Ultra-Fast Current Limiter (FCL): Rewolucyjne rozwiązanie z millisekundowym przerwaniem i korzyściami ekonomicznymi

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

Przegląd: Redefinicja szybkości i ekonomii w ochronie przed przepięciem

Ta rozwiązań skupia się na ultra-szybkim urządzeniu ograniczającym prąd przepięcia, zaprojektowanym do fundamentalnego rozwiązania rosnącego problemu nadmiernych prądów przepięcia i zapewnienia bezpieczeństwa sieci energetycznych i sprzętu.

1.1 Kluczowe funkcje

Ultra-szybka prędkość przerwania: Wykrywa usterki i ogranicza prąd w ciągu 1 milisekundy, efektywnie hamując prąd przepięcia przed osiągnięciem jego potencjalnego szczytu.
Wysoka zdolność przerwania:

Przeznaczony dla systemów 12kV/17.5kV: Maksymalna zdolność przerwania 210kA (RMS).
Stosowany w systemach 24kV/36kV/40.5kV: Maksymalna zdolność przerwania 140kA (RMS).

1.2 Kluczowe zalety

Efektywność ekonomiczna: Działa równolegle z reaktorami ograniczającymi prąd, dostarczając najbardziej kosztowefektywne rozwiązanie ograniczające. Unika wymiany całego panelu przełączników lub transformatorów ze względu na wzrost prądów przepięcia, znacznie obniżając inwestycję w nowe lub zmodernizowane stacje przekształcające.
Szeroka kompatybilność: Idealny do łączenia przełączników i stacji przekształcających; we wielu scenariuszach (np. równoległa praca wielu transformatorów) jest jedynym technicznie możliwym rozwiązaniem.
Wyjątkowa niezawodność:

Ponad 60 lat doświadczenia operacyjnego na całym świecie (wynaleziony w 1955 roku), zweryfikowany w tysiącach projektów na całym świecie.
Statystyki z blisko 4000 jednostek pokazują średnią częstotliwość działania tylko raz na cztery lata, co świadczy o stabilnej i niezawodnej wydajności.

Kluczowe pytania techniczne i odpowiedzi

Nr.	Kluczowe pytanie	Kluczowa odpowiedź
1	Co to jest maksymalny prąd przepięcia?	Maksymalna chwilowa wartość w pierwszym cyklu po wystąpieniu usterki przepięcia, wynikająca z superpozycji składowych okresowych i nieokresowych. Generuje ogromne siły elektromagnetyczne (testowanie dynamicznej stabilności) i ciepło (testowanie termicznej stabilności).
2	Dlaczego ograniczać maksymalny prąd przepięcia?	Maksymalne prądy przekraczające parametry wytrzymałościowe sprzętu mogą uszkodzić przełączniki, automaty, transformatory prądowe i złącza kablowe poprzez silne siły elektromagnetyczne.
3	Jak dostosować do równoległej pracy wielu transformatorów?	Dla przełączników z wytrzymałością 2Ik, w systemie z czterema transformatorami (4Ik) w trybie równoległym, idealna adaptacja może być osiągnięta przez instalację szybkich ograniczników prądu między sekcjami magistrali (np. między sekcjami 1-2 i 3-4).
4	Jakie są kryteria wyzwalania? Jak unikać fałszywych wyzwalan?	Jednostka kontrolna jednocześnie monitoruje chwilowy prąd (I) i współczynnik wzrostu prądu (di/dt). Wyzwolenie następuje tylko wtedy, gdy oba przekraczają ustawione progi. To podwójne kryterium zapewnia, że tylko niebezpieczne prądy przepięcia są przerwane, podczas gdy zwykłe usterki są obsługiwane przez dolne automaty.
5	Jak utrzymywać po działaniu?	Główny element działający (mostek przewodzący) ma modułową konstrukcję i może być wysłany do naprawy. Tylko wewnętrzny rdzeń przewodzący, napełniacz indukcyjny i równoległe bezpieczniki wymagają wymiany; inne komponenty są ponownie używane, co zapewnia bardzo niskie koszty utrzymania.

Kluczowe funkcje i wartość

3.1 Kluczowa funkcja

Wykrywa i ogranicza usterki w początkowej fazie wzrostu prądu przepięcia (w ciągu 1ms), efektywnie zapobiegając uszkodzeniom sprzętu energetycznego z powodu niewystarczającej dynamicznej i termicznej stabilności. Doskonale kompensuje wbudowane ograniczenia tradycyjnych automatów - "wolno działających i niezdolnych do tłumienia pierwszego półfalowego szczytowego prądu".

