Ultra brzi ograničivač struje (FCL): Revolucionarno rešenje sa prekidom na nivou milisekundi i ekonomskim prednostima

Pregled: Redefinisanje brzine i ekonomije u zaštiti od kratkog spoja

Ovo rešenje se fokusira na ultra-brzu uređaj za ograničavanje struje kratkog spoja, dizajniran da temeljno reši rastući problem prekomjerne struje kratkog spoja i osigura bezbednost mreže i opreme.

1.1 Ključne karakteristike

Ultra-brza brzina prekida: Detektuje greške i ograničava struju unutar 1 milisekunde, efektivno suzbežavajući struju kratkog spoja pre nego što dosegnem njegov potencijalni vrhunac.
Visoka kapacitet prekida:

Primena za sisteme 12kV/17.5kV: Maksimalna kapacitet prekida 210kA (RMS).
Primena za sisteme 24kV/36kV/40.5kV: Maksimalna kapacitet prekida 140kA (RMS).

1.2 Ključne prednosti

Ekonomska efikasnost: Funkcioniše paralelno sa ograničivačima struje kako bi dostavio najekonomičnije rešenje za ograničavanje. Izbegava zamenu celih panela prekidača ili transformatora zbog povećane struje kratkog spoja, značajno smanjujući ulaganja u nove ili nadograđene podstajnice.
Široka kompatibilnost: Idealno za međusobno povezivanje prekidača i podstajnica; u mnogim scenarijima (npr. paralelno funkcionisanje više transformatora), ovo je jedino moguće tehničko rešenje.
Izuzetna pouzdanost:

Preko 60 godina globalne operativne iskustva (izmišljen 1955. godine), provereno na hiljadama projekata širom sveta.
Statistika pokazuje da od skoro 4.000 jedinica prosečna frekvencija radnje iznosi samo jednom svake četiri godine, što pokazuje stabilnu i pouzdanu performansu.

Ključni tehnički Pitanja i Odgovori

Broj.	Ključno pitanje	Ključni odgovor
1	Šta je vrhunska struja kratkog spoja?	Najveća trenutna vrednost tokom prvog ciklusa nakon pojavljivanja greške kratkog spoja, rezultat superpozicije periodičnih i neperiodičnih komponenti. Stvara ogromne elektromagnetne sile (testiranje dinamičke stabilnosti) i toplinu (testiranje toplinske stabilnosti).
2	Zašto ograničavati vrhunsku struju kratkog spoja?	Vrhunska struja koja premaši parametre otpornosti opreme može oštetiti prekidače, transformatore struje i konektore kablova putem moćnih elektromagnetskih sila.
3	Kako se prilagoditi paralelnom radu više transformatora?	Za prekidače sa otpornoscu 2Ik, u sistemu sa četiri transformatora (4Ik) u paraleli, savršena prilagodba može biti postignuta instaliranjem brzih ograničivača struje između sekcija busova (npr. između sekcija 1-2 i 3-4).
4	Koji su kriterijumi za prekid? Kako izbegavati lažne prekide?	Kontrolna jedinica istovremeno monitoriši trenutnu struju (I) i stopu porasta struje (di/dt). Prekid se aktivira samo kada oba pređu postavljene granice. Ovaj dvostruki kriterijum osigurava da se prekidaju samo opasne struje kratkog spoja, dok se opšte greške rešavaju prekidačima u donjem toku.
5	Kako održavati posle rada?	Jezgra radne komponente (provodni most) ima modularni dizajn i može se vratiti za popravku. Samo unutrašnji provodni jezgr, induktivni punjak i paralelni prekidači treba menjati; ostale komponente su ponovo korišćive, što osigurava veoma niske troškove održavanja.

Ključne funkcije i vrednost

3.1 Ključna funkcija

Detectuje i ograničava greške tokom najranijeg rastućeg stadijuma struje kratkog spoja (unutar 1ms), efektivno sprečavajući oštećenje električne opreme zbog nedostatka dinamičke i toplinske stabilnosti. Savršeno kompenzira intrinzične ograničenja tradicionalnih prekidača - "spori u delovanju i nesposobni da suprese prvu poluvolnu vrhunske struje."

