Högspänningsbelastningsbrytare - sikring kombinationslöst elektrisk apparatlösning: Säkerhetsanvändningsguide baserad på överföringsström

I. Kärnfråga och mål​
Detta lösning syftar till att hantera säkerhetsriskerna som uppstår vid oöverensstämmelse mellan kärnparametern "överföringsström" i "belastningsbrytare-fusssammansatta elektriska apparater" och det faktiska systemets kortslutningsström vid skydd av strömförstärkare. Målet är att ge en tydlig uppsättning riktlinjer för urval, verifiering och användning, vilket garanterar att den sammansatta elektriska apparaten fungerar korrekt och pålitligt under strömförstärkars fel. Detta förhindrar att belastningsbrytaren skadas på grund av strömbrytning utanför dess kapacitet och skyddar hela distributionsystemet.

​II. Nyckelbegrepp: Överföringsström​

1. ​Definition och mekanism​
   Överföringsströmmen är den kritiska strömvärdet som bestämmer om en felfström bryts av fusset eller belastningsbrytaren. Dess inträffande är nära relaterat till arbetsmekanismen hos den sammansatta elektriska apparaten:
   • ​Liten felfström: Fuset i en fas (den första att klarna) smälter först, och dess slägg utlöser belastningsbrytarmekanismen, vilket gör att alla tre poler av belastningsbrytaren öppnas samtidigt och bryter den återstående tvåfasströmmen.
   • ​Stor felfström: Alla tre fuser smälter nästan samtidigt och snabbt, vilket bryter felfströmmen innan belastningsbrytaren öppnas.
   • Överföringsströmmen är precis gränsen mellan dessa två driftlägen.
2. ​Officiell fastställningsmetod​
   Enligt IEC-standarder fastställs överföringsströmmen (Itr) baserat på:
   • Belastningsbrytarens totala bryttid (T0): Tiden från utlösning av fuset slägg till fullständig separation av belastningsbrytarens kontakter.
   • Fuset tids-strömkarakteristikkurva: På karakteristikkurvan med en tillverkningsavvikelse på -6,5% är strömvärdet som motsvarar en drifttid på 0,9 × T0 överföringsströmmen.
3. ​Klassificering och påverkande faktorer​
   • ​Nominell överföringsström: Standardvärdet som ges av tillverkaren, baserat på det maximala fuset elementets betygsättning.
   • ​Faktisk överföringsström (Ic,zy)​: Värdet som måste verifieras i ingenjörsapplikationer, hämtat från karakteristikkurvan baserat på det faktiskt valda fuset elementets betygsättning och T0.
   • ​Huvudpåverkande faktorer: Belastningsbrytarens bryttid T0 är den primära faktorn. Ett mindre T0 resulterar i en större överföringsström. Fusets egna egenskaper är också en faktor.

​III. Kärnprinciper för användning och verifieringsprocess​

1. ​Gyllene regel​
   För att säkerställa säkerhet måste följande villkor uppfyllas:
   Värdet av trefasig kortslutningsström på strömförstärkarens lågspänningsbuss, konverterad till högspänningssidan (Isc) > Faktisk överföringsström av den sammansatta elektriska apparaten (Ic,zy)
   • ​När uppfyllt: Trefasig kortslutningsström bryts av fuset, skyddar belastningsbrytaren.
   • ​När inte uppfyllt: Belastningsbrytaren tvingas bryta strömmen (ungefär tvåfasig kortslutningsström) och utsätts för hård Transient Recovery Voltage (TRV), vilket gör strömbrytning misslyckande mycket troligt och leder till olyckor.
2. ​Urvals- och verifieringssteg​
   För att korrekt använda den sammansatta elektriska apparaten måste följande steg följas:
3. ​Samlar systemparametrar: Hämtar systemets kortslutningskapacitet, strömförstärkarens kapacitet och impedansspänning.
4. ​Förhandsurval: Baserat på strömförstärkarens nominella ström, väljs lämpliga fusespecifikationer och belastningsbrytartyp preliminärt.
5. ​Beräknar viktiga strömmar:
   o Beräknar trefasig kortslutningsström på strömförstärkarens lågspänningsbuss och konverterar den till högspänningssidan (Isc).
   o Baserat på de valda fusespecifikationerna och belastningsbrytarens T0-tid, refererar till tillverkarens levererade kurva för att få den faktiska överföringsströmmen (Ic,zy).
6. ​Genomför kärnverifiering: Jämför Isc och Ic,zy.
   o Om Isc > Ic,zy, verifieringen godkänds, och lösningen är i princip säker.
   o Om Isc < Ic,zy, lösningen innebär risker, och optimeringsåtgärder måste vidtas (se Del IV).
7. ​Slutlig kapacitetsverifiering: Bekräfta om den valda belastningsbrytarens nominella överföringsströmbrytkapacitet är större än den beräknade Ic,zy. Detta fungerar som det slutliga säkerhetsbarriären.

