Dizajnirano za često korištenje Nova generacija inteligentnog sustava za zaštitu i kontrolu visokonaponskih FC krugova

I. Pregled rješenja​

Ovo rješenje ima za cilj pružanje kompletnog sustava za zaštitu FC krugova temeljenog na "Visokonaponskim vakuumskim kontaktorima + visokonaponskim ograničiteljima struje". Posebno je dizajnirano za zaštitu i kontrolu visokonaponskih motora, distribucijskih transformatora i kondenzatorskih baza u rasponu napona od 3kV do 12kV, posebno prikladno za industrijske primjene koje zahtijevaju čestu operaciju i visoku pouzdanost (poput elektranama, velikim tvornicama i rudnicima). Njegov ključni predak leži u preciznoj koordinaciji između vakuumskog kontaktora i ograničitelja struje, postizajući stupnjevitu zaštitu protiv preopterećenja i prekida struje, uz ekonomičnost, sigurnost i inteligenciju.

​II. Tehnička značajka ključnih komponenti​

​1. Visokonaponski vakuumski kontaktor (komponenta za upravljanje FC krugom i prekid preopterećenja)​​
Visokonaponski vakuumski kontaktor je aktuator za čestu operaciju kruga i prekid preopterećenih struja. Njegove tehničke značajke su sljedeće:

• ​Jezgra strukture:​​
• ​Vakuumski prekidni prostor:​​ Koristi keramičku omotaču s unutarnjom vakuumskom razinom do 1.33×10⁻⁴ Pa, što osigurava da luk uspješno ugasi na prvom nultočki struje, postizajući rad bez ulja i bez održavanja.
• ​Izolacijska montažna konzola i mehanizam interlokiranja:​​ Integrira nosače za ograničitelje struje i opremljen je ključnim mehanizmom interlokiranja. Taj mehanizam osigurava: ① Ako se ograničitelj struje u bilo kojem fazi ispalji, odmah aktivira trofazni istovremeni prekid kontaktora, spriječavajući rad samo s jednom fazom; ② Ako se ograničitelj struje u bilo kojem fazi ne postavi, mehanički zaključava kontaktor od zatvaranja, osiguravajući sigurnost operacije.
• ​Mehanizam rada:​​ Koristi elektromagnetski mehanizam, podržavajući česte otvaranja i zatvaranja do 2000 puta/sat, daleko premašujući sposobnosti prekidača.
• ​Princip rada i prekida:​​
• ​Princip prekida:​​ Koristi visoku izolaciju i jaku sposobnost ugašenja luka vakuumskog medija. Metalni parni luk generiran tijekom otvaranja brzo se ugasi na nultočki struje, s brzom obnavljanjem dielektrične čvrstoće. Njegova rezna struja je ispod 0.5A, efektivno suzbijajući prekidačke preopterećenja, što je izuzetno prijateljsko prema izolaciji motora.
• ​Način održavanja:​​ Podržava oba načina, električno samoodržavanje (energetski učinkovito, niski buka) i mehaničko samoodržavanje (visoka pouzdanost, otpornost na smetnje). Korisnici mogu birati na temelju operativnih zahtjeva (npr., serija LHJCZR koristi mehaničko samoodržavanje).
• ​Ključni nominirani parametri:​​

​2. Visokonaponski ograničitelj struje (komponenta za zaštitu od prekida struje u FC krugu)​​
Visokonaponski ograničitelj struje služi kao krajnja komponenta za zaštitu od teških prekida struje. Njegove značajke su sljedeće:

• ​Glavna funkcija:​​ Pruža trenutnu (brzu) zaštitu. Kada se dogodi težak prekid struje (struja premaši prekidnu sposobnost kontaktora), njegov element brzo se topi i prekida krug prije nego što struja doseže svoj potencijalni vrh. Vrijeme prekida je izuzetno kratko (milisekundni nivo), maksimalno ograničavajući energiju prekida struje i štitići nadograđeno opreme od oštećenja.
• ​Osnovni principi odabira:​​
• ​Nominirani napon:​​ Ne smije biti niži od nominiranog napona sustava kako bi se spriječilo da preopterećenje generirano tijekom rada ograničitelja struje premaši izolacijsku toleranciju opreme (obično ograničeno na ispod 2.5 puta fazi napon).
• ​Nominirana struja:​​ Zahtijeva kompleksnu razmatranju normalnih/preopterećenih struja, karakteristika početnog talasa opreme (npr., početna struja motora, magnetizacijski početni talas transformatora) i osiguravanje selektivne koordinacije s nadograđenim zaštitnim uređajima (npr., releji).
• ​Pozicioniranje uloge:​​ Služi kao rezervna zaštita unutar FC kruga. Normalna preopterećenja i manji prekidi struje su otklonjivi putem signala kompleksnog zaštitnog uređaja koji upravlja vakuumskim kontaktorom. Ograničitelj struje radi samo kada prekidačka struja premaši prekidnu sposobnost kontaktora ili ako kontaktor ne radi.

​III. Smjernice za odabir temeljene na zaštićenom objektu​

​1. Odabir ograničitelja struje za zaštitu motora​
Početne struje motora su visoke i dugotrajne, zahtijevajući dodatnu pažljivost u odabiru kako bi se spriječili nepotrebni radovi.

• ​Logika koordinacije zaštite:​​
• ​Zaštita od preopterećenja (npr., stalling, ponovljena početna):​​ Implementirana putem inverznih vremenskih releja, pokreće kontaktor da se otvori.
• ​Zaštita od prekida struje:​​ Implementirana putem ograničitelja struje.
• ​Zahtjev za koordinacijom:​​ Nominirana struja ograničitelja struje mora biti veća od početne struje motora, a njegov vremenski-strujni karakteristični krivulja mora se presijecati sa krivuljom releja na jednoj točki kako bi se postigla savršena koordinacija.
• ​Referentni odabir (izvadak):​​

• ​Ključna točka:​​ Dugo vrijeme početka i visoka frekvencija početka zahtijevaju veću nominiranu struju spojnog elementa.

