Schemat ochrony obwodów FC dla systemu zasilania pomocniczego 3~12kV: projektowanie wybor i przypadki zastosowania

I. Przegląd rozwiązania​
To rozwiązanie ma na celu dostarczenie kompletnego systemu opartego na połączeniu wysokiego napięcia próżniowego kontaktora (Contactor) i wysokiego napięcia ogranicznika prądu (Fuse), wspólnie nazywanego obwodem FC. Zaprojektowany dla systemów średniego napięcia w zakresie od 3 do 12 kV, jest szczególnie odpowiedni dla zastosowań wymagających częstych operacji, wysokiej niezawodności i kosztosprawności. W obwodzie FC, próżniowy kontaktor obsługuje tworzenie i przerywanie prądów normalnych i nadmiernych, a także częste operacje, podczas gdy wysoki napięciowy ogranicznik prądu zapewnia solidną ochronę przed przepięciem. Razem tworzą pełnowartościową, wysokowydajną jednostkę ochrony i sterowania.

​II. Charakterystyka kluczowych komponentów​
Główna zaleta obwodu FC polega na wyjątkowej wydajności i precyzyjnej koordynacji jego dwóch kluczowych elementów.

​​(I) Proszę o zachowanie oryginalnej nazwy "IEE-Business" (Komponent operacyjny i przerywający przeciążenia)​​
Jako rdzeń obwodu, próżniowy kontaktor cechuje się następującymi właściwościami:

1. ​Zaawansowana struktura i zasada przerywania:​​
• Posiada komorę przerywającą próżniową (poziom próżni wynosi 1,33×10⁻⁴ Pa) z głównymi kontaktami zamkniętymi w ceramicznej obudowie. Podczas otwierania, ruchome i stałe kontakty oddzielają się szybko, korzystając z szybkiego skraplania pary metalicznej w momencie zerowania prądu, co efektywnie gasi łuk i przywraca siłę izolacji.
• Wyposażony w połączony mechanizm odłączania, który zapewnia odłączenie po stopieniu się jednej fazy ogranicznika prądu, zapobiegając pracy bez fazy, oraz funkcję zapobiegającą błędne zamknięcie, gdy ograniczniki prądu nie są zainstalowane.
• Bardzo niski prąd przycinania (≤0,5A), skutecznie tłumiący przeprądy i chroniący izolację indukcyjnych obciążeń, takich jak silniki.
2. ​Wysokoniezawodny mechanizm działania:​​
• Wykorzystuje elektromagnetyczny mechanizm działania zdolny do częstotliwości przełączania do 2 000 operacji na godzinę, spełniając najbardziej wymagające potrzeby częstych operacji.
• Elastyczne metody utrzymywania: Elektryczne samootrzymanie (utrzymane przez cewkę utrzymującą po zamknięciu, z niskim zużyciem energii) i mechaniczne samootrzymanie (np. seria LHJCZR, mechanicznie zaczepione po zamknięciu, nie wymaga ciągłego zasilania) są dostępne, aby spełnić różne potrzeby sterowania.
• Silna kompatybilność ze źródłami zasilania sterowania, obsługujące DC/AC 110V/220V.
3. ​Wyjątkowe parametry nominalne i długość życia:​​
• Kluczowe parametry elektryczne:

• Dłuższa żywotność: Życie elektryczne do 300 000 operacji i życie mechaniczne do 1 000 000 operacji, znacząco zmniejszając wysiłki konserwacyjne i koszty cyklu życia.
• Dedykowane komory przerywające próżniowe: Takie jak typ TJC 12/630, charakteryzujące się niskimi stratami, niskimi impulsami, wysoką odpornością na zużycie i oporem kontaktowym ≤60 μΩ.

​​(II) Wysoki napięciowy ogranicznik prądu (Komponent ochrony przed przepięciem)​​
Jako rdzeń ochrony przed przepięciem w obwodzie, jego wybór i zastosowanie są kluczowe.

