Løsning til styring og beskyttelse af mellevoltage motorer ved hjælp af vakuumkontaktor-fuse (VCF) i et kultransportanlæg

1. Projektbaggrund

Ett kultransportsystem består af 15 båndtransportører, drevet af mediumspændingsmotorer. Systemet fungerer under komplekse forhold, hvor motorerne ofte udsættes for tung belastning og hyppige starte. For at tackle disse udfordringer og opnå effektiv kontrol og pålidelig beskyttelse under motorens start, anvender projektet omfattende Vacuum Contactor-Fuse (VCF) kombinationsenheder til 6kV mediumspændingsmotorforbrug. Denne løsning detaljerer de tekniske egenskaber, fordele og anvendelse af VCF, hvilket giver en pålidelig reference for lignende arbejdsvilkår.

2. Kernefordele og tekniske egenskaber af VCF

2.1 Avanceret udstyrsskikkelse og isoleringsteknologi

• ​Udstyrs type: Denne løsning anvender en trækbar VCF-skikkelse for nem installation, vedligeholdelse og udskiftning.
• ​Kerneteknologi: Ved hjælp af epoxihartsammensat isolering og Automatic Pressure Gelation (APG) teknologi er vakuumafbryderen direkte indkapslet i epoxihart, hvilket betydeligt forbedrer isoleringsydeevnen, mekaniske styrke og miljøstabilitet.
• ​Betjeningsmekanisme: Betjeningsmekanismen er designet med præcision og har lav strømforbrug.

2.2 Komplet sammensætning og bred anvendelighed

• ​Udstyrs sammensætning: VCF består af en optimeret kombination af højspændingsstrømbegrænsende sikring (i stand til at afbryde et bredt spektrum af kortslutningsstrømme) og ofte operable VCX vakuumkontakter, der danner en klassisk F-C kredsløsningsløsning.
• ​Kernefordele: Det tilbyder lang levetid, stabil ydeevne og lav støj.
• ​Anvendelsesområde: Bredt anvendt i højspændingshjælpestrømsystemer i varmeproduktion, samt i metalurgi, petrokemikalier og gruveindustri. Det er egnet til kontrollere og beskytte belastninger som højspændingsmotorer, transformatorer og induktionsovne.

2.3 Høj tilpasningsevne og sikkerhedsegenskaber

• ​Skabkompatibilitet: Trækbare VCF-enheder matcher dimensionerne og de fem forebyggende låsespositioner hos skridtbræksenheder i 800mm-bred midtermonteret skab, hvilket gør det muligt at udføre seemløs udskiftning uden ændringer i eksisterende skab.
• ​Vedligeholdelsesbevægelighed: Trækbaren design gør det sikkert og bekvemt at udskifte højspændingssikringer uden for skabet.
• ​Holdemetode: Vakuumkontaktoren kan konfigureres til elektrisk eller mekanisk hold baseret på kundens krav.
• ​Faseudfaldsbeskyttelse: Udstyret med komplet faseudfaldsbeskyttelse. I tilfælde af faseudfald virker sikringen og mekanisk låser for at sikre, at VCF afbryder motorkredsløbet, hvilket effektivt forebygger motorskade som følge af enfasestrøm.

3. Nøgletekniske parametre (7.2kV rating)

4. Beskyttelseskontrolprincip

VCF-beskyttelse er inddelt baseret på strømstørrelse for optimal ydeevne:

• ​Lav strøminterval (< 4kA)​: Behandles af vakuumkontaktoren for normal afbrydelse og overlastbeskyttelse.
• ​Høj strøminterval (> 4kA)​: Hurtigt afbrudt af højspændingssikring for at håndtere kortslutningsfejl.
• ​Kurvekoordinering: Kontaktorens beskyttelseskurve er sat under kredsløbsafbryders kurve for at sikre, at kontaktoren reagerer først under overlast. Samtidig vælges en korrekt matchet sikring med beskyttelsesindstillinger lavere end den øverste kredsløbsafbryder for at fuldstændigt undgå uønsket tripning.

5. Fordele ved VCF sammenlignet med vakuumkredsløbsafbrydere

Til ofte startede og stoppedeforbrug, tilbyder VCF betydelige fordele sammenlignet med vakuumkredsløbsafbrydere:

6. Kernen i VCF-valg: Vejledning i valg af sikring

Ydeevnen af VCF afhænger af korrekt valg af sikring, med hensyn til følgende faktorer:
Arbejdespænding, arbejdesstrøm, motorens starttid, start per time, motors full laststrøm, og kortslutningsstrøm ved monteringspunktet.

6.1 Valgregler og -trin

1. ​Nominel spænding: Sikringens nominelle spænding må ikke være lavere end systemets arbejdespænding (i dette tilfælde 7.2kV).
2. ​Beregning af nominel strøm:
• Brug formlen: Iy=N×In×δI_y = N \times I_n \times \deltaIy​=N×In​×δ
• IyI_yIy​: Ækvivalent strøm under start (A)
• NNN: Startstrøm til full laststrøm forhold (typisk 6)
• InI_nIn​: Motors nominel full laststrøm (A)
• δ\deltaδ: Sammensat koefficient (baseret på start per time, n, fra tabellen nedenfor)

1. ​Kurvekoordinering: Plot den beregnede IyI_yIy​-værdi og motorens starttid på sikringsfabrikantens tid-strøm karakteristik kurve. Vælg den sikringsnominelle strøm, der svarer til kurven umiddelbart til højre for dette punkt.
2. ​Yderligere kontrol: Den valgte sikringsnominelle strøm skal være ​**> 1.7 gange motors full laststrøm**.

6.2 Valg eksempel

Til et 7.2kV system med en direkte startet 250kW højspændingsmotor:
In=30AI_n = 30AIn​=30A, 16 start per time, starttid på 6s.

• Beregning: Iy=6×30A×2.1=378AI_y = 6 \times 30A \times 2.1 = 378AIy​=6×30A×2.1=378A
• Valg: På sikringens tid-strøm kurve, lokalisér kurven til højre for punktet (378A, 6s), der svarer til en sikringsnominel strøm på 100A.
• Verifikation: 100A > 1.7 × 30A (51A), opfylder kravet. Dermed kan en 100A eller højere-nominel højspændingsmotorsikring vælges.

7. Konklusion

Fra en samlet kost-ydeevneanalyse:

• Selvom vakuumkredsløbsafbrydere har lavere indkøbsomkostninger, gør deres korte driftslevetid dem ugunstige for hyppige start/stop, hvilket fører til højere længerevarende vedligeholdelsesomkostninger og fejlrisici.
• VCF-løsningen kombinerer fordelene ved vakuumkontaktorer (lang levetid, lav overspænding, egnet til hyppig drift) og sikringer (ultra-hurtig afbrydelse af kortslutningsstrømme), alt sammen til en økonomisk samlet pris.
• Til kultransportsystemet og andre applikationer med hyppig drift og tung belastningsstartegenskaber, er VCF en ideel løsning, der tilbyder høj ydeevne, pålidelighed og kostnadseffektivitet.