Ultra-Fast Current Limiter (FCL): Революційне рішення з мілісекундним перериванням та економічною вигодою

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

Огляд: Перевизначення швидкості та економіки в захисті від коротких замикань

Це рішення зосереджується на ультрависокій швидкості обмеження струму при коротких замиканнях, розробленому для фундаментального вирішення проблеми надмірного струму короткого замикання та забезпечення безпеки електромереж і обладнання.

1.1 Основні характеристики

Ультрависока швидкість переривання: Виявляє несправності та обмежує струм протягом 1 мілісекунди, ефективно утримуючи струм короткого замикання перед досягненням його потенційного піку.
Висока спроможність переривання:

Придатне для систем 12кВ/17,5кВ: максимальна спроможність переривання 210кА (ЕС).
Придатне для систем 24кВ/36кВ/40,5кВ: максимальна спроможність переривання 140кА (ЕС).

1.2 Основні переваги

Економічна ефективність: Функціонує паралельно з реакторами обмеження струму, що забезпечує найбільш економічно оправдане рішення обмеження. Уникнення заміни всіх панелей комутаційних пристроїв або трансформаторів через зростання струму короткого замикання, значно зменшує інвестиції в нові чи модернізовані підстанції.
Широка сумісність: Ідеальний варіант для з'єднання комутаційних пристроїв та підстанцій; у багатьох сценаріях (наприклад, паралельна робота кількох трансформаторів) це єдине технічно можливе рішення.
Виняткова надійність:

Більше 60 років світового досвіду (винахід 1955 року), перевірений у тисячах проектів по всьому світу.
Статистика майже 4000 одиниць показує середню частоту роботи лише раз на чотири роки, що демонструє стабільну та надійну роботу.

Ключові технічні Питання-Відповіді

№	Ключове питання	Основна відповідь
1	Що таке піковий струм короткого замикання?	Максимальне моментальне значення під час першого циклу після виникнення короткого замикання, що виникає в результаті наслаювання періодичних та неперіодичних компонентів. Це генерує величезні електромагнітні сили (перевірка динамічної стійкості) та тепло (перевірка термічної стійкості).
2	Чому обмежувати піковий струм короткого замикання?	Пікові струми, які перевищують параметри стійкості обладнання, можуть пошкодити комутаційні пристрої, автомати, трансформатори струму та кабельні з'єднання через потужні електромагнітні сили.
3	Як адаптуватися до паралельної роботи кількох трансформаторів?	Для комутаційних пристроїв зі стійкістю 2Ik, у системі з чотирма трансформаторами (4Ik) в паралель, ідеальна адаптація може бути досягнута за допомогою встановлення швидких обмежувачів струму між секціями шин (наприклад, між секціями 1-2 та 3-4).
4	Які критерії відключення? Як уникнути хибних відключень?	Контрольна одиниця одночасно моніторить моментальний струм (I) та швидкість зростання струму (di/dt). Відключення відбувається лише коли обидва параметри перевищують задані пороги. Цей подвійний критерій гарантує, що будуть перериватися лише небезпечні струми короткого замикання, тоді як загальні несправності будуть оброблятися автоматами нижче за ланцюгом.
5	Як проводити обслуговування після роботи?	Основна робоча компонента (провідний міст) має модульний дизайн і може бути повернута для ремонту. Необхідно замінити лише внутрішній провідний ядро, індуктивний наповнювач та паралельні запобіжники; інші компоненти можна повторно використовувати, що забезпечує дуже низькі витрати на обслуговування.

Основні функції та цінність

3.1 Основна функція

Виявляє та обмежує несправності під час початкового етапу зростання струму короткого замикання (в межах 1 мс), ефективно запобігаючи пошкодженню електрообладнання через недостатню динамічну та термічну стійкість. Доповнює власні обмеження традиційних автоматів — "повільна реакція та неможливість придушити перший півхвильовий пік струму."

3.2 Порівняльні переваги

Об'єкт порівняння	Деталі переваг
Традиційні автомати	Автомати переривають струм за десятки мілісекунд, не можучи уникнути впливу першого пікового струму. Цей обмежувач реагує в межах 1 мс, обмежуючи фактичний піковий струм короткого замикання до нижчого рівня.
Реактори обмеження струму	Уникнення падіння напруги, активних втрат (мідяних втрат) та реактивних втрат, пов'язаних з реакторами при постійній роботі. Також уникнення необхідності вирішення проблем регулювання генераторів, спричинених інтеграцією реакторів.

3.3 Застосування

Електростанції
Великі промислові підстанції
Специфічні ключові ланцюги/сценарії: підходи трансформаторів/генераторів, секції з'єднування шин, застосування обходу реакторів, та точки з'єднання між мережами та автономними джерелами живлення.

Структура та дизайн

4.1 Загальний склад

Трифазна система швидкого обмеження струму складається з:

3 баз провідних мостів
3 провідних мостів
3 відповідних трансформаторів струму
1 контрольної одиниці

4.2 Деталі ключових компонентів

Назва компонента	Склад / Особливості	Основні параметри / Правила
База провідного моста	Включає монтажну плиту, ізолятори, імпульсний трансформатор та з'єднання з швидкими куп'юрами	- Номінальний струм ≥2500A та напруга 12/17,5кВ: болтові з'єднання. - Імпульсний трансформатор: ≤17,5кВ (встановлюється лише знизу); ≥24кВ (встановлюється зверху та знизу для надійної ізоляції).
Провідний міст	Провідне ядро та індуктивний наповнювач укріплені в ізоляційному покритті	Після відключення індуктивний наповнювач активується, що призводить до швидкого розриву провідного ядра на його попередньо нарізаному місці; струм потім переноситься на паралельний запобіжник.
Відповідний трансформатор струму	Типова вставка або блок, послідовно з'єднаний в основному ланцюгу	Має зазорне ядро (високий фактор надмірного струму, низький залишковий магнетизм) та захищені первинні/вторинні обмотки (низька імпеданс) для забезпечення точності та швидкості вимірювання.
Контрольна одиниця	Включає блок живлення, контролю, індикації та протизавідного блоку	- Розміри: 600 мм (Ш) × 1450 мм (В) × 300 мм (Г); вага: 100 кг. - Блок індикації: 5 реле-прапорці (індикація відключення трьох фаз + моніторинг готовності + моніторинг живлення).