3.2 Komparativne prednosti

Objekat uporednje	Detalji prednosti
Tradicionalni prekidači	Prekidači trebaju desetine milisekundi da prekinu, ne mogući da izbegnu uticaj prve vrhunske struje. Ovaj ograničivač reaguje unutar 1ms, ograničavajući stvarnu vrhunsku struju kratkog spoja na nižem nivou.
Ograničivači struje	Izbegava pad napona, aktivne gubitke (gubitke bakra) i reaktivne gubitke vezane za neprekidno funkcionisanje ograničivača. Takođe eliminira potrebu za rešavanjem problema regulacije generatora uzrokovanim integracijom ograničivača.

3.3 Primjenjivi scenariji

Elektranje
Velike industrijske podstajnice
Specifični ključni krugovi/scenariji: Krugovi/područja ishoda transformatora/generatora, sekcije vezanja busova, primene preskakanja ograničivača struje i tačke vezanja između mreža i internih izvora snage.

Struktura i dizajn

4.1 Ukupna sastavnica

Uređaj za brzo ograničavanje struje tri-faznog AC sistema sastoji se od:

3 baze provodnog mosta
3 provodna mosta
3 podudarajuća transformatora struje
1 kontrolna jedinica

4.2 Ključni detalji komponenti

Naziv komponente	Sastav / Karakteristike	Ključni parametri / Pravila
Baza provodnog mosta	Uključuje montažnu ploču, izolatore, pulsni transformator i konektore sa brzim spojevima	- Nominisana struja ≥2500A i napon 12/17.5kV: Spajanje ležnjakom. - Pulsni transformator: ≤17.5kV (instaliran samo na dnu); ≥24kV (instaliran na vrhu i dnu za pouzdanu izolaciju).
Provodni most	Provodni jezgr i induktivni punjak kapsulirani u izolacionu omot	Pri prekidu, induktivni punjak se aktivira, privodeći provodni jezgr da se brzo prekine na svojoj presečenoj tački; struja se tada prenosi na paralelni prekidač.
Podudarajući transformator struje	Tip bušenja ili bloka, serijalno spajan u glavnom krugu	Ima jezgr sa razmakom (visok faktor prekomjerne struje, niska rezidualna magnetizacija) i ekranirane primarne/sekundarne navojnice (niski impedansi) kako bi se osigurala preciznost i brzina merenja.
Kontrolna jedinica	Uključuje napajanje, kontrolu, indikaciju i jedinicu za supresiju interferencije	- Dimenzije: 600mm (Š) × 1450mm (V) × 300mm (D); težina: 100kg. - Jedinica za indikaciju: 5 relé zastavica (indikacija prekida tri faze + nadgledanje spremnosti + nadgledanje napajanja).

Princip rada: Postizanje ograničavanja struje unutar 1ms

5.1 Ključna sastavnica

Uređaj je esencijalno pametna paralelna kombinacija dve komponente:

"Ekstremno brz prekidač (provodni most)": Nosilac nominisane struje tokom normalnog rada i brz otvaranj pri pojavljivanju grešaka.
"Prekidač visokog kapaciteta": Konacno prekida visoku struju nakon otvaranja prekidača.

5.2 Niz operacija

Detekcija: Podudarajući transformatori struje (CTs) kontinuirano sakupljaju signale struje; kontrolna jedinica izračunava trenutnu struju (I) i stopu porasta struje (di/dt).
Sud: Kada oba I i di/dt pređu postavljene vrednosti, kontrolna jedinica odmah emituje naredbu za prekid (nezavisno sud i aktiviranje za svaku fazu).
Prekid: Kondenzator prekida ispunjava pulsni transformator, aktivirajući induktivni punjak u provodnom mostu. To generiše visoki pritisak gasa, dovodeći do prerazbijanja provodnog jezgra na njegovoj presečenoj tački unutar 1ms.
Ograničavanje struje: Otpor lukove brzo raste, prenos struje na paralelni prekidač. Prekidač počinje ograničavati unutar 0.5ms i potpuno ugasi luk na sledećem nulu struje, čisteći grešku.

