При разпределението на електроенергия средно напрежение комбинираното устройство - превключвател за прекъсване на товара, съчетан с предпазители за високо напрежение - е една от най-широко разпространените конфигурации за защита във вътрешните разпределителни устройства. Тя е компактна, рентабилна и надеждна. Но има един критичен параметър, който инженерите и мениджърите по снабдяването често пренебрегват по време на спецификацията: трансфер на ток. Токът на прехвърляне определя максималния ток на повреда, който превключвателят за прекъсване на товара трябва да прекъсне точно в момента на задействане на предпазителя - и изборът на LBS без проверка на тази номинална стойност е една от най-честите причини за катастрофална повреда на разпределителната уредба в системите за средно напрежение. Ако проектирате, специфицирате или поддържате комбинирано устройство с предпазител и превключвател, разбирането на тока на прехвърляне не е опция - то е основополагащо за надеждността на системата и безопасността на персонала.
Съдържание
- Какъв е преносният ток в комбинирано устройство с предпазител и превключвател?
- Как токът на прехвърляне влияе на работата на превключвателя за прекъсване на товара?
- Как да изберем правилния LBS въз основа на рейтинга на трансферния ток?
- Какви са най-често срещаните грешки при определяне на преносния ток?
Какъв е преносният ток в комбинирано устройство с предпазител и превключвател?
В комбинираното устройство прекъсвачът на товара и предпазителят работят като координиран екип за защита. При нормални условия на работа LBS извършва рутинни превключвания - включване и изключване на вериги под товар. Предпазителите са в състояние на покой и изчакват появата на неизправности.
Когато възникне повреда и токът на повредата надвиши прага на изключвателната способност на предпазителя, първо се задейства предпазителят. Но ето го критичният момент от физиката: точно в момента, в който предпазителят се изключва, превключвателят за прекъсване на товара трябва да прекъсне останалия ток, протичащ през веригата. Този остатъчен ток - токът, който LBS трябва да прекъсне веднага след задействането на предпазителя - се определя като трансфер на ток.
Основните технически параметри, свързани с тока на пренос, включват:
- Напрежение: Обикновено 12 kV, 24 kV или 36 kV (в съответствие с IEC 62271-1051)
- Обхват на трансферния ток: Обикновено между 200 A и 1600 A в зависимост от дизайна на системата
- Стандартна справка: IEC 62271-105 урежда изпитването и оценката на LBS в комбинация с предпазители
- Работно състояние: LBS трябва успешно да прекъсва преносния ток в рамките на номиналните си механични и електрически възможности.
- Изискване за координация: Характеристиката на предпазителя по време на прекъсване на тока трябва да съответства на номиналния ток на прехвърляне на LBS
Токът на прехвърляне не е същият като тока на късо съединение на вакуумния прекъсвач. Той е специфичен за координацията параметър - тя съществува само в контекста на комбинация от предпазител и превключвател и стойността ѝ зависи изцяло от вида на предпазителя, номиналната му стойност и нивото на повреда в системата.
Как токът на прехвърляне влияе на работата на превключвателя за прекъсване на товара?
Разбирането на преносния ток изисква да се разбере какво се случва в LBS по време на задействане на предпазителя. Когато предпазителят отстранява повреда, той го прави изключително бързо - в рамките на милисекунди. Енергията на дъгата, освободена по време на задействането на предпазителя, създава преходно свръхнапрежение във веригата. Едновременно с това LBS трябва да отвори контактите си и да изгаси дъгата, генерирана от преносния ток.
