Pembatas Arus Ultra-Cepat (FCL): Penyelesaian Revolusi dengan Gangguan Tahap Milisecond dan Manfaat Ekonomi

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

Tinjauan: Menaakul Semula Kelajuan dan Ekonomi dalam Perlindungan Sambungan Pendek

Penyelesaian ini menumpukan kepada peranti had arus sambungan pendek yang sangat pantas, direka untuk mengatasi cabaran semakin meningkat arus sambungan pendek yang berlebihan dan memastikan keselamatan grid kuasa dan peralatan.

1.1 Ciri-ciri Utama

Kelajuan Pemutusan Sangat Pantas: Mendeteksi kerosakan dan menghadkan arus dalam masa 1 milisaat, dengan berkesan menghalang arus sambungan pendek sebelum ia mencapai puncak yang dijangka.
Kapasiti Pemutusan Tinggi:

Sesuai untuk sistem 12kV/17.5kV: Kapasiti pemutusan maksimum 210kA (RMS).
Berkenaan dengan sistem 24kV/36kV/40.5kV: Kapasiti pemutusan maksimum 140kA (RMS).

1.2 Kelebihan Utama

Kefektifan Ekonomi: Beroperasi secara selari dengan reaktor pembatas arus untuk memberikan penyelesaian pembatasan yang paling ekonomi. Mengelakkan penggantian panel switchgear atau transformer secara keseluruhan disebabkan oleh peningkatan arus sambungan pendek, dengan signifikan mengurangkan pelaburan dalam stesen transformasi baru atau dinaik taraf.
Kompatibiliti Luas: Ideal untuk menghubungkan switchgear dan stesen transformasi; dalam banyak skenario (contohnya, operasi selari beberapa transformer), ia adalah penyelesaian teknikal yang satu-satunya yang layak.
Kebolehpercayaan Luar Biasa:

Lebih dari 60 tahun pengalaman operasi global (dicipta pada tahun 1955), divalidasi dalam ribuan projek di seluruh dunia.
Statistik hampir 4,000 unit menunjukkan frekuensi operasi purata hanya sekali setiap empat tahun, menunjukkan prestasi stabil dan boleh dipercayai.

Soalan Jawab Teknikal Utama

No.	Soalan Utama	Jawapan Utama
1	Apakah arus sambungan pendek puncak?	Nilai semasa maksimum semasa siklus pertama selepas kerosakan sambungan pendek berlaku, hasil daripada superposisi komponen berkala dan tidak berkala. Ia menghasilkan daya elektromagnetik yang besar (pengujian kestabilan dinamik) dan haba (pengujian kestabilan termal).
2	Mengapa perlu menghadkan arus sambungan pendek puncak?	Arus puncak yang melebihi parameter ketahanan yang diberikan peralatan boleh merosakkan switchgear, circuit breaker, current transformers, dan penghubung kabel melalui daya elektromagnetik yang kuat.
3	Bagaimana cara menyesuaikan diri dengan operasi selari beberapa transformer?	Untuk switchgear dengan kebolehan tahanan 2Ik, dalam sistem dengan empat transformer (4Ik) secara selari, penyesuaian sempurna boleh dicapai dengan memasang pembatas arus pantas antara bahagian bus (contohnya, antara bahagian 1-2 dan 3-4).
4	Apakah kriteria pemutusan? Bagaimana mengelakkan pemutusan palsu?	Unit kawalan serentak memantau arus semasa (I) dan kadar peningkatan arus (di/dt). Pemutusan hanya diaktifkan apabila kedua-duanya melebihi ambang yang ditetapkan. Kriteria ganda ini memastikan hanya arus sambungan pendek yang berbahaya sahaja yang diputuskan, manakala kerosakan umum ditangani oleh circuit breaker hulu.
5	Bagaimana cara pemeliharaan selepas operasi?	Komponen operasi utama (jambatan konduksi) mempunyai reka bentuk modul dan boleh dikembalikan untuk dibaiki. Hanya inti konduksi dalaman, isi padu induktif, dan fuses selari yang perlu digantikan; komponen lain boleh digunakan semula, memastikan kos pemeliharaan sangat rendah.

