Het aangaan van de uitdaging van te hoge korte-slagstroom: Ultra-snelle stroombeperker (FCL) oplossingen en toepassingen
- Toepassingsuitdaging: Bottlenecks van traditionele korte-sluitschakelingsschema's
In moderne elektriciteitsnetwerken, vooral in onderstations van elektriciteitscentrales en grote industriële parken, wordt de parallelle bedrijfsvoering van meerdere transformatoren of generatoren wijdverspreid toegepast om de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening en de energie-efficiëntie te verhogen. Dit leidt echter tot een scherpe toename van de niveaus van het systeemkorte-sluitsstroom, die vaak de nominale weerstandscapaciteit (bijvoorbeeld dynamische/thermische weerstandsstromen) van bestaande apparatuur zoals schakelapparatuur, circuitbrekers en transformatoren overstijgen.
Traditionele oplossingen staan voor aanzienlijke uitdagingen:
- Traditionele circuitbrekers: Hun brekende tijd strekt zich uit over tientallen milliseconden, waardoor ze niet in staat zijn de impact van de eerste piek van de kortesluitstroom (piekstroom) te voorkomen. Apparatuur ondervindt nog steeds enorme elektromagnetische krachten en thermische effecten, wat een risico op beschadiging met zich meebrengt.
- Stroombeperkende reactors: Hoewel zij de kortesluitstroom kunnen beperken, resulteert hun permanente seriebedrijfsvoering in continue actieve vermogensverliezen (toegenomen elektriciteitskosten), spanningdalings (die de kwaliteit van de stroom beïnvloeden) en reactieve vermogensverliezen. Ze kunnen ook problemen veroorzaken bij de regeling van generatoren, waardoor ze slechte economische en technische prestaties bieden.
- Volledige vervanging van apparatuur: Het vervangen van complete secties van schakelapparatuur of transformatoren om te voldoen aan de toegenomen kortesluitstromen vereist een enorme investering, complexe ingenieurswerkzaamheden en langdurige stroomonderbrekingen.
II. Oplossing: Kernwaarde van de Ultra-Snelle Stroombeperker (FCL)
De Ultra-Snelle Stroombeperker (FCL) die in deze oplossing wordt aangeboden, is een slim apparaat gebaseerd op een parallelle configuratie van een "snelle schakelaar" en een "stroombeperkende zekering". Het lost fundamenteel de bovengenoemde uitdagingen op, waarbij de kernwaarde ligt in "milliseconde-niveau breken" en "volledige levenscyclus economische voordelen".
Kernvoordelen van de toepassing:
- Ultra-snelle bescherming, eliminerend de impact van de piekstroom: In staat om binnen 1 milliseconde na het optreden van een kortsluiting detectie en stroombeperkende actie te voltooien, waardoor de stroom effectief wordt beperkt voordat deze haar destructieve piek bereikt. Dit beschermt perfect apparatuur zoals schakelapparatuur, CT's en kabelverbindingen tegen enorme elektromagnetische krachten, wat onbereikbaar is met traditionele circuitbrekers.
- Aanzienlijke economische voordelen en energiebesparingen: De FCL wordt doorgaans parallel met een stroombeperkende reactor toegepast. Tijdens normale bedrijfsvoering stroomt de stroom door de FCL (bijna nul verlies); tijdens een kortsluiting breekt de FCL snel, en wordt de stroom overgebracht naar de reactor voor beperking. Deze modus voorkomt de aanzienlijke elektriciteitskosten die gepaard gaan met de lange-termijn bedrijfsvoering van reactors, waardoor het de meest economische stroombeperkende oplossing is. Tegelijkertijd voorkomt het de buitengewoon dure investering in het vervangen van complete secties van schakelapparatuur, waardoor de kosten van de verbouwing, uitbreiding of nieuwe bouw van onderstations aanzienlijk worden verlaagd.
- Hoge betrouwbaarheid en onderhoudsvrije ontwerp: Bewezen stabiele prestaties gedurende meer dan 60 jaar wereldwijde bedrijfsvoering. Het kernactuatiedeel, de geleidende brug, heeft een modulaire ontwerp. Na bedrijfsvoering hoeft alleen het interne module te worden vervangen in de fabriek, wat resulteert in zeer lage onderhoudskosten, en de hoofdstructuur is herbruikbaar.
- Brede scenario-adaptabiliteit: Het is de enige of optimale technische oplossing voor het aanpakken van te hoge kortesluitstromen in scenario's zoals parallelle bedrijfsvoering van meerdere transformatoren en netwerkverbindingen met eigen energiebronnen.
