Ultra-Hurtig Strømbegrensning (FCL): En Revolusjonerende Løsning med Millisekundsinterruption og Økonomiske Fordeler

Oversikt: Omdefinerer hastighet og økonomi i kortslutningsbeskyttelse

Denne løsningen fokuserer på et ultrahurtigt strømbegrensende enhet, designet for å grunnleggende adressere den økende utfordringen med unødig høy kortslutningsstrøm og sikre sikkerheten for kraftnett og utstyr.

1.1 Kjernefunksjoner

Ultra-hurtig avbrytningshastighet: Oppdager feil og begrenser strømmen innen 1 millisekund, effektivt begrenser kortslutningsstrømmen før den når sin potensielle topp.
Høy avbrytningskapasitet:

Egnede for 12kV/17,5kV systemer: Maksimal avbrytningskapasitet på 210kA (RMS).
Anvendelig for 24kV/36kV/40,5kV systemer: Maksimal avbrytningskapasitet på 140kA (RMS).

1.2 Kjernefordeler

Økonomisk effektivitet: Fungerer parallelt med strømbegrensende reaktorer for å levere den mest kostnadseffektive begrensningløsningen. Unngår erstatning av hele skap eller transformatorer pga. økt kortslutningsstrøm, noe som reduserer investeringer i nye eller oppgraderte understasjoner betydelig.
Bred kompatibilitet: Ideell for tilkobling av skap og understasjoner; i mange situasjoner (f.eks. parallel drift av flere transformatorer) er det den eneste gjennomførbare tekniske løsningen.
Eksepsjonell pålitelighet:

Mer enn 60 års global driftserfaring (oppfunnet i 1955), validert i tusenvis av prosjekter verden over.
Statistikk fra nesten 4000 enheter viser at gjennomsnittlig driftsfrekvens bare en gang hvert fire år, demonstrerer stabil og pålitelig ytelse.

Nøkkeltjenester Q&A

No.	Nøkkelspørsmål	Kjerne-svar
1	Hva er topp kortslutningsstrøm?	Det maksimale øyeblikkelige verdien under den første perioden etter at en kortslutning oppstår, resulterende fra superposisjon av periodiske og ikke-periodiske komponenter. Det genererer enorme elektromagnetiske krefter (tester dynamisk stabilitet) og varme (tester termisk stabilitet).
2	Hvorfor begrense topp kortslutningsstrøm?	Toppstrømmer som overstiger utstyrs vurderte tåleparametre kan skade skap, sirkuitbrytere, strømtransformatorer og kabelforbindelser gjennom kraftige elektromagnetiske krefter.
3	Hvordan tilpasse seg parallel drift av flere transformatorer?	For skap med en tåleevne på 2Ik, i et system med fire transformatorer (4Ik) i parallel, kan perfekt tilpasning oppnås ved å installere hurtige strømbegrensningsenheter mellom busseksjoner (f.eks. mellom seksjon 1-2 og 3-4).
4	Hva er utskjutningskriteriene? Hvordan unngå falske utskjutninger?	Kontrollenhet overvåker samtidig øyeblikkelig strøm (I) og hastighet på strøminnstigning (di/dt). Utskjutning utløses bare når begge overskrider satt grense. Dette dobbelte kriteriet sikrer at kun farlige kortslutningsstrømmer avbrytes, mens generelle feil håndteres av nedstrems sirkuitbrytere.
5	Hvordan vedlikeholde etter drift?	Kjerndriftkomponenten (ledende bro) har et modulært design og kan returneres for reparasjon. Bare den interne ledende kjernen, induktive fyllstoff og parallelle sikringer trenger erstattelse; andre komponenter kan gjenbrukes, som sikrer veldig lave vedlikeholdsomkostninger.

Kjernefunksjoner og verdi

3.1 Kjernefunksjon

Oppdager og begrenser feil under den inledende stigende fasen av kortslutningsstrøm (innen 1ms), effektivt unngår skader på kraftutstyr på grunn av utilstrekkelig dynamisk og termisk stabilitet. Den kompenserer perfekt for de innebygde begrensningene til tradisjonelle sirkuitbrytere - "sakte å handle og uvernes å undertrykke den første halvvegs toppstrøm."

