В индустриалните енергийни системи оборудване като големи двигатели, трансформатори, разпределителни уреди и кабели са постоянно изложени на електрически повреди - късо съединение, заземяване и претоварване, които могат да причинят катастрофални щети в рамките на милисекунди. АПрекъсвач за високо напрежениеслужи като основно защитно устройство, което изолира дефектните участъци, предотвратявайки унищожаването на ценни индустриални активи от токове на повреда. Защитният механизъм работи чрез последователност от откриване, изключване и изгасване на дъгата. Когато възникне повреда, защитните релета отчитат необичайния ток или напрежение и изпращат сигнал за изключване към прекъсвача за високо напрежение. След това прекъсвачът отваря контактите си, рисувайки дъга, която бързо се гаси от охлаждаща среда - обикновено SF6 газ, вакуум или масло - в рамките на 30 до 50 милисекунди. Това бързо прекъсване ограничава пропуснатата енергия (I²t), което минимизира термичното и механично напрежение върху оборудването. Нашата фабрика в Lugao Power Co., Ltd. е произвел над 10 000 прекъсвача за високо напрежение за индустриални приложения и сме документирали, че правилният избор и координация на прекъсвача намаляват разходите за повреда на оборудването с до 70 процента.
Но защитата не се състои само в изчистване на повреди - става дума за това, без да се причиняват спадове на напрежението, които засягат други товари, и без да се създават разрушителни комутационни пренапрежения. Съвременните прекъсвачи за високо напрежение включват резистори за предварително включване, затварящи резистори и технология за синхронизирано превключване за смекчаване на преходните пренапрежения. Те също така разполагат с възможност за многократно повторно включване за приложения на въздушни линии, въпреки че за промишлени предприятия с кабелни мрежи обикновено се предпочита еднократно изключване, за да се избегне повторно захранване на постоянна повреда. Освен това, прекъсвачът трябва да се координира със защитните устройства нагоре и надолу по веригата (предпазители, релета и други прекъсвачи), за да се постигне селективно изключване, което означава, че само повредената секция е изолирана, докато останалата част от инсталацията продължава да работи. Тази статия разглежда подробните принципи на защита, техническите параметри и стратегиите за приложение на прекъсвачи за високо напрежение. Ще споделим и полеви казуси отLugao Power Co., Ltd.които илюстрират как нашите къртачи са спасили индустриални клиенти от големи производствени загуби и разходи за подмяна на оборудване.
Скоростта, с която прекъсвачът за високо напрежение прекъсва тока на повреда, е право пропорционална на нивото на защита, което осигурява на индустриалното оборудване. По време на късо съединение токът на повреда може да достигне 20 до 50 пъти номиналния ток на оборудването. Например трансформатор от 10 MVA с номинален ток от 400 A при 13,8 kV може да изпита ток на повреда от 20 kA. Без прекъсване този ток генерира огромни електромагнитни сили и джаулово нагряване, което може да изкриви намотките на трансформатора, да разтопи изолацията на кабела и да счупи валовете на двигателя. Общата повреда е функция на пропуснатата енергия, която е пропорционална на квадрата на тока на повреда, умножен по времето за изчистване (I²t). Прекъсвач за високо напрежение, който отстранява повреда за 40 милисекунди вместо за 100 милисекунди, намалява I²t енергията с приблизително 60 процента, намалявайки драматично вероятността от трайна повреда на оборудването.
