Dicipta untuk Operasi Frekuen: Penyelesaian Perlindungan dan Kawalan Pintar Generasi Baharu untuk Litar FC Voltan Tinggi

I. Gambaran Penyelesaian​

Penyelesaian ini bertujuan untuk memberikan penyelesaian perlindungan yang komprehensif untuk litar FC berdasarkan "Kontaktor Vakum Tegangan Tinggi + Fuses Pembatas Arus Tegangan Tinggi". Ia khusus dirancang untuk perlindungan dan kawalan motor tegangan tinggi, transformator pengagihan, dan bank kapasitor dalam julat tegangan 3kV hingga 12kV, terutamanya sesuai untuk aplikasi industri yang memerlukan operasi sering dan kebolehpercayaan tinggi (seperti loji janakuasa, kilang besar, dan lombong). Kelebihan utamanya terletak pada koordinasi tepat antara kontaktor vakum dan fuses pembatas arus, mencapai perlindungan berperingkat terhadap kesalahan beban berlebihan dan hubungan singkat, sambil menawarkan kecekapan ekonomi, keselamatan, dan kecerdasan.

​II. Ciri Teknik Komponen Utama​

​1. Kontaktor Vakum Tegangan Tinggi (Komponen Operasi Litar FC dan Pemutusan Beban Berlebihan)​​
Kontaktor vakum tegangan tinggi adalah aktuator untuk operasi litar sering dan pemutusan arus beban berlebihan. Ciri teknikalnya adalah seperti berikut:

• ​Struktur Utama:​​
• ​Ruang Pemutus Vakum:​​ Menggunakan enklosur seramik dengan tahap vakum sebanyak 1.33×10⁻⁴ Pa, memastikan lengkung padam secara berjaya pada persilangan arus sifar pertama, mencapai operasi tanpa minyak dan tanpa penyelenggaraan.
• ​Braket Pemasangan Isolasi dan Mekanisme Interlock:​​ Mengintegrasikan dudukan fuses dan dilengkapi dengan mekanisme trip interlock penting. Mekanisme ini memastikan: ① Jika fuse pada mana-mana fasa pecah, ia segera memicu trip tiga fasa serentak pada kontaktor, mencegah operasi single-phasing; ② Jika fuse pada mana-mana fasa tidak dipasang, ia mengunci mekanikal kontak dari penutupan, memastikan keselamatan operasi.
• ​Mekanisme Operasi:​​ Menggunakan mekanisme elektromagnet, menyokong operasi buka-tutup sering hingga 2000 kali/jam, jauh melampaui keupayaan pemutus litar.
• ​Prinsip Operasi dan Pemutusan:​​
• ​Prinsip Pemutusan:​​ Menggunakan insulasi tinggi dan keupayaan pemadam lengkung kuat medium vakum. Lengkung uap logam yang dihasilkan semasa pembukaan padam segera pada titik persilangan arus sifar, dengan pemulihan ketahanan dielektrik yang cepat. Arus pemotongan adalah di bawah 0.5A, menekan dengan efektif voltan over-switching, yang sangat mesra kepada isolasi motor.
• ​Kaedah Penahanan:​​ Menyokong kedua-dua kaedah penahanan elektrik sendiri (hemat tenaga, rendah bunyi) dan mekanikal sendiri (kebolehpercayaan tinggi, anti gangguan). Pengguna boleh memilih berdasarkan keperluan operasi (contohnya, siri LHJCZR menggunakan penahanan mekanikal sendiri).
• ​Parameter Kadar Utama:​​

​2. Fuses Pembatas Arus Tegangan Tinggi (Komponen Perlindungan Hubungan Singkat Litar FC)​​
Fuses pembatas arus tegangan tinggi berfungsi sebagai komponen perlindungan akhir untuk kesalahan hubungan singkat. Ciri-cirinya adalah seperti berikut:

