Sıklıkla İşleme Tasarlanmış: Yüksek Gerilimli FC Devreleri için Yeni Nesil Akıllı Koruma ve Kontrol Çözümü

I. Çözüm Genel Bakış​

Bu çözüm, "Yüksek Gerilimli Vakumlu Kontaktör + Yüksek Gerilimli Akım Sınırlayıcı Füze" temelinde FC devreleri için kapsamlı bir koruma çözümü sağlamayı amaçlamaktadır. Özellikle 3kV ile 12kV gerilim aralığında yüksek gerilimli motorlar, dağıtım transformatörleri ve kondansatör bankalarının koruması ve kontrolü için tasarlanmıştır, özellikle sık işlem gerektiren ve yüksek güvenilirliğe ihtiyaç duyan endüstriyel uygulamalar (örneğin, elektrik santralleri, büyük fabrikalar ve madenler) için uygun olmaktadır. Çekici avantajı, vakumlu kontaktör ve akım sınırlayıcı füzeler arasındaki hassas koordinasyon, aşırı yük ve kısa devre hatalarına karşı dereceli koruma sağlarken, ekonomiklik, güvenlik ve zekalılık sunmasıdır.

​II. Ana Bileşen Teknik Özellikleri​

​1. Yüksek Gerilimli Vakumlu Kontaktör (FC Devre İşlemleri ve Aşırı Yük Kesme Bileşeni)​​
Yüksek gerilimli vakumlu kontaktör, sıklıkla devre işlemlerini gerçekleştirmek ve aşırı yük akımlarını kesmek için kullanılan aktüatördür. Teknik özellikleri aşağıdaki gibidir:

• ​Çekirdek Yapısı:​​
• ​Vakum Kesme Kamarası:​​ İçindeki vakum seviyesi 1.33×10⁻⁴ Pa olan seramik kap kullanılarak, ilk akım sıfır geçişinde arkın başarılı bir şekilde söndürülmesi sağlanır, yağsız ve bakım gerektirmeyen çalışmayı sağlar.
• ​Ayazma Montaj Parçası ve Kilitleme Mekanizması:​​ Füze montajlarını entegre eder ve kritik bir kilitleme mekanizmasına sahiptir. Bu mekanizma şunları sağlar: ① Herhangi bir fazda füzenin patlaması durumunda, kontaktörün üç fazlı eş zamanlı kesilmesini tetikler, tek fazlı işlemeyi önler; ② Herhangi bir fazda füzenin monte edilmemesi durumunda, kontaktörün kapılmasını mekanik olarak kilitler, operasyonel güvenliği sağlar.
• ​İşlem Mekanizması:​​ Elektromanyetik mekanizma kullanılarak, saatte 2000 kez kadar açma-kapatma işlemleri desteklenir, anahtarların yeteneklerini çok aşıyor.
• ​İşlem ve Kesme Prensibi:​​
• ​Kesme Prensibi:​​ Vakum ortamının yüksek yalıtım ve güçlü ark söndürme yeteneğini kullanır. Açma sırasında oluşan metal buhar arkı, akım sıfır geçiş noktasında anında söndürülür, hızlı dielektrik güç yeniden kazanımı sağlanır. Kesme akımı 0.5A'nın altında olup, anahtarlama aşırı gerilimlerini etkili bir şekilde baskılar, motora yalıtım için son derece dostça bir özelliktedir.
• ​Tutma Yöntemi:​​ Hem elektriksel otomatik tutma (enerji tasarrufu, düşük gürültü) hem de mekanik otomatik tutma (yüksek güvenilirlik, interferans direnci) yöntemlerini destekler. Kullanıcılar operasyonel gereksinimlere göre seçim yapabilir (örneğin, LHJCZR serisi mekanik otomatik tutmayı kullanır).
• ​Ana Nominal Parametreler:​​

​2. Yüksek Gerilimli Akım Sınırlayıcı Füze (FC Devre Kısa Devre Koruma Bileşeni)​​
Yüksek gerilimli akım sınırlayıcı füze, kısa devre hataları için nihai koruma bileşenidir. Özellikleri aşağıdaki gibidir:

