Solució d'aparell elèctric de combinació de commutador de càrrega d'alta tensió - fusible: Guia d'aplicació segura basada en la corrent de transferència

I. Problema nuclear i objectiu​
Aquesta solució pretén abordar els riscos de seguretat que sorgeixen de la desigualtat entre el paràmetre nuclear "corrent de transferència" de l'"aparell elèctric combinat interruptor de càrrega-fúsible" i la corrent de curtcircuït real del sistema en la protecció de transformadors d'energia. L'objectiu és proporcionar un conjunt clar de directrius per a la selecció, verificació i aplicació, assegurant que l'aparell elèctric combinat funcioni correctament i amb fiabilitat durant els errors del transformador. Això evita que l'interruptor de càrrega es vegi endommagat per interrompre corrents més enllà de la seva capacitat i protegeix tot el sistema de distribució.

​II. Concepte clau: Corrent de transferència​

1. ​Definició i mecanisme​
   La corrent de transferència és el valor crític de corrent que determina si una corrent d'error és interrompuda pel fúsible o per l'interruptor de càrrega. La seva ocurrencia està estretament relacionada amb el mecanisme de treball de l'aparell elèctric combinat:
   • ​Corrent d'error petita: El fúsible d'una fase (la primera fase que es fon) es fon primer, i el seu percutor activa el mecanisme de l'interruptor de càrrega, fent que s'obre simultàniament les tres pols de l'interruptor de càrrega i interrompent la corrent de les altres dues fases.
   • ​Corrent d'error gran: Tots tres fusions es fonen gairebé simultàniament i ràpidament, interrompent la corrent d'error abans que s'obre l'interruptor de càrrega.
   • La corrent de transferència és precisament el límit entre aquests dos modes d'operació.
2. ​Mètode oficial de determinació​
   Segons les normes IEC, la corrent de transferència (Itr) es determina basant-se en:
   • El temps total de ruptura de l'interruptor de càrrega (T0): El temps des de l'activació del percutor del fúsible fins a la separació completa dels contactes de l'interruptor de càrrega.
   • La corba característica de la corrent-temporal del fúsible: En la corba característica amb una desviació de fabricació de -6,5%, el valor de corrent que correspon a un temps d'operació de 0,9 × T0 és la corrent de transferència.
3. ​Classificació i factors d'influència​
   • ​Corrent de transferència nominal: El valor estàndard proporcionat pel fabricant, basat en la classificació màxima de l'element del fúsible.
   • ​Corrent de transferència real (Ic,zy)​: El valor que ha de ser verificat en les aplicacions d'enginyeria, derivat de la corba característica basada en la classificació real de l'element del fúsible seleccionat i T0.
   • ​Els principals factors d'influència: El temps de ruptura T0 de l'interruptor de càrrega és el factor principal. Un T0 més petit resulta en una corrent de transferència més gran. Les característiques propies del fúsible també són un factor.

​III. Principis d'aplicació nuclears i procés de verificació​

1. ​Regla d'or​
   Per assegurar la seguretat, cal complir la següent condició:
   El valor de la corrent de curtcircuït tri-fàsic al bus de baixa tensió del transformador, convertit al costat d'alta tensió (Isc) > Corrent de transferència real de l'aparell elèctric combinat (Ic,zy)
   • ​Quan es compleix: La corrent de curtcircuït tri-fàsic és interrompuda pel fúsible, protegint l'interruptor de càrrega.
   • ​Quan no es compleix: L'interruptor de càrrega està obligat a interrompre la corrent (aproximadament la corrent de curtcircuït bi-fàsic) i suportar una tensió de recuperació transitori (TRV) greu, fent que sigui molt probable que falli l'interrupció i conduint a accidents.
2. ​Pasos de selecció i verificació​
   Per aplicar correctament l'aparell elèctric combinat, cal seguir els següents passos:
3. ​Recollida de paràmetres del sistema: Obtindre la capacitat de curtcircuït del sistema, la capacitat del transformador i la tensió d'impedància.
4. ​Selecció preliminar: Basant-se en la corrent nominal del transformador, seleccionar preliminarment les especificacions adequades del fúsible i el tipus d'interruptor de càrrega.
5. ​Càlcul de corrents clau:
   o Calcular la corrent de curtcircuït tri-fàsic al costat de baixa tensió del transformador i convertir-la al costat d'alta tensió (Isc).
   o Basant-se en les especificacions del fúsible seleccionat i el temps T0 de l'interruptor de càrrega, consultar la corba proporcionada pel fabricant per obtenir la corrent de transferència real (Ic,zy).
6. ​Realitzar la verificació nuclear: Comparar Isc i Ic,zy.
   o Si Isc > Ic,zy, la verificació supera, i la solució és essencialment segura.
   o Si Isc < Ic,zy, la solució porta riscos, i s'han de prendre mesures d'optimització (vegeu Part IV).
7. ​Verificació final de la capacitat: Confirmar si la capacitat d'interrupció de la corrent de transferència nominal de l'interruptor de càrrega seleccionat és més gran que el Ic,zy calculat. Això serveix com a barrera final de seguretat.