III. Typische toepassingsscenario's en oplossingen
|
Toepassingscenario |
Kernprobleem |
FCL-oplossing |
|
1. Bussectie / Parallelle bedrijfsvoering van transformatoren |
Parallelle bedrijfsvoering van meerdere transformatoren zorgt ervoor dat de kortesluitstroom ver boven de niveaus uitkomt bij bedrijfsvoering met één transformator, overstijgend de weerstandsgrens van schakelapparatuur (bijvoorbeeld kast weerstaat 2Ik, 4 parallelle eenheden kunnen 4Ik bereiken). |
Installeer FCL op het bussectiepunt (bijvoorbeeld tussen secties 1-2 en 3-4). Zorgt voor busverbinding tijdens normale bedrijfsvoering; breekt snel tijdens storingen, beperkt de kortesluitstroom tot een acceptabel systeemniveau zonder schakelapparatuur te vervangen. |
|
2. Omzeilen van stroombeperkende reactors |
Bestaande reactors veroorzaken hoge energieverbruik en spanningdaling tijdens lange-termijn bedrijfsvoering. |
Verbind de FCL parallel met de reactor. Tijdens normale bedrijfsvoering geleidt de FCL, omzeilt de reactor voor nul verlies en nul spanningdaling; tijdens een kortsluiting breekt de FCL, en wordt de stroom overgebracht naar de reactor voor beperking. |
|
3. Aansluitpunt van netwerk en eigen energiebron |
De inzet van eigen generatoren binnen een bedrijf kan de kortesluitstroom op het Punt van Gemeenschappelijke Koppeling (PCC) doen overstijgen, wat de upstream netwerkapparatuur bedreigt. |
Het installeren van een FCL op het aansluitpunt is de enige redelijke oplossing. Richtingbeschermingsfunctionaliteit kan worden toegevoegd om te zorgen dat het alleen werkt bij storingen aan de netzijkant, waardoor foute operaties worden voorkomen. |
|
4. Voeders van elektriciteitscentrale of grote fabriek |
Het grote kortesluitcapaciteit van hulpkrachtensystemen maakt het moeilijk voor uitgaande voederapparatuur om te weerstaan. |
Installeer FCL's op voedercircuits aan de uitgang van de generator of transformator om topklasse bescherming te bieden voor downstream schakelapparatuur, waardoor de algehele systeembreedte veiligheid wordt verhoogd. |
IV. Technische implementatie en selectiehandleiding
- Korte analyse van het werkingsprincipe:
Het apparaat monitort de stroom (I) en de snelheid van verandering (di/dt) in real-time via hoogprecisie bushing CT's. Het gebruikt dubbele criteria - alleen een tripcommando wordt gegeven wanneer beide drempels worden overschreden - waardoor foutieve bedrijfsvoering effectief wordt voorkomen. Bij het activeren breekt de geleidende brug binnen 1 ms, en wordt de stroom overgebracht naar de parallelle speciale stroombeperkende zekering, die de stroombeperking en de eindelijke boogdoofening binnen een zeer korte tijd voltooit. - Leveringsmodellen en selectie:
Er zijn drie integratiemodi flexibel beschikbaar afhankelijk van de projectbehoeften: - Discreet componenttype: Geschikt voor renovatieprojecten, geïnstalleerd in bestaande schakelapparatuur, spaart ruimte.
- Uittrekbare type (Truck Mounted): Voor nieuwe schakelapparatuur, de geleidende brug is geïnstalleerd op een uittrekbare truck, fungeert ook als isolatieschakelaar voor gemakkelijk onderhoud.
- Vaste kasttype: Geschikt voor alle spanningniveaus, vooral 36/40.5kV-systemen. Alle componenten zijn vast geïnstalleerd in een compacte structuur.
- Belangrijke selectieparameters (Voorbeeld):
|
Technische parameter |
Eenheid |
12kV / 17.5kV Systeem |
24kV Systeem |
36kV / 40.5kV Systeem |
|
Nominale spanning |
kV |
12 / 17.5 |
24 |
36 / 40.5 |
|
Nominale stroom |
A |
1250 - 5000¹ |
2500 - 4000¹ |
1250 - 3000¹ |
|
Maximale brekende capaciteit |
kA (RMS) |
210 |
210 |
140 |
|
Opmerking ¹: Gedwongen luchtverkoeling is vereist voor nominale stromen boven 2000A. |
V. Samenvatting
De Ultra-Snelle Stroombeperker (FCL) is niet slechts een eenvoudige alternatieve apparatuur, maar vertegenwoordigt een revolutionaire benadering van systeembescherming. Door middel van zijn milliseconde-niveau brekende snelheid, redefineert hij de benchmark voor kortesluitbescherming, waardoor ongekende veiligheids- en economische voordelen worden geleverd aan klanten. Wanneer geconfronteerd met de wijdverspreide uitdaging van te hoge kortesluitstromen, biedt de FCL een topklasse oplossing die gerijpt, betrouwbaar en bevestigd is door duizenden projecten wereldwijd. Het is een strategische keuze om de toekomstige betrouwbaarheid en economische bedrijfsvoering van cruciale energie systemen te waarborgen.
