Shema zaštite spoja FC za pomoćni električni sistem od 3~12kV: Dizajn izbor i primenjene slučajeve
I. Pregled rešenja
Ovo rešenje ima za cilj da pruži kompletni sistem zasnovan na kombinaciji visokonaponskog vakuum kontaktera (Kontaktor) i visokonaponskog ograničavača struje (Prekidnik), zajedno nazvanih FC krug. Dizajnirano za srednjestrane sisteme od 3 do 12 kV, posebno je pogodno za primene koje zahtevaju čestu upotrebu, visoku pouzdanost i ekonomičnost. U FC krugu, vakuum kontaktor obavlja prekid normalnih i preopterećujućih struja, kao i česte operacije, dok visokonaponski prekidnik obezbeđuje robusnu zaštitu od kratkih spojeva. Zajedno formiraju potpuno funkcionalnu, visoko performantnu jedinicu za zaštitu i kontrolu.
II. Karakteristike ključnih komponenti
Glavna prednost FC kruga leži u izuzetnoj performansi i preciznoj koordinaciji njegovih dve ključne komponente.
(I) Visokonaponski vakuum kontaktor (Komponenta za rad i prekid preopterećenja)
Kao operativno srce kruga, vakuum kontaktor poseduje sledeće karakteristike:
- Napredni konstrukcija i princip prekida:
- Poseduje vakuum prekidni prostor (vakuum nivo do 1,33×10⁻⁴ Pa) sa glavnim kontaktima zaprutanim unutar keramičke oploške. Tijekom otvaranja, pokretni i fiksni kontakti brzo se razdvajaju, iskoristeći brzu kondenzaciju metalne pare pri nultoj točki struje kako bi efikasno ugasio luk i vratili dielektričku čvrstoću.
- Opsežen mehanizam prekida koji osigurava prekid nakon topnje jedne faze prekidnika, sprečavajući rad bez faze, i uključuje funkciju sprečavanja pogrešnog zatvaranja kada prekidnici nisu instalirani.
- Izuzetno niska struja prekida (≤0,5A), efikasno supruže prekomjerne naponove i štiti izolaciju induktivnih opterećenja poput motora.
- Viskopouzdan mehanizam rada:
- Koristi elektromagnetski mehanizam rada sposoban za frekvenciju prekida do 2.000 operacija po satu, zadovoljavajući najzahtjevnije zahteve česte upotrebe.
- Fleksibilni metodi držanja: Električko samoodržanje (držano od zavojnice nakon zatvaranja, sa niskim potrošnjom energije) i mehaničko samoodržanje (npr. serija LHJCZR, mehanički zaključano nakon zatvaranja, ne zahteva kontinuiranu napajajuću struju) dostupni su za različite potrebe kontrole.
- Jaka kompatibilnost sa napajajućim izvorima kontrole, podržava DC/AC 110V/220V.
- Izvanredni nominalni parametri i vijek trajanja:
- Ključni električki parametri:
|
Kategorija parametara |
Specifične vrednosti |
|
Nominale napona |
3,6, 7,2, 12 kV |
|
Nominale radne struje |
200, 400, 630 A |
|
Nominale prekidne kapaciteta |
3,2 kA (25 operacija) |
|
Nominale podizanja kapaciteta |
4 kA (100 operacija) |
|
Nominale preopterećenja |
6 kA (1s), 4 kA (3s), 2,5 kA (30s) |
- Prošireno vijek trajanja: Električko vijek trajanja do 300.000 operacija i mehaničko vijek trajanja do 1.000.000 operacija, značajno smanjujući napore održavanja i troškove životnog ciklusa.
- Posebni vakuum prekidni prostori: Poput tipa TJC 12/630, sa niskim gubitcima, niskim talasima, visokom otpornosti na izgorevanje i otpornosti kontakata ≤60 μΩ.
(II) Visokonaponski ograničavač struje (Komponenta za zaštitu od kratkog spoja)
Kao srce zaštite od kratkih spojeva u krugu, njegovo biranje i primena su ključni.
- Funkcioni princip: Kada struja premaši određenu vrednost tokom određenog vremenskog perioda, element prekidnika brzo se topi i prekida grešku struje. Njegova ključna karakteristika je da što je veća prekidna struja, to je kraće vreme rada, pružajući jaku mogućnost ograničavanja struje.
- Principi biranja:
- Nominale napona: Mora biti barem jednako ili više nominale napona sistema; može biti malo više ali nikad manje.
