Korkeajännitekuorman kytkin - sähkösuojan yhdistelmälaite ratkaisu: Turvallisuuden soveltaminen siirtokäyrän perusteella

I. Ydinongelma ja tavoite​
Tämä ratkaisu pyrkii käsittelemään turvallisuusriskiä, joka syntyy "latauskytkimen-sulakeyhdistelmän" ytimen parametrin "siirtokäyrä" ja todellisen järjestelmän lyhytpistekäyrän välisestä epäyhteensovittuvuudesta, kun suojellaan sähkömuuntajia. Tavoitteena on tarjota selkeät ohjeet valintalle, vahvistamiselle ja soveltamiselle, varmistaen, että yhdistelmälaitos toimii oikein ja luotettavasti muuntajan virheiden aikana. Tämä estää latauskytkimen vaurioitumisen kykyjensä ulottuvien sähkövirtojen keskeyttämisen seurauksena ja suojelee koko jakeluverkkoa.

​II. Avaintermi: Siirtokäyrä​

1. ​Määritelmä ja mekanismi​
   Siirtokäyrä on kriittinen sähkövirta-arvo, joka määrittelee, keskeyttääkö sulake vai latauskytkin häiriösähkövirran. Sen esiintyminen liittyy läheisesti yhdistelmälaitoksen toimintamekanismiin:
   • ​Pieni häiriösähkövirta: Yhden vaiheen (ensimmäisen sulkeutuvan vaiheen) sulake sulaa ensin, ja sen isku laukaisee latauskytkimen mekanismin, mikä aiheuttaa kaikkien kolmen vaiheen latauskytkimen samanaikaisen avautumisen ja kahden jäljellä olevan vaiheen sähkövirran keskeyttämisen.
   • ​Suuri häiriösähkövirta: Kaikki kolme sulaketta sulavat lähes samanaikaisesti ja nopeasti, keskeyttäen häiriösähkövirran ennen kuin latauskytkin avautuu.
   • Siirtokäyrä on täsmälleen rajaviiva näiden kahden toimintatavan välillä.
2. ​Virallinen määrittelymenetelmä​
   IEC-standardeissa siirtokäyrä (Itr) määräytyy perustuen:
   • Latauskytkimen kokonaiskeskeytysaika (T0): Aika sulakkeen isun laukaisemisesta latauskytkimen yhteyksien täydelliseen erottamiseen.
   • Sulakin aika-sähkövirta-ominaisuuskäyrä: Ominaisuuskäyrällä, jolla on -6,5 % valmistuspoikkeama, 0,9 × T0:n toiminta-aikaan vastaava sähkövirta-arvo on siirtokäyrä.
3. ​Luokittelu ja vaikutusfaktorit​
   • ​Nimityksiin perustuva siirtokäyrä: Valmistajan antama standardiarvo, joka perustuu maksimaaliseen sulakeelementin arvoon.
   • ​Todellinen siirtokäyrä (Ic,zy)​: Arvo, joka on vahvistettava insinöörityössä, joka perustuu valittuun sulakeelementin arvoon ja T0:aan ominaisuuskäyrältä.
   • ​Pääasialliset vaikutusfaktorit: Latauskytkimen keskeytysaika T0 on pääasiallinen tekijä. Pienempi T0 johtaa suurempaan siirtokäyrään. Sulan itse ominaisuudet ovat myös tekijä.

​III. Ytimekkäät soveltamisperiaatteet ja vahvistusprosessi​

1. ​Kultainen sääntö​
   Turvallisuuden varmistamiseksi on täytettävä seuraava ehto:
   Muuntajan alavolttilaidun kolmivaiheisen lyhytpistekäyrän arvo, muunnettuna ylävolttilaitaan (Isc) > Yhdistelmälaitoksen todellinen siirtokäyrä (Ic,zy)
   • ​Jos täytetty: Kolmivaiheinen lyhytpistekäyrä keskeytetään sulalla, suojellen latauskytkentää.
   • ​Jos ei täytetty: Latauskytkin joutuu keskeyttämään sähkövirran (noin kahdenvaiheinen lyhytpistekäyrä) ja kestämään ankarat tilapäiset palautusjännitteet (TRV), mikä tekee keskeytyksen epäonnistumisesta todennäköistä ja johtaa onnettomuuteen.
2. ​Valintamenetelmät ja vahvistusaskeleet​
   Yhdistelmälaitoksen oikean soveltamisen varmistamiseksi on noudatettava seuraavia askeleita:
3. ​Järjestelmän parametrien kerääminen: Hanki järjestelmän lyhytpistekapasiteetti, muuntajan kapasiteetti ja impedanssijännite.
4. ​Alustava valinta: Muuntajan nimitysjännitteen perusteella tee alustava valinta sopivista sulakeelementeistä ja latauskytkimen tyypistä.
5. ​Avainten sähkövirtojen laskenta:
   o Lasketaan muuntajan alavolttilaidun kolmivaiheinen lyhytpistekäyrä ja muunnetaan se ylävolttilaidulle (Isc).
   o Valituilla sulakeelementeillä ja latauskytkimen T0-aikana viitaten valmistajan antamaan käyrään saadaan todellinen siirtokäyrä (Ic,zy).
6. ​Ytimekkää vahvistusta: Vertaa Iscia ja Ic,zy:tä.
   o Jos Isc > Ic,zy, vahvistus hyväksytään, ja ratkaisu on periaatteessa turvallinen.
   o Jos Isc < Ic,zy, ratkaisussa on riskejä, ja on otettava optimointitoimenpiteitä (katso kohta IV).
7. ​Lopullinen kykyvahvistus: Varmista, että valitun latauskytkimen nimityksiin perustuva siirtokäyrän keskeyttämisvalmius on suurempi kuin laskettu Ic,zy. Tämä toimii lopullisena turvaverkkona.

