.5kV rendszerekben: Maximális töréskapacitás 140kA (RMS).

1.2 Alapvető előnyök

Gazdaságosság: Párhuzamosan működik az áramkorlátozó reaktorral, hogy a leggazdaságosabb korlátozó megoldást nyújtja. Elkerüli a teljes vezetékpanel vagy transzformátor cseréjét a növekedő rövidzárlékos áramok miatt, jelentősen csökkentve az új vagy frissített alárendelt állomásokba történő befektetést.
Széles kompatibilitás: Ideális a vezetékpanel- és alárendelt állomások közötti összekapcsoláshoz; sok esetben (pl. több transzformátor párhuzamos működtetése) ez az egyetlen megvalósítható technikai megoldás.
Kiváló megbízhatóság:

Több mint 60 év globális működési tapasztalata (1955-ben találták fel), világszerte több ezer projekten belül tesztelve.
Az átlagos működési frekvencia 4000 egységen alapul, csak egyszer négy évenként, ami stabil és megbízható teljesítményt mutat be.

Főbb technikai Kérdések és Válaszok

Szám	Fő kérdés	Lényeges válasz
1	Mi a csúcsmértékű rövidzárlékos áram?	A rövidzárlékos hiba után a legnagyobb pillanatnyi érték az első ciklusban, periodikus és nem periodikus összetevők felhalmozódásának eredménye. Erős elektromos erőket (dinamikai stabilitás tesztelése) és hőt (melegstabilitás tesztelése) generál.
2	Miért szükséges korlátozni a csúcsmértékű rövidzárlékos áramot?	A csúcsmértékű áramok, amelyek meghaladják a berendezések által elfogadott toleranciamegengedések, súlyos elektromos erők révén károsíthatják a vezetékpaneleket, áramtörőket, áramerősséget, és kábelkapcsolókat.
3	Hogyan alkalmazható a több transzformátor párhuzamos működtetése?	A 2Ik ellenálló képességű vezetékpanel esetén, egy négy transzformátorral (4Ik) párhuzamosan működő rendszerben, a gyors áramkorlátozók telepítése buszszakaszok között (pl. 1-2 és 3-4 között) tökéletes alkalmazhatóságot biztosít.
4	Milyen trippelési kritériumok? Hogyan lehet elkerülni a téves trippeléseket?	A vezérlő egység egyszerre figyeli a pillanatnyi áram (I)-t és az áram emelkedési ütemét (di/dt). Csak akkor indítja el a trippelést, ha mindkettő meghaladja a beállított küszöböt. Ez a kettős kritérium biztosítja, hogy csak a veszélyes rövidzárlékos áramok lesznek megszakítva, miközben az általános hibák a levezető áramtörők kezelik.
5	Hogyan kell karbantartani a működés után?	A fő működő komponens (vezető híd) moduláris tervezésű, és javítható. Csak a belső vezető mag, induktív töltőanyag, és párhuzamos védők cserélhetők, a többi komponens újrahasznosítható, így a karbantartási költségek rendkívül alacsonyak.

Fő funkciók és érték

3.1 Fő funkció

A rövidzárlékos áram kezdeti emelkedési szakaszának (1ms-on belül) észlelése és korlátozása, hatékonyan megelőzi a hő- és dinamikai stabilitás hiányából adódó károkat. Kiválóan pótolja a hagyományos áramtörők természetes korlátait - "lassú működés és a felelős csúcsmértékű áramot nem tudja megszakítani."

3.2 Összehasonlító előnyök

Összehasonlítandó objektum	Előnyök részletei
Hagyományos áramtörők	A törők több millisekundumban megszakítanak, nem tudnak elkerülni az első csúcsmértékű áram hatását. Ez a korlátozó 1ms-on belül reagál, korlátozza a valódi rövidzárlékos csúcsmértékű áramot alacsonyabb szintre.
Áramkorlátozó reaktorok	Elkerüli a folyamatos működés során fellépő feszültségesesést, aktív (réz) és reaktív veszteségeket. Emellett kikerüli a reaktor integrálásával járó generátor szabályozási problémákat is.

