Designet for hyppig drift: En ny generasjon intelligent beskyttelses- og kontrolløsning for høyspennings FC-kretser

I. Løsningsoversikt​

Denne løsningen har som mål å tilby en fullstendig beskyttelsesløsning for FC-sirkuit basert på "Høyspenningvakuumkontaktorer + høyspenningstrømavbrytere". Den er spesielt utviklet for beskyttelse og kontroll av høyspenningsmotorer, distribusjonstransformatorer og kondensatorbanker i spenningsområdet 3kV til 12kV, spesielt egnet for industrielle anvendelser som krever hyppig drift og høy pålitelighet (som kraftverk, store fabrikker og gruver). Dens kjernefordel ligger i den nøyaktige koordineringen mellom vakuumkontaktoren og strømavbryteren, som oppnår trinnvis beskyttelse mot overlast- og kortslutningsfeil, samtidig som den tilbyr økonomisk effektivitet, sikkerhet og intelligens.

​II. Tekniske karakteristika for kjernekomponenter​

​1. Høyspenningvakuumkontaktor (FC-sirkuitdrift og overlastavbrytning)​
Høyspenningvakuumkontaktoren er aktuatoren for hyppig sirkuitdrift og avbrytning av overlaststrøm. Dens tekniske karakteristika er som følger:

• ​Kjernestruktur:​​
• ​Vakuumavbryterkammer:​​ Bruker et keramisk omslag med en intern vakuumgrad på 1,33×10⁻⁴ Pa, som sikrer at bue blir suksessfullt slukket ved det første nullgjennomsnittet for strømmen, noe som gjør drift uten olje og vedlikehold mulig.
• ​Isolerende monteringsramme og låsemekanisme:​​ Integrerer fusesmonteringer og er utstyrt med en viktig låsemekanisme. Denne mekanismen sikrer: ① Hvis en fuse i en fase sprenger, utløses umiddelbart trefasert avbryting av kontaktoren, for å unngå ensidig drift; ② Hvis en fuse i en fase ikke er installert, låses kontaktoren mekanisk fra å lukkes, for å sikre driftssikkerhet.
• ​Driftsmekanisme:​​ Bruker en elektromagnetisk mekanisme, som støtter frekvente åpne-og-lukke-operasjoner opp til 2000 ganger/tim, langt over kapasiteten til sirkuitsikrere.
• ​Drifts- og avbrytningsprinsipp:​​
• ​Avbrytningsprinsipp:​​ Utnytter den høye isolasjonen og sterke bueslukkeevnen til vakuummediumet. Metalldampbuen som dannes under åpning, slukkes umiddelbart ved strømmens nullgjennomsnitt, med rask dielektrisk styrkegjenoppretting. Dets klippstrøm er under 0,5A, noe som effektivt demper skiftespenningsforhøyelser, noe som er ekstremt vennlig for motorisolering.
• ​Holdemetode:​​ Støtter både elektrisk selvhold (energi-effektiv, lav støy) og mekanisk selvhold (høy pålitelighet, motstand mot støy). Brukere kan velge basert på driftskrav (f.eks. LHJCZR-serien bruker mekanisk selvhold).
• ​Nøkkelparametre:​​

​2. Høyspenningstrømavbryter (FC-sirkuit kortslutningsbeskyttelse)​
Høyspenningstrømavbryteren fungerer som den endelige beskyttelseskompontenten for kortslutningsfeil. Dens karakteristika er som følger:

• ​Kjernefunksjon:​​ Gir øyeblikkelig (hurtigbrytende) beskyttelse. Når det oppstår en alvorlig kortslutningsfeil (strøm over avbrytningskapasiteten til kontaktoren), smelter fusiblelementet raskt og avbryter sirkuiten før strømmen når sin potensielle topp. Avbrytningsperioden er ekstremt kort (millisekundnivå), noe som maksimerer begrensningen av feilstrømenergien og beskytter nedstrømsgrenene mot skade.
• ​Grunnleggende valgprinsipper:​​
• ​Nominell spenning:​​ Må ikke være lavere enn systemets nominelle spenning for å unngå at overspenning generert under fuseoperasjon overstiger utstyrets isolasjonstålmodighet (typisk begrenset til under 2,5 ganger fasen spenning).
• ​Nominell strøm:​​ Krever en helhetlig vurdering av normale/overlaststrømer, utstyrsstartegenskaper (f.eks. motorstartstrøm, transformatormagnetiseringinrush) og sikring av selektiv koordinering med oppstrømsbeskyttelsesenheter (f.eks. relæer).
• ​Rolleposisjonering:​​ Tjenester som backup-beskyttelse innenfor FC-sirkuit. Normale overlast og mindre kortslutningsstrømmer ryddes av den integrerte beskyttelsen som signaliserer vakuumkontaktoren til å åpne. Fuse opererer bare når feilstrømmen overstiger kontaktorens avbrytningskapasitet eller hvis kontaktoren mislykkes i å operere.

​III. Valgveiledning basert på beskyttet objekt​

​1. Motorbeskyttelsesfusevalg​
Motorstartstrømmer er høye og varigheten lang, noe som krever ekstra forsiktighet i valget for å unngå uønskede operasjoner.

