FC SchakelBeschermingsschema voor 3~12kV Hulpstroomsysteem: Ontwerp Selectie en Toepassingsgevallen

I. Oplossingsoverzicht​
Deze oplossing streeft ernaar een volledig systeem te bieden op basis van de combinatie van een hoogspanningsvacuümcontactor (Contactor) en een hoogspanningsstroombeperkende zekering (Fuse), gezamenlijk aangeduid als een FC-schakeling. Ontworpen voor middenspanningssystemen van 3 tot 12 kV, is het bijzonder geschikt voor toepassingen die frequente bediening, hoge betrouwbaarheid en kosteneffectiviteit vereisen. In de FC-schakeling houdt de vacuümcontactor zich bezig met het maken en verbreken van normale en overbelaste stromen, evenals frequent gebruik, terwijl de hoogspanningszekering robuuste korte-sluitingbescherming biedt. Samen vormen ze een volledig functionele, hoogwaardige beschermings- en regelunit.

​II. Kenmerken van kerncomponenten​
Het kernvoordeel van de FC-schakeling ligt in de uitzonderlijke prestaties en nauwkeurige coördinatie van de twee belangrijkste componenten.

​​(I) Hoogspanningsvacuümcontactor (bedienings- en overbelastingsonderbrekingselement)​​
Als het operationele hart van de schakeling vertoont de vacuümcontactor de volgende kenmerken:

1. ​Geavanceerde structuur en onderbrekingsprincipe:​​
• Heeft een vacuümonderbrekerkamer (vacuüm tot 1,33×10⁻⁴ Pa) met de hoofdcontacten verzegeld in een keramische behuizing. Tijdens het openen scheiden de bewegende en vaste contacten snel, waarbij gebruik wordt gemaakt van de snelle condensatie van metaalstoom bij nulovergang om de boog efficiënt te doven en de isolatiespanning te herstellen.
• Uitgerust met een gekoppelde uitknippal waarmee wordt verzekerd dat er wordt uitgeknipt wanneer één fase van de zekering smelt, wat faserisico's voorkomt, en bevat een functie om verkeerd sluiten te voorkomen wanneer zekeringen niet zijn geïnstalleerd.
• Extreem lage doorsnijstroom (≤0,5 A), wat effectief overspanningen bij schakelen onderdrukt en de isolatie van inductieve lasten zoals motoren beschermt.
2. ​Hoge-betrouwbaarheidsbedieningsmechanisme:​​
• Maken gebruik van een elektromagnetisch bedieningsmechanisme dat schakelfrequenties tot 2.000 bedieningen per uur kan verwerken, wat aan de meest veeleisende frequentie-eisen voldoet.
• Flexibele houdbare methoden: Elektrisch zelfhouden (gehouden door een houdspoel na sluiten, met laag energieverbruik) en mechanisch zelfhouden (bijv. LHJCZR-serie, mechanisch vergrendeld na sluiten, geen continue voeding nodig) zijn beschikbaar om aan verschillende besturingseisen te voldoen.
• Sterk compatibel met voedingsbronnen, ondersteunt DC/AC 110 V/220 V.
3. ​Uitstekende nominale parameters en levensduur:​​
• Belangrijke elektrische parameters:

• Verlengde levensduur: Elektrische levensduur van maximaal 300.000 bedieningen en mechanische levensduur van maximaal 1.000.000 bedieningen, wat de onderhoudsinspanningen en levenscycluskosten aanzienlijk vermindert.
• Toegewijde vacuümonderbrekerkamers: Zoals het type TJC 12/630, met lage verliezen, lage stoot, hoge slijtbestendigheid en een contactweerstand van ≤60 μΩ.

​​(II) Hoogspanningsstroombeperkende zekering (korte-sluitingbeschermingselement)​​
Als het kern van de korte-sluitingbescherming in de schakeling is de selectie en toepassing cruciaal.

