Hoogspanningsbelastingschakelaar - Fusiecombinatie Elektrische Apparaatoplossing: Veiligheidsgebruikshandleiding Gebaseerd op Overtrekkingsstroom

I. Kernprobleem en doel​
Deze oplossing richt zich op de veiligheidsrisico's die ontstaan door het niet-overeenkomen van de kernparameter "overschakelstroom" van de "combinatie-elektrische schakelaar-lauschakelaar" met de daadwerkelijke systeemkortsluitstroom bij het beschermen van elektrische transformatoren. Het doel is om een duidelijk set van richtlijnen te bieden voor selectie, verificatie en toepassing, waardoor de combinatie-elektrische schakelaar correct en betrouwbaar werkt tijdens transformatiefouten. Dit voorkomt dat de lauschakelaar wordt beschadigd door stromen die buiten zijn capaciteit vallen en beschermt het gehele distributiesysteem.

​II. Belangrijk begrip: Overschakelstroom​

1. ​Definitie en mechanisme​
   De overschakelstroom is de kritieke stroomwaarde die bepaalt of een foutstroom wordt onderbroken door de lus of de lauschakelaar. Het optreden ervan is nauw verbonden met het werkingmechanisme van de combinatie-elektrische schakelaar:
   • ​Kleine foutstroom: De lus van één fase (de eerst-geopende fase) smelt als eerste, en de slagpen activeert het mechanisme van de lauschakelaar, waardoor alle drie polen van de lauschakelaar gelijktijdig openen en de overige twee-fase stroom onderbreken.
   • ​Grote foutstroom: Alle drie lussen smelten bijna gelijktijdig en snel, waardoor de foutstroom wordt onderbroken voordat de lauschakelaar opengaat.
   • De overschakelstroom is precies de grens tussen deze twee werkmodi.
2. ​Officiële bepalingmethode​
   Volgens IEC-normen wordt de overschakelstroom (Itr) bepaald op basis van:
   • De totale onderbrekingstijd van de lauschakelaar (T0): De tijd vanaf het activeren van de slagpen van de lus tot de volledige scheiding van de contacten van de lauschakelaar.
   • De tijd-stroomkenmerkcurve van de lus: Op de kenmerkcurve met een productietolerantie van -6,5%, is de stroomwaarde die overeenkomt met een werktijd van 0,9 × T0 de overschakelstroom.
3. ​Classificatie en beïnvloedende factoren​
   • ​Nominale overschakelstroom: De standaardwaarde die door de fabrikant wordt aangeboden, gebaseerd op de maximale luselementrating.
   • ​Daadwerkelijke overschakelstroom (Ic,zy)​: De waarde die in ingenieursapplicaties moet worden geverifieerd, afgeleid van de kenmerkcurve op basis van de daadwerkelijk geselecteerde luselementrating en T0.
   • ​Belangrijkste beïnvloedende factoren: De onderbrekingstijd T0 van de lauschakelaar is de primaire factor. Een kleinere T0 resulteert in een grotere overschakelstroom. De kenmerken van de lus zelf zijn ook een factor.

​III. Kerntoepassingsprincipes en verificatieproces​

1. ​Gouden regel​
   Om de veiligheid te waarborgen, moet de volgende voorwaarde worden voldaan:
   De waarde van de driedefase kortsluitstroom op de laagspanningsbusbar van de transformator, omgerekend naar de hoogspanningszijde (Isc) > Daadwerkelijke overschakelstroom van de combinatie-elektrische schakelaar (Ic,zy)
   • ​Bij voldoening: De driedefase kortsluitstroom wordt onderbroken door de lus, wat de lauschakelaar beschermt.
   • ​Bij niet-voldoening: De lauschakelaar wordt gedwongen om de stroom (ongeveer de tweedefase kortsluitstroom) te onderbreken en kan strenge Transient Recovery Voltage (TRV) weerstaan, wat een hoge kans op onderbreking mislukking en leidend tot ongelukken.
2. ​Selectie- en verificatiestappen​
   Om de combinatie-elektrische schakelaar correct toe te passen, moeten de volgende stappen worden gevolgd:
3. ​Systeemparameters verzamelen: Verkrijg de systeemkortsluitcapaciteit, transformatorcapaciteit en impedantiespanning.
4. ​Voorlopige selectie: Selecteer op basis van de nominale stroom van de transformator, passende lusspecificaties en type lauschakelaar.
5. ​Belangrijke stromen berekenen:
   o Bereken de driedefase kortsluitstroom aan de laagspanningszijde van de transformator en zet deze om naar de hoogspanningszijde (Isc).
   o Bepaal op basis van de geselecteerde lusspecificaties en de T0-tijd van de lauschakelaar, de daadwerkelijke overschakelstroom (Ic,zy) met behulp van de door de fabrikant aangeboden curve.
6. ​Kernverificatie uitvoeren: Vergelijk Isc en Ic,zy.
   o Als Isc > Ic,zy, dan is de verificatie geslaagd en is de oplossing in wezen veilig.
   o Als Isc < Ic,zy, dan draagt de oplossing risico's met zich mee en moeten optimalisatiemaatregelen worden genomen (zie Hoofdstuk IV).
7. ​Eindige capaciteitsverificatie: Bevestig of de nominaal onderbrekingscapaciteit van de geselecteerde lauschakelaar groter is dan de berekende Ic,zy. Dit dient als de laatste veiligheidsbarrière.

