Схема за защита на ФК за помощен електроенергиен систем 3~12кВ: Проектиране избор и приложения

I. Обзора на решението​
Това решение е предназначено да предостави пълна система, основана на комбинацията от високонапрегнат контакт (Contactor) и високонапрегнат ограничителен предпазен ключ (Fuse), които заедно се наричат FC цепь. Проектирана е за среднонапрегнати системи в диапазон от 3 до 12 кВ, тя е особено подходяща за приложения, изискващи често управление, висока надеждност и стойност за парите. В FC цепа, вакуумният контакт обработва заминаването и прекъсването на нормални и прегласни токове, както и честото управление, докато високонапрегнатият предпазен ключ осигурява робустна защита срещу краткосвоя. Заедно те формират напълно функционален, високопроизводителен единица за защита и управление.

​II. Характеристики на основните компоненти​
Основната предимство на FC цепа се намира в изключителната производителност и точната координация между двата ключови компонента.

​​(I) Високонапрегнат контакт (компонент за управление и прекъсване на преглас)​​
Като операционен център на цепа, вакуумният контакт разкрива следните характеристики:

1. ​Съвременна конструкция и принцип на прекъсване:​​
• Разполага с вакуумна камера за прекъсване (вакуум до 1.33×10⁻⁴ Па) с основните контакти запечатани в керамична обвивка. При отваряне, движещият и неподвижния контакти бързо се разделят, използвайки бързото охлаждане на метален пар при нулево пресичане, за да изгасят дъгата и възстановят изолационната сила.
• Оборудван с свързан механизъм за спускане, който гарантира спускане при топене на фаза на предпазен ключ, предотвратявайки работа без фаза, и включва функция за предотвратяване на грешки при спускане, когато предпазните ключове не са инсталирани.
• Екстремно нисък ток на раздробяване (≤0.5А), ефективно подтискайки переключващите повишени напрежения и защитавайки изолацията на индуктивни товари като мотори.
2. ​Механизъм за управление с висока надеждност:​​
• Използва електромагнитен механизъм за управление, способен да извършва честоти на переключване до 2,000 операции на час, отговаряйки на най-строгите изисквания за често управление.
• Гъвкави методи за устойчивост: Електрическо самоудържане (поддържано от обмотка за устойчивост след затваряне, с ниско потребление на мощност) и механично самоудържане (например, серия LHJCZR, механично закачено след затваряне, без нужда от постоянен източник на мощност) са налични, за да отговарят на различни контролни нужди.
• Силна съвместимост с източници на контролна мощност, поддържа DC/AC 110V/220V.
3. ​Отлични параметри по стандарт и продължителност на живот:​​
• Ключови електрически параметри:

• Продължена продължителност на живот: Електрическа продължителност на живот до 300,000 операции и механична продължителност на живот до 1,000,000 операции, значително намаляващи усилията за поддръжка и жизнен цикъл на разходи.
• Посветени вакуумни камери за прекъсване: Например, тип TJC 12/630, с ниски загуби, ниски удари, висока износостойкост и контактно съпротивление ≤60 μΩ.

​​(II) Високонапрегнат ограничителен предпазен ключ (компонент за защита срещу краткосвоя)​​
Като център на защитата срещу краткосвоя в цепа, неговата селекция и приложение са критични.