• ​Çekirdek Fonksiyonu:​​ Anlık (hızlı kesme) koruma sağlar. Ciddi bir kısa devre hatası oluştuğunda (akım kontaktörün kesme kapasitesini aşarsa), eriyik elementi hızla erir ve akım potansiyel zirvesine ulaşmadan önce devreyi keser. Kesme süresi son derece kısa (milisaniye düzeyi), hata akımı enerjisini en üst düzeye indirir ve aşağı yönlü ekipmanların zarar görmesini önler.
• ​Temel Seçim İlkeleri:​​
• ​Nominal Gerilim:​​ Sistem nominal geriliminden daha düşük olmamalıdır, böylece füze işletimi sırasında üretilen aşırı gerilimin ekipmanın yalıtım dayanım seviyesini aşmaması sağlanır (genellikle faz geriliminin 2.5 katından aşağıya sınırlıdır).
• ​Nominal Akım:​​ Normal/overload akımlar, ekipmanın başlangıç akım karakteristikleri (örneğin, motor başlangıç akımı, transformatör manyetik inrush) ve yukarı yönlü koruma cihazlarıyla seçicilik koordinasyonunu (örneğin, röleler) dikkate alınmalıdır.
• ​Rol Pozisyonu:​​ FC devresinde yedek koruma görevini görür. Normal aşırı yükler ve küçük kısa devre akımları, vakumlu kontaktörü açmak için kapsamlı koruma cihazı tarafından işaretleştirilir. Füze, sadece hata akımının kontaktörün kesme kapasitesini aşması veya kontaktörün çalışması başarısız olmasında harekete geçer.

​III. Korunan Nesneye Göre Seçim Rehberi​

​1. Motor Koruma Füzesi Seçimi​
Motor başlangıç akımları yüksek ve süreleri uzundur, bu nedenle seçimi engelleyici işlemlerden kaçınmak için özel dikkat gerektirir.

• ​Koruma Koordinasyon Mantığı:​​
• ​Aşırı Yük Koruma (örneğin, tıkanma, tekrarlı başlangıç):​​ Ters zamanlı röleler tarafından gerçekleştirilir, kontaktörün açılmasını sağlar.
• ​Kısa Devre Koruma:​​ Füze tarafından gerçekleştirilir.
• ​Koordinasyon Gerekliliği:​​ Füzenin nominal akımı, motorun başlangıç akımından büyük olmalı ve zaman-akım karakteristik eğrisi, rölenin eğrisiyle bir noktada kesişmelidir, mükemmel koordinasyon sağlamak için.
• ​Seçim Referansı (Özet):​​

• ​Ana Nokta:​​ Başlangıç süresi ne kadar uzun ve başlangıç frekansı ne kadar yüksekse, gerekli füze bağlayıcısı nominal akımı o kadar büyük olmalıdır.

​2. Transformatör Koruma Füzesi Seçimi​
Seçim, füzenin transformatörün kapalı manyetik inrush akımını dayanabilecek ve iç hatalara karşı etkili koruma sağlayacak şekilde yapılmalıdır.

• ​Seçim Referansı (Özet):​​

​3. Kondansatör Bankası Koruma Füzesi Seçimi​
Kondansatör bankası anahtarlama, yüksek frekansta ve yüksek genlikte kapalı inrush akımları üretir, bu da füze seçimine özel gereklilikler getirir.

• ​Özel Dikkat:​​ Füzenin kapalı inrush akımının geçiş enerjisini (I²t) dayanabildiğini doğrulamak gerekir. Gereklilik: Inrush geçiş enerjisi < füzenin minimum önceden ark enerjisinin 0.7 katıdır.
• ​Seçim Gereklilikleri:​​
• Nominal akım genellikle kondansatörün nominal akımının 1.5~2.0 katıdır.
• Eğer inrush akımı çok büyükse, şu seçenekleri göz önünde bulundurun: ① Özel kondansatör füzeleri seçin (örneğin, WFN serisi); ② Kondansatörle seri akım sınırlayıcı reaktör ekleyin; ③ Şubede seri damper direnç ekleyin.
• ​Öneri:​​ (Inrush Zirve Akımı * Inrush Frekansı) > 20000 veya aşırı sık işlemler sırasında, bir akım sınırlayıcı reaktör kullanılmalıdır.

