Shema zaščite strunega kruga za pomožni električni sistem na 3~12kV: Oblikovanje Izbira in Primeri Uporabe

Pregled rešitve​
To rešitev je namenjena ponudbi popolnega sistema, ki temelji na kombinaciji visokonapetostnega vakuumsko kontaktnega vezju (Contactor) in visokonapetostne omejevalne preklopnike (Fuse), skupaj imenovana FC krog. Zasnovan je za srednjonapetostne sisteme od 3 do 12 kV in je posebno primeren za uporabe, ki zahtevajo pogosto delovanje, visoko zanesljivost in ekonomičnost. V FC krogu vakuumsko kontaktno vezje obravnava vklapljanje in izklapljanje običajnih in pretovrščenih tokov ter pogosta operacija, medtem ko visokonapetostni preklopnik zagotavlja močno zaščito pred kratkimi zapori. Skupaj tvorita popolno funkcionalno, visokoperformantno enoto za zaščito in nadzor.

​II. Značilnosti ključnih komponent​
Glavna prednost FC kroga leži v izjemni zmogljivosti in natančni uskladitvi njegovih dveh ključnih komponent.

​​(I) Visokonapetostno vakuumsko kontaktno vezje (komponenta za delovanje in prekinjanje pretovrščenega toka)​​
Kot operativno jedro kroga vakuumsko kontaktno vezje izkazuje naslednje značilnosti:

1. ​Napredna struktura in načelo prekinjanja:​​
• Značilni vakuumski prekinitveni prostor (vakuum do 1,33×10⁻⁴ Pa) z glavnimi kontakti zategnjenimi v keramični posodi. Ob odpiranju se giblji in fiksni kontakti hitro ločita, izkoristijo hitro kondenzacijo metalne pare pri ničelnem prehodu toka, da učinkovito ugase luk in obnovijo izolacijsko trdost.
• Opričen z povezanim mehanizmom prekinitve, ki zagotavlja prekinitveno dejanje ob taljenju ene faze preklopnika, preprečuje delovanje brez faze in vključuje funkcijo preprečevanja napačnega zapiranja, kadar preklopniki niso nameščeni.
• Zelo nizki prekinitveni tok (≤0,5 A), učinkovito zadržuje preklopne previsoke napetosti in zaščiti izolacijo induktivnih obremenitev, kot so motorji.
2. ​Viskoznanost operacijskega mehanizma:​​
• Izrabilen elektromagnetni operacijski mehanizem, sposoben na frekvenci do 2.000 operacij na uro, kar zadovoljuje najzahtevnejše zahteve za pogosto delovanje.
• Giblji načini držanja: Električno samodržanje (držano s črkovcem po zapiranju, z nizkim porabljanjem energije) in mehanično samodržanje (npr. serija LHJCZR, mehanično zaklenjeno po zapiranju, ne potrebuje stalne oskrbe z energijo) so na voljo za različne potrebe nadzora.
• Močna združljivost z viri nadzorne napetosti, podpora za DC/AC 110 V/220 V.
3. ​Izstopajoče merilne parametre in življenjsko dobo:​​
• Ključni električni parametri:

• Podaljšana življenjska doba: Električna življenjska doba do 300.000 operacij in mehanična življenjska doba do 1.000.000 operacij, znatno zmanjša prizadevanja za vzdrževanje in stroške življenjskega cikla.
• Dedikirani vakuumski prekinitveni prostori: Tako kot tip TJC 12/630, z nizkimi izgubami, nizkimi valovitostmi, visoko odpornostjo na nošenje in upornostjo stikov ≤60 μΩ.

​​(II) Visokonapetostni omejevalni preklopnik (komponenta za zaščito pred kratkimi zapori)​​
Kot jedro zaščite pred kratkimi zapori v krogu je njegova izbira in uporaba ključna.

