3~12kV Yardım Gücü 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 sağlamak amacıyla tasarlanmıştır. Bu bileşenler birlikte FC devresi olarak adlandırılır. 3 ila 12 kV arasında orta gerilimli sistemler için tasarlanmıştır ve sık kullanım, yüksek güvenilirlik ve maliyet etkinliği gerektiren uygulamalar için özellikle uygun olmaktadır. FC devresinde, vakum kontaktörü normal ve aşırı yük akımlarının yanı sıra sık işlemlerin açılması ve kapanmasını ele alırken, yüksek gerilimli sigorta sağlam kısa devre koruması sağlar. Birlikte, tam işlevsellikli, yüksek performanslı bir koruma ve kontrol birimi oluştururlar.

​II. Ana Bileşenlerin Özellikleri​
FC devresinin temel avantajı, iki ana bileşeninin muhteşem performansı ve hassas koordinasyonudur.

​​(I) Yüksek Gerilimli Vakum Kontaktörü (İşlem ve Aşırı Yük Kesme Bileşeni)​​
Devrenin işleyiş merkezi olan vakum kontaktörü aşağıdaki özelliklere sahiptir:

1. ​Gelişmiş Yapı ve Kesme Prensibi:​​
• Bir vakum kesici odası (vakum seviyesi 1.33×10⁻⁴ Pa'ya kadar) ile donatılmıştır ve ana kontaktları seramik bir kap içinde kaplanmıştır. Açma sırasında, hareketli ve sabit kontaktlar hızlı bir şekilde ayrılır, akım sıfır geçişinde metallerin buharın hızlı yoğunlaşmasını kullanarak yayayı etkili bir şekilde söndürerek yalıtım gücünü tekrar sağlar.
• Bir sigorta fazının erimesi üzerine tripping mekanizması ile donatılmıştır, faz kaybı işlemeyi önler ve sigortalardan yoksun olduğunda yanlış kapama fonksiyonunu içerir.
• Çok düşük kesme akımı (≤0.5A), anahtarlama aşırı gerilimlerini etkili bir şekilde bastırır ve motor gibi endüktif yüklerin yalıtımını korur.
2. ​Yüksek Güvenilirlik İşleyiş Mekanizması:​​
• Saatte 2.000 işlem kadar frekansa sahip elektromanyetik bir çalışma mekanizması kullanır, en zorlu sık işlem gereksinimlerini karşılar.
• Eşnek tutma yöntemleri: Elektriksel otomatik tutma (kapandıktan sonra tutma bobini ile düşük güç tüketimi ile sürdürülen) ve mekanik otomatik tutma (örneğin, LHJCZR serisi, kapandıktan sonra mekanik olarak kilitlenir, sürekli güç kaynağına ihtiyaç duymaz) farklı kontrol ihtiyaçlarına uygun hale getirilmiştir.
• Kontrol güç kaynaklarıyla güçlü uyumluluk, DC/AC 110V/220V desteği sağlar.
3. ​Üstün Nominal Parametreler ve Ömür:​​
• Ana elektrik parametreleri:

• Uzatılmış ömür: Elektriksel ömür 300.000 işlem ve mekanik ömür 1.000.000 işlem, bakım çabalarını ve yaşam döngüsü maliyetlerini önemli ölçüde azaltır.
• Özel vakum kesici odaları: Örneğin, TJC 12/630 tipi, düşük kayıp, düşük dalga, yüksek aşınma direncine ve ≤60 μΩ temas direncine sahiptir.

​​(II) Yüksek Gerilimli Akım Sınırlama Sigortası (Kısa Devre Koruma Bileşeni)​​
Devrede kısa devre korumanın merkezi olarak, seçimi ve uygulaması kritik önem taşır.

