Високовольтний вимикач завантаження - рішення комбінованого електричного приладу з предохранителем: Керівництво з безпечної додаткової застосування на основі передавального струму

I. Основна проблема та мета​
Цей рішення має на меті вирішити питання безпеки, що виникають через невідповідність між ключовим параметром "перехідний струм" у "комбінованому електрообладнанні з навантажувачем-вимикачем і плавким пристроєм" та фактичним системним короткозамкненням струму при захисті електроперетворників. Мета полягає в наданні чіткого набору рекомендацій для вибору, перевірки та застосування, забезпечуючи правильне та надійне функціонування комбінованого електрообладнання під час аварійних ситуацій з електроперетворниками. Це запобігає пошкодженню навантажувача через переривання струму, який перевищує його можливості, та забезпечує захист всієї розподільчої системи.

​II. Ключова концепція: Перехідний струм​

1. ​Визначення та механізм​
   Перехідний струм - це критичне значення струму, яке визначає, чи буде аварійний струм перериваний плавким пристроєм або навантажувачем. Його виникнення тісно пов'язане з механізмом роботи комбінованого електрообладнання:
   • ​Малий аварійний струм: Сплавляється плавкий пристрій одного фази (перша, яка сплавиться), і його ударник активує механізм навантажувача, що призводить до одночасного відкриття всіх трьох полюсів навантажувача та переривання залишкового струму двох інших фаз.
   • ​Великий аварійний струм: Практично одночасно та швидко сплавляються всі три плавкі пристрої, перериваючи аварійний струм перед тим, як навантажувач відкривається.
   • Перехідний струм - саме границя між цими двома режимами роботи.
2. ​Офіційний метод визначення​
   Згідно зі стандартами IEC, перехідний струм (Itr) визначається на основі:
   • Загальний час переривання навантажувача (T0): Час від активації ударника плавкого пристрою до повного розділення контактів навантажувача.
   • Характеристична крива струму-часу плавкого пристрою: На характеристичній кривій з відхиленням виробництва -6,5% значення струму, що відповідає часу роботи 0,9 × T0, є перехідним струмом.
3. ​Класифікація та впливові фактори​
   • ​Номінальний перехідний струм: Стандартне значення, надане виробником, на основі максимальної номінальної величини плавкого пристрою.
   • ​Фактичний перехідний струм (Ic,zy)​: Значення, яке необхідно перевірити в інженерних застосуваннях, отримане з характеристичної кривої на основі фактично обраної номінальної величини плавкого пристрою та T0.
   • ​Основні впливові фактори: Час переривання T0 навантажувача є головним фактором. Менший T0 призводить до більшого перехідного струму. Також важливими є характеристики самого плавкого пристрою.

​III. Основні принципи застосування та процес перевірки​

1. ​Золоте правило​
   Для забезпечення безпеки повинно виконуватися наступне умова:
   Значення трифазного короткозамкнення струму на нижньому напруговому шинопроводі електроперетворника, перетворене на верхній напруговий шинопровід (Isc) > Фактичний перехідний струм комбінованого електрообладнання (Ic,zy)
   • ​При виконанні: Трифазний короткозамкнення струм переривається плавким пристроєм, захищаючи навантажувач.
   • ​При невиконанні: Навантажувач змушенний переривати струм (приблизно двофазний короткозамкнення струм) та страждає від жорсткого Відновлювального Временного Напруги (TRV), що робить дуже ймовірним невдале переривання та призводить до аварій.
2. ​Кроки вибору та перевірки​
   Для правильного застосування комбінованого електрообладнання необхідно дотримуватися наступних кроків:
3. ​Збирання системних параметрів: Отримати системну короткозамкнення ємність, ємність електроперетворника та опір напруги.
4. ​Перевірний вибір: На основі номінального струму електроперетворника, предварительно вибрати відповідні специфікації плавкого пристрою та тип навантажувача.
5. ​Розрахунок ключових струмів:
   o Розрахувати трифазний короткозамкнення струм на нижньому напруговому шинопроводі електроперетворника та перетворити його на верхній напруговий шинопровід (Isc).
   o На основі обраних специфікацій плавкого пристрою та часу T0 навантажувача, звернутися до кривої, наданої виробником, для отримання фактичного перехідного струму (Ic,zy).
6. ​Виконання ключової перевірки: Порівняти Isc і Ic,zy.
   o Якщо Isc > Ic,zy, перевірка пройдена, і рішення є суттєво безпечним.
   o Якщо Isc < Ic,zy, рішення несе ризики, і необхідно прийняти оптимізаційні заходи (див. Розділ IV).
7. ​Остаточна перевірка можливостей: Підтвердити, чи є номінальна здатність переривання обраного навантажувача більшою за розрахований Ic,zy. Це служить остаточною безпечницею.

