Вирішення проблеми надмірних струмів короткого замикання: рішення та застосування ультрависокоскоростного обмежувача струму (FCL)

1. Проблема застосування: Узятичі традиційних схем захисту від коротких замикань

У сучасних електроенергетичних мережах, особливо на підстанціях електростанцій та великих промислових парків, широко прийнято паралельну роботу кількох трансформаторів або генераторів для підвищення надійності поставок електроенергії та енергоефективності. Однак це призводить до значного збільшення рівнів струму коротких замикань у системі, які часто перевищують номінальні межі витривалості (наприклад, динамічної/теплової витривалості) існуючого обладнання, такого як комутаційне обладнання, автоматичні вимикачі та трансформатори.

Традиційні рішення стикаються з значними проблемами:

1. Традиційні автоматичні вимикачі: Час їхнього відключення складає десятки мілісекунд, що не допомагає запобігти впливу першого піку струму короткого замикання (піковий струм). Обладнання все ще піддається величезній електромагнітній силі та тепловому впливу, що створює ризик пошкодження.
2. Реактори обмеження струму: Хоча вони можуть обмежувати струм короткого замикання, їх постійна серійна робота призводить до постійних активних втрат потужності (збільшення витрат на електроенергію), спаду напруги (вплив на якість електроенергії) та реактивних втрат. Вони також можуть викликати проблеми з регулюванням генераторів, що забезпечує погану економічну та технічну продуктивність.
3. Повне замінення обладнання: Заміна всіх секцій комутаційного обладнання або трансформаторів для вирішення проблеми збільшеного струму короткого замикання потребує масивних інвестицій, складного інженерного проектування та тривалих відключень електроенергії.

II. Рішення: Основна цінність застосування сверхшвидкого обмежувача струму (FCL)

Сверхшвидкий обмежувач струму (FCL), наданий у цьому рішенні, є інтелектуальним пристроєм, основаним на паралельному конфігурації "швидкого вимикача" та "спеціального плавкого предохранителя". Він фундаментально вирішує зазначені проблеми, а його основна цінність полягає у "мілісекундному відключенні" та "повній економічній вигоді протягом всього циклу життя".

Основні переваги застосування:

• Сверхшвидкий захист, усунення впливу пікового струму: Здатний завершити детекцію та дію обмеження струму за 1 мілісекунду після виникнення короткого замикання, ефективно обмежуючи струм перед тим, як він досягне своєї руйнівної вершини. Це ідеально захищає обладнання, таке як комутаційне обладнання, трансформатори та кабельні з'єднання, від величезній електромагнітної сили, що неможливо здійснити за допомогою традиційних автоматичних вимикачів.
• Значні економічні вигоди та енергозбереження: FCL зазвичай застосовується паралельно з реактором обмеження струму. Під час нормальної роботи струм проходить через FCL (майже без втрат); під час короткого замикання FCL швидко відключається, і струм переноситься на реактор для обмеження. Цей режим уникнення значних витрат на електроенергію, пов'язаних з довготривалою роботою реакторів, робить його найекономічнішим рішенням для обмеження струму. Одночасно, він уникнення надмірно дорогих інвестицій у заміну всіх секцій комутаційного обладнання, значно знижуючи вартість модернізації, розширення або нового будівництва підстанцій.
• Висока надійність та безперебійна конструкція: Стабільна продуктивність підтверджена більше 60 років глобальної експлуатації. Його ключова привідна компонента, провідний міст, має модульний дизайн. Після операції потрібно замінити лише внутрішній модуль на заводі, що призводить до дуже низьких витрат на обслуговування, а головна конструкція може бути повторно використана.
• Широкі можливості адаптації до різних сценаріїв: Це єдине або оптимальне технічне рішення для вирішення проблеми надмірного струму короткого замикання у сценаріях, таких як паралельна робота кількох трансформаторів та підключення до мережі з автономними джерелами електроенергії.

III. Типові сценарії застосування та рішення

IV. Технічна реалізація та керівництво з вибору

1. Короткий аналіз принципу роботи:
   Пристрій в реальному часі моніторить струм (I) та його швидкість зміни (di/dt) за допомогою високоточних втулок CT. Він використовує подвійні критерії - видає команду на відключення лише тоді, коли обидва перевищують пороги, - що ефективно запобігає невірній роботі. Після запуску провідний міст розривається та відключається за 1 мс, переносячи струм на паралельний спеціальний плавкий предохранитель, який завершує обмеження струму та фінальне гасіння дуги за дуже короткий час.
2. Моделі поставки та вибір:
   Доступні три інтеграційні моделі, які можна гнучко вибирати залежно від потреб проекту:
• Дискретний тип компонентів: Придатний для проектів модернізації, встановлюється всередині існуючого комутаційного обладнання, що економить простір.
• Витяговий тип (на витяговій платформі): Для нового комутаційного обладнання, провідний міст встановлюється на витяговій платформі, що також виконує функцію відключаючого вимикача для зручного обслуговування.
• Фіксований тип шафи: Придатний для всіх рівнів напруги, особливо для систем 36/40.5kV. Всі компоненти фіксовано встановлені в компактній конструкції.
3. Основні параметри вибору (приклад):

V. Висновок

Сверхшвидкий обмежувач струму (FCL) — це не просто простий альтернативний пристрій, але представник революційного підходу до захисту систем. За допомогою своєї мілісекундної швидкості відключення, він перезавантажує стандарт захисту від коротких замикань, забезпечуючи небачені раніше рівні безпеки та економічних вигод для клієнтів. Коли стикаємося з широко поширеною проблемою надмірного струму короткого замикання, FCL надає верхній рівень рішення, яке є зрілим, надійним та підтвердженим тисячами проектів по всьому світу. Це стратегічний вибір для забезпечення майбутньої надійності та економічної ефективності критичних електроенергетичних систем.