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 çok hızlı kısa devre akım sınırlayıcı cihazı üzerine odaklanmaktadır.

1.1 Çekirdek Özellikler

Çok Hızlı Kesme Hızı: Arızaları 1 milisaniye içinde tespit eder ve potansiyel zirve akımına 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 Çekirdek Avantajlar

Ekonomik Etkinlik: Akım sınırlayıcı reaktörlerle paralel çalışarak en ekonomik sınırlama çözümünü sağlar. Artan kısa devre akımları nedeniyle tüm anahtar panellerini veya transformatörleri değiştirmeyi önler, bu da yeni veya güncellenmiş trafiği evlerdeki yatırımı önemli ölçüde azaltır.
Geniş Uyumluluk: Anahtar panoları ve trafiği evler arasında idealdir; birçok senaryoda (örneğin, birden fazla transformatörün paralel çalışması), tek mümkün teknik çözümdür.
Özelleşmiş Güvenilirlik:

1955'te icat edildi, dünya çapında binlerce projede doğrulanmış, global operasyon deneyimi 60 yıldan fazladır.
Neredeyse 4000 birimden elde edilen istatistikler, ortalama her dört yılda bir kez çalıştığını göstererek, istikrarlı ve güvenilir performans sergilemektedir.

Temel Teknik SSS

No.	Ana Soru	Çekirdek Cevap
1	Zirve kısa devre akımı nedir?	Kısa devre arızası oluşmasından sonraki ilk döngüdeki maksimum anlık değer, periyodik ve periyodik olmayan bileşenlerin süperpozisyonundan kaynaklanır. Büyük manyetik kuvvetler (dinamik istikrar testi) ve ısıyı (termal istikrar testi) üretir.
2	Neden zirve kısa devre akımını sınırlamalıyız?	Ekipmanların dayanma parametrelerini aşan zirve akımları, güçlü manyetik kuvvetler aracılığıyla anahtar panoları, devre kesicileri, akım transformatörleri ve kablo bağlantılarını zarar verebilir.
3	Birden fazla transformatörün paralel çalışmasına nasıl uyum sağlayabiliriz?	2Ik dayanma kapasitesine sahip anahtar panoları için, dört transformatör (4Ik) paralel sisteminde, bölümler 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 aynı anda anlık akım (I) ve akım artış hızını (di/dt) izler. Her iki değerin de belirlenen eşik değerlerini aşması durumunda trip tetiklenir. Bu çift kriter, sadece tehlikeli kısa devre akımların kesilmesini sağlar, genel arızalar ise aşağı akım devre kesicileri tarafından ele alınır.
5	İşlem sonrası nasıl bakımlanır?	Çekirdek çalışma bileşeni (iletken köprü) modüler olarak tasarlanmıştır ve onarım için geri gönderilebilir. Sadece iç iletken çekirdek, endüktif doldurucu ve paralel güvenceyi değiştirilmesi gerekir; diğer bileşenler tekrar kullanılabilir, bu da bakım maliyetlerini çok düşük tutar.

Çekirdek İşlevler ve Değer

3.1 Çekirdek İşlev

Kısa devre akımının ilk yükseliş aşamasında (1ms içinde) arızaları tespit eder ve sınırlar, bu da güç ekipmanlarının dinamik ve termal istikrarsızlığı yetersiz olduğu için hasara uğramasını etkili bir şekilde önler. Geleneksel devre kesicilerin doğal sınırlamalarını—"yavaş hareket etme ve ilk yarı dalga zirve akımını baskılamama"—mükemmel şekilde telafi eder.

3.2 Karşılaştırmalı Avantajlar

Karşılaştırma Nesnesi	Avantaj Detayları
Geleneksel Devre Kesiciler	Devre kesiciler onlarca milisaniye içinde keser, ilk zirve akımının etkisini önleyemez. Bu sınırlayıcı 1ms içinde yanıt verir, gerçek zirve kısa devre akımını daha düşük seviyeye indirir.
Akım Sınırlayıcı Reaktörler	Sürekli işletmedeki reaktörlerle ilişkili gerilim düşüşünü, aktif kayıpları (bakır kayıpları) ve reaktif kayıpları önler. Ayrıca, reaktör entegrasyonu nedeniyle jeneratör düzenlemesi sorunlarına müdahale etmeye gerek kalmaz.

3.3 Uygulama Senaryoları

Elektrik santralleri
Büyük endüstriyel şebeke trafiği evleri
Belirli ana devreler/senaryolar: Transformatör/jeneratör besleme devreleri, anahtarlama bölümleri, reaktör atlatma uygulamaları ve şebeke ile özel güç kaynakları arasındaki bağlantı noktaları.

