Shema zaštite spoja FC za pomoćni sustav snage od 3~12kV: Dizajn odabir i primjene

I. Pregled rješenja​
Ovo rješenje ima za cilj pružanje kompletnog sustava temeljenog na kombinaciji visokonaponskog vakuumskog kontaktora (Kontaktor) i visokonaponskog ograničitelja struje (Žičica), zajedno poznatih kao FC krug. Dizajniran je za srednjionaponske sustave u rasponu od 3 do 12 kV, posebno prikladan za primjene koje zahtijevaju često upotrebljavanje, visoku pouzdanost i ekonomičnost. U FC krugu, vakuumski kontaktor obavlja podizanje i prekid normalne i preopterećene struje, te česte operacije, dok visokonaponska žičica pruža robustnu zaštitu od kratkih spojeva. Zajedno, oni formiraju potpuno funkcionalnu, visoko performantnu jedinicu za zaštitu i kontrolu.

​II. Karakteristike ključnih komponenti​
Glavna prednost FC kruga leži u izvrsnom performansu i preciznoj koordinaciji njegovih dviju ključnih komponenti.

​​(I) Visokonaponski vakuumski kontaktor (Komponenta za rad i prekid preopterećenja)​​
Kao operativni jezgra kruga, vakuumski kontaktor posjeduje sljedeće karakteristike:

1. ​Napredna struktura i princip prekida:​​
• Sadrži vakuumsku komoru za prekid (razina vakuuma do 1.33×10⁻⁴ Pa) s glavnim kontaktima zasegnutima unutar keramičke omotača. Tijekom otvaranja, pokretni i fiksni kontakti brzo se razdvajaju, iskoristeći brzu kondenzaciju metala na nuli struje kako bi učinkovito ugasio luk i vratio dielektričku čvrstoću.
• Opsežen mehanizam prekida koji osigurava prekid nakon taloženja jedne faze žičice, sprečavajući rad bez faze, i uključuje funkciju sprječavanja pogrešnog zatvaranja kada su žičice neinstalirane.
• Izuzetno niska struja prekida (≤0.5A), efektivno smanjujući nadstrujne napone i zaštitu izolacije induktivnih optera, poput motora.
2. ​Vrhunski pouzdan mehanizam rada:​​
• Koristi elektromagnetski mehanizam rada sposoban na frekvencije prekida do 2.000 operacija po satu, zadovoljavajući najzahtjevnije uvjete čestog korištenja.
• Fleksibilne metode održavanja: Električko samoodržavanje (održano s cijevi održavanja nakon zatvaranja, s niskim potrošnjama energije) i mehaničko samoodržavanje (npr. serija LHJCZR, mehanički zaključano nakon zatvaranja, bez potrebe za kontinuiranim snabdjevanjem strujom) dostupne su za različite potrebe kontrole.
• Jaka kompatibilnost s izvorima kontrolesne struje, podržava DC/AC 110V/220V.
3. ​Izvrsni nominirani parametri i vijek trajanja:​​
• Ključni električki parametri:

• Prošireno vijek trajanja: Električki vijek trajanja do 300.000 operacija i mehanički vijek trajanja do 1.000.000 operacija, značajno smanjujući potrebu za održavanjem i troškove tijekom vijeka.
• Posebne vakuumskoj komore za prekid: Poput tipa TJC 12/630, s niskim gubitcima, niskim talasima, visokom otpornosti na nosnju i otpornosti kontakata ≤60 μΩ.

​​(II) Visokonaponski ograničitelj struje (Komponenta za zaštitu od kratkih spojeva)​​
Kao jezgra zaštite od kratkih spojeva u krugu, njegova odabir i primjena su ključni.