Ключови аспекти на бързото прекъсване в нашите конструкции на прекъсвачи за високо напрежение:
Термичните и механичните ефекти на токовете на повреда са добре документирани. Повреда, продължила 100 милисекунди, може да повиши температурата на медните проводници с 200°C, отгрявайки метала и намалявайки неговата механична якост. В трансформаторите електромагнитните сили по време на повреда могат да надвишат 100 пъти нормалната работна сила, причинявайки движение на сърцевината и деформация на намотката. Нашата фабрика е анализирала доклади за щети от над 200 индустриални повреди и е установила, че прекъсвачи с времена за отстраняване под 50 милисекунди са довели до поправими повреди в 80 процента от случаите, докато прекъсвачи с времена за отстраняване над 100 милисекунди са довели до пълна загуба на оборудване в 65 процента от случаите. Ето защо ние проектираме всеки прекъсвач за високо напрежение, за да постигнем възможно най-бързото прекъсване, без да правим компромис с надеждността. Освен това, нашият прекъсвач включва механизъм без изключване, който не позволява на оператора да държи прекъсвача затворен по време на повреда, като гарантира, че защитната функция не може да бъде отменена.
За защитата на двигателя бързото прекъсване е особено критично. Големите асинхронни двигатели (над 1000 HP) черпят пускови токове от 6 до 8 пъти номиналния ток по време на стартиране. Ако възникне повреда, докато двигателят стартира, комбинираният пусков ток и ток на повреда могат да бъдат екстремни. Нашият прекъсвач за високо напрежение може да разграничи стартовия ток от тока на повреда чрез настройките на релето си, но след потвърждаване на повреда, той изчиства веригата, преди да бъде превишена топлинната граница на двигателя. Много промишлени предприятия са избегнали пренавиването на двигателя - което може да струва $20 000 до $50 000 - чрез инсталиране на нашите бързодействащи прекъсвачи. В обобщение, скоростта на прекъсване е най-важният фактор за защита на промишленото оборудване и нашият високоволтов прекъсвач е проектиран да осигурява възможно най-бързото време за изключване в своя клас.
Само бързото прекъсване не е достатъчно, ако защитната система не е правилно координирана. Индустриалните енергийни системи имат множество защитни устройства на различни нива: захранващи прекъсвачи, съединители на шини, трансформаторни прекъсвачи и центрове за управление на мотори. Ако възникне повреда във захранващото устройство на двигателя, първо трябва да се задейства прекъсвачът за високо напрежение на захранващото устройство, като изолира само този двигател. Ако захранващият прекъсвач се повреди или е твърде бавен, прекъсвачът на автобуса нагоре по веригата ще се задейства, изключвайки цяла секция от централата. Това е известно като селективна координация и нашият прекъсвач за високо напрежение е проектиран да работи безпроблемно със схема за класифициране на времето и тока. Нашата фабрика в Lugao Power Co., Ltd. осигурява координационни проучвания за всяка голяма инсталация, като гарантира, че кривата на задействане на прекъсвача и времето за работа са правилно зададени спрямо предпазителите надолу по веригата и прекъсвачите нагоре по веригата.
Критични аспекти на координацията и времето на релето в нашия прекъсвач за високо напрежение:
Добре координираната защитна схема не само свежда до минимум повредата на оборудването, но също така намалява прекъсванията на производството. В циментов завод, който наскоро подкрепихме, повреда на захранващото устройство на конвейерния двигател беше отстранено от захранващия прекъсвач за високо напрежение за 0,12 секунди, докато прекъсвачът на автобуса нагоре по веригата остана затворен. Заводът загуби само един конвейер за 30 минути (за ремонт на двигателя), докато останалата част от завода продължи производството. Без координация прекъсвачът на автобуса щеше да се спъне, причинявайки 4-часово спиране на завода на стойност $120 000 загубено производство. Нашата фабрика предоставя подробно координационно проучване като част от доставката на прекъсвачи за високо напрежение, използвайки софтуер като ETAP или SKM за симулиране на токове на повреда и проверка на селективността.
