Розроблено для частого використання: Нове покоління інтелектуального захисту та керування для високовольтних FC-схем

2yrs + staff 1000+m² US$300,000,000+ China

I. Огляд рішення

Це рішення призначене для надання комплексної системи захисту для FC-кіл на основі "Високовольтних вакуумних контакторів + Високовольтних обмежувачів струму". Воно спеціально розроблено для захисту та керування високовольтовими двигунами, розподільчими трансформаторами та банками конденсаторів у діапазоні напруг 3 кВ до 12 кВ, особливо підходящим для промислових застосувань, які потребують частого використання та високої надійності (наприклад, електростанції, великі заводи та шахти). Його ключовою перевагою є точна координація між вакуумним контактором та обмежувачем струму, що забезпечує градуйований захист від перенавантажень та коротких замикань, а також надає економічну ефективність, безпеку та інтелектуальність.

II. Технічні характеристики ключових компонентів

1. Високовольтний вакуумний контактор (компонент управління та переривання перенавантаження в FC-колі)
Високовольтний вакуумний контактор є виконавчим механізмом для частого управління кіл та переривання струмів перенавантаження. Його технічні характеристики наступні:

Основна структура:

Вакуумна камера переривання: Використовує керамічну оболонку з внутрішнім вакуумом до 1,33×10⁻⁴ Па, що гарантує успішне затухання дуги при першому нульовому переході струму, забезпечуючи безмастичну та безпідтримкову роботу.
Ізоляційна монтажна кронштейна та механізм взаємного блокування: Інтегрує підставки для запалників та оснащений важливим механізмом взаємного блокування. Цей механізм забезпечує: ① Якщо запалник будь-якої фази спалахує, він одразу ж спричиняє одночасне відключення трьох фаз контактора, запобігаючи однофазному режиму роботи; ② Якщо запалник будь-якої фази не встановлений, він механічно блокує закриття контактора, забезпечуючи безпеку роботи.
Механізм управління: Використовує електромагнітний механізм, що підтримує часте відкриття та закриття до 2000 разів/годину, значно перевищуючи можливості автоматів.

Принцип управління та переривання:

Принцип переривання: Використовує високу ізоляцію та сильну здатність до гасіння дуги вакуумного середовища. Металевий паровий дуговий струм, що виникає при відкритті, моментально гаситься в точці нульового переходу струму, зі швидким відновленням диелектричної стійкості. Його пороговий струм нижче 0,5 А, що ефективно пригнічує перенапруги при комутації, що є надзвичайно корисним для ізоляції двигунів.
Способи утримання: Підтримується как електричне самопідтримання (економічне, з низьким рівнем шуму), так і механічне самопідтримання (висока надійність, стійкість до завад). Користувачі можуть вибирати відповідно до вимог експлуатації (наприклад, серія LHJCZR використовує механічне самопідтримання).

Ключові номінальні параметри:

Категорія параметра	Специфічний показник
Номінальна напруга	3,6 / 7,2 / 12 кВ
Номінальний операційний струм	200 / 400 / 630 А
Номінальна здатність переривання	3,2 кА (25 разів)
Максимальна здатність переривання	4 кА (3 рази)
Номінальна здатність з'єднання	4 кА (100 разів)
Піковий струм стійкості	40 кА
Механічний/Електричний термін служби	1 000 000 циклів / 300 000 циклів

2. Високовольтний обмежувач струму (компонент захисту від короткого замикання в FC-колі)
Високовольтний обмежувач струму є останнім компонентом захисту від коротких замикань. Його характеристики наступні:

Основна функція: Надає моментальний (швидкий) захист. Коли відбувається серйозне коротке замикання (струм перевищує здатність переривання контактора), його запалювальний елемент швидко плавиться та перериває коло перед тим, як струм досягне свого потенційного піка. Час переривання дуже короткий (мілісекундний рівень), що максимально обмежує енергію виняткового струму та захищає підпорядковане обладнання від пошкодження.
Основні принципи вибору:

Номінальна напруга: Не повинна бути нижчою за номінальну напругу системи, щоб запобігти перевищенню рівня ізоляції обладнання через перенапругу, що виникає під час роботи запалника (зазвичай обмежена до 2,5 разів фазова напруга).
Номінальний струм: Вимагає всебічного врахування нормальних/перенавантажених струмів, характеристик стартового стрибка обладнання (наприклад, стартовий струм двигуна, магнітний стрибок трансформатора) та забезпечує селективну координацію з верхньою захисною апаратурою (наприклад, реле).

Ролеве позиціонування: Діє як резервний захист в FC-колі. Нормальні перенавантаження та менші короткі замикання виправляються за допомогою комплексного захисного пристрою, який сигналізує вакуумному контактору про відкриття. Запалник працює лише тоді, коли винятковий струм перевищує здатність переривання контактора або якщо контактор не працює.

III. Рекомендації з вибору залежно від захищеного об'єкта

1. Вибір запалника для захисту двигуна
Стартові струми двигунів високі та тривалі, що вимагає особливої обережності при виборі, щоб запобігти неправильному виключенню.

Логіка координації захисту:

Захист від перенавантаження (наприклад, зупинка, повторне запускання): Реалізується за допомогою реле з оберненим часом, що сигналізує контактору про відкриття.
Захист від короткого замикання: Реалізується за допомогою запалника.
Вимоги до координації: Номінальний струм запалника повинен бути більшим за стартовий струм двигуна, а його характеристична крива струм-час має перетинатися з кривою реле в одній точці, щоб досягти ідеальної координації.