Това поставя много специфични електромеханични изисквания към LBS:
- Сайтът среда за гасене на дъгата (въздух, SF6 или вакуум) трябва да потиска дъгата, генерирана при нива на тока на пренос
- Сайтът скорост на разделяне на контактите трябва да е достатъчна, за да предотврати повторно запалване на дъгата
- Сайтът диелектрично възстановяване на контактната междина трябва да изпреварва преходно напрежение на възстановяване2 (TRV)
Прехвърляне на текущата производителност: Въздух LBS спрямо SF6 LBS
| Параметър | Въздушна изолация LBS | Превключвател за прекъсване на натоварването SF6 |
|---|---|---|
| Средство за охлаждане на дъгата | Въздух (с помощта на дъговидни улеи) | Газ SF6 (превъзходен диелектрик) |
| Възможност за прехвърляне на ток | Умерен (до ~1 000 A типично) | Висока (до 1 600 A+) |
| Скорост на диелектричното възстановяване | Стандартен | По-бързо - по-добра работа с TRV |
| Пригодност за околната среда | Вътрешна, чиста среда | На закрито/на открито, при тежки условия |
| Съответствие с IEC 62271-105 | Изисква се | Изисква се |
| Интервал на поддръжка | По-кратък | По-дълъг |
SF6 LBS предлага превъзходни характеристики на прекъсване на тока на пренос поради изключителните свойства на газа SF6 за гасене на дъгата. Въпреки това, за стандартни вътрешни разпределителни устройства за средно напрежение, при които номиналните стойности на тока на прехвърляне са в рамките на 630-1 000 A, добре проектираният вътрешен LBS с въздушна изолация напълно отговаря на изискванията на IEC 62271-105.
Случай на клиент - отказ на надеждността поради несъответствие на преносния ток:
Един от нашите клиенти, изпълнител на електроразпределение, управляващ индустриална подстанция 12 kV в Югоизточна Азия, изпитваше повтарящи се повреди при контактно заваряване на LBS по време на събития, свързани с повреди. След разследване основната причина беше ясна: инсталираният LBS имаше номинален ток на прехвърляне от 630 A, но координацията на предпазителите и превключвателите на системата изискваше възможност за прехвърляне на ток от 1 000 A. Всеки път, когато предпазителите работеха при повреда надолу по веригата, от LBS се изискваше да прекъсне ток 60% над номиналната му възможност. След замяната на устройствата с правилно оценени вътрешни LBS на Bepto - проверени спрямо изискванията на IEC 62271-105 за изпитване на преносния ток - повредите спряха напълно. Нулева повторяемост в продължение на 18 месеца експлоатация.
Как да изберем правилния LBS въз основа на рейтинга на трансферния ток?
Изборът на вътрешна LBS за комбинирано устройство е структуриран инженерен процес. Бързането с изготвянето на спецификацията без проверка на координацията на преносния ток е единствената причина за преждевременна повреда на оборудването, която може да се избегне.
Стъпка 1: Определяне на електрическите параметри на системата
- Номинално напрежение (12 kV / 24 kV / 36 kV)
- Ниво на повреда на системата (бъдещ ток на късо съединение в kA)
- Вид и номинална стойност на предпазителя (токоограничаващи високоволтови предпазители по IEC 60282-13)
- Необходима стойност на преносния ток - изведена от характеристиките на предпазителя за време и ток
Стъпка 2: Проверка на координацията между предпазителя и превключвателя
- Получаване на данни за тока на прехвърляне на производителя на предпазителя
- Потвърдете, че номиналният ток на прехвърляне на LBS ≥ необходимата стойност на тока на прехвърляне
- Утвърждаване на координацията съгласно изискванията на приложение IEC 62271-105
- Уверете се, че скоростта на работния механизъм на LBS е съвместима с времето за изчистване на предпазителя
Стъпка 3: Вземете предвид условията на околната среда и инсталацията
- Вътрешно разпределително устройство: Въздушно изолираните LBS са стандартни; проверете IP рейтинга (минимум IP3X за вътрешни MV панели)
- Висока влажност или крайбрежна среда: Обмислете подобрена изолация или SF6 LBS