1. ​Fonksiyonel Prensip:​​ Akım belirli bir süre boyunca belirtilen değerden fazla olduğunda, sigorta elemanı anında erir ve arızalı akımı keser. Ana özelliği, kesme akımı ne kadar büyükse, işlem süresi o kadar kısaydır, güçlü akım sınırlama yeteneği sağlar.
2. ​Seçim Prensipleri:​​
• Nominal gerilim: Sistemin nominal geriliminden asla daha düşük olmamalıdır; biraz daha yüksek olabilir ancak asla daha düşük olmamalıdır.
• Nominal akım: Devrenin normal işlem akımı, aşırı yük akımı ve ekipman başlama karakteristiklerini (örneğin, motor başlama akımı ve zamanı) kapsamlı bir şekilde düşünmelidir. Yedek koruma olarak, sadece arızalı akım kontaktörün kesme kapasitesini aşarsa veya kontaktör çalışmayı başarısız olursa faaliyete geçer.
3. ​Farklı Ekipmanlarla Koruma Koordinasyonu:​​
• Yüksek gerilimli motorlar (≤1200 kW): Sigorta motorun başlama akımını dayanmalıdır, aşırı yük koruması ise kapsamlı bir koruma rölesi tarafından sağlanır. Sigortanın zaman-akım karakteristik eğrisinin röle eğrisiyle doğru bir şekilde kesişmesi, koruma bölünmesini sağlar.
• Örnek: 250 kW motor, 6s başlama süresi ve 220A başlama akımı için, 100A sigorta elemanı uygun olur (saatte 2-3 kez başlama).
• Dönüştürücüler (≤1600 kVA): Sigorta enerjiye verildiğinde ani akımları ve sürekli aşırı yük akımlarını dayanmalıdır. Seçim, dönüştürücünün nominal kapasitesi ve gerilim seviyesine doğrudan eşleştirilir.
• Örnek: 10 kV/800 kVA dönüştürücü için, 80A sigorta uygun olur.
• Kondansatör bankaları (≤1200 kvar): Anahtarlamalı ani akımları dayanmalıdır ve geçirilen enerji kondansatörün dayanıklılıktan daha düşük olmalıdır. Nominal akım genellikle kondansatörün nominal akımının 1.5-2 katıdır. Ani akımın çok olması veya sık anahtarlaması gerektiği uygulamalar için seri reaktörler önerilir.

​III. Uygulama Alanı ve Tipik Örnekler​

​​(I) Uygulama Alanı​

• ​Uygun Senaryolar:​​
• Endüstriyel tesislerde 1600 kVA'ya kadar dönüştürücüler için koruma ve kontrol devreleri.
• 1200 kW'ye kadar yüksek gerilimli motorlar için sık başlama 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 elektrik santrali projesinde yaygın olarak uygulanmış ve kanıtlanmış güvenilirlik sunmuştur:

1. ​Termal Santral:​​ 8 vakum devre kesici panel + 36 FC panel kullanılmıştır. Bunların arasında, WFNHO sigortalarıyla LHJCZR kontaktörleri motorları korurken, XRNT sigortaları dönüştürücüleri korur.
2. ​Elektrik Santrali:​​ 10 vakum devre kesici panel + 36 FC panel (21 tanesi motor koruma, 12 tanesi dönüştürücü koruma, 3 tanesi kondansatör koruma için).

​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 göre önemli ölçüde 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 hızla kesmede üstün performans gösterir, net görev dağılımı ve üst düzey koruma sağlar.
3. ​Güvenlik ve Güvenilirlik:​​ Çok kısa kısa devre kesme süresi (milisaniye düzeyinde), üstün akım sınırlama özellikleri ve sistem ekipmanlarının etkili koruması. Bağlı tripping mekanizması faz kaybı işlemeyi önler.
4. ​Bakım Gereksinimi Yok ve Uzun Ömür:​​ Vakum kesici odalar bakım gerekmemekte, elektriksel ve mekanik ömürler bir milyon işleme kadar ulaşır, yaşam döngüsü maliyetlerini önemli ölçüde azaltır.
5. ​Sıkışık ve Esnek Tasarım:​​ Sıkışık yapı kurulum alanını tasarruf eder. Yüksek esneklik benzer ürünler arasında değiştirilebilirliği sağlar, bakımı ve yedek parça yönetimini kolaylaştırır.

​Sonuç:​​ FC devresi, elektrik santralleri, petrokimya ve metalurji gibi endüstriyel güç sistemlerinde küçük ve orta kapasiteli dönüştürücüler, motorlar ve kondansatörlerin korunması için ideal bir seçimdir. Bu çözüm teknolojik olarak olgun, geniş çapta doğrulanmış ve performans, maliyet ve güvenilirlik arasında dengeli bir uygulama sunar. Kapasite aralığını aşan uygulamalar için vakum devre kesici çözümleri önerilir.