3.2 Sammenligningsmessige fordeler

Sammenligningsobjekt	Fordelsdetaljer
Tradisjonelle sirkuitbrytere	Brytere tar titalls millisekunder å avbryte, kan ikke unngå påvirkningen av den første toppstrømmen. Denne begrenseren reagerer innen 1ms, begrenser den faktiske topp kortslutningsstrømmen til et lavere nivå.
Strømbegrensende reaktorer	Unngår spenningsfall, aktive tap (koppartap) og reaktive tap forbundet med reaktorer i kontinuerlig drift. Eliminerer også behovet for å håndtere generatorreguleringsproblemer forårsaket av integrasjon av reaktorer.

3.3 Anvendbare scenarier

Kraftverk
Store industrielle nettundersystemer
Spesifikke nøkkelkretser/scenarier: Transformer/generatorfoederkretser, bussekopplingsseksjoner, reaktorbypassapplikasjoner, og koblingspunkter mellom nettet og egen kraft.

Struktur og design

4.1 Helhetlig sammensetning

Den trefas AC-system hurtige strømbegrenser består av:

3 ledende brobasister
3 ledende broer
3 matchende strømtransformatorer
1 kontrollenhet

4.2 Nøkkelkomponentdetaljer

Komponentnavn	Sammensetning / Egenskaper	Nøkkelparametre / Regler
Ledende brobase	Inkluderer monteringsplate, isolatører, pulstransformator og koblinger med hurtigkoppling	- Nominell strøm ≥2500A og spenning 12/17,5kV: Skruforbindelser. - Pulstransformator: ≤17,5kV (montert bare nederst); ≥24kV (montert både øverst og nederst for pålitelig isolasjon).
Ledende bro	Ledende kjern og induktivt fyllstoff kapslet i et isolerende deksel	Ved utskjutning utløses det induktive fyllstoffet, drevet av den ledende kjernen til rask knusning ved forhåndsuttak; strømmen overføres da til den parallelle sikringen.
Matchende strømtransformator	Bushing eller blokktypen, serieforbundet i hovedkretsen	Har en gapet kjern (høy overstrømningfaktor, lav remanens) og skjult primær/sekundær vindning (lav impedans) for å sikre målemessig nøyaktighet og hastighet.
Kontrollenhet	Inkluderer strømforsyning, kontroll, indikasjon og støyavvisningsenheter	- Dimensjoner: 600mm (B) × 1450mm (H) × 300mm (D); vekt: 100kg. - Indikasjonsenhet: 5 flagrelays (tre-fase utskjutningsindikasjon + klarhetsovervåking + strømforsyningsovervåking).

Arbeidsprinsipp: Oppnår 1ms strømbegrensning

5.1 Kjernekomposisjon

Enheten er essensielt en intelligent parallel kombinasjon av to komponenter:

"Ekstremt rask bryter (ledende bro)": Bærer nominell strøm under normal drift og åpner øyeblikkelig under feil.
"Høy avbrytningskapasitets sikring": Avbryter sluttelig den høye strømmen etter at bryteren åpner.

5.2 Driftssekvens

Oppdagelse: Matchende strømtransformatorer (CTs) samler jevnlig strømsignaler; kontrollenheten beregner øyeblikkelig strøm (I) og hastigheten på strøminnstigning (di/dt).
Dømming: Når både I og di/dt overstiger satt verdier, gir kontrollenheten umiddelbart en utskjutningskommando (uavhengig tre-fase dømming og utløsning).
Avbrytning: Utskjutningskapasitoren slipper ut i pulstransformator, utløser det induktive fyllstoffet i den ledende broen. Dette genererer høytrykksgass, som fører til at den ledende kjernen knuses ved forhåndsuttak innen 1ms.
Strømbegrensning: Bue motstand øker raskt, overfører strøm til den parallelle sikringen. Sikringen begynner å begrense innen 0,5ms og slukker bua fullstendig ved neste strømnull, fjerner feilen.