3.2 Porównawcze zalety

Obiekt porównania	Szczegóły zalet
Tradycyjne automaty	Automaty przerwują w ciągu dziesiątek milisekund, nie unikając wpływu pierwszego szczytowego prądu. Ten ogranicznik reaguje w ciągu 1ms, ograniczając rzeczywisty szczytowy prąd przepięcia do niższego poziomu.
Reaktory ograniczające prąd	Unika spadku napięcia, strat aktywnych (straty miedziane) i biernych strat związanych z ciągłym działaniem reaktorów. Eliminuje również konieczność rozwiązywania problemów z regulacją generatora spowodowanych integracją reaktora.

3.3 Scenariusze zastosowania

Elektrownie
Duże przemysłowe stacje przekształcające
Specyficzne kluczowe obwody/scenariusze: obwody zasilające transformatorów/generatorów, sekcje łączące magistrali, zastosowania obwodów omijających reaktory i punkty połączenia między sieciami a własnymi źródłami energii.

Konstrukcja i projekt

4.1 Ogólna budowa

Szybki ogranicznik prądu w trójfazowym systemie AC składa się z:

3 podstaw mostków przewodzących
3 mostków przewodzących
3 dopasowanych transformatorów prądowych
1 jednostki sterującej

4.2 Szczegóły kluczowych komponentów

Nazwa komponentu	Skład / cechy	Kluczowe parametry / zasady
Podstawa mostka przewodzącego	Zawiera płytę montażową, izolatory, transformator pulsacyjny i konektory z szybkimi złączami	- Nominalny prąd ≥2500A i napięcie 12/17.5kV: Połączenia śrubowe. - Transformator pulsacyjny: ≤17.5kV (zainstalowany tylko na dole); ≥24kV (zainstalowany zarówno na górze, jak i na dole dla niezawodnej izolacji).
Mostek przewodzący	Rdzeń przewodzący i napełniacz indukcyjny zamknięte w obudowie izolacyjnej	Po wyzwoleniu napełniacz indukcyjny jest uruchamiany, napędzając rdzeń przewodzący do szybkiego przerwania w miejscu prefabrykowanego cięcia; prąd jest następnie przenoszony do równoległego bezpiecznika.
Dopasowany transformator prądowy	Typ bushing lub blok, szeregowo połączony w głównym obwodzie	Zawiera rdzeń z przerwą (wysoki współczynnik przeciążenia prądem, niska pozostałość magnetyczna) i ekranowane pierwotne/podwójne cewki (niska impedancja) do zapewnienia dokładności i szybkości pomiaru.
Jednostka sterująca	Zawiera zasilanie, sterowanie, wskazania i jednostkę antyinterferencyjną	- Wymiary: 600mm (S) × 1450mm (W) × 300mm (G); waga: 100kg. - Jednostka wskazania: 5 relé flagowych (wskazanie przerwania fazy + monitorowanie gotowości + monitorowanie zasilania).

Zasada działania: Osiągnięcie ograniczenia prądu w ciągu 1ms

5.1 Kluczowa budowa

Urządzenie jest w istocie inteligentnym równoległym połączeniem dwóch komponentów:

"Bardzo szybki przełącznik (mostek przewodzący)": Przenosi nominalny prąd podczas normalnej pracy i natychmiastowo otwiera podczas usterki.
"Bezpiecznik o wysokiej zdolności przerwania": Ostatecznie przerzuca duży prąd po otwarciu przełącznika.

5.2 Sekwencja działania

Wykrywanie: Dopasowane transformatory prądowe (CT) ciągle zbierają sygnały prądu; jednostka sterująca oblicza chwilowy prąd (I) i współczynnik wzrostu prądu (di/dt).
Ocena: Gdy I i di/dt przekraczają ustawione wartości, jednostka sterująca natychmiast wydaje polecenie wyzwolenia (niezależna ocena i wyzwalanie każdej fazy).
Przerwanie: Kondensator wyzwalający rozładowuje się do transformatora pulsacyjnego, uruchamiając napełniacz indukcyjny w mostku przewodzącym. Powstaje wysokie ciśnienie gazu, powodując pęknięcie rdzenia przewodzącego w miejscu prefabrykowanego cięcia w ciągu 1ms.
Ograniczenie prądu: Opór łuku rośnie szybko, przenosząc prąd do równoległego bezpiecznika. Bezpiecznik zaczyna ograniczać w ciągu 0.5ms i całkowicie gasi łuk przy kolejnym zerze prądu, usuwając usterkę.