​IV. Рекомендації для різних сценаріїв​

1. ​Ємність електроперетворника ≤ 630 кВА​
   • ​Рішення: Використання комбінованого електрообладнання зазвичай є безпечним і економічно вигідним.
   • ​Пояснення: Як показано в таблиці, для електроперетворників 500 кВА та 630 кВА (з опором 4%) умова Isc > Ic,zy легко виконується, коли системна короткозамкнення ємність достатня.
   • ​Рекомендація: Можна обрати звичайні пневматичні навантажувачі комбінованого електрообладнання.
2. ​Ємність електроперетворника 800 ~ 1250 кВА​
   • ​Рішення: Високоризикований діапазон, обов'язкова строга перевірка.
   • ​Аналіз: Як показано в таблиці, навіть з опором 6%, важко виконати умову Isc > Ic,zy для електроперетворників з ємністю 800 кВА і більше. Якщо вибрати вакуумні або SF6 навантажувачі з меншим T0, їх перехідний струм буде більшим, що робить виконання умови ще складнішим.
   • ​Оптимізаційні заходи:
   o Приоритетно використовувати пневматичні навантажувачі з довшим часом переривання (T0) для зменшення перехідного струму та спростування виконання умови.
   o Активно спілкуватися з виробниками, щоб дізнатися, чи можна налаштувати вакуумні або SF6 навантажувачі (збільшивши T0) для досягнення меншого значення перехідного струму.
   o Якщо після розрахунку та перевірки умова не виконується, слід відмовитися від рішення комбінованого електрообладнання.
   • ​Остаточна рекомендація: Для електроперетворників 1000 кВА та 1250 кВА, особливо сухих, сильніше рекомендується безпосередньо використовувати автоматичні вимикачі.
3. ​Ємність електроперетворника > 1250 кВА​
   • ​Рішення: Обов'язково використовувати автоматичні вимикачі для захисту та контролю.
   • ​Пояснення: Рівень короткозамкнення струму при такій ємності перевищує надійний діапазон захисту комбінованого електрообладнання. Автоматичні вимикачі є єдиним безпечним вибором.

​V. Підсумок та спеціальні зауваження​

1. ​Обов'язкова перевірка: Ніколи не спираючись лише на досвід або просто застосовуючи комбіноване електрообладнання на основі ємності електроперетворника. Необхідно виконати розрахунок та порівняння Isc та Ic,zy.
2. ​Урахування впливу типу навантажувача: Не слід сліпо вважати, що вакуумні або SF6 навантажувачі з більшою здатністю переривання є кращими. Їх менший T0 призводить до більшого перехідного струму, що може ускладнити виконання ключової перевірки та, навпаки, ввести ризики.
3. ​Важливість системної короткозамкнення ємності: Системна короткозамкнення ємність прямо впливає на значення Isc. У системах з меншою короткозамкнення ємності, таких як промислові парки або кінцеві точки мережі, вище згадані питання стають більш вираженими, і під час вибору потрібна додаткова обережність.