Wysoko-napięciowy przełącznik obciążenia - rozwiązanie łączące przestawiacz i bezpiecznik: Przewodnik bezpieczeństwa oparty na prądzie przelotowym

I. Główne problemy i cele​
Ta rozwiązań ma na celu rozwiązanie problemów bezpieczeństwa wynikających z niezgodności między kluczowym parametrem "prąd przekazywania" w "kombinacji elektrycznej obciążenia - wyłącznik" a rzeczywistym prądem krótkiego zwarcia w systemie podczas ochrony transformatorów mocy. Celem jest dostarczenie jasnych wytycznych dotyczących wyboru, weryfikacji i zastosowania, zapewniających prawidłowe i niezawodne działanie kombinacji elektrycznej podczas awarii transformatora. To zapobiega uszkodzeniu przełącznika obciążenia przez przerwanie prądu poza jego możliwościami i chroni cały system dystrybucji.

​II. Kluczowe pojęcie: Prąd przekazywania​

1. ​Definicja i mechanizm​
   Prąd przekazywania to kluczowa wartość prądu, która określa, czy prąd awaryjny zostanie przerwany przez bezpiecznik, czy przełącznik obciążenia. Jego występowanie jest ściśle związane z mechanizmem działania kombinacji elektrycznej:
   • ​Mały prąd awaryjny: Bezpiecznik jednej fazy (faza pierwsza do wyłączenia) topi się najpierw, a jego uderzacz aktywuje mechanizm przełącznika obciążenia, powodując jednoczesne otwarcie wszystkich trzech faz przełącznika obciążenia i przerwanie prądu w pozostałych dwóch fazach.
   • ​Duży prąd awaryjny: Wszystkie trzy bezpieczniki topią się niemal jednocześnie i szybko, przerwijac prąd awaryjny przed otwarciem przełącznika obciążenia.
   • Prąd przekazywania jest dokładnie granicą między tymi dwoma trybami działania.
2. ​Oficjalna metoda określania​
   Zgodnie ze standardami IEC, prąd przekazywania (Itr) jest określany na podstawie:
   • Całkowitego czasu przerwania przełącznika obciążenia (T0): Czas od aktywacji uderzacza bezpiecznika do pełnego rozłączenia kontaktów przełącznika obciążenia.
   • Krzywej charakterystyki czas-prąd bezpiecznika: Na krzywej charakterystycznej z odchyleniem produkcji -6,5%, wartość prądu odpowiadająca czasowi pracy 0,9 × T0 jest prądem przekazywania.
3. ​Klasyfikacja i czynniki wpływające​
   • ​Nominowany prąd przekazywania: Standardowa wartość podana przez producenta, oparta na maksymalnym nominalnym prądzie bezpiecznika.
   • ​Rzeczywisty prąd przekazywania (Ic,zy)​: Wartość, którą należy zweryfikować w inżynierskich zastosowaniach, wyznaczona na podstawie krzywej charakterystycznej dla rzeczywistej wybranej wartości nominalnej bezpiecznika i T0.
   • ​Główne czynniki wpływające: Głównym czynnikiem jest czas przerwania T0 przełącznika obciążenia. Mniejszy T0 prowadzi do większego prądu przekazywania. Charakterystyka samego bezpiecznika jest również czynnikiem.

​III. Podstawowe zasady zastosowania i proces weryfikacji​

1. ​Złota zasada​
   Aby zapewnić bezpieczeństwo, musi być spełniony następujący warunek:
   Wartość trójfazowego prądu krótkiego zwarcia na niskonapięciowej szynie transformatora, przeliczona na stronę wysokonapięciową (Isc) > Rzeczywisty prąd przekazywania kombinacji elektrycznej (Ic,zy)
   • ​Gdy jest spełniony: Trójfazowy prąd krótkiego zwarcia jest przerwany przez bezpiecznik, chroniąc przełącznik obciążenia.
   • ​Gdy nie jest spełniony: Przełącznik obciążenia jest zmuszony do przerwania prądu (przybliżenie dwa-fazowego prądu krótkiego zwarcia) i staje się narażony na surowe przejściowe napięcie odzysku (TRV), co znacznie zwiększa ryzyko niepowodzenia przerwania i prowadzi do wypadków.
2. ​Kroki wyboru i weryfikacji​
   Aby poprawnie zastosować kombinację elektryczną, należy postępować zgodnie z poniższymi krokami:
3. ​Zbierz parametry systemu: Uzyskaj pojemność krótkiego zwarcia systemu, pojemność transformatora i napięcie impedancyjne.
4. ​Preliminary selection: Based on the transformer's rated current, preliminarily select appropriate fuse specifications and load switch type.
5. ​Oblicz kluczowe prądy:
   o Oblicz trójfazowy prąd krótkiego zwarcia na stronie niskonapięciowej transformatora i przelicz go na stronę wysokonapięciową (Isc).
   o Na podstawie wybranych specyfikacji bezpiecznika i czasu T0 przełącznika obciążenia, skorzystaj z krzywej podanej przez producenta, aby uzyskać rzeczywisty prąd przekazywania (Ic,zy).
6. ​Wykonaj kluczową weryfikację: Porównaj Isc i Ic,zy.
   o Jeśli Isc > Ic,zy, weryfikacja jest pozytywna, a rozwiązanie jest zasadniczo bezpieczne.
   o Jeśli Isc < Ic,zy, rozwiązanie niesie za sobą ryzyko, a należy podjąć działania optymalizacyjne (patrz Część IV).
7. ​Ostateczna weryfikacja zdolności: Potwierdź, czy zdolność przerwania nominowanego prądu przekazywania wybranego przełącznika obciążenia jest większa niż obliczony Ic,zy. Jest to ostateczna bariera bezpieczeństwa.

