Sık Kullanım İçin Tasarlandı: Yüksek Gerilimli FC Devreleri için Yeni Nesil Akıllı Koruma ve Kontrol Çözümü

I. Çözüm Genel Bakış​

Bu çözüm, "Yüksek Gerilimli Vakumlu Kontaktörler + Yüksek Gerilimli Akım Sınırlama Sigortaları" 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 güvenilirlik talep edilen endüstriyel uygulamalar (gibi elektrik santralleri, büyük fabrikalar ve madencilik) için uygundur. Temel avantajı, vakumlu kontaktör ile akım sınırlama sigortası arasındaki hassas koordinasyon, aşırı yük ve kısa devre hatalarına karşı kademeli koruma sağlarken, ekonomiklik, güvenlik ve zekâsalı olma özelliğidir.

​II. Ana Bileşen Teknik Özellikleri​

​1. Yüksek Gerilimli Vakumlu Kontaktör (FC Devre İşlemi ve Aşırı Yük Kesme Bileşeni)​​
Yüksek gerilimli vakumlu kontaktör, sık devre işlemi ve aşırı yük akımlarının kesilmesi için aktuator görevini görür. Teknik özellikleri şunlardır:

• ​Temel Yapı:​​
• ​Vakum Kesme Odası:​​ İçindeki vakum derecesi 1.33×10⁻⁴ Pa olan seramik kap kullanılarak, ilk akım sıfır geçişinde arkın başarıyla söndürülmesi sağlanır, yağsız ve bakım gerektirmeyen işlem sağlar.
• ​Ayakta Tutma Braketi ve Kilitleme Mekanizması:​​ Sigorta montajlarını entegre eder ve önemli bir kilitleme mekanizmasına sahiptir. Bu mekanizma, herhangi bir fazda sigorta patladığında kontaktörün üç fazda aynı anda açılmasını tetikleyerek tek fazlı işlemi önler; herhangi bir fazda sigorta monte edilmediğinde kontaktörün kapanmasını mekanik olarak kilitler, operasyonel güvenliği sağlar.
• ​İşlem Mekanizması:​​ Elektromanyetik mekanizma kullanılarak, saatte 2000 kez kadar açma-kapatma işlemine destek verir, 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, dielektrik dayanım hızla kurtarılır. Kesen akımı 0.5A'nın altında, anahtarlama aşırı gerilimlerini etkili bir şekilde baskılar, motora yalıtım için son derece dosttur.
• ​Tutma Yöntemi:​​ Hem elektriksel kendiliğinden tutma (enerji tasarrufu, düşük gürültü) hem de mekanik kendiliğinden tutma (yüksek güvenilirlik, interferans direnci) yöntemlerini destekler. Kullanıcılar operasyonel gerekliliklere göre seçebilirler (örneğin, LHJCZR serisi mekanik kendiliğinden tutmayı kullanır).
• ​Ana Nominal Parametreler:​​

​2. Yüksek Gerilimli Akım Sınırlama Sigortası (FC Devre Kısa Devre Koruma Bileşeni)​​
Yüksek gerilimli akım sınırlama sigortası, kısa devre hataları için nihai koruma bileşeni olarak hizmet verir. Özellikleri şunlardır:

• ​Temel Fonksiyon:​​ Anlık (hızlı kesme) koruma sağlar. Ciddi bir kısa devre hatası olduğunda (akım kontaktörün kesme kapasitesini aştığında), eriyebilecek elementi hızlıca eritir ve akım potansiyel zirvesine ulaşmadan önce devreyi keser. Kesme süresi son derece kısa (milisaniye düzeyinde), hatanın akım enerjisini en üst düzeye sınırlayarak aşağı akıştaki ekipmanları hasardan korur.
• ​Temel Seçim İlkeleri:​​
• ​Nominal Gerilim:​​ Sistem nominal geriliminin altında olmamalıdır, böylece sigorta işlemi sırasında üretilen aşırı gerilimin ekipmanın yalıtım dayanım seviyesini aşmaması sağlanır (genellikle faz geriliminin 2.5 katından daha düşük sınırlıdır).
• ​Nominal Akım:​​ Normal/aşırı yük akımları, ekipmanın başlangıç dolambaç karakteristikleri (örneğin, motor başlangıç akımı, transformatör manyetik inrush) ve yukarı akış koruma cihazlarıyla seçici koordinasyon (örneğin, röleler) göz önünde bulundurulmalıdır.
• ​Rol Pozisyonu:​​ FC devresinde yedek koruma olarak hizmet verir. Normal aşırı yükler ve küçük kısa devre akımları, vakumlu kontaktörü açmak için kapsamlı koruma cihazı tarafından temsil edilir. Sigorta, sadece hatanın akım kontaktörün kesme kapasitesini aştığında veya kontaktör çalışmadığında çalışır.

​III. Korunan Nesneye Göre Seçim Rehberi​

​1. Motor Koruma Sigortası Seçimi​
Motor başlangıç akımları yüksek ve süreleri uzundur, bu nedenle rahatsız edici işlemi önlemek için seçimde özel dikkat gösterilmelidir.

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

• ​Ana Nokta:​​ Başlatma süresi ne kadar uzun ve başlangıç frekansı ne kadar yüksekse, gerekli sigorta linki nominal akımı o kadar büyük olmalıdır.