- Nominale struje: Moraju se komprehensivno uzeti u obzir normalna radna struja, preopterećujuća struja i karakteristike pokretanja opreme (npr. pokretanje motora i vreme). Kao rezervna zaštita, aktivira se samo kada greška struje premaši prekidnu kapacitetu kontaktera ili ako kontaktor ne radi.
- Koordinacija zaštite sa različitim opremama:
- Visokonaponski motori (≤1200 kW): Prekidnik mora podneti pokretačku struju motora, dok preopterećenje kontrole obavlja integralni zaštitni rele. Osigurati da se kriva vremena-struje prekidnika tačno preklapa sa krivom releja kako bi se postigla podjela zaštite.
- Primjer: Za motor od 250 kW sa vremenom pokretanja od 6s i pokretačkom strujom od 220A, element prekidnika od 100A je pogodan (za 2-3 pokretanja po satu).
- Transformatori (≤1600 kVA): Prekidnik mora podneti talase struje tijekom energizacije i održive preopterećujuće struje. Izbor se direktno podudara sa nominale snage i nivoa napona transformatora.
- Primjer: Za transformator 10 kV/800 kVA, prekidnik od 80A je pogodan.
- Banke kondenzatora (≤1200 kvar): Moraju podneti talase struje tijekom prekida, a njihova propusna energija mora biti manja od izdržljivosti kondenzatora. Nominale struje su tipično 1,5-2 puta nominale struje kondenzatora. Za primjene s prevelikim talasima struje ili čestim prekidima, preporučuju se serijski reaktori.
III. Područje primene i tipični slučajevi
(I) Područje primene
- Pogodni scenariji:
- Zaštitni i kontrolni krugovi za transformatore do 1600 kVA u industrijskim objektima.
- Česti pokret i zaštitni krugovi za visokonaponske motive do 1200 kW.
- Prekidni krugovi za banke kondenzatora do 1200 kvar.
- Nepogodni scenariji: Za opterećenja preko navedenih kapaciteta, moraju se koristiti panele sa vakuum prekidnicima.
(II) Uspešni slučajevi
Rešenje FC kruga bilo je široko primenjeno u mnogim projektima elektranala, s dokazanom pouzdanosti:
- Toplinska elektrana: Koristila 8 panela sa vakuum prekidnicima + 36 FC panela. Među njima, kontaktoresi LHJCZR sa prekidnicima WFNHO štitili motive, dok su prekidnici XRNT štitili transformatore.
- Elektrana: Koristila 10 panela sa vakuum prekidnicima + 36 FC panela (21 za zaštitu motora, 12 za zaštitu transformatora i 3 za zaštitu kondenzatora).
IV. Prednosti rešenja i zaključak
Ovo rešenje FC kruga integriše dvostruke prednosti vakuum kontaktera i ograničavača struje, pružajući sledeće ključne prednosti:
- Ekonomska učinkovitost: Značajno niži investicioni troškovi u usporedbi s panelima sa vakuum prekidnicima, pružajući visoku omjer vrijednosti i cijene.
- Specijalizirana performansa: Kontaktoresi su izvanredni u čestoj upotrebi i prekidu preopterećenja, dok su prekidnici izvanredni u brzom prekidu visokih struja kratkih spojeva, osiguravajući jasan podjelu poslova i superiornu zaštitu.
- Sigurnost i pouzdanost: Izuzetno kratko vreme prekida kratkog spoja (milisekundni nivo), izvanredne karakteristike ograničavanja struje i efikasna zaštita opreme sistema. Mehanizam povezanog prekida sprečava rad bez faze.
- Beskvara održavanja i dug vijek trajanja: Vakuum prekidni prostori su beskvara održavanja, sa električkim i mehaničkim vijekom trajanja do miliona operacija, značajno smanjujući troškove životnog ciklusa.
- Kompaktni i fleksibilni dizajn: Kompaktna struktura štedi prostor za instalaciju. Visoka univerzalnost omogućuje zamjenjivost među sličnim proizvodima, olakšavajući održavanje i upravljanje rezervnim delovima.
Zaključak: FC krug je idealan izbor za zaštitu male do srednje kapacitete transformatora, motora i kondenzatora u industrijskim električnim sistemima poput elektranala, petrokemijske industrije i metalurgije. Ovo rešenje je tehnološki zrelo, široko testirano i pruža izvanredne prednosti, čineći ga najboljom praksom za balansiranje performanse, cijene i pouzdanosti. Za primjene preko njegovog raspona kapaciteta, preporučuju se rešenja sa vakuum prekidnicima.