Fungsi dan Nilai Utama

3.1 Fungsi Utama

Mendeteksi dan menghadkan kerosakan semasa peringkat awal peningkatan arus sambungan pendek (dalam 1ms), dengan berkesan mencegah kerosakan peralatan kuasa akibat kekurangan kestabilan dinamik dan termal. Ia memperbaiki kelemahan bawaan circuit breaker tradisional—“perlahan bertindak dan tidak dapat menekan arus puncak separuh gelombang pertama.”

3.2 Kelebihan Perbandingan

Objek Perbandingan	Butiran Kelebihan
Circuit Breakers Tradisional	Breakers mengambil masa puluhan milisaat untuk memutuskan, tidak dapat mengelakkan impak arus puncak pertama. Pembatas ini bertindak balas dalam 1ms, membatasi arus sambungan pendek puncak sebenar kepada tahap yang lebih rendah.
Reaktor Pembatas Arus	Mengelakkan jatuh voltan, kerugian aktif (kerugian tembaga), dan kerugian reaktif yang berkaitan dengan reaktor dalam operasi berterusan. Juga menghapuskan keperluan untuk menangani isu regulasi generator yang disebabkan oleh integrasi reaktor.

3.3 Skenario Penggunaan

Loji janakuasa
Substansi grid industri besar
Litar/scenario kunci tertentu: Litar feeder transformer/jenerator, bahagian bus tie, aplikasi bypass reaktor, dan titik interkoneksi antara grid dan sumber kuasa tersendiri.

Struktur dan Reka Bentuk

4.1 Komposisi Keseluruhan

Pembatas arus pantas sistem AC tiga fasa terdiri daripada:

3 asas jambatan konduksi
3 jambatan konduksi
3 current transformers yang sesuai
1 unit kawalan

4.2 Butiran Komponen Utama

Nama Komponen	Komposisi / Ciri-ciri	Parameter / Peraturan Utama
Asas Jambatan Konduksi	Masukkan plat pemasangan, insulator, transformer puls, dan konektor dengan coupling cepat	- Arus beban ≥2500A dan voltan 12/17.5kV: Sambungan baut. - Transformer puls: ≤17.5kV (dipasang hanya di bahagian bawah); ≥24kV (dipasang di bahagian atas dan bawah untuk isolasi yang boleh dipercayai).
Jambatan Konduksi	Inti konduksi dan isi padu induktif yang dibungkus dalam tutup insulasi	Apabila tripping, isi padu induktif dipicu, mendorong inti konduksi untuk pecah dengan cepat pada potongan pra-ditetap; arus kemudian berpindah ke fuse selari.
Current Transformer yang Sesuai	Jenis bushing atau blok, siri-terhubung dalam litar utama	Mempunyai inti berjurang (faktor overcurrent tinggi, remanen rendah) dan lilitan primer/sekunder yang disekat (impedans rendah) untuk memastikan kejituan dan kelajuan pengukuran.
Unit Kawalan	Masukkan bekalan kuasa, kawalan, indikasi, dan unit anti-gangguan	- Dimensi: 600mm (L) × 1450mm (T) × 300mm (D); berat: 100kg. - Unit indikasi: 5 relay bendera (indikasi trip tiga fasa + pemantauan kesediaan + pemantauan bekalan kuasa).

Prinsip Kerja: Mencapai Pembatasan Arus 1ms

5.1 Komposisi Utama

Peranti ini pada dasarnya adalah gabungan selari pintar dua komponen:

“Switch sangat pantas (jambatan konduksi)”: Membawa arus beban semasa operasi normal dan membuka dengan segera semasa kerosakan.
“Fuse kapasiti pemutusan tinggi”: Akhirnya memutuskan arus tinggi selepas switch dibuka.

5.2 Urutan Operasi

Pemeriksaan: Current transformers (CTs) yang sesuai mengumpul isyarat arus secara berterusan; unit kawalan mengira arus semasa (I) dan kadar peningkatan arus (di/dt).
Penilaian: Apabila I dan di/dt melebihi nilai yang ditetapkan, unit kawalan segera mengeluarkan arahan trip (penilaian dan pemacu tiga fasa yang bebas).
Pemutusan: Kapasitor trip mendiskar ke dalam transformer puls, memicu isi padu induktif dalam jambatan konduksi. Ini menghasilkan gas tekanan tinggi, menyebabkan inti konduksi pecah pada potongan pra-ditetap dalam 1ms.
Pembatasan Arus: Rintangan ark meningkat dengan cepat, memindahkan arus ke fuse selari. Fuse mula membatasi dalam 0.5ms dan memadam ark sepenuhnya pada nol arus seterusnya, membersihkan kerosakan.

