Penyelesaian untuk Kawalan dan Perlindungan Motor Voltan Sederhana Menggunakan Kontaktor Vakum-Fus (VCF) dalam Sistem Penghantaran Arang Batu

1. Latar Belakang Projek

Sistem penghantaran arang batu terdiri daripada 15 konveyer sabuk yang digerakkan oleh motor voltan sederhana. Sistem ini beroperasi dalam keadaan kompleks, dengan motor sering dikenakan beban berat dan permulaan yang kerap. Untuk mengatasi cabaran ini dan mencapai kawalan yang berkesan serta perlindungan yang boleh dipercayai semasa permulaan motor, projek ini secara menyeluruh mengambil alih peranti gabungan Kontaktor Vakum-Fuse (VCF) untuk pengagihan kuasa motor voltan sederhana 6kV. Penyelesaian ini merincikan ciri-ciri teknikal, kelebihan, dan aplikasi VCF, memberikan rujukan yang boleh dipercayai untuk keadaan kerja yang serupa.

2. Kelebihan Utama dan Ciri-ciri Teknikal VCF

2.1 Struktur Peralatan Maju dan Teknologi Isolasi

• ​Jenis Peralatan: Penyelesaian ini menggunakan struktur VCF yang boleh ditarik keluar untuk pemasangan, penyelenggaraan, dan penggantian yang mudah.
• ​Teknologi Utama: Menggunakan isolasi komposit resin epoksi dan teknologi Gelation Automatik Bawah Tekanan (APG), pemutus vakum dienkapsulasi secara langsung dalam resin epoksi, meningkatkan prestasi isolasi, kekuatan mekanikal, dan kestabilan persekitaran secara signifikan.
• ​Mekanisme Operasi: Mekanisme operasi direka dengan ketepatan dan mempunyai penggunaan kuasa yang rendah.

2.2 Komposisi Menyeluruh dan Kegunaan Luas

• ​Komposisi Peralatan: VCF terdiri daripada kombinasi optimum fusel had arus voltan tinggi (mampu memutuskan pelbagai arus hubungan pendek) dan kontaktor vakum VCX yang boleh dioperasikan dengan kerap, membentuk penyelesaian litar F-C klasik.
• ​Kelebihan Utama: Ia menawarkan hayat operasi yang panjang, prestasi yang stabil, dan bunyi yang rendah.
• ​Lingkup Aplikasi: Digunakan secara meluas dalam sistem kuasa bantu voltan tinggi di loji tenaga termal, serta dalam industri metalurgi, petrokimia, dan pertambangan. Ia sesuai untuk mengawal dan melindungi beban seperti motor voltan tinggi, transformer, dan tanur induksi.

2.3 Kegunaan Tinggi dan Ciri-ciri Keselamatan

• ​Keserasian Kabinet: Unit VCF yang boleh ditarik keluar sesuai dengan dimensi dan kedudukan interlock pencegahan lima unit tarik keluar pemutus litar dalam panel switchgear berlebar 800mm, membolehkan penggantian tanpa sebarang pengubahsuaian pada switchgear sedia ada.
• ​Kemudahan Penyelenggaraan: Reka bentuk yang boleh ditarik keluar membolehkan penggantian fusel voltan tinggi di luar kabinet dengan selamat dan mudah.
• ​Kaedah Penahanan: Kontaktor vakum boleh dikonfigurasikan untuk penahanan elektrik atau mekanik berdasarkan keperluan pelanggan.
• ​Perlindungan Kehilangan Fasa: Dilengkapi dengan perlindungan kehilangan fasa yang menyeluruh. Dalam kejadian kehilangan fasa, fusel beroperasi dan mengunci mekanikal untuk memastikan VCF memutuskan litar motor, mencegah kerosakan motor akibat single-phasing secara efektif.