​IV. Ohjeet eri skenaarioille​

1. ​Muuntajan kapasiteetti ≤ 630 kVA​
   • ​Ratkaisu: Yhdistelmälaitoksen käyttö on yleisesti turvallista ja taloudellisesti kannattavaa.
   • ​Selitys: Kuten taulukosta nähdään, 500 kVA ja 630 kVA muuntimille (4 % impedanssilla) ehto Isc > Ic,zy on helposti täytetty riittävällä järjestelmän lyhytpistekapasiteetilla.
   • ​Suosituksena: Voidaan valita tavalliset ilmakehittyvät latauskytkimet yhdistelmälaitoksena.
2. ​Muuntajan kapasiteetti 800 ~ 1250 kVA​
   • ​Ratkaisu: Korkean riskin alue, tiukka vahvistus on pakollinen.
   • ​Analyysi: Kuten taulukosta nähdään, jopa 6 % impedanssilla 800 kVA ja yli muuntimille ehto Isc > Ic,zy on vaikea täyttää. Jos valitaan pienemmällä T0:a vakuummi- tai SF6-latauskytkimet, niiden siirtokäyrä on suurempi, mikä tekee ehdon vieläkin vaikeammaksi täyttää.
   • ​Optimointitoimenpiteet:
   o Priorisoi pitkämpiä keskeytysaikoja (T0) omaavien ilmakehittyvien latauskytkinten käyttöä, mikä vähentää siirtokäyrää ja tekee ehdosta helpompaa täyttää.
   o Ota aktiivisesti yhteyttä valmistajiin kysyäksesi, voidaanko vakuummi- tai SF6-latauskytkimiä säädellä (T0:n lisäämiseksi) saadaksesi pienemmän siirtokäyrän arvon.
   o Jos ehtoa ei voi täyttää laskennan ja vahvistuksen jälkeen, yhdistelmälaitoksen ratkaisu tulisi hylätä.
   • ​Loppusuositus: 1000 kVA ja 1250 kVA muuntimille, erityisesti kuivamuuntimille, suositellaan voimakkaasti suoraan sähkökytkinten käyttöä.
3. ​Muuntajan kapasiteetti > 1250 kVA​
   • ​Ratkaisu: Suojauksen ja ohjauksen on tapahduttava sähkökytkimillä.
   • ​Selitys: Tässä kapasiteetissa lyhytpistekäyrän taso ylittää yhdistelmälaitoksen luotettavan suojauksen rajat. Sähkökytkimet ovat ainoa turvallinen valinta.

​V. Yhteenveto ja erityishuomiot​

1. ​Vahvistus on pakollinen: Älä luota pelkästään kokemukseen tai käytä yhdistelmälaitosta pelkästään muuntajan kapasiteetin perusteella. On suoritettava Iscin ja Ic,zy:n laskenta ja vertailu.
2. ​Harkitse latauskytkimen tyypin vaikutusta: Älä oleta suoralta kädeltä, että vahvemman keskeyttämisvalmiuden vakuummi- tai SF6-latauskytkimet ovat parempia. Niiden pienempi T0 johtaa suurempaan siirtokäyrään, mikä saattaa tehdä ytimekkään vahvistusehdon täyttymisen vaikeammaksi ja tuoda riskejä.
3. ​Järjestelmän lyhytpistekapasiteetin merkitys: Järjestelmän lyhytpistekapasiteetti vaikuttaa Iscin arvoon suoraan. Pienemmissä lyhytpistekapasiteetteissa, kuten teollisuusalueilla tai verkon päätteissä, edellä mainitut ongelmat tulevat entistä huomattavammiksi, ja valinnassa on oltava erityisen varovainen.