Løsning for styring og beskyttelse av mellomspenningsmotorer ved bruk av vakuumkontaktor-fuse (VCF) i et kulltransportsystem

1. Prosjektbakgrunn

En kulltransportsystem består av 15 båndtransportører drevet av mediumspansmotorer. Systemet opererer under komplekse forhold, med motorer som ofte er utsatt for tunge belastninger og hyppige start. For å møte disse utfordringene og oppnå effektiv kontroll og pålitelig beskyttelse under motorstart, bruker prosjektet omfattende vakuumkontaktor-fuse (VCF) kombinasjonsenheter for 6kV mediumspansmotor strømforsyning. Denne løsningen gir detaljert informasjon om tekniske egenskaper, fordeler og anvendelse av VCF, og tilbyr en pålitelig referanse for lignende arbeidsforhold.

2. Kjernefordeler og tekniske egenskaper av VCF

2.1 Avansert utstyrstruktur og isolasjonsteknologi

• ​Utrustningstype: Denne løsningen bruker en trekkelig VCF-struktur for enkel installasjon, vedlikehold og bytte.
• ​Kjerneyteknologi: Ved å bruke epoksyresin komposittisolering og automatisk trykkgelering (APG)-teknologi, er vakuumavbryteren direkte kapslet i epoksyresin, noe som betydelig forbedrer isolasjonsytelsen, mekanisk styrke og miljøstabilitet.
• ​Betjeningsmekanisme: Betjeningsmekanismen er nøyaktig designet og har lav strømforbruk.

2.2 Omfattende sammensetning og bred anvendelighet

• ​Utrustningsammensetning: VCF består av en optimal kombinasjon av høyspansstrømbegrensede fuser (som kan avbryte et bredt spekter av kortslutningsstrømmer) og ofte opererbare VCX vakuumkontaktorer, og danner en klassisk F-C kretsløsning.
• ​Kjernefordeler: Det tilbyr lang levetid, stabilt ytelse og lav støy.
• ​Anvendelsesområde: Bredt brukt i høyspanshjelpestrømsystemer i varmekraftverk, samt i metallurgi, petrokjemisk og gruveindustri. Det er egnet for kontroll og beskyttelse av belastninger som høyspansmotorer, transformatorer og induksjonsovn.

2.3 Høy tilpasningsevne og sikkerhetsegenskaper

• ​Skapkompatibilitet: VCF trekkelig enhet passer dimensjonene og de fem forebyggende låsemekanismer på skruvebrytertrekkelige enheter i 800mm-bred midtbefestet skruveskap, noe som gjør det mulig med ubrudte bytte uten noen endringer i eksisterende skruveskap.
• ​Vedlikeholdsbevisthet: Trekkelig design tillater trygge og bekvemme bytte av høyspansfuse utenfor skapet.
• ​Holdemetode: Vakuumkontaktoren kan konfigureres for elektrisk eller mekanisk hold basert på kundens behov.
• ​Faseforsvinnbeskyttelse: Utstyrt med fullstendig faseforsvinnbeskyttelse. I tilfelle faseforsvinn, opererer fusen og mekanisk låser for å sikre at VCF frakobler motorkretsen, noe som effektivt unngår motorskade på grunn av enfasstryking.

3. Nøkkeltjeneste parametre (7.2kV Rating)

4. Beskyttelseskontrollprinsipp

VCF-beskyttelse er delt basert på strømstørrelse for optimal ytelse:

• ​Lav strømstørrelse (< 4kA)​: Behandlet av vakuumkontaktoren for normal avbryting og overlastbeskyttelse.
• ​Høy strømstørrelse (> 4kA)​: Hurtig avbrytning av høyspansfuse for å håndtere kortslutningsfeil.
• ​Kurvelining: Kontaktorens beskyttelseskurve er satt under skruvebryterens kurve for å sikre at kontaktoren virker først under overlast. Samtidig velges en riktig matchet fuse med beskyttelsesinnstillinger lavere enn den upstreame skruvebryteren for å fullstendig unngå uønsket tripping.

5. Fordeler med VCF sammenlignet med vakuumskruvebryter

For ofte startet og stoppet motorbelastning, tilbyr VCF betydelige fordeler sammenlignet med vakuumskruvebrytere:

6. Kjerne av VCF-valg: Fuse valgguide

Ytelsen til VCF avhenger av riktig fusevalg, med tanke på følgende faktorer:
Arbeidsspenning, arbeidsstrøm, motorstarttid, starter per time, motorfulllaststrøm, og kortslutningsstrøm ved installasjonspunktet.

6.1 Valgregler og trinn

1. ​Nominell spenning: Fusens nominell spenning må ikke være lavere enn systemets arbeidsspenning (7.2kV i dette tilfellet).
2. ​Nominell strømberegning:
• Bruk formelen: Iy=N×In×δI_y = N \times I_n \times \deltaIy​=N×In​×δ
• IyI_yIy​: Ekvivalent strøm under start (A)
• NNN: Startstrøm til fulllaststrøm forhold (vanligvis 6)
• InI_nIn​: Motor nominell fulllaststrøm (A)
• δ\deltaδ: Sammensatt koeffisient (basert på starter per time, n, fra tabellen nedenfor)

1. ​Kurvelining: Plot beregnet IyI_yIy​ verdi og motorens starttid på fuseprodusentens tid-strøm karakteristikk kurve. Velg fusens nominell strøm som tilsvarer kurven umiddelbart til høyre for dette punktet.
2. ​Ytterligere sjekk: Den valgte fusens nominell strøm må være ​**> 1.7 ganger motorens fulllaststrøm**.

6.2 Valg eksempel

For et 7.2kV system med en direkte startet 250kW høyspansmotor:
In=30AI_n = 30AIn​=30A, 16 starter 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 fusetid-strømkurven, lokaliser kurven til høyre for punktet (378A, 6s), som tilsvarer en fuse nominell strøm på 100A.
• Verifisering: 100A > 1.7 × 30A (51A), oppfyller kravet. Dermed kan en 100A eller høyere nominell høyspansmotorbeskyttelsesfuse velges.

7. Konklusjon

Fra en helhetlig kostnad-ytelseanalyse:

• Samtidig som vakuumskruvebrytere har lavere anskaffelseskostnader, deres kortere operativ levetid gjør dem uaktuelt for hyppige start/stopp, noe som fører til høyere langfristede vedlikeholds- og feilrisiko.
• VCF-løsningen kombinerer fordeler av vakuumkontaktorer (lang levetid, lav overspenning, egnet for hyppig drift) og fuser (ultra-rask avbrytning av kortslutningsstrøm), allt til en økonomisk samlet kostnad.
• For kulltransportsystemet og andre applikasjoner med hyppig drift og tunge belastningsstarter, er VCF en ideell løsning som tilbyr høy ytelse, pålitelighet og kostnadseffektivitet.