• ​Beskyttelseskoordineringslogikk:​​
• ​Overlastbeskyttelse (f.eks. stopp, repeterende start):​​ Implementert av omvendte tidsrelæer, som driver kontaktoren til å åpne.
• ​Kortslutningsbeskyttelse:​​ Implementert av fuse.
• ​Koordineringskrav:​​ Fuses nominelle strøm må være større enn motorstartstrømmen, og dens tid-strøm karakteristikk kurve må krysse relæets kurve ved ett punkt for å oppnå perfekt koordinering.
• ​Valgreferanse (utdrag):​​

• ​Nøkkelpunkt:​​ Jo lengre starttiden og høyere startfrekvens, jo større er den nødvendige fuse link nominelle strømmen.

​2. Transformatorbeskyttelsesfusevalg​
Valget må sikre at fuse kan tåle transformatorens lukkingmagnetiseringinrushstrøm mens den gir effektiv beskyttelse mot interne feil.

• ​Valgreferanse (utdrag):​​

​3. Kondensatorbankbeskyttelsesfusevalg​
Kondensatorbankeswitching genererer høyfrekvent, høyamplitud lukkinginrushstrøm, noe som stiller spesielle krav til fusevalg.

• ​Spesiell vurdering:​​ Må verifisere at fuse kan tåle gjennomslippsenergien (I²t) av lukkinginrushstrømmen. Krav: Inrush gjennomslippsenergi < 0,7 ganger fuses minste pre-arcing energi.
• ​Valgkrav:​​
• Nominell strøm er typisk 1,5~2,0 ganger kondensatorens nominelle strøm.
• Hvis inrushstrømmen er for stor, vurder: ① Velg dedikerte kondensatorfuser (f.eks. WFN-serien); ② Legg til en serie strømbegrensende reaktor med kondensatoren; ③ Legg til en serie dempingresistor i grenen.
• ​Anbefaling:​​ En strømbegrensende reaktor må brukes når (Inrush toppstrøm * Inrush frekvens) > 20000 eller under ekstremt hyppige operasjoner.

​IV. Anvendelsesområde og typiske tilfeller​

​1. Anvendelsesområde​
FC-sirkuitløsningen er ikke universell. Dets anvendelsesgrenser er som følger:

• ​Høyspenningsmotorer:​​ ≤ 1200 kW
• ​Distribusjonstransformatorer:​​ ≤ 1600 kVA
• ​Kondensatorbanker:​​ ≤ 1200 kvar
  Utenfor disse kapasitetsområdene må en vakuumkretsutslukerløsning med høyere avbrytningskapasitet og dynamisk/termisk stabilitet velges for å sikre sikkerhet.

​2. Typiske tilfeller for validering​
Denne løsningen har blitt vellykket implementert i flere prosjekter, med stabil og pålitelig drift:

• ​Tilfelle 1: Kemisk anlegg, Texas, USA (Hyppig drift og eksplosjonsbeskyttet miljø)​
• ​Prosjektoversikt:​​ Dette store kjemiske anlegget krevede hyppig start-stop-kontroll av høyspenningspumper og kompressormotorer på flere produksjonslinjer, med miljøkrav for eksplosjonsbeskyttelse og høy pålitelighet.
• ​Fordele demonstrert:​​ Kontaktorens 2000 operasjoner/tim frekvens passet perfekt til prosessjusteringsbehov; nøyaktig koordinering mellom fuse og relæ sikret nøyaktig kortslutningsbeskyttelse for motorer under hyppig start uten uønskede operasjoner; den lave klippstrømmen (<0,5A) gitt av vakuumavbryteren dempet effektivt skiftespenningsforhøyelser, som beskyttet isoleringen av eldre motorer. Den totale løsningen sparte betydelig investering sammenlignet med vakuumkretsutslukerskab.
• ​Tilfelle 2: Bileprodusenter, Bayern, Tyskland (Transformator- og kondensatorkompensasjonsbeskyttelse)​
• ​Prosjektoversikt:​​ Et nytt smart produsentanlegg krevede stabil, høykvalitativ strømforsyning for mange robotserveresystemer på automatiserte produksjonslinjer, i kombinasjon med flere torrtransformatorer og kondensatorkompensasjonsbanker.
• ​Fordele demonstrert:​​ Fuse-nominell strømvalg tok full hensyn til transformatormagnetiseringinrushegenskaper, unngjorde uønskede operasjoner under lukking. For kondensatorbankene, lyktes dedikerte fuser i å tåle lukkinginrushpåvirkningen (I²t-verifisering godkjent). Kontaktorens lave hoppende sikret kondensatorswitching uten gjenoppstyring, som beskyttet strømkvaliteten i nettet.

​V. Sammenfatning av løsningsfordeler​

1. ​Høy pålitelighet:​​ Vakuumavbryterkammer er vedlikeholdsfree med en mekanisk levetid på opptil millioner av operasjoner; fuser gir millisekunds hurtigbrytende beskyttelse.
2. ​Stærk sikkerhet:​​ Mekanisk låsemekanisme forebygger ensidig drift og lukking med potensielle farer; lav klippstrøm beskytter utstyrsisolering.
3. ​God økonomi:​​ I forhold til vakuumkretsutslukerskab, tilbyr FC-skab lavere kostnad, mindre størrelse og ekstremt høy kostnadseffektivitet.
4. ​Intelligens:​​ Kontaktorer kan integreres seemlessly med mikroprosessorbasert beskyttelsesenheter, som muliggjør fjernovervåking, intelligent kontroll og dataoverføring.
5. ​Enkel vedlikehold:​​ Kjernekomponenter er designet for vedlikeholdsfree drift; etter fuseoperasjon, kreves kun bytte med en fuse link av samme spesifikasjon, noe som gjør operasjon enkel.