3.3 Alkalmazási helyzetek

Erőművek
Nagy ipari hálózati alárendelt állomások
Meghatározott kulcscirkuitok/helyzetek: Transzformátor/generátor vezetők, buszszakaszok, reaktor átkerülési alkalmazások, és hálózatok és saját energiaforrások közötti összekapcsolási pontok.

Szerkezet és tervezés

4.1 Általános szerkezet

A háromfázisú AC rendszer gyors áramkorlátozója a következőkből áll:

3 vezető híd bázis
3 vezető híd
3 egyeztetett áramerősség
1 vezérlő egység

4.2 Fő komponensek részletei

Komponens neve	Összetétel / Jellemzők	Kulcsparaméterek / Szabályok
Vezető híd bázis	Tartólap, izolátorok, impulzus transzformátor, és gyors csatlakoztatású csatlakozók	- Nominalis áram ≥2500A és feszültség 12/17.5kV: Rögös csatlakozás. - Impulzus transzformátor: ≤17.5kV (csak az alján van telepítve); ≥24kV (felső és alsó oldalon is telepítve, megbízható izoláció érdekében).
Vezető híd	Vezető mag és induktív töltőanyag izoláló burkolatban	A trippelés során az induktív töltőanyag aktiválódik, és a vezető mag gyorsan megszakad a előre kiválasztott helyen; az áram ekkor a párhuzamos védőre kerül.
Egyeztetett áramerősség	Busholder vagy blokk típusú, sorosan a fő áramkörben	Rekesz alapú mag (magas túlmenő faktor, alacsony maradék magnetizáció) és védett elsődleges/másodlagos tekercsek (alacsony impedancia) a pontos és gyors mérést biztosítja.
Vezérlő egység	Tartalmaz energiaszolgáltatót, vezérlőt, jelezőt és zavarmentesítő egységet	- Mérete: 600mm (Szélesség) x 1450mm (Magasság) x 300mm (Mélység); súly: 100kg. - Jelező egység: 5 jelző relé (3-fázis trippelési jelezés + készültségi monitorozás + energiaszolgáltatás monitorozása).

Működési elv: 1ms-os áramkorlátozás elérése

5.1 Alapvető szerkezet

A berendezés lényegében egy intelligens párhuzamos kombináció két komponensből:

"Nagyon gyors kapcsoló (vezető híd)": Normál működés során visz a nominalis áramot, hibák esetén azonnal megnyílik.
"Nagy töréskapacitású védő": Véglegesen megszakítja a magas áramot a kapcsoló megnyitása után.

5.2 Működési sorrend

Észlelés: Az egyeztetett áramerősség (CT) folyamatosan gyűjti az áramjeleket; a vezérlő egység kiszámítja a pillanatnyi áram (I) és az áram emelkedési ütemét (di/dt).
Bizonyítás: Ha az I és di/dt mindkettő meghaladja a beállított értékeket, a vezérlő egység azonnal kiad egy trippelési parancsot (független háromfázisú döntés és aktiválás).
Megszakítás: A trippelési kondenzátor kilövi a töltést az impulzus transzformátorba, ami aktiválja az induktív töltőanyagot a vezető hidban. Ez nagy nyomású gázt generál, ami 1ms-en belül megszakítja a vezető magot a előre kiválasztott helyen.
Áramkorlátozás: Az ív ellenállása gyorsan nő, átadja az áramot a párhuzamos védőre. A védő 0.5ms-en belül kezd korlátozni, és teljesen kialszik a következő áramnulla, megszünteti a hibát.

5.3 Segédmodulok

Energiaszolgáltató modul: 150V DC energiát szolgáltat a trippelési kondenzátor töltésére és az elektronikai komponensek ellátására. Tartalmaz egy watchdog körrel a rendszer állapotának figyelésére.
Zavarmentesítő modul: Minden külső vezeték áthalad ezen a modulon, amely hatékony védelmet nyújt a külső elektromágneses zavarok ellen, és elkerüli a téves működést.

