Ultra Hızlı Akım Sınırlandırıcı (FCL): Milisaniye Düzeyinde Kesme ve Ekonomik Faydaları Öne Çıkan Devrim Niteliğinde Bir Çözüm

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

Genel Bakış: Kısa Devre Korumasında Hız ve Ekonomiyi Yeniden Tanımlama

Bu çözüm, aşırı kısa devre akımlarının artan zorluğunu temelden ele almayı ve güç ağları ile ekipmanların güvenliğini sağlamak için tasarlanmış bir ultra hızlı kısa devre akım sınırlayıcı cihaz üzerine odaklanmaktadır.

1.1 Temel Özellikler

Ultra Hızlı Kesme Hızı: Arızayı 1 milisaniye içinde tespit eder ve potansiyel zirve seviyesine ulaşmadan önce kısa devre akımını etkili bir şekilde sınırlar.
Yüksek Kesme Kapasitesi:

12kV/17.5kV sistemlere uygun: Maksimum kesme kapasitesi 210kA (RMS).
24kV/36kV/40.5kV sistemlere uygundur: Maksimum kesme kapasitesi 140kA (RMS).

1.2 Temel Avantajlar

Ekonomik Etkinlik: Akım sınırlayıcı reaktörlerle paralel çalışarak en ekonomik sınırlama çözümünü sağlar. Artan kısa devre akımları nedeniyle tüm anahtar kabinleri veya transformatörlerin değiştirilmesini önler, yeni veya güncellenmiş dağıtım merkezlerindeki yatırımı önemli ölçüde azaltır.
Geniş Uyumluluk: Anahtar kabinleri ve dağıtım merkezlerinin birbirine bağlanmasında idealdir; birçok senaryoda (örneğin, birden fazla transformatörün paralel işlemesi), tek teknik çözüm olabilir.
Özel Güvenilirlik:

Dünya çapında 60 yıldan fazla işletme deneyimi (1955'te icat edildi), binlerce projede doğrulanmıştır.
Neredeyse 4.000 birimden elde edilen istatistikler, ortalama olarak dört yılda bir kez çalıştığını göstererek, istikrarlı ve güvenilir performansı kanıtlamaktadır.

Temel Teknik SSS

No.	Ana Soru	Temel Cevap
1	Zirve kısa devre akımı nedir?	Kısa devre arızası gerçekleşten ilk döngüdeki maksimum anlık değer, periyodik ve periyodik olmayan bileşenlerin süperpozisyonundan oluşur. Büyük manyetik kuvvetler (dinamik stabiliteyi test etmek) ve ısı (termal stabiliteyi test etmek) üretir.
2	Neden zirve kısa devre akımını sınırlamalıyız?	Ekipmanın dayanma parametrelerini aşan zirve akımları, güçlü manyetik kuvvetler yoluyla anahtar kabinleri, devre kesiciler, akım transformatörleri ve kablo bağlantılarına zarar verebilir.
3	Birden fazla transformatörün paralel işlemesine nasıl adapte olunur?	2Ik dayanma kapasitesine sahip anahtar kabinleri için, dört transformatör (4Ik) paralel sisteminde, otobüs bölümleri arasında (örneğin, 1-2 ve 3-4 bölümleri arasında) hızlı akım sınırlayıcılar kurularak mükemmel uyum sağlanabilir.
4	Trip kriterleri nelerdir? Yanlış triplere nasıl kaçınılabilir?	Kontrol birimi, anlık akımı (I) ve akım artış hızını (di/dt) eş zamanlı olarak izler. Sadece her ikisi de belirlenen eşiği aşarsa trip tetiklenir. Bu çift kriter, sadece tehlikeli kısa devre akımlarının kesilmesini sağlar, genel arızalar ise aşağı akım devre kesicileri tarafından yönetilir.
5	İşlem sonrası nasıl bakım yapılır?	Temel işleyen komponent (iletken köprü) modüler tasarlanmıştır ve onarım için geri gönderilebilir. Sadece iç iletken çekirdek, endüktif doldurucu ve paralel kavramsal füze değiştirilir; diğer komponentler yeniden kullanılabilir, bu da bakım maliyetlerini çok düşük tutar.

Temel Fonksiyonlar ve Değer

3.1 Temel Fonksiyon

Kısa devre akımının ilk yükseliş aşamasında (1ms içinde) arızaları tespit eder ve sınırlar, bu sayede güç ekipmanlarının dinamik ve termal stabilitesinin yetersiz kalmasına neden olan hasarlardan korur. Geleneksel devre kesicilerin "yavaş hareket etmesi ve ilk yarı dalga zirve akımını bastıramaması" gibi doğal sınırlamalarını mükemmel bir şekilde telafi eder.