​IV. Uygulama Alanı ve Tipik Örnekler​

​1. Uygulama Alanı​
FC devre çözümü evrensel değildir. Uygulanabilir sınırları aşağıdaki gibidir:

• ​Yüksek Gerilimli Motorlar:​​ ≤ 1200 kW
• ​Dağıtım Transformatörleri:​​ ≤ 1600 kVA
• ​Kondansatör Bankaları:​​ ≤ 1200 kvar
  Bu kapasite sınırlarının ötesinde, daha yüksek kesme kapasitesi ve dinamik/termal istikrarlı vakum anahtar çözümleri seçilerek güvenliğin sağlanması gerekir.

​2. Tipik Örnek Doğrulaması​
Bu çözüm, birçok projede başarıyla uygulanmış, istikrarlı ve güvenilir bir şekilde çalışmaktadır:

• ​Örnek 1: Kimya Fabrikası, Texas, ABD (Sık İşlem ve Patlama Güvenliği Ortamı)​​
• ​Proje Genel Bakışı:​​ Bu büyük kimya tabanı, yüksek gerilimli pompalar ve kompresör motorlarının birden fazla üretim hattında sık başlangıç-durdurma kontrolünü gerektiriyordu, çevresel gereksinimler patlama güvenliği ve yüksek güvenilirliği içeriyordu.
• ​Gösterdiği Avantajlar:​​ Kontaktörün saatte 2000 işlem sıklığı, proses ayar gereksinimlerini mükemmel bir şekilde karşıladı; füze ve röl arasındaki hassas koordinasyon, motorların sık başlangıçlarında gereksiz işlem olmadan doğru kısa devre korumasını sağladı; vakum kesme kamerasının sağladığı düşük kesme akımı (<0.5A), eski motorların yalıtımını koruyarak anahtarlama aşırı gerilimlerini etkili bir şekilde baskıladı. Toplam çözüm, vakum anahtar şalterine kıyasla önemli miktarda yatırım tasarrufu sağladı.
• ​Örnek 2: Otomobil Üretim Fabrikası, Bavyera, Almanya (Transformatör ve Kondansatör Tazminatı Koruma)​​
• ​Proje Genel Bakışı:​​ Yeni bir akıllı üretim fabrikası, otomatik üretim hatlarındaki sayısız robot servo sistemlerine stabil, yüksek kaliteli güç sağlama ihtiyacı vardı, bu da birçok kurutulmuş dağıtım transformatörü ve kondansatör tazminatı bankalarıyla birlikte geliyordu.
• ​Gösterdiği Avantajlar:​​ Füze nominal akımı seçimi, transformatörün manyetik inrush karakteristiğini tamamen dikkate aldı, kapalı durumda gereksiz işlemi önledi. Kondansatör bankaları için, özel füzeler kapalı inrush darbesini başarıyla dayandırdı (I²t doğrulaması geçti). Kontaktörün düşük sıçrama özelliği, kondansatör anahtarlama sırasında yeniden yanmayı önleyerek ağdaki güç kalitesini korudu.

​V. Çözüm Avantajları Özeti​

1. ​Yüksek Güvenilirlik:​​ Vakum kesme kamerası, milyonlarca işlem süresi boyunca bakımsızdır; füzeler milisaniye düzeyinde hızlı kesme koruması sağlar.
2. ​Güçlü Güvenlik:​​ Mekanik kilitleme mekanizması, tek fazlı işlemeyi ve potansiyel tehlikeleri önler; düşük kesme akımı ekipman yalıtımını korur.
3. ​İyi Ekonomi:​​ Vakum anahtar şalterine kıyasla, FC şalteri daha düşük maliyet, daha küçük boyut ve son derece yüksek maliyet etkinliğine sahiptir.
4. ​Zeka:​​ Kontaktörler, mikroişlemci tabanlı koruma cihazlarıyla sorunsuz bir şekilde entegre edilebilir, uzaktan izleme, zeki kontrol ve veri yükleme imkanı sağlar.
5. ​Kolay Bakım:​​ Ana bileşenler, bakımsız çalışmayı sağlar; füze işleminden sonra, aynı özellikli füze bağlayıcısı ile değiştirilmesi yeterlidir, kullanımı basittir.