​IV. Riktlinjer för olika scenarion​

1. ​Strömförstärkarkapacitet ≤ 630kVA​
   • ​Lösning: Användning av en sammansatt elektrisk apparat är vanligtvis säker och ekonomisk.
   • ​Förklaring: Som visas i tabellen, för 500kVA och 630kVA strömförstärkare (med 4% impedans), uppfylls villkoret Isc > Ic,zy enkelt när systemets kortslutningskapacitet är tillräcklig.
   • ​Rekommendation: Vanliga pneumatiska belastningsbrytare kan väljas.
2. ​Strömförstärkarkapacitet 800 ~ 1250kVA​
   • ​Lösning: Högriskzons, strikt verifiering är obligatorisk.
   • ​Analys: Som visas i tabellen, även med en strömförstärkare impedans på 6%, är det svårt att uppfylla villkoret Isc > Ic,zy för strömförstärkare med kapacitet 800kVA och över. Om vakuum eller SF6 belastningsbrytare med mindre T0 väljs, blir deras överföringsström större, vilket gör det ännu svårare att uppfylla villkoret.
   • ​Optimeringsåtgärder:
   o Prioritera användning av pneumatiska belastningsbrytare med längre bryttid (T0) för att minska överföringsströmmen och göra det lättare att uppfylla villkoret.
   o Kommunicera aktivt med tillverkare för att fråga om vakuum eller SF6 belastningsbrytare kan justeras (genom att öka T0) för att uppnå ett mindre överföringsströmvärde.
   o Om villkoret inte kan uppfyllas efter beräkning och verifiering, bör lösningen med sammansatt elektrisk apparat avskaffas.
   • ​Slutlig rekommendation: För 1000kVA och 1250kVA strömförstärkare, särskilt torrstyrda strömförstärkare, rekommenderas starkt att direkt använda strömbrytare.
3. ​Strömförstärkarkapacitet > 1250kVA​
   • ​Lösning: Strömbrytare måste användas för skydd och styrning.
   • ​Förklaring: Kortslutningsströmnivån vid denna kapacitet överstiger den tillförlitliga skyddsintervallet för sammansatta elektriska apparater. Strömbrytare är den enda säkra valet.

​V. Sammanfattning och speciella anmärkningar​

1. ​Verifiering är obligatorisk: Aldrig lita bara på erfarenhet eller enkelt applicera sammansatta elektriska apparater baserat på strömförstärkarens kapacitet. Beräkning och jämförelse av Isc och Ic,zy måste utföras.
2. ​Beakta påverkan av belastningsbrytartyp: Inte blint anta att vakuum eller SF6 belastningsbrytare med starkare brytkapacitet är bättre. Deras mindre T0 resulterar i en större överföringsström, vilket kan göra det svårare att uppfylla kärnverifieringsvillkoret och istället introducera risker.
3. ​Betydelsen av systemets kortslutningskapacitet: Systemets kortslutningskapacitet påverkar värdet av Isc direkt. I system med mindre kortslutningskapaciteter, som industriparker eller nätets ändpunkter, blir de ovan nämnda problemen mer framträdande, och extra försiktighet krävs vid urval.