5.3 Hjelpemidler

Strømforsyningseenhet: Leverer 150V DC-strøm for å lade utskjutningskapasitoren og forsyne elektroniske komponenter. Inkluderer en watchdog-sirkel for å overvåke systemets helse.
Støyavvisningsenhet: All ekstern kabling passerer gjennom denne enheten, gir effektiv beskyttelse mot eksternt elektromagnetisk støy og forebygger falske handlinger.

Innsetting og testing

6.1 Testkrav

Regelmessig funksjonstesting er nødvendig, som kan utføres av brukere eller ABB serviceingeniører.

6.2 Spesiell utstyr

Simulator: Erstatter midlertidig den ledende broen under testing. Dens innebygde neonlampe lyser opp ved å motta en utskjutningsimpuls, indikerer korrekt funksjon.
Testkontakt og testinstrument: Brukes for å sjekke utskjutningsutgangsspennings og total funksjon. Har et brukervennlig grensesnitt og lett operasjon (dimensjoner: 400×215×320mm; vekt: 11kg).

Leveranseomfang og parametre

7.1 Leveransemodeller

Modelltype	Anvendelige scenarier	Kjernekonfigurasjon
Diskrete komponenter	Til installasjon i eksisterende skap	3 baser + 3 ledende broer + 3 CTs + 1 kontrollenhet
Utskjutningskabinet	Til metallbelasted skap	Ledende broer montert på trukbare vogner (med isoleringsfunksjon); CTs fast; kontrollenhet installert i lavspenningskompartimentet
Faste kabinet	- For 12/17,5/24kV systemer - Obligatorisk for 36/40,5kV systemer	Alle komponenter faste inne i kabinetet. For 36/40,5kV systemer, er kontrollenheten ofte installert i et separat kontrollboks.

7.2 Nøkkeltekniske parametre (Eksempel: Diskrete komponenter)

Merk: ¹ indikerer at tvungen luftavkjøling er nødvendig; kompatibel med 50/60Hz frekvens.

Teoretisk parameter	Enhet	12kV	17,5kV	24kV	36/40,5kV
Nominell spenning	V	12000	17500	24000	36000/40500
Nominell strøm	A	1250-5000¹	1250-4000¹	2500-4000¹	1250-3000¹
Nominell kortslutningsavbrytningsstrøm (Maks.)	kA RMS	210	210	210	140

Typiske anvendelsesscenarier

Anvendelsesscenario	Kjerneproblem	Løsningens verdi
Parallellsystemdrift	Kortslutningsstrøm fra flere transformatorer i parallel overstiger skaps vurdering	1. Tillater reduksjon av systemimpedans, minimaliserer spenningsfall. 2. Optimaliserer lastefordelingen på transformatorer, reduserer tap. 3. Muliggjør ubrudt lastoverføring under feil, forbedrer leverandørreliabilitet.
Nett-eget kraft kobling	Egen generator drift fører til unødig høy kortslutningsstrøm ved felles koblingspunkt	Den eneste rasjonelle løsningen. Kan være utstyrt med retningsspesifikk utskjutning (krever CT ved generatorneutral) for å sikre drift bare for nettfeil.
Bypass av strømbegrensende reaktorer	Reaktorer i kontinuerlig drift fører til tap og spenningsfall	Bypasser reaktorer under normal drift (null tap, null spenningsfall); rask avbrytning under kortslutninger, overfører strøm til reaktoren for begrensning.
Selektiv anvendelse av flere enheter	Selektiv drift kreves når flere begrensningsenheter er installert på flerseksjonale busser	Bruker "strømvektorsum" kriterium for å sikre at bare den begrensningsenheten nærmest feilen drifter. Støtter opptil 5 transformatorer i parallel (ved bruk av 4 begrensningsenheter).