- Температура на околната среда: Уверете се, че температурните показатели са съобразени с местните условия (стандарт от -25°C до +40°C по IEC)
- Степен на замърсяване: IEC 60664 степен на замърсяване 3 за индустриална среда на закрито4
Стъпка 4: Потвърждаване на стандартите и сертификатите
- IEC 62271-105: Първичен стандарт за LBS в комбинация с предпазители
- IEC 62271-200: За разпределителни устройства с метална обвивка, в които е разположен комбинираният модул
- Сертификати за изпитване на типа: Изисквайте протоколи от текущи изпитвания за прехвърляне, а не само сертификати за рутинни изпитвания
Сценарии за приложение по среда
- Индустриална подстанция: 12 kV вътрешна LBS с номинален ток на прехвърляне 630-1 000 A - най-често срещаната конфигурация
- Разпределение на електрическата мрежа: Комбинирани блокове 24 kV с по-високи изисквания за трансферния ток поради по-големи номинални стойности на предпазителите
- Стаи за търговска сграда MV: Компактна вътрешна LBS, диапазон на трансферния ток обикновено 200-630 A
- Подстанции за колектори за средно напрежение на слънчеви ферми: Комбинирани блокове с LBS, предназначени за често превключване плюс координация на тока на прехвърляне
Какви са най-често срещаните грешки при определяне на преносния ток?
Контролен списък за инсталиране и поддръжка
- Проверете номиналния ток на прехвърляне сравнете с данните на производителя на предпазителя преди монтажа
- Проверка на състоянието на контакта - питинг или обезцветяване показва предишно претоварване с ток
- Потвърдете механичната работа - ръчното и моторното управление трябва да бъде плавно и в рамките на определените граници на силата.
- Извършване на тест за съпротивление на изолацията — минимум 1 000 MΩ при 2,5 kV DC преди включване под напрежение5
- Проверка на механичната блокировка на превключвателя на предпазителите - механизмът за задействане на ударния щифт трябва да е правилно подравнен.
Често срещани грешки в спецификацията, които трябва да избягвате
- Грешка 1: Определяне на LBS само по ток на натоварване - Преносният ток е отделен параметър с по-високи изисквания. LBS, който е проектиран за превключване на товар с 630 A, може да има номинален ток на прехвърляне само 400 A.
- Грешка 2: Пренебрегване на вида на предпазителя в координацията - резервните предпазители и предпазителите за пълен обхват имат различни последствия за тока на прехвърляне. Използването на неправилен тип предпазител води до пълно обезсилване на координацията.
- Грешка 3: Приемане на рутинни сертификати за изпитване като доказателство за способността за прехвърляне на ток - Тестването на трансферния ток е изпитване на типа съгласно IEC 62271-105. Винаги изисквайте протоколи от изпитвания на типа, които обхващат конкретно прекъсването на трансферния ток.
- Грешка 4: Пренебрегване на целостта на механичната блокировка - Механизмът на ударния щифт, който задейства отварянето на LBS при задействане на предпазителя, трябва да бъде тестван и калибриран. Неправилно настроена блокировка означава, че LBS може изобщо да не се отвори при задействане на предпазител.
Заключение
Предавателният ток е определящият координационен параметър между предпазител и прекъсвач на товара във всеки комбиниран блок за средно напрежение. Погрешното определяне на тази оценка не само съкращава живота на оборудването, но и създава пряк риск от дъгова вълна и повреда на системата. Чрез стриктно прилагане на IEC 62271-105, проверка на данните за координацията на предпазителите и превключвателите и избор на вътрешен LBS с проверена номинална стойност на преносния ток, инженерите и мениджърите по снабдяването могат да гарантират, че техните електроразпределителни системи средно напрежение осигуряват надеждността и безопасността, които се изискват от индустриалните и мрежовите приложения. В Bepto Electric всеки вътрешен LBS, който доставяме, е подкрепен с пълна документация за изпитване на типа по IEC 62271-105 - включително записи от изпитвания за прекъсване на тока на прехвърляне.