​2. Transformatör Koruma Sigortası Seçimi​
Seçim, sigortanın transformatörün kapalı manyetik inrush akımını dayanabildiğini ve iç hatalara karşı etkili koruma sağladığını garantilemelidir.

• ​Seçim Referansı (Alıntı):​​

​3. Kondansatör Bankası Koruma Sigortası Seçimi​
Kondansatör bankası anahtarlama, yüksek frekanslı, yüksek genlikli kapalı inrush akımları üretir, bu da sigorta seçimine özel gereklilikler getirir.

• ​Özel Dikkat:​​ Sigortanın kapalı inrush akımı let-through enerjisini (I²t) dayanabileceğini doğrulamak gerekir. Gereklilik: Inrush let-through enerjisi < sigortanın minimum ö-ark enerjisinin 0.7 katı.
• ​Seçim Gereklilikleri:​​
• Nominal akım genellikle kondansatörün nominal akımının 1.5~2.0 katıdır.
• Eğer inrush akımı çok büyükse, düşünülebilecek seçenekler: ① Özel kondansatör sigortaları seçmek (örneğin, WFN serisi); ② Kondansatörle seri akım sınırlama reaktörü eklemek; ③ Dalga içinde seri damper direnç eklemek.
• ​Öneri:​​ (Inrush Zirve Akımı * Inrush Frekansı) > 20000 veya aşırı sık işlemler sırasında, bir akım sınırlama reaktörü kullanılmalıdır.

​IV. Uygulama Alanı ve Tipik Örnekler​

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

• ​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 devre kesicisi çözümü seçilerek güvenliğin sağlanması gerekir.

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

• ​Örnek 1: Teksas, ABD Kimya Fabrikası (Sık İşlem ve Patlama Güvenli Ortam)​​
• ​Proje Genel Bakışı:​​ Bu büyük kimya tabanı, yüksek gerilimli pompalar ve kompresör motorlarının birden fazla üretim hattında sık başlangıç-durdurma kontrolü gerektiriyordu, çevresel gereklilikler patlama güvencesi ve yüksek güvenilirlikti.
• ​Gösterilen Avantajlar:​​ Kontaktörün saatte 2000 işlem sıklığı, proses ayar gerekliliklerini mükemmel bir şekilde karşıladı; sigorta ve röle arasındaki hassas koordinasyon, motorlarda sık başlangıç sırasında rahatsız edici işlem olmadan doğru kısa devre korumasını sağladı; vakum kesme odası tarafından sağlanan düşük kesen akım (<0.5A), eski motorların yalıtımını koruyarak anahtarlama aşırı gerilimlerini etkili bir şekilde baskıladı. Toplam çözüm, vakum devre kesicisi anahtar kutusuna kıyasla önemli bir yatırım tasarrufu sağladı.
• ​Örnek 2: Bavyera, Almanya Otomobil Üretim Tesisi (Transformatör ve Kondansatör Tazminatı Koruma)​​
• ​Proje Genel Bakışı:​​ Yeni bir akıllı üretim fabrikası, otomatik üretim hatlarındaki birçok robot servo sistemi için stabil, yüksek kaliteli güç sağlanması gerektiği, bunu birçok kurutulmuş dağıtım transformatörü ve kondansatör tazminatı bankalarıyla birlikte sağlanması gerekiyordu.
• ​Gösterilen Avantajlar:​​ Sigorta nominal akımı seçimi, transformatör manyetik inrush karakteristiklerini tamamen dikkate aldı, kapalı durumda rahatsız edici işlemi önledi. Kondansatör bankaları için, özel sigortalar kapalı inrush darbesini başarıyla dayandırdı (I²t doğrulaması geçti). Kontaktörün düşük sıçrama oranı, kondansatör anahtarlama sırasında yeniden yanmayı önleyerek ağ üzerindeki güç kalitesini korudu.

​V. Çözüm Avantajları Özeti​

1. ​Yüksek Güvenilirlik:​​ Vakum kesme odası, milyonlarca işlem boyunca bakım gerektirmeyen mekanik ömrü vardır; sigortalar milisaniye düzeyinde hızlı kesme koruması sağlar.
2. ​Güçlü Güvenlik:​​ Mekanik kilitleme mekanizması, tek fazlı işlemi ve potansiyel tehlikeleri önler; düşük kesen akım ekipman yalıtımını korur.
3. ​İyi Ekonomi:​​ Vakum devre kesicisi anahtar kutusu ile karşılaştırıldığında, FC anahtar kutusu daha düşük maliyet, daha küçük boyut ve son derece yüksek maliyet etkinliği sunar.
4. ​Zekâsalılık:​​ Kontaktörler, mikroişlemci tabanlı koruma cihazlarıyla sorunsuz bir şekilde entegre edilebilir, uzaktan izleme, zekâsalı kontrol ve veri yükleme imkanı sağlar.
5. ​Kolay Bakım:​​ Ana bileşenler bakım gerektirmeyen şekilde tasarlanmıştır; sigorta işleminden sonra, aynı özellikte bir sigorta linki ile değiştirilmesi yeterlidir, işlem basittir.