5.3 Pomoćne jedinice

Napajajuća jedinica: Pruža 150V DC napajanje za punjenje kondenzatora prekida i snabdevanje elektronskih komponenata. Uključuje nadgledajući krug za praćenje zdravlja sistema.
Jedinica za supresiju interferencije: Svi spoljni vezovi prođu kroz ovu jedinicu, obezbeđujući efektivnu zaštitu od spoljnih elektromagnetskih interferencija i sprečavajući lažne operacije.

Predaja u rad i testiranje

6.1 Zahtevi za testiranje

Regularna funkcionalna testiranja su neophodna, koja mogu biti izvršena korisnicima ili inženjerima ABB usluga.

6.2 Posebna oprema

Simulator: Privremeno zamenjuje provodni most tokom testiranja. Ugrađena neon lampica se upali kada primi impuls prekida, indicirajući pravilno funkcionisanje.
Test plug & Test instrument: Koristi se za proveru napona izlaza prekida i ukupne funkcionalnosti. Osposobljen korisničkim interfejsom i lakšim korišćenjem (dimenzije: 400×215×320mm; težina: 11kg).

Raspon snabdevanja i parametri

7.1 Modeli snabdevanja

Tip modela	Primjenjivi scenariji	Ključna konfiguracija
Odvojene komponente	Za instalaciju u postojeće prekidačne uredjaje	3 baze + 3 provodna mosta + 3 CT + 1 kontrolna jedinica
Izvlačni ormarić	Za metalne prekidačne uredjaje	Provodni mostovi montirani na izvlačnim kolima (sa funkcijom izolacionog prekidača); CT fiksni; kontrolna jedinica instalirana u niskonaponskom odseku
Fiksni ormar	- Za sisteme 12/17.5/24kV - Obavezno za sisteme 36/40.5kV	Sve komponente fiksirane unutar ormarca. Za sisteme 36/40.5kV, kontrolna jedinica često instalirana u posebnom kontrolnom kutiju.

7.2 Ključni tehnički parametri (Primer: Odvojene komponente)

Napomena: ¹ označava da je potrebno prisilno hlađenje zrakom; kompatibilno sa frekvencijom 50/60Hz.

Tehnički parametar	Jedinica	12kV	17.5kV	24kV	36/40.5kV
Nominisani napon	V	12000	17500	24000	36000/40500
Nominisana struja	A	1250-5000¹	1250-4000¹	2500-4000¹	1250-3000¹
Maksimalna nominisana struja prekida kratkog spoja	kA RMS	210	210	210	140

Typični primeni scenariji

Scenarij primene	Ključni problem	Vrednost rešenja
Paralelni sistemski rad	Struja kratkog spoja iz više transformatora u paraleli prelazi preko ocene prekidača	1. Dozvoljava smanjenje impedancije sistema, minimizirajući pad napona. 2. Optimizuje raspodelu opterećenja transformatora, smanjujući gubitke. 3. Omogućava neprekidnu prenos opterećenja tokom grešaka, poboljšavajući pouzdanost snabdjevanja.
Interkonekcija mreže i internog izvora snage	Rad internog generatora dovodi do prekomjerne struje kratkog spoja na zajedničkoj tački spajanja	Jedino racionalno rešenje. Može biti opremljeno direkcionim prekidom (zahteva CT na neutralnom generatoru) kako bi se osiguralo da radi samo za greške sa strane mreže.
Preskakanje ograničivača struje	Neprekidni rad ograničivača dovodi do gubitaka i pada napona	Preskače ograničivače tokom normalnog rada (bez gubitaka, bez pada napona); brzo prekida tokom kratak spojeva, prebacujući struju na ograničivač za ograničavanje.
Selektivna primena više jedinica	Selektivna operacija potrebna kada je instalirano više ograničivača na multi-sekcijskim busovima	Koristi kriterijum "suma vektora struje" kako bi se osiguralo da samo ograničivač najbliži grešci radi. Podržava do 5 transformatora u paraleli (koristeći 4 ograničivača).