3~12kV segédműveleti rendszer FC áramkörvédelmi séma: tervezés kiválasztás és alkalmazási esetek

I. Megoldás áttekintése​
Ez a megoldás egy teljes rendszert kíván biztosítani, amelyet magasfeszültségű vakuumkapcsoló (Contactor) és magasfeszültségű áramkorlátos szivattyú (Fuse) kombinációján alapul, együttesen FC körként ismert. 3-12 kV közötti középfeszültségű rendszerekre tervezték, különösen olyan alkalmazásokra, ahol gyakori működés, nagy megbízhatóság és költséghatékonyság szükséges. Az FC körben a vakuumkapcsoló kezeli a normál és túlterhelési áramok, valamint a gyakori műveletek kapcsolását és szakítását, míg a magasfeszültségű szivattyú erős rövidzárlésvédelmet nyújt. Együtt teljesen funkcionális, nagy teljesítményű védelmi és vezérlő egységet alkotnak.

​II. Alapelemek jellemzői​
Az FC kör fő előnye a két kulcsfontosságú összetevő kiemelkedő teljesítménye és pontos koordinációja.

​​(I) Magasfeszültségű vakuumkapcsoló (Működési és túlterhelési szakítóelem)​​
A kör működési magjaként a vakuumkapcsoló a következő jellemzőkkel rendelkezik:

1. ​Fejlett szerkezet és szakítási elv:​​
• Vakuumszakító kamra (vakuum szintje akár 1,33×10⁻⁴ Pa), amelynek főkapcsai kerámia dobozban vannak zártak. A szakítás során a mozgó és a rögzített kapcsok gyorsan szakadnak el, a fémgőz gyors leesését kihasználva az áram nullhelyi áthaladásánál, hogy hatékonyan kitörölje a hídtartót, és helyreállítsa a izolációs erejét.
• Kapcsolt szakítómechanizmussal, amely biztosítja a szakítást, ha egy szivattyúsor olvad, így megelőzi a fázisvesztést, és tartalmaz egy tévedéses bezárás megelőzési funkciót, ha nincs szivattyú telepítve.
• Nagyon alacsony szakítási áram (≤0,5A), ami hatékonyan csillapítja a kapcsoló túlfeszültségeket, és védje az induktív terhelések, például motorok izolációját.
2. ​Nagy megbízhatóságú működési mechanizmus:​​
• Elektromos működési mechanizmust használ, amely képes akár 2000 műveleti frekvenciára óránként, megfelelve a legnagyobb gyakori működési igényeknek.
• Flexibilis tartási módok: Elektromos saját-tartás (elektromos ciklus után tartott, alacsony energiaszükséglettel) és mechanikus saját-tartás (pl. LHJCZR sorozat, mechanikusan rögzítve a bezárás után, folyamatos energiaellátás nélkül) érhető el, hogy különböző irányítási igényekhez legyenek alkalmazhatók.
• Erős kompatibilitás az irányítási energiaforrásokkal, DC/AC 110V/220V támogatása.
3. ​Kiemelkedő nominális paraméterek és élettartam:​​
• Fő elektromos paraméterek:

• Hosszú élettartam: Elektromos élettartam akár 300 000 művelet, mechanikus élettartam akár 1 000 000 művelet, jelentősen csökkentve a karbantartási erőfeszítéseket és az életciklus költségeket.
• Dedikált vakuumszakító kamrák: Például a TJC 12/630 típus, amely alacsony veszteségű, alacsony impulzusú, nagy szenvedékenységű, és a kapcsolási ellenállása ≤60 μΩ.

​​(II) Magasfeszültségű áramkorlátos szivattyú (Rövidzárlésvédelmi elem)​​
A kör rövidzárlésvédelmének magjaként a kiválasztása és alkalmazása létfontosságú.

