3~12kV Yardımcı Güç Sistemi için FC Devre Koruma Şeması: Tasarım Seçim ve Uygulama Örnekleri

I.Çözüm Genel Bakış​
Bu çözüm, yüksek gerilimli vakum kontakörü (Kontaktör) ve yüksek gerilimli akım sınırlama sigortası (Sigorta) kombinasyonuna dayalı tam bir sistem sağlama amacını taşır. FC devresi olarak adlandırılan bu sistem, 3 ila 12 kV arasında orta gerilim sistemleri için tasarlanmıştır ve sık işlemler gerektiren, yüksek güvenilirlik ve maliyet etkinliği gereken uygulamalar için özellikle uygun olan bir çözümdür. FC devresinde, vakum kontakörü normal ve aşırı yük akımlarının yanı sıra sık işlemlerin açılmasını ve kapanmasını yönetirken, yüksek gerilimli sigorta güçlü kısa devre koruması sağlar. Bu iki bileşen bir araya gelerek, tam işlevselliğe sahip, yüksek performanslı bir koruma ve kontrol ünitesi oluşturur.

​II. Ana Bileşenlerin Özellikleri​
FC devresinin temel avantajı, iki ana bileşeninin muhteşem performansında ve hassas koordinasyonunda yatar.

​​(I) Yüksek Gerilimli Vakum Kontakörü (İşlem ve Aşırı Yük Kesme Bileşeni)​​
Devrenin operasyonel çekirdeği olan vakum kontakörü, aşağıdaki özellikleri sergiler:

1. ​Gelişmiş Yapı ve Kesme Prensibi:​​
• 1.33×10⁻⁴ Pa vakum seviyesine sahip bir vakum kesici odası (ana kontaktları sert bir kap içinde kapalı tutar). Açma sırasında hareketli ve sabit kontaktlar hızla ayrılır, metal buharın anlık kondensasyonunu kullanarak akım sıfır geçişinde arkı etkili bir şekilde söndürür ve yalıtım gücünü yeniden sağlar.
• Bir faz sigortanın erimesi durumunda triplenecek bağlantılı bir mekanizma ile donatılmıştır, faz kaybı operasyonunu önler ve sigortalı olmadığında yanlış kapama fonksiyonu içerir.
• Çok düşük kesme akımı (≤0.5A), anahtarlameli aşırı gerilimleri etkili bir şekilde bastırır ve motor gibi endüktif yüklerin yalıtımını korur.
2. ​Yüksek Güvenilirlikli İşletme Mekanizması:​​
• Saatte 2.000 işlem kadar frekansta anahtarlama yeteneğine sahip elektromanyetik bir çalışma mekanizması kullanır, en zorlu sık işlem gerekliliklerini karşılar.
• Eşnek tutma yöntemleri: Elektriksel kendi kendine tutma (kapandıktan sonra tutma bobini ile düşük güç tüketimi ile sürdürülür) ve mekanik kendi kendine tutma (örneğin, LHJCZR serisi, kapandıktan sonra mekanik olarak takılır, sürekli güç kaynağına ihtiyaç duymaz) farklı kontrol ihtiyaçlarına uygun olarak kullanılabilir.
• Kontrol güç kaynaklarıyla güçlü uyumluluk, DC/AC 110V/220V'yi destekler.
3. ​Mükemmel Nominal Parametreler ve Ömür:​​
• Ana elektrik parametreleri:

• Uzun ömür: Elektriksel ömür 300.000 işlem, mekanik ömür 1.000.000 işlem, bakım çabalarını ve yaşam döngüsü maliyetlerini önemli ölçüde azaltır.
• Özel vakum kesici odalar: Örneğin TJC 12/630 tipi, düşük kayıp, düşük dalgalanma, yüksek aşınma direnci ve ≤60 μΩ temas direnci ile özelliklere sahiptir.

​​(II) Yüksek Gerilimli Akım Sınırlama Sigortası (Kısa Devre Koruma Bileşeni)​​
Devrede kısa devre korumasının çekirdeği olan bu bileşenin seçimi ve uygulanması çok önemlidir.

