Suunniteltu usean kerran toistuvalle käytölle: Uusi sukupolvi älykkäästä suojauksesta ja ohjauksesta korkeajännitteisiin FC-piireihin

I. Ratkaisun yleiskatsaus​

Tämä ratkaisu tarjoaa kattavan suojauksen FC-piireille perustuen "korkeajänniteen tyhjiökontaktoreihin + korkeajänniteen sähkörajoittaviin fuusseihin". Se on erityisesti suunniteltu 3kV–12kV jännitesiirtoalueen korkeajänniteen moottoreiden, jakautumustransformatorien ja kondensaattoripankkien suojaamiseen ja hallintaan, erityisesti teollisuuden sovelluksiin, jotka vaativat useita toimintoja ja korkeaa luotettavuutta (esimerkiksi voimaloissa, suurissa tehtaissa ja kaivoksissa). Sen keskeinen etu on tarkka yhteistoiminnallisuus tyhjiökontaktorin ja sähkörajoittavan fuusin välillä, mikä mahdollistaa asteittaisen suojauksen ylikuormituksen ja lyhytkatkaisuvirheiden vastaan, samalla tarjoten taloudellista tehokkuutta, turvallisuutta ja älykkyyttä.

​II. Ytimen komponenttien tekniset ominaisuudet​

​1. Korkeajänniteen tyhjiökontaktori (FC-piirioperaatio- ja ylikuormituskeskeyttävä komponentti)​​
Korkeajänniteen tyhjiökontaktori on toimijana useissa piirioperaatioissa ja ylikuormitussähköjen keskeyttämisessä. Tekniset ominaisuudet ovat seuraavat:

• ​Ytimen rakenne:​​
• ​Tyhjiönkatkaisukammio:​​ Käyttää keramiikkakoteloa, jonka sisäinen tyhjiöaste on korkea 1,33×10⁻⁴ Pa, varmistamalla että kaari lopetetaan ensimmäisessä nollaistumispisteessä, saavutetaan öljöttömällä ja huollettomalla toiminnalla.
• ​Erikoistetty eristysrakennepohja ja lukitusmekanismi:​​ Integroi fuusinpaikkoja ja on varustettu tärkeällä lukitusmekanismilla. Tämä mekanismi varmistaa: ① Jos fuusi minkä tahansa vaiheessa sulkee, se välittömästi aktivoi kolmen vaiheen samanaikaisen kontaktorin keskeytyksen, estäen yksivaiheisen toiminnan; ② Jos fuusi minkään vaiheessa ei ole asennettu, se mekaanisesti lukitsee kontaktorin avaamasta, varmistamalla toiminnallisen turvallisuuden.
• ​Toimintamekanismi:​​ Käyttää sähkömagneettista mekanismia, tukevat useita avauksia ja sulkemisia operaatioita jopa 2000 kertaa/tunti, joka ylittää paljon katkaisijoiden kykyä.
• ​Toimintaperiaate ja keskeyttäminen:​​
• ​Keskeyttämisperiaate:​​ Käyttää tyhjiön kesyttävän kesyttävän mediumin korkeaa eristystä ja vahvaa kaarien lopettamiskykyä. Metallivapauden kaari, joka syntyy avauksessa, lopetetaan välittömästi nollaistumispisteessä, nopea dielektrinen vahvuuden palautuminen. Sen leikkausvirta on alle 0,5 A, tehokkaasti hillitsee kytkentäylijännitteitä, mikä on erittäin ystävällistä moottorin eristykselle.
• ​Pidätysmenetelmä:​​ Tukee sekä sähköistä itsepidättymistä (säästöllistä, vähän melua) että mekaanista itsepidättymistä (erittäin luotettavaa, häiriökieltoa). Käyttäjät voivat valita toiminnon vaatimuksista (esimerkiksi LHJCZR-sarja käyttää mekaanista itsepidättymistä).
• ​Avainarvoiset parametrit:​​

​2. Korkeajänniteen sähkörajoittava fuusi (FC-piiri lyhytkatkaisusuojauksen komponentti)​​
Korkeajänniteen sähkörajoittava fuusi toimii loppusuojana lyhytkatkaisuvirheiden vastaan. Sen ominaisuudet ovat seuraavat:

