โซลูชันสำหรับการควบคุมและป้องกันมอเตอร์แรงดันกลางโดยใช้คอนแทคเตอร์สุญญากาศ-ฟิวส์ (VCF) ในระบบลำเลียงถ่านหิน

1. ภูมิหลังของโครงการ

ระบบขนส่งถ่านหินประกอบด้วยสายพานลำเลียง 15 เส้นที่ขับเคลื่อนโดยมอเตอร์แรงดันกลาง ระบบทำงานภายใต้สภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน มอเตอร์มักจะต้องรับภาระหนักและเริ่มการทำงานบ่อยครั้ง เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้และบรรลุการควบคุมอย่างมีประสิทธิภาพและการป้องกันที่เชื่อถือได้ระหว่างการเริ่มทำงานของมอเตอร์ โครงการนี้ใช้เครื่องมือรวม VCF (Vacuum Contactor-Fuse) อย่างครอบคลุมสำหรับการกระจายกำลังไฟฟ้ามอเตอร์แรงดันกลาง 6kV โซลูชันนี้รายละเอียดคุณสมบัติทางเทคนิค ข้อดี และการประยุกต์ใช้ของ VCF ให้เป็นข้อมูลอ้างอิงที่เชื่อถือได้สำหรับสภาพการทำงานที่คล้ายคลึงกัน

2. ข้อดีหลักและคุณสมบัติทางเทคนิคของ VCF

2.1 โครงสร้างอุปกรณ์ที่ทันสมัยและเทคโนโลยีฉนวน

• ​ประเภทอุปกรณ์: โซลูชันนี้ใช้โครงสร้าง VCF แบบสามารถดึงออกได้เพื่อความสะดวกในการติดตั้ง การบำรุงรักษา และการเปลี่ยนแปลง
• ​เทคโนโลยีหลัก: โดยใช้เทคโนโลยีฉนวนคอมโพสิตอีพ็อกซี่และเทคโนโลยี APG (Automatic Pressure Gelation) สวิทช์สุญญากาศถูกห่อหุ้มโดยตรงในอีพ็อกซี่ ทำให้เพิ่มประสิทธิภาพในการฉนวน ความแข็งแรงทางกล และความเสถียรต่อสภาวะแวดล้อมอย่างมาก
• ​กลไกการทำงาน: กลไกการทำงานออกแบบมาอย่างแม่นยำและมีการใช้พลังงานต่ำ

2.2 การประกอบอย่างครบวงจรและความสามารถในการนำไปใช้ที่กว้างขวาง

• ​การประกอบอุปกรณ์: VCF ประกอบด้วยการผสมผสานที่เหมาะสมของฟิวส์จำกัดกระแสแรงดันสูง (สามารถตัดกระแสเกินที่หลากหลาย) และคอนแทคเตอร์สุญญากาศ VCX ที่สามารถทำงานได้บ่อยครั้ง สร้างโซลูชันวงจร F-C แบบคลาสสิก
• ​ข้อดีหลัก: มีอายุการใช้งานยาวนาน ประสิทธิภาพที่มั่นคง และเสียงรบกวนต่ำ
• ​ขอบเขตการใช้งาน: ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบไฟฟ้าแรงดันสูงสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังความร้อน ตลอดจนในอุตสาหกรรมโลหะ การกลั่นน้ำมัน และการทำเหมืองแร่ สามารถใช้ควบคุมและป้องกันโหลดเช่น มอเตอร์แรงดันสูง หม้อแปลง และเตาเหนี่ยวนำ

2.3 ความสามารถในการปรับตัวสูงและคุณสมบัติความปลอดภัย

• ​ความเข้ากันได้กับตู้สวิทช์: หน่วย VCF แบบสามารถดึงออกได้เข้ากันได้กับขนาดและตำแหน่งการป้องกันห้าประการของหน่วยสวิทช์ที่สามารถดึงออกได้ในตู้สวิทช์ขนาด 800mm ที่ติดตั้งกลาง ทำให้สามารถเปลี่ยนแทนที่ได้อย่างไม่มีปัญหาโดยไม่จำเป็นต้องปรับเปลี่ยนตู้สวิทช์เดิม
• ​ความสะดวกในการบำรุงรักษา: การออกแบบแบบสามารถดึงออกได้ช่วยให้สามารถเปลี่ยนฟิวส์แรงดันสูงได้อย่างปลอดภัยและสะดวกนอกตู้
• ​วิธีการจับ: คอนแทคเตอร์สุญญากาศสามารถกำหนดการจับด้วยไฟฟ้าหรือกลไกตามความต้องการของลูกค้า
• ​การป้องกันการขาดเฟส: ติดตั้งระบบป้องกันการขาดเฟสอย่างครบถ้วน ในกรณีที่เกิดการขาดเฟส ฟิวส์จะทำงานและทำการล็อคทางกลเพื่อให้ VCF ตัดวงจรของมอเตอร์ ป้องกันการเสียหายของมอเตอร์จากการขาดเฟสได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3. พารามิเตอร์ทางเทคนิคหลัก (ระดับ 7.2kV)

4. หลักการควบคุมการป้องกัน

การป้องกัน VCF แบ่งตามขนาดของกระแสเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด:

