Visokonaponi preklopni vroč - zapestni kombinirani električni napravi: Vodnik za varno uporabo na osnovi prenosnega toka

I. Osnovni problem in cilj​
Ta rešitev je namenjena obravnavi varnostnih tveganj, ki izhajajo iz neujemanja med ključnim parametrom "prenosni tok" kombiniranega električnega naprave "preklopnik-zapalnik" in dejanskim sistemskim prekinjalnim tokom pri zaščiti električnih transformatorjev. Cilj je zagotoviti jasne smernice za izbiro, preverjanje in uporabo, da se zagotovi pravilno in zanesljivo delovanje kombinirane električne naprave ob pojavu težav s transformatorjem. To preprečuje poškodbo preklopnika zaradi prekinjanja tokov, ki presegajo njegove zmogljivosti, in zaščiti celotnega distribucijskega sistema.

​II. Ključni koncept: Prenosni tok​

1. ​Definicija in mehanizem​
   Prenosni tok je kritična vrednost toka, ki določa, ali bo prekinitveni tok prekinjen z zapalnikom ali preklopnikom. Njegovo pojavljanje je tesno povezano z delovanjem kombinirane električne naprave:
   • ​Majhen prekinitveni tok: Zapalnik ene faze (prva faza, ki se prekine) se najprej topi, njegov udarec aktivira mehanizem preklopnika, kar povzroči hkratno odpiranje vseh treh polov preklopnika in prekinitev preostalega dvofaznega toka.
   • ​Velik prekinitveni tok: Vsi trije zapalniki se skoraj istočasno in hitro topijo, prekinjajo prekinitveni tok preden se preklopnik odpre.
   • Prenosni tok je natančno meja med temi dvema načini delovanja.
2. ​Uradna metoda določitve​
   Glede na IEC standarde je prenosni tok (Itr) določen na podlagi:
   • Skupnega časa prekida preklopnika (T0): Čas od aktivacije udarca zapalnika do popolnega ločevanja kontaktov preklopnika.
   • Trenutno-tok karakteristična krivulja zapalnika: Na karakteristični krivulji z proizvodnjskim odstopanjem -6,5% je vrednost toka, ki ustreza delovnemu času 0,9 × T0, prenosni tok.
3. ​Klasifikacija in vplivajoči faktorji​
   • ​Nominativni prenosni tok: Standardna vrednost, ki jo zagotavlja proizvajalec, glede na največjo oceno elementa zapalnika.
   • ​Dejanski prenosni tok (Ic,zy)​: Vrednost, ki mora biti preverjena v inženirskih aplikacijah, izvedena iz karakteristične krivulje glede na dejansko izbrano oceno elementa zapalnika in T0.
   • ​Glavni vplivajoči faktorji: Čas prekida T0 preklopnika je glavni faktor. Manjši T0 pripelje do večjega prenosnega toka. Lastnosti samega zapalnika so tudi faktor.

​III. Ključni načeli uporabe in postopek preverjanja​

1. ​Zlato pravilo​
   Za zagotovitev varnosti mora biti izpolnjena naslednja pogoj:
   Vrednost trofaznega prekinitvenega toka na nizkonapetostni strani busbarja transformatorja, pretvorjena na visokonapetostno stran (Isc) > Dejanski prenosni tok kombinirane električne naprave (Ic,zy)
   • ​Če je izpolnjen: Trofazni prekinitveni tok prekine zapalnik, zaščiti pa preklopnik.
   • ​Če ni izpolnjen: Preklopnik je prisiljen prekiniti tok (približno dvofazni prekinitveni tok) in prenaša zahtevno prehodno obnovitveno napetost (TRV), kar veliko poveča možnost neuspeha prekinitve in vodi do nesreč.
2. ​Koraki izbire in preverjanja​
   Za pravilno uporabo kombinirane električne naprave morajo biti sledili naslednji koraki:
3. ​Zbiranje sistemskih parametrov: Pridobi sistemsko prekinitveno kapaciteto, kapaciteto transformatorja in impedančno napetost.
4. ​Predhodna izbira: Na podlagi nominativnega toka transformatorja predhodno izberi primerna specifikacije zapalnika in tip preklopnika.
5. ​Izračun ključnih tokov:
   o Izračunaj trofazni prekinitveni tok na nizkonapetostni strani transformatorja in ga pretvori na visokonapetostno stran (Isc).
   o Glede na izbrane specifikacije zapalnika in čas T0 preklopnika, se sklicuj na krivuljo, ki jo zagotavlja proizvajalec, in pridobi dejanski prenosni tok (Ic,zy).
6. ​Izvedba ključnega preverjanja: Primerjaj Isc in Ic,zy.
   o Če je Isc > Ic,zy, preverjanje uspe in rešitev je bistveno varna.
   o Če je Isc < Ic,zy, rešitev nosi tveganja, in je potrebno sprejeti optimizacijske ukrepe (glej del IV).
7. ​Zadnje preverjanje zmogljivosti: Potrdi, ali je prekinitvena zmogljivost izbranega preklopnika pri nominativnem prenosnem toku večja od izračunanega Ic,zy. To služi kot zadnja varnostna ovira.