1. ​Funkcijsko načelo:​​ Ko preseže določeno vrednost toka za določen čas, element preklopnika takoj talne in prekine napakni tok. Ključna značilnost je, da večji prekinjeni tok, to krajeje operacijski čas, kar omogoča močno zmogljivost omejevanja toka.
2. ​Načela izbire:​​
• Nominalna napetost: Morajo biti vsaj enaka ali višja od nominalne napetosti sistema; lahko je malo višja, a nikoli nižja.
• Nominalni tok: Je treba upoštevati normalni delovni tok, pretovrščen tok in značilnosti zagona opreme (npr. tok in čas zagona motorja). Kot rezervna zaščita deluje samo, ko preseže prekinitveno zmogljivost kontaktnega vezja ali kadar kontaktno vezje ne deluje.
3. ​Uskladitev zaščite z različno opremo:​​
• Visokonapetostni motorji (≤1200 kW): Preklopnik mora zdržati tok zagona motorja, medtem ko je zaščita pred pretovrščenim tokom v rokah celostnega zaščitnega relaja. Zagotovite, da krivulja čas-tok preklopnika pravilno seka krivuljo relaja, da dosežete delitev zaščite.
• Primer: Za 250 kW motor z časom zagona 6 s in tokom zagona 220 A je primern element preklopnika 100 A (za 2-3 zagona na uro).
• Transformatorji (≤1600 kVA): Preklopnik mora zdržati tok pri vklopitvi in trajne pretovrščene tokove. Izbira je neposredno usklajena glede na nominalno zmogljivost in ravni napetosti transformatorja.
• Primer: Za 10 kV/800 kVA transformator je primern 80 A preklopnik.
• Kondenzatorske banke (≤1200 kvar): Morajo zdržati tok pri vklopitvi, njihova prosta energija pa mora biti manjša od zmogljivosti kondenzatorja. Nominalni tok je običajno 1,5–2-krat večji od nominalnega toka kondenzatorja. Za uporabo z prevelikimi tokovi pri vklopitvi ali pogostim preklopanjem se priporoča uporaba serijnih reaktorjev.

​III. Uporabniški obseg in tipični primeri​

​​(I) Uporabniški obseg​

• ​Primerni scenariji:​​
• Zaščitni in nadzorni krogi za transformatorje do 1600 kVA v industrijskih obratih.
• Pogosti zagoni in zaščitni krogi za visokonapetostne motorje do 1200 kW.
• Preklopni krogi za kondenzatorske banke do 1200 kvar.
• ​Nepriporočeni scenariji:​​ Za obremenitve, ki presegajo zgornje kapacitete, je treba uporabiti panele z vakuumskimi preklopniki.

​​(II) Uspesni primeri​
Rešitev FC kroga je bila široko uporabljena v veliko projektov elektrarn, z dokazano zanesljivostjo:

1. ​Toplotna elektrarna:​​ Uporabili 8 panelov z vakuumskimi preklopniki + 36 FC panelov. Med njimi kontaktna vezja LHJCZR s preklopniki WFNHO za zaščito motorjev, medtem ko preklopniki XRNT zaščitijo transformatorje.
2. ​Elektrarna:​​ Uporabili 10 panelov z vakuumskimi preklopniki + 36 FC panelov (21 za zaščito motorjev, 12 za zaščito transformatorjev in 3 za zaščito kondenzatorjev).

​IV. Prednosti rešitve in zaključek​
Ta rešitev FC kroga združuje dvojno prednost vakuumskih kontaktnih vezij in omejevalnih preklopnikov, ponuja naslednje ključne prednosti:

1. ​Ekonomska učinkovitost:​​ Znatan nižji investicijski stroški v primerjavi z paneli z vakuumskimi preklopniki, z visokim odnosom cena-zmogljivost.
2. ​Specializirana zmogljivost:​​ Kontaktna vezja so izjemno učinkovita pri pogostih operacijah in prekinjanju pretovrščenega toka, medtem ko preklopniki izjemno hitro prekinjajo visoke kratke zapore, kar zagotavlja jasno delitev dela in izstopajočo zaščito.
3. ​Varnost in zanesljivost:​​ Zelo kratki čas prekinitve kratkih zapornih tokov (millisekundni nivo), izjemne zmožnosti omejevanja toka in učinkovita zaščita sistemskih oprem. Povezan mehanizem prekinitve preprečuje delovanje brez faze.
4. ​Brez vzdrževanja in dolga življenjska doba:​​ Vakuumski prekinitveni prostori so brez vzdrževanja, z električno in mehanično življenjsko dobo do milijona operacij, znatno zmanjša stroške življenjskega cikla.
5. ​Kompaktna in prilagodljiva struktura:​​ Kompaktna struktura shrani prostor za namestitev. Visoka polifunkcionalnost omogoča zamenjavo med podobnimi izdelki, kar olajša vzdrževanje in upravljanje zamenjavnih delov.

​Zaključek:​​ FC krog je idealna izbira za zaščito majhnih in srednjih kapacitet transformatorjev, motorjev in kondenzatorjev v industrijskih električnih sistemih, kot so elektrarne, petrokemikalija in metalurgija. Ta rešitev je tehnološko zrelo, obsežno preverjeno in ponuja izstopajoče prednosti, kar ga čini najboljšo prakso za uravnoteženost zmogljivosti, stroškov in zanesljivosti. Za uporabe, ki presegajo njegov obseg kapacitete, se priporoča rešitve z vakuumskimi preklopniki.