Magas-feszültségű terhelési kapcsoló - biztosíték kombinált elektromos berendezés megoldás: Biztonsági alkalmazási útmutató átviteli áram alapján

I. Alap probléma és cél​
Ez a megoldás a "terhelési kapcsoló-összetett villamos berendezés" alapvető paramétere, a "átváltási áram" és a valós rendszer rövidzárlati áramának nem egyezéséből eredő biztonsági kockázatok kezelését célozza. A cél egyértelmű iránymutatások kidolgozása a kiválasztásra, ellenőrzésre és alkalmazásra, hogy a kombinált villamos berendezés helyesen és megbízhatóan működjön átmeneti hibák esetén a transzformátorban. Így elkerülhető, hogy a terhelési kapcsoló azonosítási képességen túli áramok miatt sérüljön, és ezáltal a teljes elosztó rendszert védje.

​II. Kulcsfogalom: Átváltási áram​

1. ​Definíció és működési mechanizmus​
   Az átváltási áram az a kritikus áramérték, ami meghatározza, hogy a hibaáramot a szekrény vagy a terhelési kapcsoló állítsa le. Az előfordulása szorosan összefügg az összetett villamos berendezés működési mechanizmusával:
   • ​Kis hibaáram: Először egy fázis (az első lezárt fázis) szekrénye olvad, és annak ütője aktiválja a terhelési kapcsoló mechanizmust, ami mindhárom polust egyszerre nyitva hagyja, és a maradék két fázis áramát állítja le.
   • ​Nagy hibaáram: Mindhárom szekrény majdnem egyszerre és gyorsan olvad, így a hibaáramot a terhelési kapcsoló nyitása előtt állítja le.
   • Az átváltási áram pontosan a két működési mód határvonalát jelenti.
2. ​Hivatalos meghatározási módszer​
   Az IEC normák szerint az átváltási áram (Itr) meghatározása alapul:
   • A terhelési kapcsoló teljes törési idejére (T0): Az idő, amely az ütő aktiválásától a terhelési kapcsoló kapcsolópontjainak teljes elkülönüléséig eltelt.
   • A szekrény idő-áram jellemző görbéjére: A -6,5% gyártási eltéréssel ellátott jellemző görbe alapján, a 0,9 × T0 működési időhöz tartozó áramérték az átváltási áram.
3. ​Osztályozás és befolyásoló tényezők​
   • ​Nominális átváltási áram: A gyártó által megadott szabvány érték, ami a legnagyobb szekrény elem osztályzásán alapul.
   • ​Tényleges átváltási áram (Ic,zy)​: A mérnöki alkalmazásokban ellenőrizendő érték, amely a jellemző görbéből származik a ténylegesen kiválasztott szekrény elem osztályzása és T0 alapján.
   • ​Fő befolyásoló tényezők: A terhelési kapcsoló T0 törési ideje az elsődleges tényező. A kisebb T0 nagyobb átváltási árathoz vezet. A szekrény saját jellemzői is befolyásoló tényezők.

​III. Alapvető alkalmazási elvek és ellenőrzési folyamat​

1. ​Az arany szabály​
   A biztonság érdekében a következő feltételnek kell teljesülnie:
   A transzformátor alacsony feszültségű oldali buszban lévő háromfázisú rövidzárlati áram, átalakítva a magas feszültségű oldalra (Isc) > Az összetett villamos berendezés tényleges átváltási árama (Ic,zy)
   • ​Teljesülése esetén: A háromfázisú rövidzárlati áramot a szekrény állítja le, így a terhelési kapcsolót védve.
   • ​Nem teljesülése esetén: A terhelési kapcsolónak (kb. a két fázisú rövidzárlati áram) kellene leállítania az áramot, és kemény átmeneti helyreállítási feszültséget (TRV) kellene kiállnia, ami nagy mértékben növeli az állítási hibák és balesetek esélyét.
2. ​Kiválasztás és ellenőrzési lépések​
   Az összetett villamos berendezés helyes alkalmazásához a következő lépéseket kell követni:
3. ​Rendszermutatók gyűjtése: Szerezze be a rendszer rövidzárlati kapacitását, a transzformátor kapacitását és az ellenállási feszültségét.
4. ​Előzetes kiválasztás: A transzformátor nominális áramának alapján válassza ki a megfelelő szekrény specifikációját és a terhelési kapcsoló típusát.
5. ​Kulcsfontosságú áramok kiszámítása:
   o Kiszámítsa a transzformátor alacsony feszültségű oldalán lévő háromfázisú rövidzárlati áramot, és alakítja át a magas feszültségű oldarra (Isc).
   o A kiválasztott szekrény specifikációja és a terhelési kapcsoló T0 ideje alapján, hasonlítsa össze a gyártó által biztosított görbével, hogy megszerezze a tényleges átváltási áramot (Ic,zy).
6. ​Kulcsfontosságú ellenőrzés végrehajtása: Összehasonlítsa az Isc-t és az Ic,zy-t.
   o Ha Isc > Ic,zy, az ellenőrzés sikeres, és a megoldás alapvetően biztonságos.
   o Ha Isc < Ic,zy, a megoldás kockázatos, és optimalizáló intézkedésekre van szükség (lásd a IV. részt).
7. ​Végső képesség-ellenőrzés: Erősítse meg, hogy a kiválasztott terhelési kapcsoló nominális átváltási áram-interrupciós képessége nagyobb-e, mint a kiszámított Ic,zy. Ez szolgál a végső biztonsági akadályként.

