Lösning för medelspänningsmotorstyrning och -skydd med vakuumkontaktor-fus (VCF) i ett koltransportsystem

1. Projektbakgrund

Ett koltransportsystem består av 15 bältekonveyor som drivs av medelspänningsmotorer. Systemet fungerar under komplexa förhållanden, där motorerna ofta utsätts för tunga belastningar och frekventa startar. För att bemöta dessa utmaningar och uppnå effektiv kontroll och tillförlitlig skydd under motornstart, använder projektet omfattande Vakuumkontaktor-Fusen (VCF) kombinationsenheter för 6kV medelspänningsmotorernas elförsörjning. Denna lösning detaljerar de tekniska egenskaperna, fördelarna och tillämpningen av VCF, vilket ger en tillförlitlig referens för liknande arbetsförhållanden.

2. Kärnfördelar och tekniska egenskaper hos VCF

2.1 Avancerad utrustningsstruktur och isoleringsteknik

• ​Utrustningstyp: Denna lösning använder en dragbar VCF-struktur för enkel installation, underhåll och bytet.
• ​Kärnteknik: Genom att använda epoxidkompositisolering och automatisk tryckgjutning (APG)-teknik är vakuumavbrytaren direkt inkapslad i epoxid, vilket betydligt förbättrar isoleringsprestandan, mekaniska styrkan och miljöstabiliteten.
• ​Betänkande mekanism: Betänkandemekanismen är noggrant designad och har låg strömforbrukning.

2.2 Omfattande sammansättning och bred tillämpning

• ​Utrustningssammansättning: VCF består av en optimerad kombination av högspänningsströmbegränsande fuser (som kan avbryta ett brett spektrum av kortslutningsströmmar) och ofta operativa VCX-vakuumkontaktorer, vilket bildar en klassisk F-C-kretslösning.
• ​Kärnfördelar: Den erbjuder lång livslängd, stabil prestanda och låg buller.
• ​Tillämpningsområde: Bredt används i högspänningsauxiliarelförsörjningssystem i värmevärkscentraler, samt inom metallurgi, petrokemi och gruvindustri. Det är lämpligt för att styra och skydda belastningar som högspänningsmotorer, transformatorer och induktionsugnar.

2.3 Hög anpassningsförmåga och säkerhetsfunktioner

• ​Kabinettkompatibilitet: Dragbara VCF-enheter matchar dimensionerna och de fem förebyggande låsningspositionerna hos kretsavbrytardragbara enheter i 800 mm bredd mellanställda switchgear, vilket möjliggör sömlöst byte utan några ändringar i befintliga switchgear.
• ​Underhållskonveniens: Dragbar design möjliggör säkert och bekvämt byte av högspänningsfuser utanför kabinetet.
• ​Hållmetod: Vakuumkontaktoren kan konfigureras för elektrisk eller mekanisk hållning baserat på kundens krav.
• ​Fasbortfallsskydd: Utrustad med fullständigt fasbortfallsskydd. Vid fasbortfall fungerar fusen och mekanisk låsning för att säkerställa att VCF kopplar från motorkretsen, vilket effektivt förhindrar motorskador på grund av ensidig fasning.

3. Viktiga tekniska parametrar (7,2kV-nominellt värde)

4. Skyddskontrollprincip

VCF-skydd delas upp baserat på strömstorlek för optimal prestanda:

• ​Låg ströminterval (< 4kA)​: Hanteras av vakuumkontaktorn för normal avbrott och överbelastningsskydd.
• ​Hög ströminterval (> 4kA)​: Snabbt avbryts av högspänningsfusen för att hantera kortslutningsfel.
• ​Kurvkoordinering: Kontaktorens skyddskurva inställs under kretsavbrytarens kurva för att säkerställa att kontaktorn agerar först vid överbelastning. Samtidigt väljs en korrekt matchad fuse med skyddsinstrument inställda under den uppväxande kretsavbrytaren för att helt undvika oavsiktlig avbrott.

5. Fördelar med VCF jämfört med vakuumkretsavbrytare

För ofta startade och stoppade motorbelastningar erbjuder VCF betydande fördelar jämfört med vakuumkretsavbrytare:

6. Kärnan i VCF-val: Guide för fusesval

Prestandan hos VCF beror på korrekt fusesval, med hänsyn tagen till följande faktorer:
Arbetsspänning, arbetsström, motorns starttid, start per timme, motorfullbelastningsström och kortslutningsström vid monteringspunkten.

6.1 Urvalsregler och steg

1. ​Nominell spänning: Fuses nominella spänning får inte vara lägre än systemets arbetsspänning (7,2kV i detta fall).
2. ​Beräkning av nominell ström:
• Använd formeln: Iy=N×In×δI_y = N \times I_n \times \deltaIy​=N×In​×δ
• IyI_yIy​: Jämförbar ström under start (A)
• NNN: Startström till fullbelastningsström-förhållande (vanligtvis 6)
• InI_nIn​: Motor nominell fullbelastningsström (A)
• δ\deltaδ: Sammanvägd koefficient (baserad på start per timme, n, från tabellen nedan)

1. ​Kurvmatchning: Rita den beräknade IyI_yIy​-värdet och motorns starttid på fuses tillverkares tid-ström karakteristikkurva. Välj fuses nominella ström motsvarande kurvan omedelbart till höger om denna punkt.
2. ​Ytterligare kontroll: Den valda fuses nominella ström måste vara ​**> 1,7 gånger motorns fullbelastningsström**.

6.2 Urvalsexempel

För ett 7,2kV-system med en direkt startad 250kW högspänningsmotor:
In=30AI_n = 30AIn​=30A, 16 start per timme, starttid 6s.

• Beräkning: Iy=6×30A×2,1=378AI_y = 6 \times 30A \times 2,1 = 378AIy​=6×30A×2,1=378A
• Urval: På fuses tid-ström kurva, hitta kurvan till höger om punkten (378A, 6s), motsvarande en fuses nominell ström på 100A.
• Verifiering: 100A > 1,7 × 30A (51A), uppfyller kravet. Således kan en 100A eller högre nominell högspänningsmotorskyddfus väljas.

7. Slutsats

Från en omfattande kostnad-prestandaanalys:

• Även om vakuumkretsavbrytare har lägre inköpskostnader, deras kortare driftslivslängd gör dem olämpliga för frekventa start/stopp, vilket leder till högre långsiktiga underhållskostnader och risk för fel.
• VCF-lösningen kombinerar fördelarna med vakuumkontaktorer (lång livslängd, låg överbelastning, lämplig för frekventa operationer) och fuser (ultra-snabb avbrott av kortslutningsströmmar), allt till en ekonomisk sammanlagd kostnad.
• För koltransportsystem och andra tillämpningar med frekventa operationer och tunga belastningsstartegenskaper, är VCF en idealisk lösning som erbjuder hög prestanda, tillförlitlighet och kostnadseffektivitet.