​IV. Wskazówki dla różnych scenariuszy​

1. ​Pojemność transformatora ≤ 630kVA​
   • ​Rozwiązanie: Użycie kombinacji elektrycznej jest ogólnie bezpieczne i ekonomiczne.
   • ​Wyjaśnienie: Jak pokazano w tabeli, dla transformatorów o pojemności 500kVA i 630kVA (z impedancją 4%), warunek Isc > Ic,zy jest łatwo spełniony, gdy pojemność krótkiego zwarcia systemu jest wystarczająca.
   • ​Rekomendacja: Można wybrać zwykłe pneumatyczne kombinacje elektryczne przełączników obciążenia.
2. ​Pojemność transformatora 800 ~ 1250kVA​
   • ​Rozwiązanie: Zakres wysokiego ryzyka, wymagana ścisła weryfikacja.
   • ​Analiza: Jak pokazano w tabeli, nawet przy impedancji transformatora 6%, trudno spełnić warunek Isc > Ic,zy dla transformatorów o pojemności 800kVA i wyżej. Jeśli wybierze się przełączniki obciążenia próżniowe lub SF6 o mniejszym T0, ich prąd przekazywania będzie większy, co jeszcze bardziej utrudni spełnienie warunku.
   • ​Miary optymalizacyjne:
   o Z priorytetem używaj pneumatycznych przełączników obciążenia o dłuższym czasie przerwania (T0), aby zmniejszyć prąd przekazywania i ułatwić spełnienie warunku.
   o Aktywnie komunikuj się z producentami, aby zapytać, czy można dostosować przełączniki obciążenia próżniowe lub SF6 (poprzez zwiększenie T0) do osiągnięcia mniejszej wartości prądu przekazywania.
   o Jeśli warunek nie może być spełniony po obliczeniach i weryfikacji, należy zrezygnować z rozwiązania kombinacji elektrycznej.
   • ​Ostateczna rekomendacja: Dla transformatorów 1000kVA i 1250kVA, szczególnie suchych transformatorów, silnie zaleca się bezpośrednie użycie wyłączników.
3. ​Pojemność transformatora > 1250kVA​
   • ​Rozwiązanie: Do ochrony i kontroli muszą być używane wyłączniki.
   • ​Wyjaśnienie: Poziom prądu krótkiego zwarcia przy tej pojemności przekracza niezawodny zakres ochrony kombinacji elektrycznej. Wyłączniki są jedynym bezpiecznym wyborem.

​V. Podsumowanie i specjalne uwagi​

1. ​Weryfikacja jest obowiązkowa: Nigdy nie polegaj tylko na doświadczeniu ani nie stosuj kombinacji elektrycznej na podstawie pojemności transformatora. Muszą być wykonane obliczenia i porównania Isc i Ic,zy.
2. ​Uwzględnij wpływ typu przełącznika obciążenia: Nie zakładaj, że przełączniki obciążenia próżniowe lub SF6 o większych zdolnościach przerwania są lepsze. Ich mniejszy T0 powoduje większy prąd przekazywania, co może utrudnić spełnienie kluczowego warunku weryfikacji i wprowadzić ryzyko.
3. ​Znaczenie pojemności krótkiego zwarcia systemu: Pojemność krótkiego zwarcia systemu bezpośrednio wpływa na wartość Isc. W systemach o mniejszej pojemności krótkiego zwarcia, takich jak parki przemysłowe lub końce sieci, powyższe problemy stają się bardziej widoczne, a wybór wymaga szczególnej ostrożności.