Frequentis operációkra készült: Az IEE-Business új generációs intelligens védelem és irányítási megoldása magasfeszültségű FC áramkörök számára

I. Megoldás áttekintése​

Ez a megoldás egy teljes körű védelmi rendszert kíván nyújtani az "Elnyomóhőtérítő + Feszültségi korlátozó védő" alapján FC körök számára. Kifejezetten 3 kV és 12 kV feszültség tartományban működő magasfeszültségű motorok, elosztó transzformátorok és kondenzátorsorok védelmére és irányítására tervezett, különösen gyakori működésre és nagy megbízhatóságra szükség esetén (pl. erőművek, nagy gyárak, bányák). A legfontosabb előnye a precíz koordináció a vakuumkapcsoló és a védő között, ami szintén segít a túlterhelés és rövidzárlat hibák szintenkénti védelmében, miközben gazdaságosság, biztonság és intelligencia is biztosított.

​II. Alapkomponensek technikai jellemzői​

​1. Magasfeszültségű vakuumkapcsoló (FC kör működtetése és túlterhelési megszakítása)​
A magasfeszültségű vakuumkapcsoló a gyakori kör működtetésének és a túlterhelési áramok megszakításának végrehajtója. Technikai jellemzői a következők:

• ​Kulcsszerkezet:​​
• ​Vakuummegezési kamra:​​ Keramikus burkolattal rendelkezik, amely belső vakuumfokon 1,33×10⁻⁴ Pa, ami garantálja, hogy az ív sikeresen kialszik az első áramnullponton, olajmentes és karbantartásmentes működést biztosítva.
• ​Izolált tartókeret és kapcsolódó mechanizmus:​​ Integrálja a védőtartókat, és létfontosságú kapcsolódó csapást tartalmaz. Ez a mechanizmus biztosítja: ① Ha bármely fázisban a védő kifullad, azonnal kiindítja a háromfázisú kapcsoló egyszerre, megelőzve az egyfázis működést; ② Ha bármely fázisban nincs telepítve védő, akkor mechanikusan zárja le a kapcsolót, biztosítva a működési biztonságot.
• ​Működési mechanizmus:​​ Elektromos mechanizmust használ, támogatva a gyakori nyitás-zárás műveleteket akár 2000-szer óránként, messze haladva a szelepek képességein.
• ​Működési és megszakítási elv:​​
• ​Megszakítási elv:​​ A vakuumközeg magas izolációjának és erős ívkioltó képességén alapul. A nyitás során keletkező fémes gőzív azonnal kialszik az áramnullponton, gyorsan helyreállítva a dielektrikus erősségét. A vágóárama alacsonyabb 0,5 A-nál, hatékonyan korlátozva a váltófeszültséget, ami nagyon barátságos a motor izolációja felé.
• ​Tartózkodási mód:​​ Támogatja mind az elektromos önfenntartást (energiaszparing, csendes), mind a mechanikus önfenntartást (magas megbízhatóság, zavarkezelés). A felhasználók a működési igények szerint választhatnak (pl. az LHJCZR sorozat mechanikus önfenntartást használ).
• ​Kulcsszabvány paraméterek:​​

​2. Magasfeszültségű áramkorlátozó védő (FC kör rövidzárlatvédelem)​
A magasfészültségű áramkorlátozó védő a rövidzárlat hibák védelmére szolgál. Jellemzői a következők:

• ​Kulcsszerep:​​ Azonnali (gyorslevél) védelmet nyújt. Súlyos rövidzárlat hiba esetén (ami meghaladja a kapcsoló megszakító kapacitását), a védőelem gyorsan oldódik és a kör megszakítja, mielőtt az áram elérné a potenciálisan maximális csúcst. A megszakítási idő nagyon rövid (millisekundum szintű), ami maximalizálja a hibaáram energia korlátozását, és védja a downstream berendezéseket a károsodástól.
• ​Alapvető kiválasztási elvek:​​
• ​Nominális feszültség:​​ Nem lehet alacsonyabb, mint a rendszer nominális feszültsége, hogy a védő működése során fellépő túlfeszültség ne lépjen túl a berendezések izolációs tiszta feszültségen (általában korlátozva a fázisfeszültség 2,5-szeresénél).
• ​Nominális áram:​​ Szükséges a normál/overload áramok, a berendezések indítási beejtési jellemzőinek (pl. motor indítási áram, transzformátor magnetizálási beejtés), valamint a felsőbb szintű védelmi berendezésekkel (pl. relékkel) szemléletes koordináció figyelembevétele.
• ​Szerepkör:​​ Biztosítja a backup védelmet az FC körben. A normál overload és a kisebb rövidzárlat áramokat a komplex védelmi berendezés jelezve a vakuumkapcsoló kinyitásával szedik le. A védő csak akkor működik, ha a hibaáram meghaladja a kapcsoló megszakító kapacitását, vagy ha a kapcsoló nem működik.

​III. Választási útmutató a védendő objektum alapján​

​1. Motor védelmi védő kiválasztása​
A motor indítási áramai magasak és hosszú ideig tartanak, ezért különös odafigyelést igényel a kiválasztás, hogy elkerülje a fennmaradó működést.

• ​Védelmi koordinációs logika:​​
• ​Overload védelem (pl. állás, ismétlődő indítás):​​ Inverzidő relékkel való végrehajtás, amely a kapcsolót kinyitja.
• ​Rövidzárlat védelem:​​ A védővel való végrehajtás.
• ​Koordinációs követelmény:​​ A védő nominális árama nagyobb kell, hogy legyen a motor indítási áramánál, és az idő-áram jellemző görbéje egy ponton kell, hogy metszi a relé görbét, hogy tökéletes koordinációt biztosítson.
• ​Kiválasztási referenciák (kivonat):​​

• ​Kulcspont:​​ Minél hosszabb az indítási idő és minél magasabb az indítási frekvencia, annál nagyobb a szükséges védőelem nominális árama.