​IV. Guia per a diferents escenaris​

1. ​Capacitat del transformador ≤ 630kVA​
   • ​Solució: Utilitzar un aparell elèctric combinat és generalment segur i econòmic.
   • ​Explicació: Com es mostra a la taula, per als transformadors de 500kVA i 630kVA (amb una impedància del 4%), la condició Isc > Ic,zy es compleix fàcilment quan la capacitat de curtcircuït del sistema és suficient.
   • ​Recomanació: Es poden seleccionar aparells elèctrics combinats amb interruptors de càrrega neumàtics ordinaris.
2. ​Capacitat del transformador 800 ~ 1250kVA​
   • ​Solució: Rang d'alt risc, es requereix una verificació estricta.
   • ​Anàlisi: Com es mostra a la taula, fins i tot amb una impedància del transformador del 6%, és difícil complir la condició Isc > Ic,zy per als transformadors amb una capacitat de 800kVA i superior. Si es seleccionen interruptors de càrrega a buit o SF6 amb un T0 més petit, la seva corrent de transferència és més gran, fent que la condició sigui encara més difícil de complir.
   • ​Medidas d'optimització:
   o Prioritzar l'ús d'interruptors de càrrega neumàtics amb un temps de ruptura (T0) més llarg per reduir la corrent de transferència i facilitar la compliment de la condició.
   o Comunicar-se activament amb els fabricants per preguntar si els interruptors de càrrega a buit o SF6 poden ser ajustats (augmentant T0) per aconseguir un valor de corrent de transferència més petit.
   o Si la condició no es compleix després del càlcul i la verificació, s'hauria d'abandonar la solució de l'aparell elèctric combinat.
   • ​Recomanació final: Per als transformadors de 1000kVA i 1250kVA, especialment els transformadors secos, es recomana fortement utilitzar directament interruptors.
3. ​Capacitat del transformador > 1250kVA​
   • ​Solució: S'ha d'utilitzar interruptors per a la protecció i control.
   • ​Explicació: El nivell de corrent de curtcircuït en aquesta capacitat excedeix el rang de protecció fiable de l'aparell elèctric combinat. Els interruptors són l'única opció segura.

​V. Resum i notes especials​

1. ​La verificació és obligatòria: Mai depenir només de l'experiència o aplicar simplement aparells elèctrics combinats basant-se en la capacitat del transformador. Cal realitzar el càlcul i la comparació de Isc i Ic,zy.
2. ​Tenir en compte l'impacte del tipus d'interruptor de càrrega: No assumir cegament que els interruptors de càrrega a buit o SF6 amb una major capacitat d'interrupció són superiors. El seu T0 més petit resulta en una corrent de transferència més gran, que pot fer més difícil complir la condició de verificació nuclear i introduir riscos.
3. ​Importància de la capacitat de curtcircuït del sistema: La capacitat de curtcircuït del sistema afecta directament el valor d'Isc. En sistemes amb capacitats de curtcircuït més petites, com ara parcs industrials o punts finals de xarxa, aquests problemes es fan més evidents, i es requereix una precaució addicional en la selecció.