پېښه کولو سیسټم کې وچ کنټاکټر-فیوز (VCF) په کارولو سره میډیوم ولټیج موټر کنټرول او حفاظت لپاره حل

1. پروژه پیشینه

سیستم انتقال زغال سنگ شامل ۱۵ نوار نقاله که توسط موتورهای متوسط ولتاژ به حرکت در می‌آیند. سیستم در شرایط پیچیده عمل می‌کند، با موتورها که معمولاً تحت بار سنگین و شروع‌های مکرر قرار می‌گیرند. برای رفع این چالش‌ها و دستیابی به کنترل موثر و محافظت قابل اعتماد در هنگام شروع موتور، پروژه به طور جامع از دستگاه‌های ترکیبی VCF (Vacuum Contactor-Fuse) برای توزیع انرژی متوسط ولتاژ ۶kV استفاده می‌کند. این راه حل جزئیات ویژگی‌های فنی، مزایا و کاربرد VCF را ارائه می‌دهد و مرجعی قابل اعتماد برای شرایط مشابه فراهم می‌کند.

2. مزایا و ویژگی‌های فنی اصلی VCF

۲.۱ ساختار تجهیزات پیشرفته و فناوری عایق‌بندی

• ​نوع تجهیزات: این راه حل از ساختار VCF قابل خروج برای نصب، نگهداری و تعویض آسان استفاده می‌کند.
• ​فناوری اصلی: با استفاده از عایق‌بندی ترکیبی رزین اپوکسی و فناوری APG (Automatic Pressure Gelation)، مداربر قطع کننده خلأ مستقیماً در رزین اپوکسی محبوس می‌شود که به طور قابل توجهی عملکرد عایق‌بندی، مقاومت مکانیکی و ثبات محیطی را افزایش می‌دهد.
• ​مکانیزم عملیاتی: مکانیزم عملیاتی با دقت طراحی شده و مصرف انرژی کمی دارد.

۲.۲ ترکیب جامع و کاربرد گسترده

• ​ترکیب تجهیزات: VCF شامل ترکیب بهینه‌ی فیوزهای محدودکننده جریان بالا-ولتاژ (که قادر به قطع محدوده وسیعی از جریان‌های کوتاه مداری هستند) و VCX vacuum contactors قابل استفاده مکرر است، که یک راه حل مداری F-C کلاسیک را تشکیل می‌دهند.
• ​مزایا اصلی: عمر عملیاتی طولانی، عملکرد پایدار و سطح نویز کم.
• ​محدوده کاربرد: به طور گسترده در سیستم‌های تغذیه کمکی بالا-ولتاژ در نیروگاه‌های حرارتی، صنایع متالورژی، پتروشیمی و معادن استفاده می‌شود. مناسب برای کنترل و حفاظت از بارهایی مانند موتورهای بالا-ولتاژ، ترانسفورماتورها و فرّنهای القایی است.

۲.۳ قابلیت تطبیق بالا و ویژگی‌های ایمنی

• ​سازگاری با کابینت: واحد VCF قابل خروج با ابعاد و موقعیت‌های قفل‌زنی پنج‌گانه واحد قطع کننده قابل خروج در کابینت‌های سوئیچگری ۸۰۰mm عرضی مرکزی سازگار است، که امکان جایگزینی بدون هیچ تغییری در کابینت‌های موجود را فراهم می‌کند.
• ​راحتی نگهداری: طراحی قابل خروج امکان جایگزینی ایمن و راحت فیوزهای بالا-ولتاژ خارج از کابینت را فراهم می‌کند.
• ​روش نگهداری: قطع کننده خلأ می‌تواند بر اساس نیاز مشتری برای نگهداری الکتریکی یا مکانیکی تنظیم شود.
• ​حفاظت از فاز گمشده: با حفاظت از فاز گمشده کامل مجهز شده است. در صورت بروز فاز گمشده، فیوز عمل می‌کند و به طور مکانیکی قفل می‌شود تا VCF مدار موتور را قطع کند و به طور موثر از آسیب موتور به دلیل تک‌فازی جلوگیری کند.