1. ​Működési elv:​​ Amikor az áram meghalad egy adott értéket egy bizonyos időtartamra, a szivattyúelem gyorsan olvad, és megszakítja a hibajáradatot. A legfontosabb jellemzője, hogy minél nagyobb a szakítóáram, annál rövidebb a működési idő, erős áramkorlátozó képességgel.
2. ​Kiválasztási elvek:​​
• Nominált feszültség: Nem lehet kisebb, mint a rendszer nominált feszültsége; kissé nagyobbra lehet, de soha nem lehet kisebb.
• Nominált áram: Figyelembe kell venni a kör normális működési áramát, a túlterhelési áramot, és a berendezések indítási jellemzőit (pl. motor indítási áramát és idejét). Mint hattervédelem, csak akkor lép működésbe, ha a hibajáradat meghaladja a kapcsoló szakítókapacitását, vagy ha a kapcsoló nem működik.
3. ​Védelmi koordináció különböző berendezésekkel:​​
• Magasfeszültségű motork (≤1200 kW): A szivattyúnak ki kell bírnia a motor indítási áramát, míg a túlterhelési védelem egy integrált védelmi relével történik. Biztosítani kell, hogy a szivattyú idő-áram jellemző görbéje helyesen metszi a relé görbét a védelmi felosztás érdekében.
• Példa: Egy 250 kW motor esetén, 6 s indítási idő és 220A indítási áram mellett 100A szivattyúelem alkalmas (2-3 indítás óránként).
• Transzformátorok (≤1600 kVA): A szivattyúnak ki kell bírnia a bekapcsolási impulzusáramokat és a hosszú távú túlterhelési áramokat. Kiválasztása közvetlenül a transzformátor nominált kapacitásával és feszültségszintjével egyezik meg.
• Példa: Egy 10 kV/800 kVA transzformátor esetén 80A szivattyú alkalmas.
• Kondenzátorbankok (≤1200 kvar): Ki kell bírniuk a kapcsolási impulzusáramokat, és a letöltött energia kisebbnek kell lennie, mint a kondenzátorok toleranciája. A nominált áram tipikusan 1,5-2-szerese a kondenzátor nominált áramának. Sok impulzusáram vagy gyakori kapcsolási esetekben sorozatszivattyúkat ajánlunk.

​III. Alkalmazási terület és tipikus esetek​

​​(I) Alkalmazási terület​

• ​Megfelelő forgatókönyvek:​​
• Az ipari gyárakban legfeljebb 1600 kVA-os transzformátorok védelmi és irányítási körrendjei.
• A legfeljebb 1200 kW-os magasfeszültségű motorok gyakori indítása és védelme.
• A legfeljebb 1200 kvar-os kondenzátorbankok kapcsolási körrendjei.
• ​Nem megfelelő forgatókönyvek:​​ A fenti kapacitások feletti terhelések esetén vákuumkapcsoló panellek használata szükséges.

​​(II) Sikeres esetek​
Az FC kör megoldás széles körben alkalmazták számos erőmű-projektben, bizonyított megbízhatósággal:

1. ​Rohamtávirányító erőmű:​​ 8 vákuumkapcsoló panel + 36 FC panel. Közülük a LHJCZR kapcsolók WFNHO szivattyúkkal védik a motorokat, míg XRNT szivattyúk védik a transzformátorokat.
2. ​Erőmű:​​ 10 vákuumkapcsoló panel + 36 FC panel (21 motorvédelem, 12 transzformátorvédelem, 3 kondenzátorvédelem).

​IV. Megoldás előnyei és következtetés​
Ez az FC kör megoldás a vakuumkapcsolók és az áramkorlátos szivattyúk kettős előnyeit egyesíti, és a következő fő előnyökkel jár:

1. ​Költséghatékonyság:​​ Szignifikálisan alacsonyabb befektetési költségek, mint a vákuumkapcsoló panellek, nagy arányú költség-hatékonysággal.
2. ​Specializált teljesítmény:​​ A kapcsolók kiemelkednek a gyakori műveletekben és a túlterhelési szakításban, míg a szivattyúk kiemelkednek a nagy rövidzárléskorlátozó áramok gyors szakításában, biztosítva a világos munkamegosztást és a kiemelkedő védelmet.
3. ​Biztonság és megbízhatóság:​​ Nagyon rövid rövidzárlésszakítási idő (millisekundum szint), kiváló áramkorlátozó jellemző, és a rendszerberendezések hatékony védelme. A kapcsolt szakítómechanizmus megelőzi a fázisvesztést.
4. ​Karbantartásmentes és hosszú élettartam:​​ A vakuumszakító kamrák karbantartásmentesek, elektromos és mechanikus élettartama akár 1 millió művelet, jelentősen csökkentve az életciklus költségeket.
5. ​Kompakt és rugalmas tervezés:​​ Kompakt szerkezet, ami megtakarítja a telepítési térképet. A magas sokoldalúság lehetővé teszi a hasonló termékek közötti cserélhetőséget, megkönnyítve a karbantartást és a tartozékkezelést.

​Következtetés:​​ Az FC kör kiemelkedő választás a kis- és közepes-kapacitású transzformátorok, motorok és kondenzátorok védelmére ipari energiaszolgáltatási rendszerekben, mint például erőművek, szénhidrogénipar és metallurgia. Ez a megoldás technológiai szempontból fejlett, széles körben ellenőrizve, és kiemelkedő előnyökkel rendelkezik, tehát a teljesítmény, a költség és a megbízhatóság közötti egyensúly legjobb gyakorlata. A kapacitási tartományon túli alkalmazásokhoz vákuumkapcsoló megoldásokat ajánlunk.