1. ​Functieprincipe:​​ Wanneer de stroom gedurende een bepaalde tijd een gespecificeerde waarde overschrijdt, smelt het zekeringelement onmiddellijk en onderbreekt de foutstroom. Het belangrijkste kenmerk is dat hoe groter de onderbrekingsstroom, hoe korter de werktijd, waardoor een sterke stroombeperkende capaciteit wordt geboden.
2. ​Selectieprincipes:​​
• Nominale spanning: Mag niet lager zijn dan de nominale spanning van het systeem; het kan iets hoger zijn, maar nooit lager.
• Nominale stroom: Moet de normale bedrijfsstroom, overbelastingsstroom en startkarakteristieken van de apparatuur (bijv. motorstartstroom en -tijd) in hun totaliteit worden overwogen. Als back-upbescherming werkt het alleen wanneer de foutstroom de onderbrekingscapaciteit van de contactor of een falen van de contactor te boven gaat.
3. ​Beschermingcoördinatie met verschillende apparatuur:​​
• Hoogspanningsmotoren (≤1200 kW): De zekering moet de startstroom van de motor kunnen verdragen, terwijl de overbelastingsbescherming wordt afgehandeld door een integrale beschermrelais. Zorg ervoor dat de tijds-stroomkarakteristiekcurve van de zekering correct snijdt met de relaiscurve om beschermingsverdeling te bereiken.
• Voorbeeld: Voor een 250 kW-motor met een starttijd van 6 seconden en een startstroom van 220 A is een 100 A-zekeringelement geschikt (voor 2-3 starts per uur).
• Transformators (≤1600 kVA): De zekering moet inschakelstoten en aanhoudende overbelastingsstromen kunnen verdragen. Selectie wordt direct aangepast op basis van de genoemde vermogenscapaciteit en spanning van de transformator.
• Voorbeeld: Voor een 10 kV/800 kVA-transformator is een 80 A-zekering geschikt.
• Kondensatorbanken (≤1200 kvar): Moeten inschakelstoten kunnen verdragen, en hun doorlaatenergie moet minder zijn dan de dracht van de condensator. De nominale stroom is meestal 1,5-2 keer de nominale stroom van de condensator. Voor toepassingen met extreme inschakelstoten of frequente schakelingen worden serie-reactors aanbevolen.

​III. Toepassingsgebied en typische gevallen​

​​(I) Toepassingsgebied​

• ​Geschikte scenario's:​​
• Beschermings- en regelschakelingen voor transformators tot 1600 kVA in industriële installaties.
• Frequente start- en beschermingscircuits voor hoogspanningsmotoren tot 1200 kW.
• Schakelcircuits voor kondensatorbanken tot 1200 kvar.
• ​Ongeschikte scenario's:​​ Voor belastingen die de bovengenoemde capaciteiten overstijgen, moeten vacuümschakelaars gebruikt worden.

​​(II) Succesvolle gevallen​
De FC-schakelingoplossing is breed toegepast in talloze energiecentraleprojecten, met bewezen betrouwbaarheid:

1. ​Thermische energiecentrale:​​ Gebruikte 8 vacuümschakelaars + 36 FC-panelen. Daaronder bevinden zich LHJCZR-contactors met WFNHO-zekeringen voor motoren, terwijl XRNT-zekeringen transformators beschermen.
2. ​Energiecentrale:​​ Gebruikte 10 vacuümschakelaars + 36 FC-panelen (21 voor motorbescherming, 12 voor transformatorbescherming en 3 voor condensatorbescherming).

​IV. Voordelen van de oplossing en conclusie​
Deze FC-schakelingoplossing integreert de dubbele voordelen van vacuümcontactors en stroombeperkende zekeringen, met de volgende kernvoordelen:

1. ​Kosteneffectiviteit:​​ Aanzienlijk lagere investeringskosten ten opzichte van vacuümschakelaarpanelen, met een hoge prijs-kwaliteitsverhouding.
2. ​Specialiseerde prestaties:​​ Contactors excelleren in frequente bedieningen en overbelastingsonderbreking, terwijl zekeringen uitblinken in het snel onderbreken van hoge korte-sluitingstromen, waardoor een duidelijke taakverdeling en superieure bescherming wordt gegarandeerd.
3. ​Veiligheid en betrouwbaarheid:​​ Uiterst korte korte-sluitingonderbrekingstijd (millisecondenniveau), uitstekende stroombeperkende eigenschappen en effectieve bescherming van systeemapparatuur. Het gekoppelde uitknippal mechanisme voorkomt faserisico's.
4. ​Onderhoudsvrij en lange levensduur:​​ Vacuümonderbrekerkamers zijn onderhoudsvrij, met elektrische en mechanische levensduur van maximaal een miljoen bedieningen, wat de levenscycluskosten aanzienlijk vermindert.
5. ​Compacte en flexibele ontwerp:​​ Compacte structuur bespaart installatieplaats. Hoge verscheidenheid stelt verwisselbaarheid tussen vergelijkbare producten in, waardoor onderhoud en reserveonderdelenbeheer gemakkelijker wordt.

​Conclusie:​​ De FC-schakeling is een ideale keuze voor de bescherming van kleine tot middelgrote capaciteit transformators, motoren en condensatoren in industriële energie-systemen zoals energiecentrales, petrochemica en metallurgie. Deze oplossing is technologisch rijp, uitgebreid getest en biedt uitstekende voordelen, waardoor het de beste praktijk is voor het balanceren van prestaties, kosten en betrouwbaarheid. Voor toepassingen die de capaciteitsbereik overstijgen, worden vacuümschakelaaroplossingen aanbevolen.