Højspændingsbelastningsbryder - sikring kombinationselktronisk apparat løsning: Sikkerhedsanvendelsesguide baseret på overførselsstrøm

I. Kernen problem og mål​
Denne løsning sigter mod at tackle sikkerhedsrisikoen, der opstår på grund af misforholdet mellem kernen parameter "overførselsstrøm" i "belastningsbryder-fuse kombinations elektriske apparat" og den faktiske system kortslutningsstrøm under beskyttelse af strømtransformatorer. Målet er at give klare retningslinjer for udvælgelse, verifikation og anvendelse, så kombinationsapparatet fungerer korrekt og pålideligt under transformatorfejl. Dette forhindrer, at belastningsbryderen bliver skadet pga. overkommende strøm, og beskytter hele distributionsnetværket.

​II. Nøglebegreb: Overførselsstrøm​

1. ​Definition og mekanisme​
   Overførselsstrømmen er den kritiske strøm, der afgør, om en fejlstrøm afbrydes af fuset eller belastningsbryderen. Dens forekomst er tæt forbundet med arbejdsmekanismen i kombinationsapparatet:
   • ​Lille fejlstrøm: Fuset i en fase (den første, der slukkes) smelter først, og dets striker aktiverer belastningsbrydermekanismen, hvilket åbner alle tre poler i belastningsbryderen samtidigt og afbryder de to resterende fasers strøm.
   • ​Stor fejlstrøm: Alle tre fuser smelter næsten samtidigt og hurtigt, og afbryder fejlstrømmen, inden belastningsbryderen åbner.
   • Overførselsstrømmen er præcis grænsen mellem disse to driftstilstande.
2. ​Officiel bestemmelsesmetode​
   Ifølge IEC-standarder fastsættes overførselsstrømmen (Itr) baseret på:
   • Belastningsbryderens totale afbrydningstid (T0): Tiden fra aktivering af fusets striker til fuldstændig separation af belastningsbryderkontakterne.
   • Fusets tid-strøm karakteristikkurve: På karakteristikkurven med en produktionssvig på -6,5%, er strømmen, der svarer til en driftstid på 0,9 × T0, overførselsstrømmen.
3. ​Klassificering og påvirkende faktorer​
   • ​Nomineret overførselsstrøm: Standardværdien, som fabrikanten giver, baseret på det maksimale fuseelement-rating.
   • ​Faktisk overførselsstrøm (Ic,zy)​: Værdien, der skal verificeres i tekniske applikationer, beregnet fra karakteristikkurven baseret på det faktisk valgte fuseelement-rating og T0.
   • ​Hovedpåvirkende faktorer: Belastningsbryderens afbrydningstid T0 er primærfaktoren. En mindre T0 resulterer i en større overførselsstrøm. Selv fusets egenskaber er også en faktor.

​III. Kernen anvendelsesprincipper og verifikationsproces​

1. ​Guldregel​
   For at sikre sikkerhed, skal følgende betingelse opfyldes:
   Værdien af trefase kortslutningsstrømmen på lavspændingsbussen af transformator, konverteret til højspændings siden (Isc) > Faktisk overførselsstrøm af kombinationsapparatet (Ic,zy)
   • ​Når opfyldt: Trefase kortslutningsstrømmen afbrydes af fuset, hvilket beskytter belastningsbryderen.
   • ​Når ikke opfyldt: Belastningsbryderen tvinges til at afbryde strømmen (cirka tofase kortslutningsstrøm) og udsættes for hårde Transient Recovery Voltage (TRV), hvilket gør afbrydning mislykkedes sandsynligt og fører til ulykker.
2. ​Udvælgelses- og verifikationsprocesser​
   For at korrekt anvende kombinationsapparatet, skal følgende trin følges:
3. ​Indsamle systemparametre: Opnå system kortslutnings kapacitet, transformator kapacitet og impedansespænding.
4. ​Foreløbig udvælgelse: Baseret på transformatorens nominerede strøm, foretag en foreløbig udvælgelse af passende fuse specifikationer og belastningsbrydertype.
5. ​Beregn nøglesstrømme:
   o Beregn trefase kortslutningsstrømmen på lavspændings siden af transformator og konverter den til højspændings siden (Isc).
   o Baseret på de valgte fuse specifikationer og belastningsbryderens T0 tid, henvis til fabrikantens kurve for at få den faktiske overførselsstrøm (Ic,zy).
6. ​Udfør kernen verifikation: Sammenlign Isc og Ic,zy.
   o Hvis Isc > Ic,zy, passer verifikationen, og løsningen er i princippet sikker.
   o Hvis Isc < Ic,zy, indeholder løsningen risici, og optimeringsforanstaltninger skal træffes (se del IV).
7. ​Endelig evneverifikation: Bekræft, om den nominerede overførselsstrøm afbrydningsevne af den valgte belastningsbryder er større end den beregnede Ic,zy. Dette fungerer som den sidste sikkerhedsspire.