Често задавани въпроси за трансферния ток в комбинираните устройства LBS
Въпрос: Каква е типичната номинална стойност на тока на прехвърляне за закрит прекъсвач на товара 12 kV, използван с предпазители за ограничаване на тока на високо напрежение?
A: За стандартните 12 kV вътрешни комбинирани устройства номиналните стойности на тока на прехвърляне обикновено варират от 200 A до 1600 A в зависимост от номиналния предпазител и нивото на повреда в системата. IEC 62271-105 определя изискванията за изпитване за всеки клас на номинална мощност.
Въпрос: Токът на прехвърляне еднакъв ли е с тока на късо съединение на прекъсвач на товара?
A: Не. Преносният ток е специфичен за координацията параметър, приложим само при комбинации от предпазители и превключватели. Той представлява токът, който LBS прекъсва след задействането на предпазителя, а не самостоятелната способност на LBS за прекъсване на повредата.
В: Как да намеря необходимата стойност на трансферния ток за моята комбинирана единица?
A: Поискайте от производителя на вашия предпазител характеристиките за време и ток. Стойността на преносния ток се получава от енергията на предпазителя преди избухване и перспективния ток на повреда на системата в точката на инсталиране.
Въпрос: Дали превключвателят за прекъсване на товара SF6 работи по-добре от въздушно изолирания LBS за приложения с висок ток на прехвърляне?
A: Като цяло да. SF6 LBS предлага по-добро гасене на дъгата и по-бързо възстановяване на диелектрика, което го прави по-подходящ за пренос на ток с номинална стойност над 1 000 А или при тежки условия на околната среда. За стандартни приложения на закрито под 1 000 A напълно достатъчен е качествен LBS с въздушна изолация.
В: Кой стандарт урежда изпитването на тока на прехвърляне за превключватели за прекъсване на товара в комбинирани устройства?
A: IEC 62271-105 е основният международен стандарт. Той определя процедурите за изпитване на преносния ток, класовете на класификация и изискванията за координация за LBS, използвани в комбинация с токоограничаващи предпазители за високо напрежение.
-
“IEC 62271-105 - Комутационна апаратура за високо напрежение и апаратура за управление”,
https://webstore.iec.ch/publication/62271-105. Определя изискванията за изпитване и координиране на комбинации от ключове и предпазители за променлив ток. Роля на доказателство: стандарт; Тип на източника: стандарт. Поддържа: Изисквания за съответствие с IEC 62271-105. ↩ -
“Преходно напрежение на възстановяване”,
https://en.wikipedia.org/wiki/Transient_recovery_voltage. Обяснява реакцията на напрежението в изключващите контакти непосредствено след изгасването на дъгата. Роля на доказателството: механизъм; Тип източник: изследване. Подкрепя: механизъм за възстановяване на напрежението при преходни процеси. ↩ -
“IEC 60282-1 - Високоволтови предпазители”,
https://webstore.iec.ch/publication/60104. Подробности за проектирането и изпитването на токоограничаващи високоволтови предпазители. Роля на доказателство: стандарт; Тип източник: стандарт. Подкрепя: IEC 60282-1 спецификации на токоограничаващите предпазители. ↩ -
“Степен на замърсяване”,
https://en.wikipedia.org/wiki/Pollution_degree. Определя класификациите на околната среда за координация на изолацията в електрическото оборудване. Роля на доказателство: стандарт; Тип източник: изследване. Поддържа: IEC 60664 класификация за степен на замърсяване 3. ↩ -
“Ръководство за изпитване на съпротивлението на изолацията”,
https://megger.com/en/support/technical-library/insulation-testing. Осигурява базови измервания и най-добри практики за изпитване преди включване на напрежение на оборудване MV. Роля на доказателството: статистическо; Тип на източника: индустрия. Подкрепя: изискване за изпитване на изолацията на минимум 1000 MΩ. ↩