3.2 Karşılaştırmalı Avantajlar

Karşılaştırma Örneği	Avantaj Detayları
Geleneksel Devre Kesiciler	Devre kesiciler onlarca milisaniye içinde keser, ilk zirve akımının etkisinden kaçınamaz. Bu sınırlayıcı 1ms içinde tepki vererek, gerçek zirve kısa devre akımını daha düşük bir seviyeye indirir.
Akım Sınırlayıcı Reaktörler	Sürekli işlemedeki reaktörlerin neden olduğu gerilim düşüşünü, aktif kayıpları (bakır kayıpları) ve reaktif kayıpları önler. Ayrıca, reaktör entegrasyonundan kaynaklanan jeneratör düzenleme sorunlarını ele almanın gerekliliğini ortadan kaldırır.

3.3 Uygun Senaryolar

Güç santralleri
Büyük endüstriyel grid dağıtım merkezleri
Belirli ana devreler/senaryolar: Transformatör/jeneratör besleme devreleri, otobüs bağlantı bölümleri, reaktör atlatma uygulamaları ve ağ ile özel güç kaynakları arasındaki bağlantı noktaları.

Yapı ve Tasarım

4.1 Genel Bileşim

Üç fazlı AC sistem hızlı akım sınırlayıcısı şunlardan oluşur:

3 iletken köprü tabanı
3 iletken köprü
3 uyumlu akım transformatörü
1 kontrol birimi

4.2 Ana Bileşen Detayları

Bileşen Adı	Bileşen / Özellikler	Ana Parametreler / Kurallar
İletken Köprü Tabanı	Montaj plakası, yalıtıcılar, darbe transformatörü ve hızlı birleşimli konektörler içerir	- Nominal akım ≥2500A ve voltaj 12/17.5kV: Vida bağlantıları. - Darbe transformatörü: ≤17.5kV (sadece altta monte edilir); ≥24kV (hem üst hem altta güvenilir izolasyon için monte edilir).
İletken Köprü	İletken çekirdek ve endüktif doldurucu yalıtım kaplaması içinde kapsüllenmiştir	Tripte, endüktif doldurucu tetiklenir, iletken çekirdeği önceden kesilmiş yerde hızlı bir şekilde kırılır; akım sonra paralel füze'ye geçer.
Uyumlu Akım Transformatörü	Havuz tipi veya blok tipi, ana devrede seri bağlantılıdır	Aralık çekirdeği (yüksek aşırı akım faktörü, düşük remanens) ve ekranlı birincil/ikincil sarımlar (düşük empedans) ile donatılmıştır, ölçüm doğruluğu ve hızını sağlar.
Kontrol Birimi	Elektrik kaynağı, kontrol, gösterge ve interferans önleme birimlerini içerir	- Boyutlar: 600mm (G) × 1450mm (Y) × 300mm (D); ağırlık: 100kg. - Gösterge birimi: 5 bayrak rölesi (üç faz tripten sonraki gösterge + hazırım monitörü + elektrik kaynağı monitörü).

Çalışma Prensibi: 1ms Akım Sınırlamasını Gerçekleştirme

5.1 Temel Bileşim

Cihaz, esas olarak iki bileşenin akıllı paralel kombinasyonudur:

"Çok hızlı anahtar (iletken köprü)": Normal işletim sırasında nominal akımı taşır ve arızalar sırasında anında açılır.
"Yüksek kesme kapasiteli füze": Anahtar açıldıktan sonra yüksek akımı keser.

5.2 İşlem Sırası

Tespit: Uyumlu akım transformatörleri (CT'ler) sürekli olarak akım sinyallerini toplar; kontrol birimi anlık akımı (I) ve akım artış hızını (di/dt) hesaplar.
Karar: Hem I hem de di/dt belirlenen değerleri aştığında, kontrol birimi hemen bir trip komutu verir (bağımsız üç faz kararı ve tetikleme).
Kesme: Trip kapasörü darbe transformatörüne boşalır, iletken köprünün endüktif doldurucusunu tetikler. Bu, yüksek basınçlı gaz üretir, iletken çekirdeği önceden kesilmiş yerde 1ms içinde kırılır.
Akım Sınırlama: Yay direnci hızlı bir şekilde artar, akımı paralel füze'ye transfer eder. Füze 0.5ms içinde sınırlamaya başlar ve bir sonraki akım sıfırında yayı tamamen söndürerek arızayı temizler.