​2. Odabir ograničitelja struje za zaštitu transformatora​
Odabir mora osigurati da ograničitelj struje može podnijeti magnetični početni talas transformatora dok pruža učinkovitu zaštitu od unutarnjih grešaka.

• ​Referentni odabir (izvadak):​​

​3. Odabir ograničitelja struje za zaštitu kondenzatorske banke​
Preklop kondenzatorske banke generira visokofrekventne, visokointenzitetske početne talase, što postavlja specifične zahtjeve za odabir ograničitelja struje.

• ​Posebna razmatranja:​​ Morate provjeriti da ograničitelj struje može podnijeti propusnu energiju (I²t) početnog talasa. Zahtjev: Propusna energija < 0.7 puta minimalna pre-lukovna energija ograničitelja struje.
• ​Zahtjevi za odabir:​​
• Nominirana struja obično je 1.5~2.0 puta nominirana struja kondenzatora.
• Ako je početni talas preveliki, razmotrite: ① Odabir specifičnih ograničitelja struje za kondenzatore (npr., serija WFN); ② Dodavanje serijskog ograničitelja struje s kondenzatorom; ③ Dodavanje serijskog dempera u granu.
• ​Preporuka:​​ Serijski ograničitelj struje mora se koristiti kada (Vrhunski početni talas * Frekvencija početka) > 20000 ili tijekom izuzetno čestih operacija.

​IV. Područje primjene i tipični slučajevi​

​1. Područje primjene​
Rješenje FC kruga nije univerzalno. Njegove primjenjive granice su sljedeće:

• ​Visokonaponski motori:​​ ≤ 1200 kW
• ​Distribucijski transformatori:​​ ≤ 1600 kVA
• ​Kondenzatorske banke:​​ ≤ 1200 kvar
  Iznad ovih kapaciteta, treba odabrati rješenje s visokonaponskim vakuumskim prekidačem s višom prekidnom sposobnošću i dinamičkom/termičkom stabilnošću kako bi se osigurala sigurnost.

​2. Valjanost tipičnih slučajeva​
Ovo rješenje uspješno je primijenjeno u mnogo projekata, djelujući stabilno i pouzdano:

• ​Slučaj 1: Kemija, Texas, SAD (Česta operacija i okruženje zaštite od eksplozija)​​
• ​Pregled projekta:​​ Ova velika kemikalija zahtijevala je često start-stop upravljanje visokonaponskim pumpama i kompresorskim motorima na više proizvodnih linija, s okruženjskim zahtjevima za zaštitom od eksplozija i visokom pouzdanosti.
• ​Prednosti koje su demonstrirane:​​ Frekvencija 2000 operacija/sat kontaktora savršeno je zadovoljavala potrebe procesne prilagodbe; precizna koordinacija između ograničitelja struje i releja osigurala je točnu zaštitu motora od prekida struje tijekom čestog početka bez nepotrebnih radova; niska rezna struja (<0.5A) pružena od strane vakuumskog prekidnog prostora efektivno je suzbijala prekidačka preopterećenja, štitići izolaciju starijih motora. Cjelokupno rješenje značajno je smanjilo investicije u usporedbi s vakuumskim prekidačkim sklopstvom.
• ​Slučaj 2: Tvornica automobila, Bavarska, Njemačka (Zaštita transformatora i kondenzatorske kompenzacije)​​
• ​Pregled projekta:​​ Nova pametna tvornica zahtijevala je stabilnu, visokokvalitetnu snabdevanje strujom za brojne robotske servo-sustave na automatiziranim proizvodnim linijama, uz više suhih distribucijskih transformatora i kondenzatorskih kompenzacijskih banaka.
• ​Prednosti koje su demonstrirane:​​ Odabir nominirane struje ograničitelja struje potpuno je uzimao u obzir karakteristike magnetičnog početnog talasa transformatora, spriječavajući nepotreban rad tijekom zatvaranja. Za kondenzatorske banke, specifični ograničitelji struje uspješno su podnijeli utjecaj zatvaranja (provjera I²t je prošla). Niska odbijanja kontaktora osigurala je preklop kondenzatora bez ponovnog zapaljenja, štitići kvalitetu struje na mreži.

​V. Sažetak prednosti rješenja​

1. ​Visoka pouzdanost:​​ Vakuumski prekidni prostor je bez održavanja s mehaničkim životom do milijuna operacija; ograničitelji struje pružaju zaštitu na milisekundsnoj razini.
2. ​Jaka sigurnost:​​ Mekanički mehanizam interlokiranja spriječava rad samo s jednom fazom i zatvaranje s potencijalnim opasnostima; niska rezna struja štiti izolaciju opreme.
3. ​Dobra ekonomija:​​ U usporedbi s vakuumskim prekidačkim sklopstvom, FC sklopstvo nudi niže troškove, manju veličinu i izuzetno visoku ekonomičnost.
4. ​Inteligencija:​​ Kontaktori se može besprekorno integrirati s mikroprocesorskim zaštitnim uređajima, omogućujući daljinsko nadzor, inteligentno upravljanje i prijenos podataka.
5. ​Lako održavanje:​​ Ključne komponente su dizajnirane za rad bez održavanja; nakon rada ograničitelja struje, potrebno je samo zamijeniti spojni element jednakih specifikacija, čime se olakšava rad.