Ratkaisu keskipotentiaalisiin moottorin ohjaus- ja suojajärjestelmiin vakuumykontaktori-seulakonfiguraation (VCF) käyttöönotolla hiiliviejässä
1. Projekti tausta
Hiekka- ja hiilin kuljetusjärjestelmä koostuu 15 keskipotentiaalimotoreilla ajetusta riippukuljetimesta. Järjestelmä toimii monimutkaisissa olosuhteissa, missä motoreihin kohdistuu usein raskaita kuormia ja niitä käynnistetään usein. Näiden haasteiden ratkaisemiseksi ja tehokkaan ohjaus- ja luotettavan suojauksen saavuttamiseksi moottorin käynnistyksessä projektissa on laajasti hyödynnetty tyhjiökontaktori-sulakombinaatio (VCF) -laitteita 6 kV:n keskipotentiaalimoottorien sähköjakelussa. Tämä ratkaisu yksityiskohtaisesti kuvaa VCF:n teknisiä ominaisuuksia, etuja ja sovellusten, tarjoten luotettavan viitekehyksen samankaltaisille toimintaympäristöille.
- VCF:n ydinominaisuudet ja tekniset ominaisuudet
2.1 Edistynyt laiterakenne ja eristysteknologia
- Laitetyyppi: Tämä ratkaisu hyödyntää vetävää VCF-rakennetta helpoaksi asentamiseksi, huollettavaksi ja korvattavaksi.
- Ydin teknologia: Epoxyresiinin kompositieristys ja automaattinen painepohjainen gelointitekniikka (APG) käytetään tyhjiökatkaisimen suoraan kapseloimiseen epoxyresiiniin, mikä merkittävästi parantaa eristysoptimaalisuutta, mekaanista vahvuutta ja ympäristöstabiilisuutta.
- Toimintamekanismi: Toimintamekanismi on tarkasti suunniteltu ja sen kulutus on matala.
2.2 Kattava koostumus ja laaja soveltuvuus
- Laitteiston koostuminen: VCF koostuu optimoidusta kombinaatiosta koripotentiaalisten sulkuvaikutuskykyisten sula (kykeneviä katkaisemaan laajan kirjon lyhytkiertokirjoja) ja usein käytettyjen VCX-tyhjiökontaktoreiden, muodostamalla klassisen F-C piiriratkaisun.
- Ydin edut: Se tarjoaa pitkän käyttöikä, vakaita ominaisuuksia ja alhaisen melutasapainon.
- Sovellusalat: Laajasti käytetty lämmönvoimaloiden koripotentiaalisten apuvirtasysteemeissä, sekä metalliteollisuudessa, petrokemian teollisuudessa ja kaivostoiminnassa. Se on soveltuva koripotentiaalimoottorien, muuntokoneiden ja induktiopeittokattiloiden ohjaamiseen ja suojaamiseen.
2.3 Korkea sopeutettavuus ja turvallisuusominaisuudet
- Kabinetin yhteensopivuus: VCF:n vetävä yksikkö vastaa 800 mm leveässä keskitetyn kytkentälaitekaappiin sopivien kytkentälaitevetävien yksiköiden mittoja ja viiden eston lukituspaikkoja, mikä mahdollistaa sijoituksen ilman muutoksia olemassa olevaan kytkentälaitekaappiin.
- Huoltomukavuus: Vetävä suunnitelma mahdollistaa koripotentiaalisten sulojen turvallisen ja mukavan vaihtamisen kaappin ulkopuolella.
- Pito tapa: Tyhjiökontaktoria voidaan konfiguroida sähköiseen tai mekaaniseen pitoon asiakkaan vaatimuksista riippuen.
- Faasipuute suojaus: Varustettu kattavalla faasipuutesuojauksella. Faasipuutteen sattuessa sula toimii ja mekaanisesti lukitsee varmistaakseen, että VCF katkaisee moottoripiirin, tehokkaasti estäen moottorin vaurioitumisen yksifaasitilanteessa.
- Olennaiset tekniset parametrit (7,2 kV arvoin)
|
Parametri |
Arvo |
|
Nominale jännite |
7,2 kV |
|
Nominale virtahealtistusjännite (fase-fase ja fase-maara) |
32 kV |
|
Nominale virtahealtistusjännite (eristysero) |
36 kV |
|
Ukkosen altistusjännite (fase-fase ja fase-maara) |
60 kV |
|
Ukkosen altistusjännite (eristysero) |
68 kV |
|
Nominale virta |
315 A |
|
Yhteensopivan sulun maksiminominale virta |
315 A |
|
Lyhytkierroksen katkaisuvirta |
50 kA |
|
Lyhytkierroksen tekemisvirta |
130 kA (huippu) |
|
Siirtovirta |
4 kA |
|
Mekaaninen elinkaari (sähköinen pito) |
500 000 toimintoa |
|
Mekaaninen elinkaari (mekaaninen pito) |
300 000 toimintoa |
|
Nominale toimintajännite |
220V AC/DC |
- Suojauksen hallintaperiaate
VCF-suojauksen on jaettu virtasuuruuden mukaan optimaalista toimintaa varten:
- Matala virta (< 4kA): Tyhjiökontaktori hoitaa normaalin katkaisun ja ylikuorman suojauksen.
- Korkea virta (> 4kA): Korkeanpaineinen sula katkaisee nopeasti lyhytkierrokset.