1. ​Funkcijski princip:​​ Kada struja premaši određenu vrijednost tijekom određenog vremenskog perioda, element žičice brzo talozi i prekida grešku struje. Ključna karakteristika je da veća prekidna struja, kraće vrijeme reagiranja, pružajući jaku sposobnost ograničenja struje.
2. ​Principi odabira:​​
• Nominirana napona: Mora biti barem jednaka ili veća od nominirane napona sustava; može biti malo veća, ali nikad manja.
• Nominirana radna struja: Moraju se komprehensivno razmotriti normalna radna struja, preopterećena struja i karakteristike pokretanja opreme (npr. pokretanje motora i vrijeme). Kao rezervna zaštita, radi samo kada greška struje premaši prekidnu sposobnost kontaktora ili ako kontaktor ne radi.
3. ​Koordincija zaštite s različitim opremama:​​
• Visokonaponski motori (≤1200 kW): Žičica mora podnijeti pokretanje motora, dok preopterećena zaštita obavljena je sa sigurnosnim reljem. Osigurati da se krivulja vremena-struja žičice točno presijecaju s krivuljom relja kako bi se postigla dijeljenje zaštite.
• Primjer: Za 250 kW motor s vremenom pokretanja 6s i strujom pokretanja 220A, element žičice 100A je prikladan (za 2-3 pokretanja po satu).
• Transformatori (≤1600 kVA): Žičica mora podnijeti talasi prilikom energizacije i održiva preopterećena struja. Odabir direktno se podudara s nominiranom kapacitetom i nivoom napona transformatora.
• Primjer: Za 10 kV/800 kVA transformator, žičica 80A je prikladna.
• Banke kondenzatora (≤1200 kvar): Moraju podnijeti talase prilikom prekida, a propustna energija mora biti manja od izdržljivosti kondenzatora. Nominirana struja obično je 1,5-2 puta veća od nominirane struje kondenzatora. Za primjene s prevelikim talasima ili čestim prekidima, preporučuju se serijalni reaktori.

​III. Područje primjene i tipični slučajevi​

​​(I) Područje primjene​

• ​Prikladni scenariji:​​
• Zaštitni i kontrolni krugovi za transformatore do 1600 kVA u industrijskim tvrtkama.
• Česti pokret i zaštitni krugovi za visokonaponske motive do 1200 kW.
• Prekidni krugovi za banke kondenzatora do 1200 kvar.
• ​Neprikladni scenariji:​​ Za opterećenja preko gore navedenih kapaciteta, moraju se koristiti ploče vakuumskih prekidača.

​​(II) Uspješni slučajevi​
Rješenje FC kruga široko se primjenjuje u mnogim projektima elektranama, s dokazanom pouzdanosti:

1. ​Termoelektrana:​​ Koristila 8 ploča vakuumskih prekidača + 36 FC ploča. Među njima, kontaktori LHJCZR s žičicama WFNHO štite motive, dok žičice XRNT štite transformatore.
2. ​Elektrana:​​ Koristila 10 ploča vakuumskih prekidača + 36 FC ploča (21 za zaštitu motora, 12 za zaštitu transformatora, i 3 za zaštitu kondenzatora).

​IV. Prednosti rješenja i Zaključak​
Ovo rješenje FC kruga integrira dvostruke prednosti vakuumskih kontaktora i ograničitelja struje, nudeći sljedeće ključne prednosti:

1. ​Ekonomičnost:​​ Značajno niži troškovi investicija u usporedbi s pločama vakuumskih prekidača, nuditi visoku omjer cijene i performanse.
2. ​Posebne performanse:​​ Kontaktori su izvrsni u čestim operacijama i prekidu preopterećenja, dok žičice su izvrsne u brzom prekidu visokih struja kratkih spojeva, osiguravajući jasnu dijeljenje poslova i superiornu zaštitu.
3. ​Sigurnost i pouzdanost:​​ Izuzetno kratko vrijeme prekida kratkih spojeva (milisekundni nivo), izvrsne karakteristike ograničenja struje i učinkovita zaštita sustava. Povezani mehanizam prekida sprečava rad bez faze.
4. ​Bez održavanja i dugotrajan vijek trajanja:​​ Vakuumskoj komore za prekid nema potrebe za održavanjem, s električkim i mehaničkim vijekom trajanja do milijuna operacija, značajno smanjujući troškove tijekom vijeka.
5. ​Kompaktni i fleksibilni dizajn:​​ Kompaktna struktura štedi prostor za instalaciju. Visoka fleksibilnost omogućuje zamjenjivost među sličnim proizvodima, olakšavajući održavanje i upravljanje rezervnim dijelovima.

​Zaključak:​​ FC krug je idealan izbor za zaštitu manjih i srednjih kapaciteta transformatora, motora i kondenzatora u industrijskim električnim sustavima, poput elektrana, petrokemikalije i metalurgije. Ovo rješenje je tehnološki zrelo, široko testirano i nudi izvrsne prednosti, čineći ga najboljom praksom za balansiranje performansi, troškova i pouzdanosti. Za primjene preko njegovog kapaciteta, preporučuju se rješenja vakuumskih prekidača.