​IV. Smernice za različne situacije​

1. ​Kapaciteta transformatorja ≤ 630kVA​
   • ​Rešitev: Uporaba kombinirane električne naprave je običajno varna in ekonomična.
   • ​Razlaga: Kot kaže tabela, za transformatorje z kapaciteto 500kVA in 630kVA (s impedanco 4%) je pogoj Isc > Ic,zy lahko izpolnjen, če je sistemsko prekinitvena kapaciteta zadostna.
   • ​Priporočilo: Lahko se izbere običajna zračna kombinirana električna naprava.
2. ​Kapaciteta transformatorja 800 ~ 1250kVA​
   • ​Rešitev: Visoko tvegansko območje, strogo preverjanje je obvezno.
   • ​Analiza: Kot kaže tabela, celo z impedanco transformatorja 6% je težko izpolniti pogoj Isc > Ic,zy za transformatorje z kapaciteto 800kVA in višje. Če se izberejo vakuumski ali SF6 preklopniki z manjšim T0, je njihov prenosni tok večji, kar še bolj oteži izpolnitev pogoja.
   • ​Optimizacijski ukrepi:
   o Prednostno uporabite zračne preklopnike z daljšim časom prekida (T0) za zmanjšanje prenosnega toka in lažje izpolnitev pogoja.
   o Aktivno komunicirajte z proizvajalci, da se izvede, ali je mogoče vakuumski ali SF6 preklopniki prilagoditi (z zvišanjem T0) za dosego manjšega prenosnega toka.
   o Če se pogoj ne more izpolniti po izračunu in preverjanju, bi morala biti rešitev kombinirane električne naprave opuščena.
   • ​Zadnje priporočilo: Za transformatorje z kapaciteto 1000kVA in 1250kVA, zlasti suhe transformatorje, se močno priporoča neposredna uporaba prekiniteljev.
3. ​Kapaciteta transformatorja > 1250kVA​
   • ​Rešitev: Za zaščito in nadzor morajo biti uporabljeni prekinitelji.
   • ​Razlaga: Ravnina prekinitvenega toka pri tej kapaciteti presega zanesljiv obseg zaščite kombiniranih električnih naprav. Prekinitelji so edina varna možnost.

​V. Povzetek in posebne opombe​

1. ​Preverjanje je obvezno: Nikoli se ne osrečujte samo na izkušnje ali enostavno uporabite kombinirane električne naprave glede na kapaciteto transformatorja. Izračun in primerjava Isc in Ic,zy morata biti izvedena.
2. ​Upoštevajte vpliv vrste preklopnika: Ne predpostavljajte, da so vakuumski ali SF6 preklopniki z močnejšo prekinitveno zmogljivostjo boljši. Njih manjši T0 pripelje do večjega prenosnega toka, kar lahko oteži izpolnitev ključnega preverjanja in namesto tega vnesete tveganja.
3. ​Pomembnost sistemskih prekinitvenih kapacitet: Sistemsko prekinitveno kapaciteto neposredno vpliva na vrednost Isc. V sistemih z manjšimi prekinitvenimi kapacitami, kot so industrijski parki ali krajišča omrežja, so zgornji problemi bolj izraziti, zato je potrebno posebno pazljivost pri izbiri.