FC Kredsløbsbeskyttelsesskema for 3~12kV hjælpestrømsystem: Design valg og anvendelseseksempler

I. Løsningsoversigt​
Denne løsning sigter mod at levere et komplet system baseret på kombinationen af en højspændings vakuumkontaktor (Kontaktor) og en højspændings strømbegrænsende sikring (Sikring), der samlet kaldes for en FC-kredsløb. Designet til mellemspændingssystemer i intervallet 3-12 kV, er det specielt velegnet til anvendelser, der kræver hyppig drift, høj pålidelighed og kostnadseffektivitet. I FC-kredsløbet håndterer vakuumkontaktoren slukning og tændning af normale og overbelastningsstrømme samt hyppige operationer, mens højspændingssikringen leverer robust beskyttelse mod kortslutninger. Sammen danner de en fuldt funktionsdygtig, højtydende beskyttelses- og kontrolenhed.

​II. Karakteristika af kernekomponenter​
Det kernevorte ved FC-kredsløbet ligger i de fremragende ydeevner og præcise koordinering af dets to nøglekomponenter.

​​(I) Højspændings vakuumkontaktor (Drifts- og overbelastningsafbrydelseskomponent)​​
Som driftskerne i kredsløbet viser vakuumkontaktoren følgende karakteristika:

1. ​Avanceret struktur og afbrydelsesprincip:​​
• Har en vakuumafbryderkammer (vakuumniveau op til 1,33×10⁻⁴ Pa) med dens hovedkontakter indkapslet i en keramisk beholder. Under åbning adskilles de bevægelige og faste kontakter hurtigt, udnytter den hurtige kondensering af metalvapor ved strøm nulpunktskryds for effektivt at slukke bue og genskabe isolationsstyrken.
• Udstyret med en forbundet udløsningsmekanisme, der sikrer udløsning ved smelting af en fase i sikringen, forhindrer fasemangel drift, og inkluderer en mis-closing forebyggende funktion, når siksinger ikke er installeret.
• Ekstremt lav klippingsstrøm (≤0,5A), effektivt undertrykker slukningsoverspændinger og beskytter isoleringen af induktive laster som motorer.
2. ​Høj pålidelighed driftsmekanisme:​​
• Anvender en elektromagnetisk driftsmekanisme, der kan skifte frekvenser op til 2.000 operationer pr. time, der opfylder de mest krævende hyppige driftsbehov.
• Fleksible holdningsmetoder: Elektrisk selvhold (vedligeholdt af en holdningsbobin efter lukning, med lav energiforbrug) og mekanisk selvhold (f.eks. LHJCZR-serien, mekanisk låst efter lukning, kræver ingen konstant strømforsyning) er tilgængelige for at imødekomme forskellige kontrolbehov.
• Stærk kompatibilitet med kontrolstrømforsyninger, understøtter DC/AC 110V/220V.
3. ​Udmærkede nominerede parametre og levetid:​​
• Nøglespændingsparametre:

• Forlænget levetid: Elektrisk levetid på op til 300.000 operationer og mekanisk levetid på op til 1.000.000 operationer, reducerer betydeligt vedligeholdelsesindsats og livscykluskostnader.
• Dedikerede vakuumafbryderkamre: Såsom TJC 12/630 type, med lav tab, lav puls, høj slidstyrke og en kontaktmodstand på ≤60 μΩ.

​​(II) Højspændings strømbegrænsende sikring (Kortslutningsbeskyttelseskomponent)​​
Som kernen i kortslutningsbeskyttelsen i kredsløbet, er dets valg og anvendelse afgørende.