​IV. Richtlijnen voor verschillende scenario's​

1. ​Transformatorcapaciteit ≤ 630kVA​
   • ​Oplossing: Het gebruik van een combinatie-elektrische schakelaar is meestal veilig en economisch.
   • ​Toelichting: Zoals in de tabel wordt getoond, voor 500kVA en 630kVA transformatoren (met 4% impedantie), wordt de voorwaarde Isc > Ic,zy gemakkelijk voldaan wanneer de systeemkortsluitcapaciteit voldoende is.
   • ​Aanbeveling: Gewone pneumatische lauschakelaar combinatie-elektrische schakelaars kunnen worden geselecteerd.
2. ​Transformatorcapaciteit 800 ~ 1250kVA​
   • ​Oplossing: Hoog-risicoreeks, strikte verificatie is vereist.
   • ​Analyse: Zoals in de tabel wordt getoond, is het zelfs met een transformatorimpedantie van 6% moeilijk om de voorwaarde Isc > Ic,zy te voldoen voor transformatoren met een capaciteit van 800kVA en hoger. Als vacuüm of SF6 lauschakelaars met een kleinere T0 worden geselecteerd, is hun overschakelstroom groter, waardoor de voorwaarde nog moeilijker te voldoen is.
   • ​Optimalisatiemaatregelen:
   o Geef de voorkeur aan pneumatische lauschakelaars met een langere onderbrekingstijd (T0) om de overschakelstroom te verminderen en de voorwaarde gemakkelijker te voldoen.
   o Communiceer actief met fabrikanten om te informeren of vacuüm of SF6 lauschakelaars kunnen worden aangepast (door T0 te vergroten) om een kleinere overschakelstroomwaarde te bereiken.
   o Als de voorwaarde na berekening en verificatie niet kan worden voldaan, moet de combinatie-elektrische schakelaar oplossing worden opgegeven.
   • ​Uiteindelijke aanbeveling: Voor 1000kVA en 1250kVA transformatoren, vooral drogetransformatoren, wordt sterk aangeraden direct circuitbrekers te gebruiken.
3. ​Transformatorcapaciteit > 1250kVA​
   • ​Oplossing: Circuitbrekers moeten worden gebruikt voor bescherming en controle.
   • ​Toelichting: Het kortsluitstroomniveau bij deze capaciteit overstijgt het betrouwbare beschermingsbereik van combinatie-elektrische schakelaars. Circuitbrekers zijn de enige veilige keuze.

​V. Samenvatting en speciale opmerkingen​

1. ​Verificatie is verplicht: Rely nooit alleen op ervaring of eenvoudig toepassen van combinatie-elektrische schakelaars op basis van transformatorcapaciteit. De berekening en vergelijking van Isc en Ic,zy moeten worden uitgevoerd.
2. ​Rekening houden met het type lauschakelaar: Neem niet blindelings aan dat vacuüm of SF6 lauschakelaars met sterker onderbrekingscapaciteit superieur zijn. Hun kleinere T0 resulteert in een grotere overschakelstroom, wat de kernverificatievoorwaarde moeilijker kan laten voldoen en in plaats daarvan risico's introduceert.
3. ​Belang van systeemkortsluitcapaciteit: De systeemkortsluitcapaciteit beïnvloedt rechtstreeks de waarde van Isc. In systemen met kleinere kortsluitcapaciteiten, zoals industriële parken of netwerk-eindpunten, worden de bovenstaande problemen meer uitgesproken, en is extra voorzichtigheid vereist bij de selectie.