3. Parameter Teknikal Utama (Peringkat 7.2kV)

4. Prinsip Kawalan Perlindungan

Perlindungan VCF dibahagikan berdasarkan magnitud arus untuk prestasi optimal:

• ​Julat Arus Rendah (< 4kA)​: Ditangani oleh kontaktor vakum untuk pemutusan biasa dan perlindungan beban berlebihan.
• ​Julat Arus Tinggi (> 4kA)​: Diputuskan dengan cepat oleh fusel voltan tinggi untuk mengatasi cacat hubungan pendek.
• ​Koordinasi Kurva: Kurva perlindungan kontaktor ditetapkan di bawah kurva pemutus litar untuk memastikan kontaktor bertindak lebih dahulu semasa beban berlebihan. Secara serentak, fusel yang sesuai dengan tetapan perlindungan yang lebih rendah daripada pemutus litar hulu dipilih untuk mengelakkan tripping tidak diingini sepenuhnya.

5. Kelebihan VCF Berbanding Pemutus Litar Vakum

Untuk beban motor yang sering dimulakan dan dihentikan, VCF menawarkan kelebihan yang signifikan berbanding pemutus litar vakum:

6. Inti Pilihan VCF: Panduan Pilihan Fusel

Prestasi VCF bergantung pada pilihan fusel yang betul, mempertimbangkan faktor-faktor berikut:
Voltan kerja, arus kerja, masa permulaan motor, permulaan setiap jam, arus penuh beban motor, dan arus hubungan pendek di titik pemasangan.

6.1 Peraturan dan Langkah Pilihan

1. ​Voltan Ditetapkan: Voltan fusel yang ditetapkan tidak boleh lebih rendah daripada voltan kerja sistem (7.2kV dalam kes ini).
2. ​Perhitungan Arus Ditetapkan:
• Gunakan formula: Iy=N×In×δI_y = N \times I_n \times \deltaIy​=N×In​×δ
• IyI_yIy​: Arus setara semasa permulaan (A)
• NNN: Nisbah arus permulaan kepada arus penuh beban (biasanya 6)
• InI_nIn​: Arus penuh beban motor yang ditetapkan (A)
• δ\deltaδ: Pekali komprehensif (berdasarkan permulaan setiap jam, n, dari jadual di bawah)

1. ​Padanan Kurva: Plot nilai IyI_yIy​ yang dihitung dan masa permulaan motor pada kurva ciri masa-arus pengeluar fusel. Pilih arus fusel yang ditetapkan yang berkaitan dengan kurva segera di sebelah kanan titik tersebut.
2. ​Pengecekan Tambahan: Arus fusel yang dipilih harus ​**> 1.7 kali arus penuh beban motor**.

6.2 Contoh Pilihan

Untuk sistem 7.2kV dengan motor voltan tinggi 250kW yang dimulakan secara langsung:
In=30AI_n = 30AIn​=30A, 16 permulaan setiap jam, masa permulaan 6s.

• Perhitungan: Iy=6×30A×2.1=378AI_y = 6 \times 30A \times 2.1 = 378AIy​=6×30A×2.1=378A
• Pilihan: Pada kurva masa-arus fusel, lokasi kurva di sebelah kanan titik (378A, 6s), berkaitan dengan arus fusel yang ditetapkan 100A.
• Pengecekan: 100A > 1.7 × 30A (51A), memenuhi keperluan. Oleh itu, fusel perlindungan motor voltan tinggi yang ditetapkan 100A atau lebih tinggi boleh dipilih.

7. Kesimpulan

Dari analisis kos-prestasi yang menyeluruh:

• Walaupun pemutus litar vakum mempunyai kos pembelian yang lebih rendah, hayat operasi yang lebih pendek membuatnya tidak sesuai untuk permulaan/henti yang kerap, menyebabkan kos penyelenggaraan jangka panjang yang lebih tinggi dan risiko kegagalan.
• Penyelesaian VCF menggabungkan kelebihan kontaktor vakum (hayat yang panjang, overvoltase yang rendah, sesuai untuk operasi yang kerap) dan fusel (pemutusan ultra-cepat arus hubungan pendek), semua pada kos keseluruhan yang ekonomi.
• Untuk sistem penghantaran arang batu dan aplikasi lain dengan ciri-ciri operasi yang kerap dan permulaan beban berat, VCF adalah penyelesaian ideal yang menawarkan prestasi tinggi, kebolehpercayaan, dan kos yang berkesan.