​2. Transzformátor védelmi védő kiválasztása​
A kiválasztás biztosítania kell, hogy a védő képes legyen a transzformátor bezáró magnetizálási beejtési áramot elviselni, miközben hatékony védelmet nyújt a belső hibák ellen.

• ​Kiválasztási referenciák (kivonat):​​

​3. Kondenzátorsor védelmi védő kiválasztása​
A kondenzátorsor kapcsolása magasfrekvenciás, nagy amplitúdójú bezáró beejtési áramokat generál, ami speciális követelményeket támaszt a védő kiválasztására.

• ​Különleges figyelemre méltó:​​ Ellenőrizni kell, hogy a védő képes-e elviselni a bezáró beejtési áram let-through energiáját (I²t). Követelmény: A beejtési let-through energia < 0,7-szeres a védő minimális arckelőtti energiája.
• ​Kiválasztási követelmények:​​
• A nominális áram tipikusan 1,5-2,0-szerese a kondenzátor nominális áramának.
• Ha a beejtési áram túl nagy, fontolóra vehető: ① Speciális kondenzátor védők (pl. WFN sorozat) kiválasztása; ② Soros áramkorlátozó reaktor hozzáadása a kondenzátorhoz; ③ Soros demper rezisztor hozzáadása az ágba.
• ​Javaslat:​​ Soros áramkorlátozó reaktort kell használni, ha (Bezáró csúcsáram * Bejárási frekvencia) > 20000, vagy nagyon gyakran működik.

​IV. Alkalmazási terület és tipikus esetek​

​1. Alkalmazási terület​
Az FC kör megoldás nem univerzális. Alkalmazási határai a következők:

• ​Magasfeszültségű motorok:​​ ≤ 1200 kW
• ​Elosztó transzformátorok:​​ ≤ 1600 kVA
• ​Kondenzátorsorok:​​ ≤ 1200 kvar
  Ezen kapacitásnál nagyobb esetekben, magasabb megszakító kapacitású és dinamikus/térfogati stabilitású vakuum átkapcsoló megoldást kell kiválasztani a biztonság érdekében.

​2. Tipikus esetek validálása​
Ez a megoldás sikeresen alkalmazásra került több projekten, stabil és megbízhatóan működve:

• ​Esset 1: Vegyipari üzem, Texas, Egyesült Államok (Gyakori működés és robbanásvédelem)​​
• ​Projekt áttekintése:​​ Ez a nagy vegyipari bázis gyakori indítási-leállítási ellenőrzést igényelt magasfeszültségű pumpa és kompressormotorok számára több termelési vonalon, környezeti követelményekkel robbanásvédelemmel és magas megbízhatósággal.
• ​Megmutatott előnyök:​​ A kapcsoló 2000 művelet/óra gyakorisága tökéletesen megfelelt a folyamatbeli beállítási igényeknek; a védő és a relé közötti pontos koordináció biztosította a motorok gyakori indítása mellett a pontos rövidzárlat védelmet, anélkül, hogy fennmaradó működés lenne; a vakuum megezési kamra által biztosított alacsony vágóáram (<0,5A) hatékonyan korlátozta a váltófeszültséget, védve a régi motorok izolációját. Az egész megoldás jelentős befektetési megtakarítást jelentett a vakuum átkapcsoló szekrényhez képest.
• ​Esset 2: Autógyár, Bajorország, Németország (Transzformátor és kondenzátor kompenzációs védelem)​​
• ​Projekt áttekintése:​​ Egy új intelligens gyártóüzem stabilitást és magas minőségű energiaellátást igényelt számos robot servo rendszerhez automatizált termelési vonalon, kísérettel több száraz típusú elosztó transzformátorral és kondenzátor kompenzációs sorokkal.
• ​Megmutatott előnyök:​​ A védő nominális áramának kiválasztása teljesen figyelembe vette a transzformátor magnetizálási beejtési jellemzőit, elkerülve a bezárás során bekövetkező fennmaradó működést. A kondenzátorsorok számára a speciális védők sikeresen elviseltek a bezáró beejtési hatást (I²t ellenőrzés sikeres volt). A kapcsoló alacsony ugrása biztosította, hogy a kondenzátorok kapcsolása anélkül történjen, hogy újra-igníciónak lenne részé, a hálózat energiájának minőségét megőrizve.

​V. Megoldás előnyei összefoglalva​

1. ​Magas megbízhatóság:​​ A vakuummegezési kamra karbantartásmentes, mechanikus élettartama akár millió műveletig; a védők milliszekundum-szintű gyorslevél védelmet nyújtanak.
2. ​Erős biztonság:​​ A mechanikus kapcsolódó mechanizmus megelőzi az egyfázis működést és a potenciálisan veszélyes bezárásokat; az alacsony vágóáram védja a berendezések izolációját.
3. ​Jó gazdaságosság:​​ A vakuum átkapcsoló szekrényhez képest az FC szekrények alacsonyabb költséggel, kisebb mérettel és nagyon magas költség-hatékonysággal rendelkeznek.
4. ​Intelligencia:​​ A kapcsolók széles körben integrálhatók mikroprocesszor-alapú védelmi berendezésekkel, lehetővé téve a távoli monitorozást, intelligens ellenőrzést és adatfeltöltést.
5. ​Könnyű karbantartás:​​ A kulcsfontosságú komponensek karbantartásmentes működésre tervezve vannak; a védő működése után csak ugyanolyan specifikációjú védőelem cseréje szükséges, ami egyszerű műveletet tesz lehetővé.