1. ​Функционален принцип:​​ Когато токът надхвърли определена стойност за определен период, елементът на предпазния ключ топи моментално и прекъсва дефектния ток. Неговата ключова характеристика е, че колкото по-голям е прекъсващият ток, толкова по-кратко е времето на действие, предлагайки силна ограничителна способност.
2. ​Принципи на селекция:​​
• Номинално напрежение: Трябва да не е по-малко от номиналното напрежение на системата; може да бъде леко по-високо, но никога по-ниско.
• Номинален ток: Трябва да се вземат предвид комплексно нормалния оперативен ток, прегласния ток и характеристиките на стартиране на оборудването (например, стартиращ ток и време на мотор). Като резервен защита, действа само когато дефектният ток надхвърли капацитета за прекъсване на контакта или ако контактът не работи.
3. ​Координация на защитата с различно оборудване:​​
• Високонапрегнати мотори (≤1200 кВт): Предпазният ключ трябва да издържи стартиращия ток на мотора, докато защитата при преглас се обработва от комплексен защитен реле. Осигурете правилното пресичане на кривата на време-ток на предпазния ключ с кривата на реле, за да се постигне разделение на защитата.
• Пример: За 250 кВт мотор с време на стартиране 6с и стартиращ ток 220А, елемент на предпазен ключ 100А е подходящ (за 2-3 стартиране на час).
• Трансформатори (≤1600 кВА): Предпазният ключ трябва да издържи възходящи токове при зареждане и продължителни прегласни токове. Селекцията се извършва директно в съответствие с номиналната капацитет и ниво на напрежение на трансформатора.
• Пример: За 10 кВ/800 кВА трансформатор, 80А предпазен ключ е подходящ.
• Банки кондензатори (≤1200 квар): Трябва да издържат възходящи токове при переключване, и техните енергии на пропускане трябва да бъдат по-малки от издържането на кондензатора. Номиналният ток обикновено е 1.5–2 пъти номиналния ток на кондензатора. За приложения с прекомерни възходящи токове или често переключване, се препоръчват сериен реактор.

​III. Област на приложение и типични случаи​

​​(I) Област на приложение​

• ​Подходящи сценарии:​​
• Цепи за защита и управление на трансформатори до 1600 кВА в промишлени заводи.
• Чести стартиране и цепи за защита на високонапрегнати мотори до 1200 кВт.
• Цепи за переключване на банки кондензатори до 1200 квар.
• ​Неподходящи сценарии:​​ За товари, надхвърлящи гореспоменатите капацитети, трябва да се използват панели с вакуумни контакти.

​​(II) Успешни случаи​
Решението за FC цепа е широко приложено в много проекти на електроцентрали, с доказана надеждност:

1. ​Термична електроцентрала:​​ Използва 8 панела с вакуумни контакти + 36 FC панела. Сред тях, контакти LHJCZR с предпазни ключове WFNHO защитават мотори, докато XRNT предпазни ключове защитават трансформатори.
2. ​Електроцентрала:​​ Използва 10 панела с вакуумни контакти + 36 FC панела (21 за защита на мотори, 12 за защита на трансформатори, и 3 за защита на кондензатори).

​IV. Преимущества на решението и заключение​
Това решение за FC цепа интегрира двойните предимства на вакуумни контакти и ограничителни предпазни ключове, предлагайки следните ключови предимства:

1. ​Стойност за парите:​​ Значително по-ниски инвестиционни разходи в сравнение с панели с вакуумни контакти, предлагайки висока цена-производителност.
2. ​Специализирана производителност:​​ Контактите се отличават в често управление и прекъсване на преглас, докато предпазните ключове се отличават в бързо прекъсване на високи краткосвоят ток, осигурявайки ясно разделение на труда и превосходна защита.
3. ​Безопасност и надеждност:​​ Екстремно кратко време на прекъсване на краткосвоя (милисекундно ниво), отлични ограничителни характеристики, и ефективна защита на системното оборудване. Механизъмът за свързано спускане предотвратява работа без фаза.
4. ​Без поддръжка и дълга продължителност на живот:​​ Вакуумните камери за прекъсване са без поддръжка, с електрическа и механична продължителност на живот до един милион операции, значително намаляващи жизнен цикъл на разходи.
5. ​Компактен и гъвкав дизайн:​​ Компактна конструкция спестява място за инсталация. Висока универсалност позволява интерменабилност сред подобни продукти, облекчавайки поддръжката и управлението на запасни части.

​Заключение:​​ FC цепа е идеален избор за защита на малки и средни капацитетни трансформатори, мотори и кондензатори в промишлени електросистеми като електроцентрали, петрохимика и металургия. Това решение е технологично зрело, широко потвърдено, и предлага изключителни предимства, правейки го най-добрия практика за балансиране на производителност, цена и надеждност. За приложения, надхвърлящи неговата капацитетна област, се препоръчват решения с вакуумни контакти.