3. پارامترهای فنی کلیدی (رتبه ۷.۲kV)

4. اصل کنترل حفاظت

حفاظت VCF بر اساس میزان جریان برای عملکرد بهینه تقسیم‌بندی می‌شود:

• ​محدوده جریان کم (< ۴kA)​: توسط قطع کننده خلأ برای قطع عادی و حفاظت از بار مازاد مدیریت می‌شود.
• ​محدوده جریان بالا (> ۴kA)​: توسط فیوز بالا-ولتاژ به سرعت قطع می‌شود تا خطاهای کوتاه مدار را رفع کند.
• ​هماهنگی منحنی‌ها: منحنی حفاظت قطع کننده زیر منحنی قطع کننده قرار داده می‌شود تا قطع کننده ابتدا در مواقع بار مازاد عمل کند. همزمان، یک فیوز مناسب با تنظیمات حفاظتی کمتر از قطع کننده بالادست انتخاب می‌شود تا از قطع غیرقصدی کاملاً جلوگیری شود.

5. مزایای VCF نسبت به قطع کننده خلأ

برای بارهای موتوری که به طور مکرر شروع و توقف می‌شوند، VCF مزایای قابل توجهی نسبت به قطع کننده‌های خلأ دارد:

6. هسته انتخاب VCF: راهنمای انتخاب فیوز

عملکرد VCF به انتخاب صحیح فیوز بستگی دارد، با در نظر گرفتن عوامل زیر:
ولتاژ کاری، جریان کاری، زمان شروع موتور، شروع‌ها در ساعت، جریان کامل بار موتور و جریان کوتاه مدار در نقطه نصب.

۶.۱ قوانین و مراحل انتخاب

1. ​ولتاژ اسمی: ولتاژ اسمی فیوز نباید کمتر از ولتاژ کاری سیستم (در این مورد ۷.۲kV) باشد.
2. ​محاسبه جریان اسمی:
• از فرمول استفاده کنید: Iy=N×In×δI_y = N \times I_n \times \deltaIy​=N×In​×δ
• IyI_yIy​: جریان معادل در زمان شروع (A)
• NNN: نسبت جریان شروع به جریان کامل بار (معمولاً ۶)
• InI_nIn​: جریان کامل بار موتور (A)
• δ\deltaδ: ضریب جامع (بر اساس شروع‌ها در ساعت، n، از جدول زیر)

1. ​هماهنگی منحنی: مقدار محاسبه شده IyI_yIy​ و زمان شروع موتور را روی منحنی مشخصه زمان-جریان سازنده فیوز رسم کنید. فیوز با جریان اسمی متناسب با منحنی مستقیماً در سمت راست این نقطه انتخاب کنید.
2. ​بررسی اضافی: جریان اسمی فیوز انتخاب شده باید **> ۱.۷ برابر جریان کامل بار موتور** باشد.

۶.۲ مثال انتخاب

برای سیستم ۷.۲kV با موتور بالا-ولتاژ ۲۵۰kW شروع مستقیم:
In=30AI_n = 30AIn​=30A، ۱۶ شروع در ساعت، زمان شروع ۶s.

• محاسبه: Iy=6×30A×2.1=378AI_y = 6 \times 30A \times 2.1 = 378AIy​=6×30A×2.1=378A
• انتخاب: روی منحنی زمان-جریان فیوز، منحنی را در سمت راست نقطه (۳۷۸A, ۶s) پیدا کنید که متناسب با جریان اسمی فیوز ۱۰۰A است.
• اعتبارسنجی: ۱۰۰A > ۱.۷ × ۳۰A (۵۱A)، شرط را برآورده می‌کند. بنابراین، می‌توان فیوز حفاظت موتور بالا-ولتاژ با جریان اسمی ۱۰۰A یا بالاتر را انتخاب کرد.

7. نتیجه‌گیری

از تجزیه و تحلیل هزینه-کارایی جامع:

• در حالی که قطع کننده‌های خلأ هزینه خرید کمتری دارند، عمر عملیاتی کوتاه‌تر آنها آنها را برای شروع‌ها و توقف‌های مکرر مناسب نمی‌کند، که منجر به هزینه‌های نگهداری بلندمدت بالاتر و ریسک‌های شکست می‌شود.
• راه حل VCF مزایای قطع کننده‌های خلأ (عمر طولانی، ولتاژ بیش از حد کم، مناسب برای عملیات مکرر) و فیوزها (قطع بسیار سریع جریان‌های کوتاه مدار) را ترکیب می‌کند، همه با هزینه کلی اقتصادی.
• برای سیستم انتقال زغال سنگ و سایر کاربردهای با مشخصه‌های عملیات مکرر و شروع با بار سنگین، VCF راه حلی ایده‌آل با عملکرد بالا، قابلیت اطمینان و اقتصادی است.