- Käyräkoordinointi: Kontaktorin suojauksen käyrä on asetettu alle kytkentälaitekäyrän varmistaakseen, että kontaktori toimii ensimmäisenä ylikuormituksessa. Samalla valitaan yläpuolella olevan kytkentälaitepiirin suojauksia pienempi sula, joka täysin välttää epäsuunnitellun katkaisun.
- VCF:n etuja tyhjiökyykkykytkentälaitepiiriin verrattuna
Usein käynnistettyihin ja pysäytettyihin moottorikuormiin VCF tarjoaa merkittäviä etuja tyhjiökyykkykytkentälaitepiireihin nähden:
|
Vertailuulottuvuus |
VCF (Tyhjiökontaktori-sulu) |
Tyhjiökyykkykytkentälaite |
|
Toimintaelinkaari |
Erittäin korkea, jopa 500 000 toimintoa, sopiva useaan käynnistyksiin |
Ei sovellu useisiin käynnistyksiin/pysäytysiin, ei tarjoa korkeaa toimintaelinkaaria |
|
Vian katkaisunopeus |
Erittäin nopea; sula katkaisee korkeat virrat 10-15 ms:n sisällä, suojaten moottorin eristystä tehokkaasti |
Hitaampi; nopein katkaisu kestää ≥100 ms, vian virrat voivat aiheuttaa lämpöikääntyneisyyttä tai vahinkoa moottorin eristykseen |
|
Kytkentäylösähkö |
Matala; tyhjiökontaktorin kontaktit käyttävät pehmeitä materiaaleja, jotka vähentävät virran katkaisua, minimoimalla vaikutuksen moottorin eristykseen |
Korkeampi; kytkentälaitekäyrän kontaktit käyttävät kovia materiaaleja, jotka aiheuttavat korkeaa virran katkaisua, johtamalla merkittävään kytkentäylösähköön |
- VCF-valinnan ydin: Sulujen valintaoheju
VCF:n suorituskyky perustuu oikean sulun valintaan, ottaen huomioon seuraavat tekijät:
Toimintajännite, toimintavirta, moottorin käynnistysaika, käynnistykset tunnissa, moottorin täysi kuormituksen virta ja lyhytkierroksen virta asennuspisteessä.
6.1 Valintasäännöt ja -vaiheet
- Nominale jännite: Sulan nominale jännite ei saa olla alhaisempi kuin järjestelmän toimintajännite (7,2 kV tässä tapauksessa).
- Nominale virta laskenta:
- Käytä kaavaa: Iy=N×In×δI_y = N \times I_n \times \deltaIy=N×In×δ
- IyI_yIy: Yhtäpitävä virta käynnistysvaiheessa (A)
- NNN: Käynnistysvirta täysi kuormituksen virtaan suhde (yleensä 6)
- InI_nIn: Moottorin nominale täysi kuormituksen virta (A)
- δ\deltaδ: Yleiskerroin (perusteena käynnistykset tunnissa, n, alla olevasta taulukosta)
|
Käynnistykset tunnissa (n) |
≤4 |
8 |
16 |
|
Yleiskerroin (δ) |
1,7 |
1,9 |
2,1 |
- Käyräkoordinointi: Piirrä laskettu IyI_yIy arvo ja moottorin käynnistysaika sulujen valmistajan aika-virta-käyrälle. Valitse sula, jonka nominale virta on käyrän välittömästi oikealla tästä pisteestä.
- Lisätarkistus: Valitun sulan nominale virta on **> 1,7 kertaa moottorin täysi kuormituksen virta**.
6.2 Valintaesimerkki
7,2 kV järjestelmässä suoraan käynnistetty 250 kW koripotentiaalimoottori:
In=30AI_n = 30AIn=30A, 16 käynnistystä tunnissa, käynnistysaika 6 s.
- Laskenta: Iy=6×30A×2,1=378AI_y = 6 \times 30A \times 2,1 = 378AIy=6×30A×2,1=378A
- Valinta: Sulun aika-virta-käyrällä löydä käyrä oikealla pisteestä (378A, 6 s), vastaamaan sultan nominale virtaa 100 A.
- Varmistus: 100 A > 1,7 × 30 A (51 A), täyttää vaatimuksen. Siksi voidaan valita 100 A tai sitä suurempi nominale virta koripotentiaalimoottorin suojasululle.
- Johtopäätös
Kattavasta kustannus-suorituskykyanalyysista:
- Vaikka tyhjiökyykkykytkentälaitepiirit ovat halvempia hankittavana, niiden lyhyt toimintaelinkaari tekee niistä epäsoveltuvia useisiin käynnistyksiin/pysäytysiin, mikä johtaa korkeampiin pitkäaikaisiin ylläpidon kustannuksiin ja epäonnistumisriskiin.
- VCF-ratkaisu yhdistää tyhjiökontaktorien (pitkä elinkaari, matala ylösajo, soveltuvuus useisiin toimintoihin) ja sulojen (erinomainen nopea lyhytkierroksen katkaisu) etuja, kaikki taloudellisella kokonaishintana.
- Hiilen kuljetusjärjestelmässä ja muissa usein käytettyjen ja raskaan kuorman käynnistysominaisuuksia vaativissa sovelluksissa VCF on ideaali ratkaisu, tarjoten korkeaa suorituskykyä, luotettavuutta ja kustannustehokkuutta.