5.3 Jednostki pomocnicze

Jednostka zasilania: Dostarcza 150V DC do naładowania kondensatora wyzwalającego i zasilania komponentów elektronicznych. Zawiera obwód strażnika do monitorowania stanu systemu.
Jednostka antyinterferencyjna: Wszystkie zewnętrzne przewody przechodzą przez tę jednostkę, zapewniając skuteczną ochronę przed zewnętrznymi zakłóceniami elektromagnetycznymi i zapobiegając fałszywym działaniom.

Uruchomienie i testowanie

6.1 Wymagania dotyczące testów

Wymagane jest regularne testowanie funkcjonalne, które może być wykonane przez użytkowników lub inżynierów serwisowych ABB.

6.2 Dedykowane urządzenia

Symulator: Tymczasowo zastępuje mostek przewodzący podczas testów. Wbudowana lampka neonowa świeci po otrzymaniu impulsu wyzwalającego, wskazując prawidłowe działanie.
Wtyczka testowa & Instrument testowy: Służy do sprawdzania napięcia wyjściowego wyzwalania i ogólnych funkcji. Posiada przyjazny interfejs i łatwe obsługa (wymiary: 400×215×320mm; waga: 11kg).

Zakres dostawy i parametry

7.1 Modele dostawy

Typ modelu	Scenariusze zastosowania	Kluczowa konfiguracja
Elementy dyskretne	Do montażu w istniejącym sprzęcie przełącznikowym	3 podstawy + 3 mostki przewodzące + 3 CT + 1 jednostka sterująca
Szafka wciągana	Do metalowych szaf przełączników	Mostki przewodzące zamontowane na wózkach wciąganych (z funkcją wyłącznika odseparowania); CT stałe; jednostka sterująca zamontowana w sekcji napięcia niskiego
Szafka stała	- Dla systemów 12/17.5/24kV - Obowiązkowe dla systemów 36/40.5kV	Wszystkie komponenty stałe w szafie. Dla systemów 36/40.5kV, jednostka sterująca jest często montowana w osobnej skrzynce sterującej.

7.2 Kluczowe parametry techniczne (Przykład: Elementy dyskretne)

Uwaga: ¹ wskazuje, że wymagane jest wymuszone chłodzenie powietrza; kompatybilne z częstotliwością 50/60Hz.

Parametr techniczny	Jednostka	12kV	17.5kV	24kV	36/40.5kV
Nominalne napięcie	V	12000	17500	24000	36000/40500
Nominalny prąd	A	1250-5000¹	1250-4000¹	2500-4000¹	1250-3000¹
Maksymalny nominalny prąd przerwania krótkiego (Max.)	kA RMS	210	210	210	140

Typowe scenariusze zastosowania

Scenariusz zastosowania	Podstawowy problem	Wartość rozwiązania
Równoległa praca systemów	Prąd przepięcia z wielu transformatorów w trybie równoległym przekracza parametry przełączników	1. Pozwala na zmniejszenie impedancji systemu, minimalizując spadek napięcia. 2. Optymalizuje dystrybucję obciążenia transformatorów, redukując straty. 3. Umożliwia nieprzerwane przenoszenie obciążenia podczas usterki, zwiększając niezawodność dostawy.
Łączenie sieci z własnymi źródłami energii	Praca generatora własnego powoduje nadmierne prądy przepięcia w punkcie wspólnego połączenia	Jedynie racjonalne rozwiązanie. Może być wyposażone w wyzwalanie kierunkowe (wymaga CT w neutrali generatora), aby zapewnić działanie tylko w przypadku usterki po stronie sieci.
Omijanie reaktorów ograniczających prąd	Reaktory w ciągłym działaniu powodują straty i spadek napięcia	Omija reaktory podczas normalnej pracy (zero strat, zero spadku napięcia); szybko przerzuca podczas przepięć, przekierowując prąd do reaktora do ograniczenia.
Selektywne zastosowanie wielu jednostek	Wymagane selektywne działanie, gdy wiele ograniczników jest zainstalowanych na wielosekcyjnych magistralach	Używa kryterium "sumy wektorowej prądu", aby zapewnić, że działa tylko ogranicznik najbliżej usterki. Obsługuje do 5 transformatorów w trybie równoległym (używając 4 ograniczników).