1. ​Fonksiyonel Prensip:​​ Belirli bir süre boyunca belirtilen değerden daha yüksek bir akım olduğunda, sigorta unsuru anında erir ve arızalı akımı keser. Ana özelliği, kesilen akım ne kadar büyük olursa, çalışma süresi o kadar kısalır, güçlü akım sınırlama yeteneği sağlar.
2. ​Seçim İlkeleri:​​
• Nominal gerilim: Sistemin nominal geriliminden asla düşük olmamalıdır; biraz daha yüksek olabilir ama asla düşük olmamalıdır.
• Nominal akım: Devrenin normal çalışma akımı, aşırı yük akımı ve ekipman başlangıç karakteristiklerini (örneğin, motor başlangıç akımı ve zamanı) kapsamlı bir şekilde göz önünde bulundurmalıdır. Yedek koruma olarak, arızalı akım kontaktörün kesme kapasitesini aştığında veya kontakktör çalışmadığında faaliyete geçer.
3. ​Farklı Ekipmanlarla Koruma Koordinasyonu:​​
• Yüksek gerilimli motorlar (≤1200 kW): Sigorta motordan başlangıç akımını dayanmalı, aşırı yük koruması ise kapsamlı bir koruma rölesi tarafından sağlanır. Sigorta zaman-akım karakteristik eğrisinin röle eğrisiyle doğru şekilde kesişmesi, koruma bölünmesini sağlar.
• Örnek: 250 kW motor, 6s başlangıç süresi ve 220A başlangıç akımı için 100A sigorta unsuru uygun olabilir (saatte 2-3 kez başlatma).
• Dönüşümler (≤1600 kVA): Sigorta, enerjiye alım sırasında ve sürdürülen aşırı yük akımları sırasında inrush akımlarını dayanmalı. Seçim doğrudan dönüştürücünün nominal kapasitesi ve gerilim düzeyine göre yapılır.
• Örnek: 10 kV/800 kVA dönüşüm için 80A sigorta uygun olabilir.
• Kondansatör bankaları (≤1200 kvar): Anahtarlamalı inrush akımlarını dayanmalı ve geçirilen enerji kondansatörün dayanıklılıktan daha düşük olmalıdır. Nominal akım genellikle kondansatörün nominal akımının 1.5-2 katıdır. Çok fazla inrush akımı veya sık anahtarlamalı uygulamalar için seri reaktörler önerilir.

​III. Uygulama Alanı ve Tipik Örnekler​

​​(I) Uygulama Alanı​

• ​Uygun Senaryolar:​​
• Endüstriyel tesislerde 1600 kVA'ya kadar dönüşümler için koruma ve kontrol devreleri.
• 1200 kW'ye kadar yüksek gerilimli motorlar için sık başlatma ve koruma devreleri.
• 1200 kvar'a kadar kondansatör bankaları için anahtarlama devreleri.
• ​Uygun Olmayan Senaryolar:​​ Yukarıdaki kapasiteleri aşan yükler için vakum devre kesici panel kullanılmalıdır.

​​(II) Başarılı Örnekler​
FC devre çözümü, birçok enerji santrali projesinde geniş bir şekilde uygulanmış ve kanıtlanmış güvenilirliğe sahiptir:

1. ​Isı Santrali:​​ 8 vakum devre kesici panel + 36 FC panel kullanıldı. Bunlardan, LHJCZR kontaktörleri WFNHO sigortalarıyla motorları korurken, XRNT sigortaları dönüşümleri korur.
2. ​Enerji Santrali:​​ 10 vakum devre kesici panel + 36 FC panel (motor koruması için 21, dönüşüm koruması için 12 ve kondansatör koruması için 3).

​IV. Çözüm Avantajları ve Sonuç​
Bu FC devre çözümü, vakum kontaktörlerinin ve akım sınırlama sigortalarının çift avantajlarını entegre ederek, aşağıdaki temel faydaları sunar:

1. ​Maliyet Etkinliği:​​ Vakum devre kesici panellerine kıyasla çok daha düşük yatırım maliyetleri, yüksek maliyet performansı sağlar.
2. ​Özel Performans:​​ Kontaktörler sık işlemler ve aşırı yük kesme konusunda, sigortalar ise yüksek kısa devre akımlarını hızlı bir şekilde kesme konusunda üstün performans gösterir, net bir iş bölümü ve üstün koruma sağlar.
3. ​Güvenlik ve Güvenilirlik:​​ Çok kısa kısa devre kesme süresi (milisaniye düzeyi), mükemmel akım sınırlama özellikleri ve sistemin ekipmanlarının etkili korunması. Bağlı triplenebilir mekanizma, faz kaybı operasyonunu önler.
4. ​Bakım Gereksiz ve Uzun Ömür:​​ Vakum kesici odalar bakım gerekmeden, elektriksel ve mekanik ömrü bir milyon işlem kadardır, yaşam döngüsü maliyetlerini önemli ölçüde azaltır.
5. ​Sıkışık ve Esnek Tasarım:​​ Sıkışık yapı kurulum alanını tasarruf eder. Yüksek uyumluluk benzer ürünler arasında değiştirilebilirliği sağlar, bakımı ve yedek parça yönetimini kolaylaştırır.

​Sonuç:​​ FC devresi, enerji santralleri, petrokimya ve metaller gibi endüstriyel güç sistemlerinde küçük ve orta kapasiteli dönüşümler, motorlar ve kondansatörler için koruma için ideal bir seçimdir. Bu çözüm teknolojik olarak olgun, geniş bir şekilde doğrulanmış ve muhteşem avantajlar sunmaktadır, performans, maliyet ve güvenilirlik arasındaki dengeyi sağlamak için en iyi uygulamadır. Kapasite aralığını aşan uygulamalar için vakum devre kesici çözümleri önerilir.