Yapı ve Tasarım

4.1 Genel Bileşenler

Üç fazlı AC sistemi hızlı akım sınırlayıcı, şu bileşenlerden oluşur:

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

4.2 Ana Bileşen Detayları

Bileşen Adı	Bileşim / Özellikler	Temel Parametreler / Kurallar
İletken Köprü Tabanı	Montaj plakası, yalıtkanlar, darbe transformatörü ve hızlı bağlama konektörleri içerir	- Nominal akım ≥2500A ve gerilim 12/17.5kV: Vida bağlantıları. - Darbe transformatörü: ≤17.5kV (sadece altta monte edilir); ≥24kV (hem üstte hem de altta güvenilir izolasyon için monte edilir).
İletken Köprü	İletken çekirdek ve endüktif doldurucu yalıtkan bir kap içinde kapsüllenmiştir	Tripte, endüktif doldurucu tetiklenir, iletken çekirdeği önceden kesilmiş yerinde hızlı bir şekilde kırılır; akım ardından paralel güvenceye geçer.
Uyumlu Akım Transformatörü	Bushing veya blok tipi, ana devrede seri bağlantılıdır	Arkalıklı çekirdek (yüksek aşırı akım faktörü, düşük kalıntı manyetizma) ve korunan birincil/ikincil sarımlar (düşük empedans) ile ölçüm doğruluğu ve hızını sağlar.
Kontrol Birimi	Güç kaynağı, kontrol, gösterge ve interferans önleme birimlerini içerir	- Boyutlar: 600mm (G) × 1450mm (Y) × 300mm (D); ağırlık: 100kg. - Gösterge birimi: 5 bayrak rölesi (üç faz triptesi + hazırım monitörü + güç kaynağı monitörü).

Çalışma Prensibi: 1ms İçinde Akım Sınırlama Sağlama

5.1 Çekirdek Bileşenler

Cihaz esas olarak iki bileşenin akıllı paralel kombinasyonudur:

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

5.2 İşlem Sırası

Tespit: Uyumlu akım transformatörleri (CT'ler) sürekli olarak akım sinyallerini toplar; kontrol birimi anlık akım (I) ve akım artış hızını (di/dt) hesaplar.
Karar: Hem I hem de di/dt belirlenen değerleri aşar olduğunda, kontrol birimi hemen üç faz bağımsız olarak trip komutu verir.
Kesme: Trip kondansatörü darbe transformatörüne boşalır, iletken köprüdeki endüktif doldurucuyu tetikler. Bu, yüksek basınçlı gaz oluşturur, iletken çekirdeği önceden kesilmiş yerinde 1ms içinde kırılır.
Akım Sınırlama: Ark direnci hızlı bir şekilde artar, akım paralel güvenceye geçer. Güvence 0.5ms içinde sınırlamaya başlar ve sonraki akım sıfırında arkı tamamen söndürerek arızayı temizler.

5.3 Yardımcı Birimler

Güç Birimi: Trip kondansatörünü şarj etmek ve elektronik bileşenlere güç sağlamak için 150V DC gücü sağlar. Sistem sağlığını izlemek için bir bekçi devresi içerir.
Interferans Önleme Birimi: Tüm dış kablolamalar bu birimden geçirilir, dış elektromanyetik interferans karşıtı etkili koruma sağlar ve yanlış işlemlerden korur.

Komisyoning ve Test Etme

6.1 Test Gereksinimleri

Düzenli işlevsellik testleri gereklidir, kullanıcılar veya ABB hizmet mühendisleri tarafından gerçekleştirilebilir.

6.2 Özel Ekipman

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

Tedarik Kapsamı ve Parametreler

7.1 Tedarik Modelleri

Model Türü	Uygulama Senaryoları	Çekirdek Yapılandırma
Ayrı Bileşenler	Mevcut anahtar panolarına kurulum için	3 taban + 3 iletken köprü + 3 CT + 1 kontrol birimi
Çekilebilir Dolap	Metal kaplama anahtar panoları için	Çekilebilir arabalara monte edilmiş iletken köprüler ( yalıtım anahtarı fonksiyonu ile ); sabitlenmiş CT'ler; düşük gerilim 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 kutusuna monte edilir.

7.2 Ana Teknik Parametreler (Örnek: Ayrı Bileşenler)

Not: ¹ Zorunlu hava soğutması gerektirir; 50/60Hz frekansıyla 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 Nominal Kısa Devre Kesme Akımı	kA RMS	210	210	210	140

Tipik Uygulama Senaryoları

Uygulama Senaryosu	Çekirdek Sorun	Çözüm Değeri
Paralel Sistem İşletimi	Birden fazla transformatörün paralel çalışması nedeniyle kısa devre akımı anahtar panolarının sınırlarını aşar	1. Sistemin empedansını azaltır, gerilim düşüşünü minimize eder. 2. Transformatör yük dağılımını optimize eder, kayıpları azaltır. 3. Arızalar sırasında kesintisiz yük transferini sağlar, tedarik güvenliğini artırır.
Şebeke-Kendi Elektrik Üretiminin Bağlantısı	Kendi elektrik üretimi jeneratörünün işletimi, ortak bağlantı noktasında aşırı kısa devre akımına neden olur	Yalnızca mantıklı çözüm. Jeneratör nötründe CT ile yönlendirilmiş triplere donanımlı olabilir, böylece sadece şebeke tarafındaki arızalarda işlem yapar.
Akım Sınırlayıcı Reaktörlerin Atlatılması	Sürekli işletmedeki reaktörler kayıp ve gerilim düşüşüne neden olur	Normal işletme 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	Birden fazla sınırlayıcı monte edilmiş çok bölümlü anahtarlama bölümlerinde seçici işlem gereklidir	"Akım vektör toplamı" kriterini kullanarak sadece arıza yakın olan sınırlayıcının çalışmasını sağlar. 5 transformatörün paralel çalışmasını destekler (4 sınırlayıcı kullanılarak).