• ​Fungsi Utama:​​ Memberikan perlindungan segera (quick-break). Apabila kesalahan hubungan singkat yang serius berlaku (arus melebihi kapasiti pemutusan kontaktor), unsur fusiblenya melebur dengan cepat dan memutuskan litar sebelum arus mencapai puncak prospektifnya. Masa pemutusan adalah sangat singkat (tingkat milisecond), memaksimumkan pembatasan tenaga arus kesalahan dan melindungi peralatan hulu daripada kerosakan.
• ​Prinsip Pilihan Asas:​​
• ​Tegangan Kadar:​​ Tidak boleh lebih rendah daripada tegangan kadar sistem untuk mencegah voltan over yang dihasilkan semasa operasi fuse melebihi tahap ketahanan isolasi peralatan (biasanya had kepada di bawah 2.5 kali voltan fasa).
• ​Arus Kadar:​​ Memerlukan pertimbangan menyeluruh arus normal/beban berlebihan, ciri inrush permulaan peralatan (contohnya, arus permulaan motor, inrush magnetisasi transformator), dan memastikan koordinasi selektif dengan peranti pelindung hulu (contohnya, relai).
• ​Posisi Peranan:​​ Bertindak sebagai perlindungan sandaran dalam litar FC. Beban berlebihan biasa dan arus hubungan singkat yang lebih kecil dibersihkan oleh peranti perlindungan komprehensif yang memberi isyarat kepada kontaktor vakum untuk membuka. Fuse hanya beroperasi apabila arus kesalahan melebihi kapasiti pemutusan kontaktor atau jika kontaktor gagal beroperasi.

​III. Panduan Pilihan Berdasarkan Objek Dilindungi​

​1. Pilihan Fuse Perlindungan Motor​
Arus permulaan motor adalah tinggi dan tempohnya panjang, memerlukan kehati-hatian tambahan dalam pilihan untuk mencegah operasi mengganggu.

• ​Logik Koordinasi Perlindungan:​​
• ​Perlindungan Beban Berlebihan (contohnya, stall, permulaan berulang):​​ Diimplementasikan oleh relai waktu songsang, memandu kontaktor untuk membuka.
• ​Perlindungan Hubungan Singkat:​​ Diimplementasikan oleh fuse.
• ​Keperluan Koordinasi:​​ Arus kadar fuse harus lebih besar daripada arus permulaan motor, dan kurva ciri masa-arusnya harus bersilang dengan kurva relai pada satu titik untuk mencapai koordinasi sempurna.
• ​Rujukan Pilihan (Petikan):​​

• ​Titik Utama:​​ Semakin panjang masa permulaan dan frekuensi permulaan yang lebih tinggi, semakin besar arus kadar link fuse yang diperlukan.

​2. Pilihan Fuse Perlindungan Transformator​
Pilihan harus memastikan fuse dapat menahan arus inrush magnetisasi penutupan transformator sambil memberikan perlindungan yang efektif terhadap kesalahan dalaman.

• ​Rujukan Pilihan (Petikan):​​

​3. Pilihan Fuse Perlindungan Bank Kapasitor​
Penukaran bank kapasitor menghasilkan arus inrush penutupan frekuensi tinggi dan amplitudo tinggi, menetapkan keperluan khas untuk pilihan fuse.

• ​Pertimbangan Khas:​​ Harus memverifikasi bahawa fuse dapat menahan tenaga let-through (I²t) arus inrush penutupan. Keperluan: Tenaga let-through inrush < 0.7 kali tenaga pre-arcing minimum fuse.
• ​Keperluan Pilihan:​​
• Arus kadar biasanya 1.5~2.0 kali arus kadar kapasitor.
• Jika arus inrush terlalu besar, pertimbangkan: ① Memilih fuse kapasitor khusus (contohnya, siri WFN); ② Menambah reaktor pembatas arus bersiri dengan kapasitor; ③ Menambah resistor redaman bersiri dalam cabang.
• ​Cadangan:​​ Reaktor pembatas arus harus digunakan apabila (Arus Puncak Inrush * Frekuensi Inrush) > 20000 atau semasa operasi sangat sering.