​IV. Vejledning for forskellige scenarier​

1. ​Transformator kapacitet ≤ 630kVA​
   • ​Løsning: Brug af kombinationsapparat er generelt sikkert og økonomisk.
   • ​Forklaring: Som vist i tabellen, for 500kVA og 630kVA transformatorer (med 4% impedans), er betingelsen Isc > Ic,zy let opfyldt, når system kortslutnings kapaciteten er tilstrækkelig.
   • ​Anbefaling: Almindelige pneumatiske belastningsbryder kombinationsapparat kan vælges.
2. ​Transformator kapacitet 800 ~ 1250kVA​
   • ​Løsning: Højrisikoområde, streng verifikation er obligatorisk.
   • ​Analyse: Som vist i tabellen, selv med en transformator impedans på 6%, er det svært at opfylde betingelsen Isc > Ic,zy for transformatorer med en kapacitet på 800kVA og ope. Hvis vakuum eller SF6 belastningsbrydere med en mindre T0 vælges, er deres overførselsstrøm større, hvilket gør betingelsen endnu sværere at opfylde.
   • ​Optimeringsforanstaltninger:
   o Prioriter brug af pneumatiske belastningsbrydere med en længere afbrydningstid (T0) for at reducere overførselsstrømmen og gøre det lettere at opfylde betingelsen.
   o Kommunikér aktivt med fabrikanter for at spørge, om vakuum eller SF6 belastningsbrydere kan justeres (ved at øge T0) for at opnå en mindre overførselsstrøm værdi.
   o Hvis betingelsen ikke kan opfyldes efter beregning og verifikation, bør kombinationsapparat løsningen forkastes.
   • ​Endelig anbefaling: For 1000kVA og 1250kVA transformatorer, især tørtransformatorer, anbefales det stærkt at direkte bruge spændingsafbrydere.
3. ​Transformator kapacitet > 1250kVA​
   • ​Løsning: Spændingsafbrydere skal anvendes til beskyttelse og kontrol.
   • ​Forklaring: Kortslutningsstrømniveauet ved denne kapacitet overstiger den pålidelige beskyttelsesområde af kombinationsapparat. Spændingsafbrydere er den eneste sikre valgmulighed.

​V. Sammenfatning og særlige bemærkninger​

1. ​Verifikation er obligatorisk: Aldrig blot stole på erfaring eller anvende kombinationsapparat baseret på transformator kapacitet. Beregning og sammenligning af Isc og Ic,zy skal udføres.
2. ​Overvej effekten af belastningsbrydertype: Ikke blindt antage, at vakuum eller SF6 belastningsbrydere med stærkere afbrydningsevne er bedre. Deres mindre T0 resulterer i en større overførselsstrøm, hvilket kan gøre det sværere at opfylde den kernen verifikationsbetingelse og i stedet introducere risici.
3. ​Betydningen af system kortslutnings kapacitet: System kortslutnings kapaciteten påvirker direkte værdien af Isc. I systemer med mindre kortslutnings kapaciteter, som industriområder eller netværks slutpunkter, bliver ovenstående problemer mere udtalte, og ekstra forsigtighed er nødvendig under udvælgelse.