Напряжение, специфичное для защиты банков конденсаторов плавким предохранителем, которое адресовано в МЭК 60549, можно разделить на два типа: Напряжение при подаче питания в банке (очень высокий пусковой ток может привести к возрастанию или удалению предохранителей) и напряжению во время работы (наличие гармоник может привести к чрезмерному повышению температуры).
Защита конденсаторных батарей плавким предохранителем (на фото: фиксированный банк конденсаторов емкостью 10 кВ 250 кВАар, защищенный предохранителями)
Типы стресса также варьируются в зависимости от типа конфигурации: одного банка или банка нескольких ступеней.
Содержание:
- Повышение температуры
- Пик токового тока
-
Один конденсаторный банк
Практический пример для одного конденсаторного банка
-
Многоступенчатый конденсаторный банк
Практический пример для многоступенчатого конденсаторного банка
-
- Приложение 1: Холодоустойчивость предохранителей Fusarc CF
- Приложение 2: Характеристики времени / тока в диапазоне предохранителей Fusarc CF
1. Повышение температуры
Если используются конденсаторы, из-за гармоник, которые вызывают дополнительное повышение температуры, общим правилом для всего оборудования является снижение номинального тока в 30-40%.
Это правило применяется в равной степени к предохранителям, которые в сочетании с снижением номинальной мощности, требуемыми для учета их установки, приводят к коэффициенту 1, 7 для применения к емкостному току для определения соответствующей номинальной цены плавкого предохранителя.
Вернуться к содержанию ↑
2. Пик пускового тока
2.1. Один конденсаторный банк
Рисунок 1 - Схема одного конденсаторного банка
Этот тип схемы можно проиллюстрировать, как показано на диаграмме на рисунке 1, в которой:
- L = индуктивность генератора
- R1 = сопротивление плавкого предохранителя (см. Добавление 1)
- R2 = сопротивление восходящей цепи, рассчитанное на основе UN, Isc и cos φ.
Когда стартер D закрывается, применяется переходный ток I T нагрузки C, где R = R1 + R2, согласно уравнению:
V - напряжение в A при закрытии. Порядки L, R и C означают, что следующие члены можно игнорировать: R 2 / 4L 2, на основании которых:
Этот переходный ток накладывается на волну 50 Гц, что приводит к форме текущей волны, показанной на рисунке 2.
Рисунок 2 - Временная волна тока при запуске конденсаторной батареи
Ток находится на максимальном значении, когда V достигает пика напряжения, т. Е.
Как и в случае с трансформаторами, выбор предохранителя можно проверить, проверив соотношения между пиковым током и номинальным током IT / IN, а также постоянной времени нарастания. Поэтому, если:
отношение I T / I N может быть выражено как:
а также
Опыт показал, что абсолютно необходимо, чтобы предохранитель не взорвался для тока I T в течение времени t T.
Вернуться к содержанию ↑
Практический пример для одного конденсаторного банка
- U N = 10 кВ
- I N bank = 35 A
- Isc = 40 кА (cos φ = 0, 1)
- C = 19, 3 × 10 -6 F
Посредством расчета:
- L = 0, 46 × 10 -3 H
- R 2 = 14, 5 × 10 -3 Ом.
Оценка, рассчитанная на основе термических критериев: 35 × 1, 7 = 60 A. Это приводит к выбору следующего стандартного рейтинга: I N плавкий предохранитель = 63 A.
В приложении 1:
- R1 = 13 × 10 -3 Ом для плавкого предохранителя номиналом 63 А / 12 кВ
- или R = 27, 5 × 10 -3 Ом
на основе которого I T = 1670 А и τ = 33, 5 × 10 -3 с.
Сравнение с характеристиками времени / тока (приложение 2, пункт A) показывает, что должен быть выбран рейтинг 125 A. Следовательно, R1 = 5 × 10 -3 Ом и R = 19, 5 × 10 -3 Ом, на основе которых I T = 1670 А и τ = 47, 2 × 10-3 с.
При записи на кривых для точки (B) эта точка подтверждает, что рейтинг 125 А действительно правильный.
Вернуться к содержанию ↑
2.2 Многоступенчатый конденсаторный блок
Когда банк в положении n переключается o n, предположив, что (n-1) другие банки уже включены, колебательная нагрузка будет идентичной. Однако в этом случае другие банки, подключенные параллельно, будут выступать в качестве дополнительных источников очень низкого внутреннего импеданса.