​IV. Iránymutatás különböző forgatókönyvekhez​

1. ​Transzformátor kapacitása ≤ 630kVA​
   • ​Megoldás: Az összetett villamos berendezés használata általában biztonságos és gazdaságos.
   • ​Magyarázat: A táblázat alapján, 500kVA és 630kVA transzformátorok (4% ellenállási feszültséggel) esetén, ha a rendszer rövidzárlati kapacitása elegendő, könnyen teljesül az Isc > Ic,zy feltétel.
   • ​Javaslat: Választható közepes légterhelésű terhelési kapcsoló összetett villamos berendezések.
2. ​Transzformátor kapacitása 800 ~ 1250kVA​
   • ​Megoldás: Magas kockázat, szigorú ellenőrzés szükséges.
   • ​Elemzés: A táblázat alapján, még 6% ellenállási feszültség mellett is, 800kVA-nál nagyobb transzformátorok esetén nehéz teljesíteni az Isc > Ic,zy feltételt. Ha vakuum vagy SF6 terhelési kapcsolókat, amelyek kisebb T0-val rendelkeznek, választjuk, az átváltási áram még nagyobb lesz, így a feltétel még nehezebben teljesül.
   • ​Optimalizáló intézkedések:
   o Használjon hosszabb törési idejű (T0) közepes légterhelésű terhelési kapcsolókat, hogy csökkentse az átváltási áramot, és könnyebbé tegye a feltétel teljesülését.
   o Kommunikáljon aktívan a gyártókkal, és kérdezze meg, hogy a vakuum vagy SF6 terhelési kapcsolók T0 növelésével (nagyobbra állításával) lehet-e kisebb átváltási áram értéket elérni.
   o Ha a számítás és ellenőrzés után a feltétel nem teljesül, a kombinált villamos berendezés megoldást el kell hagyni.
   • ​Végső javaslat: 1000kVA és 1250kVA transzformátorok, különösen száraz transzformátorok esetén, erősen ajánlott közvetlenül áramköri törésvédőket használni.
3. ​Transzformátor kapacitása > 1250kVA​
   • ​Megoldás: Az áramköri törésvédők használata szükséges a védelemhez és ellenőrzéshez.
   • ​Magyarázat: Ezen kapacitási szinten a rövidzárlati áram szintje meghaladja az összetett villamos berendezések megbízható védelmi tartományát. Az áramköri törésvédők az egyetlen biztonságos választás.

​V. Összefoglalás és különleges megjegyzések​

1. ​Ellenőrzés kötelező: Ne alapítsa csak tapasztalaton vagy a transzformátor kapacitásán, hanem végezze el az Isc és Ic,zy számítását és összehasonlítását.
2. ​A terhelési kapcsoló típusának figyelembevétele: Ne tévesen gondolja, hogy a nagyobb interrupciós képességű vakuum vagy SF6 terhelési kapcsolók jobbak. A kisebb T0 nagyobb átváltási áramot eredményez, ami nehezebbé teheti a kulcsfontosságú ellenőrzési feltétel teljesülését, és kockázatot jelenthet.
3. ​A rendszer rövidzárlati kapacitásának fontossága: A rendszer rövidzárlati kapacitása közvetlenül befolyásolja az Isc értékét. Kisebb rövidzárlati kapacitású rendszerekben, például ipari parkokban vagy hálózat végpontjain, a fenti problémák tovább súlyosbodnak, és a kiválasztás során extra óvintézkedésekre van szükség.