Designet til Frequent Operation: En Nystandard Intelligent Beskyttelses- og Kontrol-løsning for Højspændings FC-kredsløb

I. Løsningsoversigt​

Denne løsning sigter mod at levere en omfattende beskyttelsesløsning for FC-kredsløb baseret på "Højspændingsvakuumkontaktorer + højspændingsstrømbegrænsede sikringer". Den er specielt designet til beskyttelse og kontrol af højspændingsmotorer, distributionstransformatorer og kondensatorbanker i spændingsområdet 3kV til 12kV, især velegnet til industrielle anvendelser, der kræver hyppig drift og høj pålidelighed (som kraftværker, store fabrikker og gruveindustri). Dens kernefordele ligger i den præcise koordinering mellem vakuumkontaktoren og strømbegrænsede sikringen, der opnår trinvis beskyttelse mod overbelastnings- og kortslutningsfejl, samtidig med at den tilbyder økonomisk effektivitet, sikkerhed og intelligens.

​II. Tekniske karakteristika for kernekomponenter​

​1. Højspændingsvakuumkontaktor (FC-kredsløbsdrift og -overbelastningsafbrydelseskomponent)​​
Højspændingsvakuumkontaktoren er aktuatoren for hyppig kredsløbsdrift og afbrydelse af overbelastningsstrømme. Dens tekniske karakteristika er følgende:

• ​Kernestruktur:​​
• ​Vakuumafbrydelseskammer:​​ Bruger en keramisk beholder med et intern vakuumpres som højt som 1.33×10⁻⁴ Pa, der sikrer, at bue bliver succesfuldt udslettet ved den første strøm nulpunkt, hvilket opnår olie-fri og vedligeholdelsesfri drift.
• ​Isolationsmonteringsstykke og låsesmekanisme:​​ Integrerer sikringsmonteringer og er udstyret med en afgørende låsesmekanisme. Denne mekanisme sikrer: ① Hvis en sikring i en fase springer, udløser det øjeblikkeligt en trefasersimultan trip af kontaktoren, hvilket undgår ensidig drift; ② Hvis en sikring i en fase ikke er installeret, låser den kontaktoren mekanisk fra lukning, hvilket sikrer driftssikkerhed.
• ​Driftsmekanisme:​​ Anvender en elektromagnetisk mekanisme, der understøtter hyppige åbnings- og lukningsoperationer op til 2000 gange/timer, langt overtrædende kraftbryders evne.
• ​Drifts- og afbrydelsesprincip:​​
• ​Afbrydelsesprincip:​​ Udnytter vakuummediumets høje isolation og stærke buedempningskapacitet. Metalvaporbuen, der dannes under åbning, slukkes øjeblikkeligt ved strøm nulpunkt, med hurtig dielektrisk styrkegenoprettelse. Dens klippestrøm er under 0.5A, hvilket effektivt dæmper skifteoverstrømninger, hvilket er yderst venligt over for motorisolation.
• ​Holdemetode:​​ Understøtter både elektrisk selvhold (energisparende, lav støj) og mekanisk selvhold (høj pålidelighed, støjfri). Brugere kan vælge baseret på driftskrav (f.eks. LHJCZR-serien bruger mekanisk selvhold).
• ​Nøgleparametre:​​

​2. Højspændingsstrømbegrænsede sikring (FC-kredsløbs kortslutningsbeskyttelseskomponent)​​
Højspændingsstrømbegrænsede sikring fungerer som den ultimative beskyttelseskomponent for kortslutningsfejl. Dens karakteristika er følgende:

• ​Kernefunktion:​​ Leverer øjeblikkelig (hurtigbrydende) beskyttelse. Når en alvorlig kortslutningsfejl forekommer (strøm overskrider kontaktorens afbrydelseskapacitet), smelter dens fusible element hurtigt og afbryder kredsløbet, før strømmen når sit potentielle top. Afbrudstiden er yderst kort (millisekund niveau), hvilket maksimalt begrænser fejlstrømenergi og beskytter nedstrømsudstyr mod skade.
• ​Grundlæggende valgprincipper:​​
• ​Nominel spænding:​​ Må ikke være lavere end systemets nominelle spænding for at forhindre, at overstrøm genereret under sikringsdrift overstiger udstyrets isolationsudholdenhed (typisk begrænset til under 2.5 gange fasespændingen).
• ​Nominel strøm:​​ Kræver en helhedsbaseret overvejelse af normale/overbelastningsstrømme, udstyrs startindsparksegenskaber (f.eks. motorstarterstrøm, transformator magnetiseringsindspark) og sikring selektiv koordinering med ovenstående beskyttelsesenheder (f.eks. relæer).
• ​Rollepositionering:​​ Fungerer som backup-beskyttelse inden for FC-kredsløbet. Normale overbelastninger og mindre kortslutningsstrømme ryddes af det komplette beskyttelsesudstyr, der signalerer vakuumkontaktoren til at åbne. Sikringen virker kun, når fejlstrømmen overstiger kontaktorens afbrydelseskapacitet eller hvis kontaktoren ikke fungerer.

​III. Valg vejledning baseret på beskyttet objekt​

​1. Vælg sikring til motorbekyttelse​
Motorstarterstrømme er høje og varigheden lang, hvilket kræver ekstra forsigtighed i valget for at forhindre unøjagtig drift.