1. ​Funktionsprincip:​​ Når strømmen overstiger en bestemt værdi i en bestemt periode, smelter sikringselementet øjeblikkeligt og afbryder fejlstrømmen. Dens nøglekarakteristik er, at jo større afbrydelsesstrømmen, des kortere driftstiden, hvilket giver stærk strømbegrænsende evne.
2. ​Valgsprincipper:​​
• Nomineret spænding: Må ikke være mindre end systemets nominerede spænding; den kan være let højere, men aldrig lavere.
• Nomineret strøm: Må omfattende overveje kredsløbets normale driftsstrøm, overbelastningsstrøm og udstyr startegenskaber (f.eks. motorstartstrøm og tid). Som backupbeskyttelse virker den kun, når fejlstrømmen overstiger kontaktorens brydningsevne eller hvis kontaktoren ikke virker.
3. ​Beskyttelseskoordinering med forskellige udstyr:​​
• Højspændingsmotorer (≤1200 kW): Sikringen skal standholde motorens startstrøm, mens overbelastningsbeskyttelse håndteres af en komplet beskyttelsesrelæ. Sikre, at sikringens tids-strøm karakteristik kurve korrekt krydser relækurven for at opnå beskyttelsesopdeling.
• Eksempel: For en 250 kW motor med en starttid på 6s og en startstrøm på 220A, er et 100A sikrings element passende (for 2-3 starts pr. time).
• Transformatorer (≤1600 kVA): Sikringen skal standholde inrush strømme under energisætning og vedvarende overbelastningsstrømme. Valg matchet direkte baseret på transformatorens nominerede kapacitet og spændingsniveau.
• Eksempel: For en 10 kV/800 kVA transformator, er en 80A sikring passende.
• Kondensatorbanker (≤1200 kvar): Må standholde switching inrush strømme, og deres gennemgangsenergi må være mindre end kondensatorens standhaftighed. Den nominerede strøm er typisk 1,5-2 gange kondensatorens nominerede strøm. For applikationer med ekstreme inrush strømme eller hyppig switching, anbefales serie reaktorer.

​III. Anvendelsesområde og typiske tilfælde​

​​(I) Anvendelsesområde​

• ​Pasende scenarier:​​
• Beskyttelses- og kontrolkredsløb for transformatorer op til 1600 kVA i industrielle anlæg.
• Hyppig start og beskyttelseskredsløb for højspændingsmotorer op til 1200 kW.
• Switching kredsløb for kondensatorbanker op til 1200 kvar.
• ​Upasende scenarier:​​ For laster, der overstiger de ovenstående kapaciteter, skal vakuumkredsløbsbrydere bruges.

​​(II) Succesfulde tilfælde​
FC-kredsløbsløsningen er blevet bredt anvendt i mange kraftværksprojekter, med beviset pålidelighed:

1. ​Varme kraftværk:​​ Brugte 8 vakuumkredsløbsbrydere + 36 FC paneler. Af dem, LHJCZR kontaktorer med WFNHO sikringer beskytter motorer, mens XRNT sikringer beskytter transformatorer.
2. ​Kraftværk:​​ Brugte 10 vakuumkredsløbsbrydere + 36 FC paneler (21 til motorsbeskyttelse, 12 til transformatorbeskyttelse, og 3 til kondensatorbeskyttelse).

​IV. Løsningens fordele og konklusion​
Denne FC-kredsløbsløsning integrerer de dobbelte fordele af vakuumkontaktorer og strømbegrænsende sikringer, og tilbyder følgende kernefordele:

1. ​Kostnadseffektivitet:​​ Betydeligt lavere investeringsomkostninger sammenlignet med vakuumkredsløbsbrydere, med høj kostnadseffektivitet.
2. ​Specialiseret ydeevne:​​ Kontaktorer er specialiserede i hyppige operationer og overbelastningsafbrydelse, mens sikringer er specialiserede i hurtig afbrydelse af høje kortslutningsstrømme, hvilket sikrer klar arbejdsfordeling og superiør beskyttelse.
3. ​Sikkerhed og pålidelighed:​​ Ekstremt kort kortslutningsafbrydelsestid (millisekund niveau), fremragende strømbegrænsende egenskaber, og effektiv beskyttelse af systemudstyr. Forbundet udløsningsmekanisme forhindrer fasemangel drift.
4. ​Vedligeholdelsesfri og lang levetid:​​ Vakuumafbryderkamre er vedligeholdelsesfrie, med elektrisk og mekanisk levetid på op til en million operationer, reducerer betydeligt livscykluskostnader.
5. ​Kompakt og fleksibelt design:​​ Kompakt struktur sparer installationsplads. Høj versatilitet tillader byttebarhed mellem lignende produkter, gør vedligeholdelse og reservepartshåndtering lettere.

​Konklusion:​​ FC-kredsløbet er et ideelt valg for beskyttelse af små til mellemstore kapacitets transformatorer, motorer og kondensatorer i industrielle spændingssystemer som kraftværker, petrokemikalier og metalurgi. Denne løsning er teknologisk moden, bredt valideret, og tilbyder fremragende fordele, gør det den bedste praksis for at balancere ydeevne, omkostninger og pålidelighed. For applikationer, der overstiger dets kapacitetsinterval, anbefales vakuumkredsløbsbrydere løsninger.