5.3 Unit Bantu

Unit Bekalan Kuasa: Memberikan bekalan DC 150V untuk mengisi kapasitor trip dan bekalan komponen elektronik. Termasuk litar watchdog untuk memantau kesihatan sistem.
Unit Anti-Gangguan: Semua penghubungan luaran melalui unit ini, memberikan perlindungan berkesan terhadap gangguan elektromagnetik luaran dan mencegah operasi palsu.

Pelancaran dan Ujian

6.1 Keperluan Ujian

Ujian fungsi berkala diperlukan, yang boleh dilaksanakan oleh pengguna atau jurutera perkhidmatan ABB.

6.2 Peralatan Tertentu

Simulator: Sementara menggantikan jambatan konduksi semasa ujian. Lampu neon binaan dalam akan menyala apabila menerima pulsa trip, menunjukkan operasi yang betul.
Test Plug & Test Instrument: Digunakan untuk memeriksa voltan output trip dan fungsi keseluruhan. Memiliki antara muka pengguna yang mudah dan operasi yang mudah (dimensi: 400×215×320mm; berat: 11kg).

Skop Bekalan dan Parameter

7.1 Model Bekalan

Jenis Model	Skenario Penggunaan	Konfigurasi Utama
Komponen Diskret	Untuk pemasangan dalam switchgear sedia ada	3 asas + 3 jambatan konduksi + 3 CTs + 1 unit kawalan
Kabinet Tarik	Untuk switchgear berlapis logam	Jambatan konduksi dipasang pada troli tarik (dengan fungsi switch pemisah); CTs tetap; unit kawalan dipasang dalam kompartmen tegangan rendah
Kabinet Tetap	- Untuk sistem 12/17.5/24kV - Wajib untuk sistem 36/40.5kV	Semua komponen tetap di dalam kabinet. Untuk sistem 36/40.5kV, unit kawalan sering dipasang dalam kotak kawalan berasingan.

7.2 Parameter Teknikal Utama (Contoh: Komponen Diskret)

Nota: ¹ menunjukkan pendinginan udara paksa diperlukan; serasi dengan frekuensi 50/60Hz.

Parameter Teknikal	Unit	12kV	17.5kV	24kV	36/40.5kV
Voltan Beban	V	12000	17500	24000	36000/40500
Arus Beban	A	1250-5000¹	1250-4000¹	2500-4000¹	1250-3000¹
Arus Pemutusan Sambungan Pendek Maksimum (Maks.)	kA RMS	210	210	210	140

Skenario Penggunaan Biasa

Skenario Penggunaan	Isu Utama	Nilai Penyelesaian
Operasi Sistem Selari	Arus sambungan pendek dari beberapa transformer secara selari melebihi rating switchgear	1. Membolehkan pengurangan impedans sistem, meminimumkan jatuh voltan. 2. Mengoptimumkan pengedaran beban transformer, mengurangkan kerugian. 3. Membolehkan pemindahan beban tanpa gangguan semasa kerosakan, meningkatkan kebolehpercayaan bekalan.
Interkoneksi Grid-Sumber Kuasa Tersendiri	Operasi generator tersendiri menyebabkan arus sambungan pendek berlebihan di titik penghubungan bersama	Penyelesaian rasional yang satu-satunya. Boleh dilengkapi dengan pemutusan arah (memerlukan CT pada neutral generator) untuk memastikan operasi hanya untuk kerosakan sisi grid.
Melalui Reaktor Pembatas Arus	Reaktor dalam operasi berterusan menyebabkan kerugian dan jatuh voltan	Melalui reaktor semasa operasi normal (tanpa kerugian, tanpa jatuh voltan); memutuskan dengan pantas semasa sambungan pendek, memindahkan arus ke reaktor untuk pembatasan.
Penggunaan Selektif Beberapa Unit	Diperlukan operasi selektif apabila beberapa pembatas dipasang pada bus berseksyen	Menggunakan kriteria "jumlah vektor arus" untuk memastikan hanya pembatas yang paling dekat dengan kerosakan yang beroperasi. Sokongan hingga 5 transformer secara selari (menggunakan 4 pembatas).