Beüzemelés és tesztelés

6.1 Tesztelési követelmények

Rendszeres funkcionális tesztelés szükséges, amit a felhasználók vagy ABB szervizmérnökök végezhetnek.

6.2 Kifejezett berendezések

Simulátor: Ideiglenesen helyettesíti a vezető hidat a tesztelés során. A beépített neon lámpa fényt sugárz, amikor trippelési impulzust kap, jelezve a helyes működést.
Teszt csatlakozó és teszt berendezés: A trippelési kimeneti feszültség és az általános funkcionalitás ellenőrzésére használható. Barátságos felhasználói interfész és könnyű használat (mérete: 400x215x320mm; súlya: 11kg).

Szolgáltatási tartomány és paraméterek

7.1 Szolgáltatási modellek

Modell típus	Alkalmazható helyzetek	Alapvető konfiguráció
Diszkrét komponensek	Meglévő vezetékpanelbe telepítésre	3 bázis + 3 vezető híd + 3 CT + 1 vezérlő egység
Kivihető szekrény	Fémfedett vezetékpanelhez	Vezető hidak kivihető teherautókon (izoláló kapcsoló funkcióval); CT-k rögzítve; vezérlő egység a nyomás alatti osztályban telepítve
Rögzített szekrény	- 12/17.5/24kV rendszerekhez - 36/40.5kV rendszerekhez kötelező	Minden komponens a szekrényen belül rögzítve. 36/40.5kV rendszerek esetén a vezérlő egység gyakran külön vezérlő dobozban van telepítve.

7.2 Kulcsfontosságú technikai paraméterek (Példa: Diszkrét komponensek)

Megjegyzés: ¹ szükséges erőltetett levegőhűtés; kompatibilis 50/60Hz frekvenciával.

Technikai paraméter	Egység	12kV	17.5kV	24kV	36/40.5kV
Nominális feszültség	V	12000	17500	24000	36000/40500
Nominális áram	A	1250-5000¹	1250-4000¹	2500-4000¹	1250-3000¹
Nominális rövidzárlékos töréskapacitás (Max.)	kA RMS	210	210	210	140

Tipikus alkalmazási helyzetek

Alkalmazási helyzet	Alapvető kérdés	Megoldás értéke
Párhuzamos rendszer működés	Több párhuzamosan működő transzformátor által generált rövidzárlékos áram meghaladja a vezetékpanel toleranciáját	1. Lehetővé teszi a rendszer impedanciának csökkentését, minimalizálva a feszültség-lecsengést. 2. Optimalizálja a transzformátorok terhelés-elosztását, csökkentve a veszteségeket. 3. Lehetővé teszi a hiba esetén folyamatos terhelésátvitelt, javítva a szolgáltatás megbízhatóságát.
Hálózat-saját energiaforrás összekapcsolása	A saját energiaforrás működése túl nagy rövidzárlékos áramot okoz a közös csatlakozási ponton	Ez az egyetlen ésszerű megoldás. Irányított trippelést (generátornak neutrális CT-re van szükség) lehet beállítani, hogy csak a hálózati oldali hibák esetén működjön.
Áramkorlátozó reaktorok átkerülése	A folyamatosan működő reaktorok veszteségekhez és feszültség-lecsengéshez vezetnek	Normál működés során átkerüli a reaktorokat (nulla veszteség, nulla feszültség-lecsengés); gyorsan megszakítja a rövidzárlékos áramot, átirányítva a reaktorokra a korlátozás érdekében.
Több egység selektív alkalmazása	Selektív működés szükséges, ha több korlátozó telepítve van több szekciós buszon	A "áram vektorösszeg" kritériumot használja, hogy csak a legközelebbi hibához tartozó korlátozó működjön. Támogatja akár 5 transzformátor párhuzamos működését (4 korlátozóval).