Этот внутренний импеданс (индуктивность Li на рисунке 3) включает отклонения индуктивности от шин и кабелей (порядка 0, 4 мкГн / м) и может также содержать дроссель подавителя помех, предназначенный для ограничения пускового тока.
Рисунок 3 - Схема многоступенчатого конденсаторного банка
По сути, этот ток не только создает опасность для элементов предохранителей, но и снижает электрическую стойкость распределительного устройства и может даже ухудшить срок службы самих конденсаторов.
Поскольку пусковой ток, протекающий через L, может быть незначительным, пусковой ток рассчитывается, применяя следующую формулу:
где
Хотя это похоже на расчет для одного банка, этот расчет на самом деле немного сложнее. Вы должны:
- Выберите плавкий предохранитель в соответствии с термическими критериями:
-
Рассчитать:
-
Рассчитать:
- Запишите точку (I T, τ T) на характеристики времени / тока,
- При необходимости выберите другой рейтинг, подсчитайте новое значение R E и снова запустите процесс проверки.
Если шаги идентичны, достаточно одного вычисления. Однако, если это не так, вы должны исследовать несколько сценариев в соответствии с режимом работы банка.
Вернуться к содержанию ↑
Практический пример для многоступенчатого конденсаторного банка
- 3 банка:
- U N = 10 кВ
- I N bank = 35 A
- Isc = 40 кА (cos φ = 0, 1)
- Кабели = 5 мкн или Li = 2 мкГн
Когда третий шаг закрывается:
- Ci = 19, 3 × 10 -6 F и L s = 1 мкГн
- Ri = 5 × 10 -3 Ом и R s = 2, 5 · 10 -3 Ом
На основании чего:
- C E = 12, 9 мкФ
- L E = 3 × 10 -6 H
- R E = 7, 5 10 -3 Ом
- I T = 16900 A
- τ = 0, 8 × 10 -3 с
Характеристики времени / тока не дают конкретных данных для преддуговой длительности менее миллисекунды. В этой зоне можно оценить значение I 2 t constant. Если предполагается, что минимальное значение блока предохранителей составляет 125 А (определено в предыдущем примере), это приводит к следующим значениям:
| Предохранитель I N | I 2 t слияние |
| 125 A | 64 × 103 A 2 с |
| 160 A | 76 × 103 A 2 с |
| 200 A | 140 × 103 A 2 с |
Напряжение, приложенное к блоку предохранителей номиналом 125 А, составляет:
0, 8 × 10 -3 × (16900) 2 = 228 × 103 A 2 с
и даже 200 А не подходит!
Этот тип банка не может быть защищен таким образом, используя, например, предохранители Fusarc-CF. В некоторых невозможных случаях существует решение, состоящее в защите всех трех банков с одним общим предохранителем (см. Рисунок 4).
Рисунок 4 - Схема банка с тремя шагами конденсатора, защищенными одним предохранителем
При таком типе диаграммы следует рассмотреть два случая:
Дело 1
Три банка не могут включаться одновременно. В этом случае каждый раз, когда банк включается, плавкий предохранитель интерпретирует это как активацию одного банка. Предохранитель с номиналом 125 А может выдерживать пусковой ток (см. Пример выше).
Основным типом напряжения является тепловое напряжение, которое накладывает номинальный ток 3 × 35 × 1, 7 = 179A или I N предохранитель = 200A.
Случай №2
Все три банка могут включаться одновременно. Система становится эквивалентной одному банку с тройной мощностью, то есть:
- L = 0, 46 × 10 -3 H
- C = 57, 9 × 10 -6 F
- I T = 2900А
Предполагая плавкий предохранитель номиналом 200 А, (R1 = 2, 5 × 10 -3 Ом), где R2 = 14, 5 × 10 -3 Ом (см. Выше) τ = 54 × 10 -3 с
Пункт C, добавление 2, показывает, что в большинстве случаев подходит 200 А. Как это ни парадоксально, в этом случае можно защитить все три банка глобально, используя один предохранитель, несмотря на то, что защита каждого из них невозможна.
Вернуться к содержанию ↑
Приложение 1: Холодоустойчивость предохранителей Fusarc CF
Приложение 1: Холодоустойчивость предохранителей Fusarc-CF
Вернуться к содержанию ↑
Приложение 2: Характеристики времени / тока в диапазоне предохранителей Fusarc CF (Schneider Electric)
Характеристики времени / тока в Fusarc CF-диапазоне предохранителей (Schneider Electric)
Вернуться к содержанию ↑
Ссылка // Разработка и использование токоограничивающих предохранителей MV О. Буйеза и Ж. П. Переса Кесады