• ​Ydinominaisuus:​​ Tarjoaa välittömän (nopean katkaisun) suojauksen. Kun tapahtuu vakava lyhytkatkaisuvirhe (virta ylittää kontaktorin katkaisukapasiteetin), sen fuusimateriaali sulaa nopeasti ja keskeyttää piirin ennen kuin virta saavuttaa sen ennakoiman huipun. Katkaisuaika on erittäin lyhyt (millisekuntitaso), maksimoimaan virheen rajauksen energian ja suojelemaan alhaalla olevaa laitetta vahingosta.
• ​Perusvalintaperiaatteet:​​
• ​Nimittänyt jännite:​​ Ei saa olla alhaisempi kuin järjestelmän nimittänyt jännite, estääksesi fuusin toiminnassa syntyvän ylijännitteen ylittävän laitteen eristyskyvyn (yleensä rajoitettu alle 2,5 kertaa vaihejännitteeseen).
• ​Nimittänyt virta:​​ Vaatii kattavaa harkintaa normaaleista/ylikuormitusvirtaista, laitteen käynnistysvirtasuureista (esim. moottorin käynnistysvirta, transformatorin magneettovirta) ja varmistamaan selektiivisen yhteistoiminnallisuuden yläpuolella olevien suojalaitteiden kanssa (esim. releitä).
• ​Rooliasema:​​ Toimii varasuojana FC-piirissä. Normaalit ylikuormitukset ja pienemmät lyhytkatkaisuvirrat poistetaan yleisellä suojalaitteella, joka ohjaa tyhjiökontaktoria avautumaan. Fuusi toimii vain, kun virhevirta ylittää kontaktorin katkaisukapasiteetin tai jos kontaktori epäonnistuu toimimaan.

​III. Valintaviestit suojattavan kohteen perusteella​

​1. Moottorin suojafuusin valinta​
Moottorin käynnistysvirrat ovat korkeita ja kestovat pitkään, edellyttäen erityistä huomiota valinnassa estääksesi häiriöt.

• ​Suojauksen yhteistoiminnallisuuslogiikka:​​
• ​Ylikuormitus suojauksen (esim. pysähtyminen, toistuva käynnistys):​​ Toteutetaan käänteisaikareleilla, joilla ohjataan kontaktoria avautumaan.
• ​Lyhytkatkaisusuojauksen:​​ Toteutetaan fuusilla.
• ​Yhteistoiminnallisuusvaatimus:​​ Fuusin nimittänyt virta on oltava suurempi kuin moottorin käynnistysvirta, ja sen aika-virta-ominaisuuskäyrä on leikkaa releen käyrää yhdessä pisteessä täydellisen yhteistoiminnallisuuden saavuttamiseksi.
• ​Valintareferenssi (osaksi):​​

• ​Avainpiste:​​ Mitä pidempään käynnistysaika ja mitä korkeampi käynnistyshauki, sitä suurempi fuusinlinkin nimittänyt virta vaaditaan.

​2. Transformatorin suojafuusin valinta​
Valinta on varmistettava, että fuusi kestää transformatorin sulkemisen magnetisoitumisvirtan ja tarjoaa tehokasta suojaa sisäisiltä virheiltä.

• ​Valintareferenssi (osaksi):​​

​3. Kondensaattoripankan suojafuusin valinta​
Kondensaattoripankin kytkeminen tuottaa korkean taajuuden, korkean amplitudin sulkemisvirtauksen, joka asettaa erityisiä vaatimuksia fuusin valintaan.

• ​Erityishuomio:​​ On vahvistettava, että fuusi kestää läpivirtauksen energiaa (I²t) sulkemisvirtauksessa. Vaatimus: Sulkemisvirtauksen läpivirtauksen energia < 0,7 kertaa fuusin vähimmäistulivirtaenergia.
• ​Valintavaatimukset:​​
• Nimittänyt virta on yleensä 1,5-2,0 kertaa kondensaattorin nimittänyt virta.
• Jos sulkemisvirta on liian suuri, harkitse: ① erityisten kondensaattorifuusien valitsemista (esim. WFN-sarja); ② lisäämällä sarjaverkon sulkemisvirtarajoitusta kondensaattorin kanssa; ③ lisäämällä sarjaverkon tukkipistorasia osassa.
• ​Suosituksena:​​ Sarjaverkon sulkemisvirtarajoitus on käytettävä, kun (Sulkemisvirtauksen huippu * sulkemisvirtauksen taajuus) > 20000 tai erittäin tiheydessä toimittaessa.