Принцип роботи: Досягнення обмеження струму за 1 мс

5.1 Основний склад

Пристрій є розумною паралельною комбінацією двох компонентів:

"Екстремально швидкий перемикач (провідний міст)": несе номінальний струм під час нормальної роботи та відкривається миттєво під час несправностей.
"Запобіжник з високою спроможністю переривання": остаточно перериває високий струм після відкриття перемикача.

5.2 Послідовність роботи

Виявлення: Відповідні трансформатори струму (CT) постійно збирають сигнали струму; контрольна одиниця розраховує моментальний струм (I) та швидкість зростання струму (di/dt).
Оцінка: Коли I та di/dt перевищують задані значення, контрольна одиниця негайно виділяє команду відключення (незалежна трифазна оцінка та запуск).
Переривання: Конденсатор відключення розряджається в імпульсний трансформатор, що активує індуктивний наповнювач у провідному мосту. Це генерує високий тиск газу, що призводить до розриву провідного ядра на його попередньо нарізаному місці в межах 1 мс.
Обмеження струму: Опір дуги швидко зростає, переносячи струм на паралельний запобіжник. Запобіжник починає обмежувати в межах 0,5 мс та повністю гасить дугу на наступному нульовому перетині струму, очищаючи несправність.

5.3 Допоміжні блоки

Блок живлення: Надає 150V DC для зарядження конденсатора відключення та живлення електронних компонентів. Включає сторожовий цикл для моніторингу стану системи.
Блок протизавідності: Усі зовнішні проводи проходять через цей блок, що забезпечує ефективну захист від зовнішніх електромагнітних завад та запобігає хибним операціям.

Введення в експлуатацію та тестування

6.1 Вимоги до тестування

Необхідне регулярне функціональне тестування, яке може бути виконане користувачами або інженерами ABB.

6.2 Спеціальне обладнання

Симулятор: Тимчасово замінює провідний міст під час тестування. Його вбудована неонова лампа світиться після отримання імпульсу відключення, що свідчить про правильну роботу.
Тестовий штекер та тестовий прилад: Використовуються для перевірки вихідної напруги відключення та загальної функціональності. Має зручний інтерфейс та просте використання (розміри: 400×215×320 мм; вага: 11 кг).

Обсяг поставки та параметри

7.1 Моделі поставки

Тип моделі	Застосування	Основна конфігурація
Дискретні компоненти	Для встановлення в існуючі комутаційні пристрої	3 бази + 3 провідні мости + 3 CT + 1 контрольна одиниця
Вилучний шафа	Для металевих комутаційних пристроїв	Провідні мости встановлені на вилучних тележках (з функцією відключаючого пристрою); CT фіксовані; контрольна одиниця встановлена в низьковольтному відділенні
Фіксована шафа	- Для систем 12/17,5/24кВ - Обов'язково для систем 36/40,5кВ	Усі компоненти фіксовані всередині шафи. Для систем 36/40,5кВ контрольна одиниця часто встановлюється в окремій контрольній коробці.

7.2 Основні технічні параметри (Приклад: Дискретні компоненти)

Примітка: ¹ вказує на необхідність притяганого повітряного охолодження; сумісний з частотою 50/60 Гц.

Технічний параметр	Одиниця	12кВ	17,5кВ	24кВ	36/40,5кВ
Номінальна напруга	В	12000	17500	24000	36000/40500
Номінальний струм	А	1250-5000¹	1250-4000¹	2500-4000¹	1250-3000¹
Номінальний струм короткого замикання (макс.)	кА ЕС	210	210	210	140

Типові сценарії застосування

Сценарій застосування	Основна проблема	Цінність рішення
Паралельна робота системи	Струм короткого замикання від кількох трансформаторів в паралель перевищує рейтинг комутаційних пристроїв	1. Дозволяє зменшити імпеданс системи, мінімізуючи падіння напруги. 2. Оптимізує розподіл навантаження трансформаторів, зменшуючи втрати. 3. Дозволяє безперервне перенесення навантаження під час несправностей, покращуючи надійність живлення.
З'єднання мережі з автономним джерелом	Робота автономного генератора призводить до надмірного струму короткого замикання в точці спільного з'єднання	Єдине раціональне рішення. Може бути оснащено направленним відключенням (вимагає CT на нейтралі генератора) для забезпечення роботи лише при несправностях сторони мережі.
Обхід реакторів обмеження струму	Реактори в постійній роботі призводять до втрат та падіння напруги	Обходить реактори під час нормальної роботи (нульові втрати, нульове падіння напруги); швидко перериває під час короткого замикання, переносить струм на реактор для обмеження.
Вибіркове застосування кількох одиниць	Вимагається вибіркове виконання, коли кілька обмежувачів встановлені на багато-секційних шинах	Використовує критерій "суми векторів струму" для забезпечення того, що лише найближчий до несправності обмежувач працює. Підтримує до 5 трансформаторів в паралель (з використанням 4 обмежувачів).