​IV. Lingkungan Aplikasi dan Kes Kasus Biasa​

​1. Lingkungan Aplikasi​
Penyelesaian litar FC tidak universal. Batasan yang berlaku adalah seperti berikut:

• ​Motor Tegangan Tinggi:​​ ≤ 1200 kW
• ​Transformator Pengagihan:​​ ≤ 1600 kVA
• ​Bank Kapasitor:​​ ≤ 1200 kvar
  Di luar julat kapasiti ini, penyelesaian pemutus litar vakum dengan kapasiti pemutusan dan stabilitas dinamik/termal yang lebih tinggi harus dipilih untuk memastikan keselamatan.

​2. Pengesahan Kes Kasus Biasa​
Penyelesaian ini telah berjaya diaplikasikan dalam beberapa projek, beroperasi stabil dan boleh dipercayai:

• ​Kes 1: Kilang Kimia, Texas, USA (Operasi Sering dan Lingkungan Tahan Letupan)​​
• ​Ringkasan Projek:​​ Tapak kimia besar ini memerlukan kawalan start-stop sering untuk pam dan motor kompresor tegangan tinggi di beberapa barisan pengeluaran, dengan keperluan lingkungan tahan letupan dan kebolehpercayaan tinggi.
• ​Kelebihan Ditunjukkan:​​ Frekuensi operasi 2000 kali/jam kontaktor memenuhi sepenuhnya keperluan penyesuaian proses; koordinasi tepat antara fuse dan relai memastikan perlindungan hubungan singkat yang tepat untuk motor di bawah permulaan sering tanpa operasi mengganggu; arus pemotongan rendah (<0.5A) yang disediakan oleh ruang pemutus vakum menekan dengan efektif voltan over-switching, melindungi isolasi motor lama. Penyelesaian keseluruhan ini menjimatkan pelaburan yang signifikan berbanding dengan switchgear pemutus litar vakum.
• ​Kes 2: Kilang Pembuatan Automobil, Bavaria, Jerman (Perlindungan Transformator dan Kompensasi Kapasitor)​​
• ​Ringkasan Projek:​​ Kilang pembuatan pintar baru memerlukan bekalan kuasa stabil dan berkualiti tinggi untuk banyak sistem servo robot di barisan pengeluaran automatik, disertai dengan beberapa transformator pengagihan jenis kering dan bank kompensasi kapasitor.
• ​Kelebihan Ditunjukkan:​​ Pilihan arus kadar fuse mempertimbangkan sepenuhnya ciri inrush magnetisasi transformator, mengelakkan operasi mengganggu semasa penutupan. Untuk bank kapasitor, fuse khusus berjaya menahan impak inrush penutupan (pengesahan I²t lulus). Bounce rendah kontaktor memastikan penukaran kapasitor tanpa reignition, melindungi kualiti kuasa grid.

​V. Ringkasan Kelebihan Penyelesaian​

1. ​Kebolehpercayaan Tinggi:​​ Ruang pemutus vakum adalah tanpa penyelenggaraan dengan umur mekanikal sehingga jutaan operasi; fuse memberikan perlindungan quick-break pada tahap milisecond.
2. ​Keselamatan Kuat:​​ Mekanisme interlock mekanikal mencegah operasi single-phasing dan penutupan dengan potensi bahaya; arus pemotongan rendah melindungi isolasi peralatan.
3. ​Ekonomi Baik:​​ Berbanding dengan switchgear pemutus litar vakum, switchgear FC menawarkan kos yang lebih rendah, saiz yang lebih kecil, dan kecekapan kos yang sangat tinggi.
4. ​Kecerdasan:​​ Kontaktor boleh diintegrasikan dengan lancar dengan peranti perlindungan berasaskan mikroprosesor, membolehkan pemantauan jauh, kawalan cerdas, dan muat naik data.
5. ​Pemeliharaan Mudah:​​ Komponen utama direka untuk operasi tanpa penyelenggaraan; selepas operasi fuse, hanya penggantian dengan link fuse spesifikasi sama yang diperlukan, membuat operasi mudah.