• ​ช่วงกระแสต่ำ (< 4kA)​: ควบคุมโดยคอนแทคเตอร์สุญญากาศสำหรับการตัดวงจรปกติและการป้องกันการโหลดเกิน
• ​ช่วงกระแสสูง (> 4kA)​: ตัดวงจรอย่างรวดเร็วโดยฟิวส์แรงดันสูงเพื่อแก้ไขปัญหาการเกิดวงจรสั้น
• ​การประสานเส้นโค้ง: เส้นโค้งการป้องกันของคอนแทคเตอร์ถูกตั้งไว้ต่ำกว่าเส้นโค้งของวงจรตัดวงจรเพื่อให้คอนแทคเตอร์ทำงานก่อนในกรณีของการโหลดเกิน นอกจากนี้ยังเลือกฟิวส์ที่มีการตั้งค่าการป้องกันต่ำกว่าวงจรตัดวงจรขึ้นไปเพื่อป้องกันการตัดวงจรโดยไม่ต้องการ

5. ข้อดีของ VCF เมื่อเทียบกับวงจรตัดวงจรสุญญากาศ

สำหรับโหลดมอเตอร์ที่เริ่มและหยุดบ่อยครั้ง VCF มีข้อดีเหนือวงจรตัดวงจรสุญญากาศอย่างมาก:

6. แกนกลางของการเลือก VCF: คู่มือการเลือกฟิวส์

ประสิทธิภาพของ VCF ขึ้นอยู่กับการเลือกฟิวส์ที่ถูกต้อง โดยต้องพิจารณาปัจจัยต่อไปนี้:
แรงดันการทำงาน กระแสการทำงาน เวลาเริ่มมอเตอร์ จำนวนการเริ่มต่อชั่วโมง กระแสเต็มโหลดของมอเตอร์ และกระแสวงจรสั้นที่จุดติดตั้ง

6.1 กฎและขั้นตอนการเลือก

1. ​แรงดันกำหนด: แรงดันกำหนดของฟิวส์ต้องไม่ต่ำกว่าแรงดันการทำงานของระบบ (7.2kV ในกรณีนี้)
2. ​การคำนวณกระแสกำหนด:
• ใช้สูตร: Iy=N×In×δI_y = N \times I_n \times \deltaIy​=N×In​×δ
• IyI_yIy​: กระแสเทียบเท่าขณะเริ่ม (A)
• NNN: อัตราส่วนระหว่างกระแสเริ่มต้นกับกระแสเต็มโหลด (โดยทั่วไปคือ 6)
• InI_nIn​: กระแสเต็มโหลดของมอเตอร์ (A)
• δ\deltaδ: ค่าสัมประสิทธิ์รวม (ตามจำนวนการเริ่มต่อชั่วโมง n จากตารางด้านล่าง)

1. ​การประสานเส้นโค้ง: วาดค่า IyI_yIy​ ที่คำนวณได้และเวลาเริ่มมอเตอร์บนเส้นโค้งลักษณะเวลา-กระแสของผู้ผลิตฟิวส์ เลือกกระแสกำหนดของฟิวส์ที่อยู่ทันทีทางขวาของจุดนี้
2. ​การตรวจสอบเพิ่มเติม: กระแสกำหนดของฟิวส์ที่เลือกต้อง **> 1.7 เท่าของกระแสเต็มโหลดของมอเตอร์**

6.2 ตัวอย่างการเลือก

สำหรับระบบ 7.2kV ที่มีมอเตอร์แรงดันสูง 250kW ที่เริ่มโดยตรง:
In=30AI_n = 30AIn​=30A จำนวนการเริ่มต่อชั่วโมง 16 ครั้ง เวลาระยะเริ่ม 6 วินาที

• การคำนวณ: Iy=6×30A×2.1=378AI_y = 6 \times 30A \times 2.1 = 378AIy​=6×30A×2.1=378A
• การเลือก: บนเส้นโค้งเวลา-กระแสของฟิวส์ หาเส้นโค้งที่อยู่ทางขวาของจุด (378A, 6s) ซึ่งสอดคล้องกับกระแสกำหนดของฟิวส์ 100A
• การตรวจสอบ: 100A > 1.7 × 30A (51A) ตรงตามข้อกำหนด ดังนั้น สามารถเลือกฟิวส์ป้องกันมอเตอร์แรงดันสูงที่มีกระแสกำหนด 100A หรือสูงกว่า

7. สรุป

จากวิเคราะห์คุณภาพราคาอย่างรอบด้าน:

• แม้ว่าวงจรตัดวงจรสุญญากาศจะมีต้นทุนการจัดซื้อต่ำกว่า แต่ชีวิตการใช้งานที่สั้นกว่าทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับการเริ่มและหยุดบ่อยครั้ง ทำให้มีต้นทุนการบำรุงรักษาในระยะยาวและโอกาสเกิดความเสียหายสูงขึ้น
• โซลูชัน VCF รวมข้อดีของคอนแทคเตอร์สุญญากาศ (ชีวิตการใช้งานยาวนาน แรงดันเกินต่ำ เหมาะสมสำหรับการใช้งานบ่อยครั้ง) และฟิวส์ (การตัดวงจรความผิดพลาดอย่างรวดเร็ว) ทั้งหมดนี้ในต้นทุนที่ประหยัด
• สำหรับระบบขนส่งถ่านหินและแอปพลิเคชันอื่น ๆ ที่มีการใช้งานบ่อยครั้งและมีการเริ่มโหลดหนัก VCF เป็นโซลูชันที่เหมาะสม มอบประสิทธิภาพสูง ความเชื่อถือได้ และคุณภาพราคาที่ดี