5.3 Yardımcı Birimler

Elektrik Birimi: Trip kapasörünü şarj etmek ve elektronik komponentlere güç sağlamak için 150V DC gücü sağlar. Sistem sağlığını izlemek için bir bekçi devresi içerir.
Interferans Önleme Birimi: Tüm dış kablolamalar bu birimden geçer, dış elektromanyetik interferans karşı koruma sağlar ve yanlış işlemlerden korur.

Komisyonlama ve Test Etme

6.1 Test Gereksinimleri

Düzenli fonksiyonel testler gerekir, kullanıcılar veya ABB hizmet mühendanları tarafından gerçekleştirilebilir.

6.2 Özel Ekipmanlar

Simülatör: Test sırasında iletken köprüyü geçici olarak değiştirir. Trip darbesi alındığında dahili neon lambası yanar, doğru çalışmayı gösterir.
Test Takma Tak ve Test Enstrümanı: Trip çıkış voltajını ve genel işlevselliği kontrol etmek için kullanılır. Kullanıcı dostu arayüz ve kolay kullanımı (boyutlar: 400×215×320mm; ağırlık: 11kg) ile donatılmıştır.

Tedarik Kapsamı ve Parametreler

7.1 Tedarik Modelleri

Model Türü	Uygun Senaryolar	Ana Yapılandırma
Ayırık Bileşenler	Mevcut anahtar kabinlerine kurulum için	3 taban + 3 iletken köprü + 3 CT + 1 kontrol birimi
Çekilebilir Dolap	Metal kaplı anahtar kabinleri için	Çekilebilir arabalara monte edilmiş iletken köprüler (yalıtma anahtarı özelliği ile); sabitlenmiş CT'ler; düşük voltaj bölmesine monte edilmiş kontrol birimi
Sabit Dolap	- 12/17.5/24kV sistemleri için - 36/40.5kV sistemleri için zorunlu	Dolap içinde sabitlenmiş tüm bileşenler. 36/40.5kV sistemleri için, kontrol birimi genellikle ayrı bir kontrol kutusunda monte edilir.

7.2 Ana Teknik Parametreler (Örnek: Ayırık Bileşenler)

Not: ¹ zorunlu hava soğutması gerektirir; 50/60Hz frekansta uyumludur.

Teknik Parametre	Birim	12kV	17.5kV	24kV	36/40.5kV
Nominal Gerilim	V	12000	17500	24000	36000/40500
Nominal Akım	A	1250-5000¹	1250-4000¹	2500-4000¹	1250-3000¹
Maksimum Kısa Devre Kesme Akımı (RMS)	kA RMS	210	210	210	140

Tipik Uygulama Senaryoları

Uygulama Senaryosu	Ana Sorun	Çözüm Değeri
Paralel Sistem İşlemi	Birden fazla transformatörün paralel işlemesinden kaynaklanan kısa devre akımı, anahtar kabinlerin sınırlarını aşıyor	1. Sistemin impedansını azaltmaya izin verir, gerilim düşüşünü minimize eder. 2. Transformatör yük dağılımını optimize eder, kayıpları azaltır. 3. Arızalar sırasında kesintisiz yük transferini sağlar, tedarik güvenilirliğini artırır.
Ağ-Kendi Elektrik Üretimini Bağlama	Kendi elektrik üretim operasyonu, ortak bağlantı noktasında aşırı kısa devre akımı oluşturur	Yalnızca mantıklı çözüm. Jeneratör nötr noktasında CT ile yönlendirilmiş triplere (ağ tarafındaki arızalar için çalışma sağlar) donatılabilir.
Akım Sınırlayıcı Reaktörlerin Atlatılması	Sürekli işlemdeki reaktörler, kayıp ve gerilim düşüşü nedeniyle kayıplar oluşturur	Normal işlem sırasında reaktörleri atlatır (sıfır kayıp, sıfır gerilim düşüşü); kısa devreler sırasında hızlı bir şekilde keser, akımı sınırlamak için reaktöre yönlendirir.
Birden Fazla Birimin Seçici Uygulaması	Çok bölümlü otobüslere monte edilmiş birden fazla sınırlayıcı varsa seçici işlem gereklidir	"Akım vektör toplamı" kriterini kullanarak, sadece arıza yakın olan sınırlayıcının işlemesini sağlar. Beş transformatörün paralel işlemesi (dört sınırlayıcı kullanılarak) desteklenir.