Rešenje za kontrolu i zaštitu srednjeg napona motora korišćenjem vakuum kontakator-fuze (VCF) u sistemu prevoza uglja

1. Pozadina projekta

Sistem za transport uglja sastoji se od 15 konvejera pokrećenih srednjepritisnim motorima. Sistem radi u složenim uslovima, a motori često nose teške opterećenja i često se pokreću. Da bi se rešili ovi izazovi i postigli efektivna upravljanja i pouzdana zaštita tokom pokretanja motora, projekt komprehensivno primenjuje kombinacije uređaja Vakuum kontakator-livenka (VCF) za distribuciju struje srednjeg napona od 6kV. Ovo rešenje detaljno opisuje tehničke karakteristike, prednosti i primenu VCF-a, pružajući pouzdan referentni materijal za slične radne uslove.

2. Ključne prednosti i tehničke karakteristike VCF-a

2.1 Napredna konstrukcija i tehnologija izolacije

• ​Tip uređaja: Ovo rešenje koristi izvlačivi VCF okvir za lakšu instalaciju, održavanje i zamenu.
• ​Ključna tehnologija: Koristeći kompozitnu izolaciju na bazi epoksidne smole i tehnologiju Automatske gelatine pod pritiskom (APG), vakuumski prekidnik je direktno obložen epoksidnom smolom, značajno unapređujući performanse izolacije, mehaničku čvrstoću i stabilnost u okruženju.
• ​Mehanizam rada: Mehanizam rada dizajniran je sa preciznošću i ima nisku potrošnju energije.

2.2 Kompleksna kompozicija i široka primenljivost

• ​Sastav uređaja: VCF sastoji se od optimizovane kombinacije livenki visokog naponskog ograničenja (koje mogu prekidati širok spektar struja kratkog spoja) i često korišćenih vakuumskih kontakatora VCX, formirajući klasično F-C kola.
• ​Ključne prednosti: Nudi dug životni vek, stabilne performanse i niski buka.
• ​Oblasti primene: Široko se koristi u visokonaponskim pomoćnim sistemima električnih topilica, kao i u metalurgiji, petrokemiji i rudarstvu. Podesan je za upravljanje i zaštitu opterećenja kao što su visokonaponski motori, transformatori i indukcioni peći.

2.3 Visoka prilagodljivost i sigurnosne karakteristike

• ​Kompatibilnost sa ormarima: Izvlačivi VCF modul odgovara dimenzijama i pozicijama petorukog interlock sistema u ormarima srednje montaže širine 800mm, omogućavajući bezuslovnu zamenu bez ikakvih promena postojećeg ormara.
• ​Lako održavanje: Izvlačivi dizajn dozvoljava bezbednu i praktičnu zamenu visokonaponskih livenki van ormarice.
• ​Metoda držanja: Vakuumski kontakator može biti konfigurisan za električno ili mehaničko držanje u skladu sa zahtevima klijenta.
• ​Zaštita od nedostatka faza: Opsežna zaštita od nedostatka faza. U slučaju nedostatka faze, livenka radi i mehanički se interlockuje kako bi se osiguralo da VCF prekida motor kolo, efikasno sprečavajući oštećenje motora zbog jednofaznog rada.

3. Ključni tehnički parametri (za stepen naponosti 7.2kV)

4. Princip zaštite i kontrole

Zaštita VCF-a je razdvojena prema veličini struje kako bi se dostigla optimalna performansa:

• ​Niska struja (< 4kA)​: Obradjuje se vakuumskim kontakatorom za normalno prekidanje i zaštitu od preopterećenja.
• ​Visoka struja (> 4kA)​: Brzo prekinuta visokonaponskom livenkom kako bi se rešio problem kratkog spoja.
• ​Koordincija krivih: Kriva zaštite kontakatora podešena je ispod krive prekidnika kako bi se osiguralo da kontakator deluje prvi tokom preopterećenja. Istovremeno, biranjem livenke sa podešenjima zaštite nižim od prekidnika iznad, potpuno se izbegava neplanirano prekidanje.

5. Prednosti VCF-a u poređenju sa vakuumskim prekidnikom

Za motorne opterećenja koje se često pokreću i gasiti, VCF nudi značajne prednosti u odnosu na vakuumski prekidnik:

6. Jezgra izbora VCF-a: Vodič za izbor livenke

Performanse VCF-a zavise od tačnog izbora livenke, uzimajući u obzir sledeće faktore:
Radni napon, radni strujni tok, vreme pokretanja motora, broj pokretanja po satu, puni radni strujni tok motora i struja kratkog spoja u tački instalacije.

6.1 Pravila i koraci izbora

1. ​Nominativni napon: Nominativni napon livenke ne sme biti niži od radnog napon sistema (u ovom slučaju 7.2kV).
2. ​Računanje nominativnog strujnog toka:
• Koristiti formulu: Iy=N×In×δI_y = N \times I_n \times \deltaIy​=N×In​×δ
• IyI_yIy​: Ekvivalentni strujni tok tokom pokretanja (A)
• NNN: Omjer pokretnog strujnog toka i punog radnog strujnog toka (obično 6)
• InI_nIn​: Nominativni puni radni strujni tok motora (A)
• δ\deltaδ: Kompleksni koeficijent (na osnovu broja pokretanja po satu, n, iz tabele ispod)

1. ​Podudaranje krivih: Nacrtati izračunatu vrednost IyI_yIy​ i vreme pokretanja motora na vremensko-strujnoj karakterističnoj krivoj proizvođača livenke. Izabrati nominativni strujni tok livenke koji odgovara krivoj neposredno desno od ove tačke.
2. ​Dodatna provera: Izabrani nominativni strujni tok livenke mora biti ​**> 1.7 puta puni radni strujni tok motora**.

6.2 Primer izbora

Za sistem 7.2kV sa direktno pokrenutim visokonaponskim motorom od 250kW:
In=30AI_n = 30AIn​=30A, 16 pokretanja po satu, vreme pokretanja 6s.

• Računanje: Iy=6×30A×2.1=378AI_y = 6 \times 30A \times 2.1 = 378AIy​=6×30A×2.1=378A
• Izbor: Na vremensko-strujnoj krivoj livenke, pronaći krivu desno od tačke (378A, 6s), koja odgovara nominativnom strujnom toku livenke od 100A.
• Provera: 100A > 1.7 × 30A (51A), ispunjen je zahtev. Stoga, može se izabrati livenka za zaštitu visokonaponskog motora sa nominativnim strujnim tokom od 100A ili više.

7. Zaključak

Iz kompleksne analize cene i performansi:

• Iako vakuumski prekidnici imaju niže troškove nabave, njihov kraći životni vek čini ih nepraktičnim za česta pokretanja/gašenja, što dovodi do većih dugoročnih troškova održavanja i rizika od grešaka.
• Rešenje VCF kombinuje prednosti vakuumskih kontakatora (dug životni vek, niski preključni previsoki napon, pogodnost za česte operacije) i livenki (ultra brzi prekid struja kratkog spoja), sve uz ekonomičnu ukupnu cenu.
• Za sistem transporta uglja i druge primene sa čestim radom i pokretanjem pod teškim opterećenjem, VCF predstavlja idealno rešenje koje nudi visoku performansu, pouzdanost i ekonomičnost.