Посилання для вибору (вибірка):

Потужність двигуна (кВт)	Час запуску (с)	Стартовий струм (А)	Номінальний струм запалника (А) при різних частотах запуску (раз/год)
250	6	220	100 А (2/3/4 рази) -> 105 А (8/16/32 рази)
250	15	200	100 А (2/3 рази) -> 125 А (4/8/16/32 рази)
800	60	600	250 А (2 рази) -> 315 А (3/4/8/16/32 рази)

Ключовий момент: Чим довший час запуску та вища частота запуску, тим більший потрібний номінальний струм запалника.

2. Вибір запалника для захисту трансформатора
Вибір має забезпечити, що запалник може витримати магнітний стрибок трансформатора при закритті, а також надати ефективний захист від внутрішніх аварій.

Посилання для вибору (вибірка):

Напруга системи (кВ)	Потужність трансформатора (кВА) та рекомендований номінальний струм запалника (А)
3,6	100-160 кВА: 63 А
7,2	100-160 кВА: 50 А
12	100-160 кВА: 31,5-40 А

3. Вибір запалника для захисту банки конденсаторів
Перемикання банки конденсаторів генерує високочастотні, високопотужні струми при закритті, що ставлять спеціальні вимоги до вибору запалника.

Особлива увага: Необхідно перевірити, чи може запалник витримати енергію пробігу (I²t) струму при закритті. Вимога: Енергія пробігу < 0,7 від мінімальної енергії перед дуговим процесом запалника.
Вимоги до вибору:

Номінальний струм зазвичай становить 1,5-2,0 рази номінальний струм конденсатора.
Якщо струм при закритті занадто великий, розгляньте: ① Вибір спеціальних запалників для конденсаторів (наприклад, серія WFN); ② Додавання серійного реактивного обмежувача струму з конденсатором; ③ Додавання серійного демпферного резистора в гілку.

Рекомендація: Серійний реактивний обмежувач струму повинен бути використаний, коли (Піковий струм при закритті * Частота закриття) > 20000 або під час надзвичайно частого використання.

IV. Область застосування та типові випадки

1. Область застосування
Рішення для FC-кола не є універсальним. Його примірні межі наступні:

Високовольтові двигуни: ≤ 1200 кВт
Розподільчі трансформатори: ≤ 1600 кВА
Банки конденсаторів: ≤ 1200 квар
За межами цих меж потужності, повинно бути вибрано рішення з вакуумним автоматом, який має вищу здатність переривання та динамічну/термічну стійкість, щоб забезпечити безпеку.

2. Підтвердження типовими випадками
Це рішення було успішно застосовано в багатьох проектах, працюючи стабільно та надійно:

Випадок 1: Хімічний завод, Техас, США (часте використання та вибухостійка середовище)

Огляд проекту: На цьому великому хімічному заводі було необхідно часте керування високовольтовими насосами та компресорними двигунами на багатьох виробничих лініях, з вимогами до вибухостійкості та високої надійності.
Демонстровані переваги: Частота 2000 операцій/год контактора ідеально відповідала потребам регулювання процесу; точна координація між запалником та реле забезпечила точний захист від коротких замикань двигунів при частих запусках без неправильного виключення; низький струм переривання (<0,5 А), наданий вакуумним переривачем, ефективно пригнічув перенапруги при комутації, захищаючи ізоляцію старіших двигунів. Загальне рішення значно зберегло інвестиції по відношенню до шаф з вакуумними автоматами.

Випадок 2: Автомобільний завод, Баварія, Німеччина (захист трансформатора та компенсації конденсаторами)

Огляд проекту: Новий розумний виробничий завод потребував стабільного, високоякісного електропостачання для численних роботизованих сервосистем на автоматизованих виробничих лініях, разом з кількома сухими розподільчими трансформаторами та банками конденсаторів компенсації.
Демонстровані переваги: Вибір номінального струму запалника повністю врахував характеристики магнітного стрибка трансформатора, запобігаючи неправильному виключенню при закритті. Для банок конденсаторів спеціальні запалники успішно витримали удар при закритті (перевірка I²t пройдена). Низький струм відскоку контактора забезпечив перемикання конденсаторів без повторного запалення, захищаючи якість електропостачання мережі.

V. Підсумок переваг рішення

Висока надійність: Вакуумна камера переривання безпідтримкова, з механічним терміном служби до мільйонів операцій; запалники надають захист на мілісекундному рівні.
Сильна безпека: Механічний механізм взаємного блокування запобігає однофазному режиму роботи та закриттю з потенційними загрозами; низький струм переривання захищає ізоляцію обладнання.
Добра економічність: По відношенню до шаф з вакуумними автоматами, шафи з FC-рішенням мають нижчу вартість, меншу розмірність та надзвичайно високу ефективність.
Інтелектуальність: Контактори можуть бути безшовно інтегровані з мікропроцесорними захисними пристроями, що дозволяє віддалене моніторинг, інтелектуальне керування та завантаження даних.
Легкий догляд: Основні компоненти розроблені для безпідтримкової роботи; після роботи запалника, достатньо замінити запалник на аналогічний, що робить експлуатацію простішою.