• ​Beskyttelseskoordineringslogik:​​
• ​Overbelastningsbeskyttelse (f.eks. stall, gentagne starter):​​ Implementeret af inverse-tidsrelæer, der driver kontaktoren til at åbne.
• ​Kortslutningsbeskyttelse:​​ Implementeret af sikringen.
• ​Koordineringskrav:​​ Sikringens nominelle strøm skal være større end motorens starterstrøm, og dens tids-strøm karakteristik kurve skal krydse relæets kurve ved ét punkt for at opnå perfekt koordinering.
• ​Valgreference (uddrag):​​

• ​Nøglepunkt:​​ Jo længere starttiden og jo højere startfrekvens, des større den nødvendige sikringslink nominel strøm.

​2. Vælg sikring til transformatorbeskyttelse​
Valget skal sikre, at sikringen kan holde ud mod transformatorens lukning magnetiseringsindsparkstrøm, mens den yder effektiv beskyttelse mod interne fejl.

• ​Valgreference (uddrag):​​

​3. Vælg sikring til kondensatorbankbeskyttelse​
Kondensatorbank switching genererer høgfrekvent, højamplitud lukningsindsparkstrøm, hvilket stiller særlige krav til sikringsvalg.

• ​Særlig overvejelse:​​ Skal verificere, at sikringen kan holde ud mod igennemgangsenergien (I²t) af lukningsindsparkstrøm. Krav: Indspark igennemgangsenergi < 0.7 gange sikringens minimum pre-arcing energi.
• ​Valgkrav:​​
• Nominel strøm er typisk 1.5~2.0 gange kondensatorens nominelle strøm.
• Hvis indsparkstrømmen er for stor, overvej: ① Vælg dedikerede kondensator sikringer (f.eks. WFN serie); ② Tilføj en række strømbegrænsende reaktor med kondensatoren; ③ Tilføj en række demping resistor i grenen.
• ​Anbefaling:​​ En strømbegrænsende reaktor skal anvendes, når (Indspark top strøm * Indspark frekvens) > 20000 eller under ekstremt hyppige operationer.

​IV. Anvendelsesområde og typiske tilfælde​

​1. Anvendelsesområde​
FC-kredsløbsløsningen er ikke universel. Dens anvendelige grænser er følgende:

• ​Højspændingsmotorer:​​ ≤ 1200 kW
• ​Distributionstransformatorer:​​ ≤ 1600 kVA
• ​Kondensatorbanker:​​ ≤ 1200 kvar
  Uden for disse kapacitetsområder skal en vakuumkraftbrydersolution med højere afbrydelseskapacitet og dynamisk/termisk stabilitet vælges for at sikre sikkerhed.

​2. Typiske tilfælde bekræftelse​
Denne løsning er blevet anvendt med succes i flere projekter, driftende stabil og pålideligt:

• ​Tilfælde 1: Kemisk fabrik, Texas, USA (Hyppig drift og eksplosionsfarlig miljø)​​
• ​Projektoversigt:​​ Dette store kemiske grundlag havde brug for hyppig start-stop kontrol for højspændingspumper og kompressor motorer på flere produktionslinjer, med miljøkrav til eksplosionsfarlig og høj pålidelighed.
• ​Fordel vist:​​ Kontaktorens 2000 operationer/timers frekvens passede perfekt procesjusteringsbehov; præcis koordinering mellem sikring og relæ sikrede præcis kortslutningsbeskyttelse for motorer under hyppig starter uden unøjagtig drift; den lave klippestrøm (<0.5A) leveret af vakuumafbrydelseskammeret effektivt dæmpede skifteoverstrømninger, beskyttede ældre motors isolation. Den samlede løsning sparede betydelig investering sammenlignet med vakuumkraftbryder switchgear.
• ​Tilfælde 2: Bilerfabrik, Bayern, Tyskland (Transformator og kondensator kompensation beskyttelse)​​
• ​Projektoversigt:​​ En ny smart produktion fabrik havde brug for stabil, højkvalitet strømforsyning for mange robot servo systemer på automatiserede produktionslinjer, ledsaget af flere tør-transformatorer og kondensator kompensationsbanker.
• ​Fordel vist:​​ Sikring nominel strøm valg fuldt overvejede transformator magnetiseringsindspark karakteristikker, undgik unøjagtig drift under lukning. For kondensatorbanker, dedikerede sikringer lykkedes i at holde ud mod lukningsindspark påvirkning (I²t verifikation passeret). Kontaktorens lave hoppe sikrede kondensator switching uden gen-ignition, beskyttede strømkvalitet på nettet.

​V. Løsning fordel resumé​

1. ​Høj pålidelighed:​​ Vakuumafbrydelseskammer er vedligeholdelsesfri med en mekanisk levetid på op til millioner af operationer; sikringer leverer millisekund niveau hurtigbrydende beskyttelse.
2. ​Stærk sikkerhed:​​ Mekanisk låsesmekanisme forhindrer ensidig drift og lukning med potentielle farer; lav klippestrøm beskytter udstyrs isolation.
3. ​God økonomi:​​ Sammenlignet med vakuumkraftbryder switchgear, FC switchgear tilbyder lavere kost, mindre størrelse og yderst høj kosteffektivitet.
4. ​Intelligent:​​ Kontaktorer kan integreres naadløst med mikroprocessor-baserede beskyttelsesenheder, der gør det muligt for fjernmonitoring, intelligent kontrol og data upload.
5. ​Lett vedligeholdelse:​​ Kernekomponenter er designet for vedligeholdelsesfri drift; efter sikrings drift, kræves kun erstatning med en samme-specifikation sikrings link, gør drift simpel.