1. ​Zasada działania:​​ Gdy prąd przekracza określoną wartość przez określony czas, element ogranicznika prądu topi się natychmiastowo i przerywa prąd awarii. Jego kluczową cechą jest to, że im większy prąd przerywający, tym krótszy czas działania, zapewniając silną zdolność ograniczania prądu.
2. ​Zasady wyboru:​​
• Napięcie nominalne: Musi być nie mniejsze niż napięcie nominalne systemu; może być nieco wyższe, ale nigdy nie może być niższe.
• Prąd nominalny: Musi być uwzględniony kompleksowo prąd normalnej pracy obwodu, prąd nadmierny i charakterystyka startu urządzenia (np. prąd startowy i czas silnika). Jako ochrona zapasowa działa tylko wtedy, gdy prąd awarii przekracza pojemność przerywającą kontaktora lub gdy kontaktor nie działa.
3. ​Koordynacja ochrony z różnymi urządzeniami:​​
• Wysokie napięcia silniki (≤1200 kW): Ogranicznik prądu musi wytrzymać prąd startowy silnika, podczas gdy ochrona przeciw przeciążeniom jest obsługiwana przez relé ochronne kompleksowe. Upewnij się, że krzywa czas-prąd ogranicznika prądu poprawnie przecina krzywą relé, aby osiągnąć podział ochrony.
• Przykład: Dla silnika 250 kW z czasem startu 6s i prądem startowym 220A, odpowiedni jest element ogranicznika prądu 100A (dla 2-3 startów na godzinę).
• Transformatory (≤1600 kVA): Ogranicznik prądu musi wytrzymać prądy napływowe podczas podłączania i trwale przeciążone prądy. Wybór jest bezpośrednio dopasowany do nominalnej pojemności i poziomu napięcia transformatora.
• Przykład: Dla transformatora 10 kV/800 kVA, odpowiedni jest ogranicznik prądu 80A.
• Zbiorniki kondensatorskie (≤1200 kvar): Muszą wytrzymać prądy napływowe podczas przełączania, a ich energia przepuszczalna musi być mniejsza niż wytrzymałość kondensatora. Prąd nominalny jest zwykle 1,5-2 razy większy od prądu nominalnego kondensatora. Dla zastosowań z nadmiernymi prądami napływowymi lub częstym przełączaniem zaleca się reaktory szeregowe.

​III. Zakres zastosowania i typowe przypadki​

​​(I) Zakres zastosowania​

• ​Odpowiednie scenariusze:​​
• Obwody ochrony i sterowania transformatorów do 1600 kVA w zakładach przemysłowych.
• Częste uruchamiania i obwody ochronne dla wysokonapięciowych silników do 1200 kW.
• Obwody przełączania zbiorników kondensatorskich do 1200 kvar.
• ​Nieodpowiednie scenariusze:​​ Dla obciążeń przekraczających powyższe pojemności, należy używać paneli obwodów przerywaczy próżniowych.

​​(II) Pomyślne przypadki​
Rozwiązanie obwodu FC zostało szeroko zastosowane w wielu projektach elektrowni, z udokumentowaną niezawodnością:

1. ​Elektrownia termiczna:​​ Zastosowano 8 paneli obwodów przerywaczy próżniowych + 36 paneli FC. Wśród nich, kontaktory LHJCZR z ogranicznikami prądu WFNHO chronią silniki, podczas gdy ograniczniki prądu XRNT chronią transformatory.
2. ​Elektrownia:​​ Zastosowano 10 paneli obwodów przerywaczy próżniowych + 36 paneli FC (21 do ochrony silników, 12 do ochrony transformatorów i 3 do ochrony zbiorników kondensatorskich).

​IV. Zalety rozwiązania i wnioski​
To rozwiązanie obwodu FC integruje podwójne zalety próżniowych kontaktorów i ograniczników prądu, oferując następujące kluczowe korzyści:

1. ​Kosztosprawność:​​ Znacznie niższe koszty inwestycyjne w porównaniu do paneli obwodów przerywaczy próżniowych, oferując wysoką stosunek kosztu do wartości.
2. ​Specjalistyczna wydajność:​​ Kontakitory wykazują się w częstych operacjach i przerywaniu przeciążeń, podczas gdy ograniczniki prądu wykazują się szybkim przerywaniem wysokich prądów przepięcia, zapewniając jasny podział pracy i wyższą ochronę.
3. ​Bezpieczeństwo i niezawodność:​​ Bardzo krótki czas przerywania przepięć (na poziomie milisekund), doskonałe cechy ograniczania prądu i skuteczna ochrona sprzętu systemu. Połączony mechanizm odłączania zapobiega pracy bez fazy.
4. ​Bezkonserwacyjność i długotrwałość:​​ Komory przerywające próżniowe są bezkonserwacyjne, z życiem elektrycznym i mechanicznym do miliona operacji, znacząco zmniejszając koszty cyklu życia.
5. ​Kompaktowy i elastyczny projekt:​​ Kompaktowa struktura oszczędza miejsce montażowe. Wysoka uniwersalność umożliwia wymienialność między podobnymi produktami, ułatwiając konserwację i zarządzanie częściami zamiennymi.

​Wniosek:​​ Obwód FC jest idealnym wyborem do ochrony małych i średnich transformatorów, silników i zbiorników kondensatorskich w przemysłowych systemach energetycznych, takich jak elektrownie, petrochemia i metalurgia. To rozwiązanie jest technologicznie dojrzałe, szeroko zweryfikowane i oferuje wybitne zalety, czyniąc je najlepszą praktyką w balansowaniu wydajności, kosztów i niezawodności. Dla zastosowań przekraczających jego zakres pojemności zaleca się rozwiązania przerywaczy próżniowych.