​IV. Sovellusalat ja tyypilliset tapaukset​

​1. Sovellusalat​
FC-piiriratkaisu ei ole yleispätevä. Sen sovellettavat rajat ovat seuraavat:

• ​Korkeajänniteen moottorit:​​ ≤ 1200 kW
• ​Jakautumustransformatorit:​​ ≤ 1600 kVA
• ​Kondensaattoripankit:​​ ≤ 1200 kvar
  Näiden kapasiteettirajojen yläpuolella on valittava korkeamman katkaisukapasiteetin ja dynaamisen/lämpöisen vakauden omaava tyhjiökatkaisijaratkaisu varmistaakseen turvallisuuden.

​2. Tyypillisten tapausten vahvistaminen​
Tämä ratkaisu on onnistuneesti käytetty monissa projekteissa, toimiessaan vakaina ja luotettavina:

• ​Tapaus 1: Kemiantehdas, Texas, Yhdysvallat (usein toiminta ja räjähtävä ympäristö)​​
• ​Projektin yleiskatsaus:​​ Tämä suuri kemiallinen base tarvitsi useita aloitus- ja pysäytyskäskyjä korkeajänniteen pumpuille ja kompressori-moottoreille useissa tuotantolinjoissa, ympäristövaatimukset räjähtävälle ja korkealle luotettavuudelle.
• ​Näytetty etu:​​ Kontaktorin 2000 operaatiota/tunti täsmäsi täydellisesti prosessin säätelytarpeisiin; fuusin ja relen tarkka yhteistoiminnallisuus takasi tarkka lyhytkatkaisusuojauksen moottoreille useissa käynnistysilman häiriöillä; tyhjiönkatkaisukammion matala leikkausvirta (<0,5 A) tehokkaasti hillitsi kytkentäylijännitteitä, suojaamalla vanhojen moottorien eristystä. Kokonaan ratkaisu säästi huomattavan investoinnin verrattuna tyhjiökatkaisijan kytkentälaitteisiin.
• ​Tapaus 2: Autotehdas, Baijeri, Saksa (transformatorin ja kondensaattorikompensaation suojauksen)​​
• ​Projektin yleiskatsaus:​​ Uusi älytehdas tarvitsi vakaita, laadukkaita sähköntoimituksia monille robotin servojärjestelmille automatisoiduilla tuotantolinjoilla, yhdessä useiden kuivatustyypin jakautumustransformatoreiden ja kondensaattorikompensaation kanssa.
• ​Näytetty etu:​​ Fuusin nimittänyt virta valittiin täysin huomioiden transformatorin magnetisoitumisvirtan, välttäen häiriöitä sulkemisessa. Kondensaattoripankkien käsittelyssä erityisfuusit onnistuivat kestämään sulkemisvirtauksen vaikutusta (I²t-tarkastus hyväksytty). Kontaktorin matala pomppaus varmisti kondensaattorin kytkentän ilman uudelleen syttyvää, suojaamalla verkon sähkölaatua.

​V. Ratkaisun etujen yhteenveto​

1. ​Korkea luotettavuus:​​ Tyhjiönkatkaisukammio on huolletonta miljoonien operaatioiden mekaaninen elinkaari; fuusit tarjoavat millisekuntitasoisen nopean katkaisusuojauksen.
2. ​Vahva turvallisuus:​​ Mekaaninen lukitusmekanismi estää yksivaiheisen toiminnan ja sulkemisen potentiaalisilla vaaroilla; matala leikkausvirta suojelee laitteen eristystä.
3. ​Hyvä taloudellisuus:​​ Tyhjiökatkaisijan kytkentälaitteihin verrattuna FC-kytkentälaitteet tarjoavat alhaisemman kustannuksen, pienemmän koon ja erittäin korkean kustannustehokkuuden.
4. ​Älykkäisyys:​​ Kontaktorit voidaan integroida sujuvasti mikroprosessoriperäisiin suojalaitteisiin, mahdollistaen etäseurannan, älykkään hallinnan ja tiedonsiirron.
5. ​Helppo huolto:​​ Ytimekäiset komponentit on suunniteltu huolletta toimimaan; fuusin toiminnan jälkeen vain samaa spesifikaatiota olevan fuusinlinkin korvaaminen tarvitaan, tehdä toiminta yksinkertaiseksi.