Друг важен фактор за времето е времето за отваряне и затваряне на прекъсвача при различни работни условия. Нашият прекъсвач за високо напрежение е тестван при номинално напрежение и номинален ток на късо съединение, за да се провери дали общото му време за изключване (включително отчитане на релето, работа на механизма и изгасване на дъгата) остава в рамките на гарантирания прозорец. Ние също така тестваме способността на прекъсвача да прекъсва асиметрични токове с DC отместване, което е често срещано при промишлени повреди в близост до генератори или големи трансформатори. DC компонентът може да забави преминаването на тока през нулата, увеличавайки времето на дъгата. Дизайнът на помпата на нашия прекъсвач поддържа адекватно налягане на газа дори по време на продължителна дъга, като гарантира, че повредата е изчистена, независимо от DC отместването. Тази здравина е ключова причина, поради която нашият прекъсвач за високо напрежение се ползва с доверие в стоманодобивните заводи, заводите за хартия и други тежки индустрии.
Lugao Power Co., Ltd. произвежда три основни серии високоволтови прекъсвачи за индустриална защита, покриващи разпределителни напрежения от 12 kV до 245 kV. Всяка серия е проектирана със специфични възможности за прекъсване на повреда, работни механизми и среда за гасене на дъгата, за да съответства на различни индустриални приложения. Таблицата по-долу предоставя подробни параметри за нашите най-често указвани модели в стоманодобивни, минни и химически заводи. Всички стойности са сертифицирани от независими лаборатории за изпитване съгласно стандартите IEC 62271-100 и ANSI C37.06.
| Параметър | LGB 12 (на закрито) | LGB 36 (на открито) | LGB 145 (Подстанция) |
| Номинално напрежение (kV) | 12 kV | 36 kV | 145 kV |
| Номинален ток на прекъсване на късо съединение (kA) | 31,5 kA | 40 kA | 50 kA |
| Номинален пиков ток на устойчивост (kA) | 80 kA | 108 kA | 130 kA |
| Общо време за изчистване (ms) | 45 ms | 48 ms | 52 мс |
| Средство за гасене на дъгата | Вакуум | SF6 | SF6 (пухнал) |
| Тип на работния механизъм | Пролет | Пролет | Хидравлични |
| Механична издръжливост (операции) | 15 000 | 10 000 | 8000 |
| Номинално ниво на изолация (kV, пикова) | 95 kV (BIL) | 170 kV (BIL) | 650 kV (BIL) |
| Включен тип защитно реле | Цифров свръхток + заземяване | Цифров свръхток + разстояние | Двойно цифрово реле (излишно) |
Отвъд тези базови спецификации, нашата фабрика предлага широко персонализиране за индустриални приложения. Например, можем да предоставим моторни прекъсвачи със специални криви на задействане, които съответстват на кривите на термичното увреждане на двигателя. Предлагаме и затворени разпределителни модули (GIS или AIS), които включват високоволтов прекъсвач, разединители и заземителни превключватели в компактно оформление. За тежки среди, като минно дело или офшорни платформи, ние доставяме тропически версии с подобрена защита от корозия, корпуси IP54 и нагреватели против кондензация. Всички наши високоволтови прекъсвачи включват диагностичен порт, който може да бъде интегриран с инсталационните SCADA системи, което позволява дистанционно наблюдение на износването на контактите, налягането на газа (за моделите SF6) и състоянието на работния механизъм.
Надеждността се потвърждава чрез стриктно типово тестване. Нашият прекъсвач за високо напрежение 145 kV е изпълнил 20 пъти повече от номиналния ток на късо съединение без смяна на контакти, демонстрирайки издръжливостта на нашия дизайн на дъговата камера. Вакуумните прекъсвачи от нашата серия 12 kV са предназначени за 15 000 операции при пълно натоварване и ние им гарантираме 20 години нормална експлоатация. За клиенти, загрижени за въздействието на SF6 върху околната среда, нашата серия от 36 kV предлага алтернатива със сух въздух с подобна производителност на прекъсване. Lugao предоставя също цялостно проучване за координиране на защитата за всеки прекъсвач за високо напрежение, който доставяме, като гарантира, че настройките на прекъсвача са в съответствие с философията за защита на вашата инсталация. Поддържаме глобален запас от резервни части за всички модели, като повечето части са налични за 48-часова доставка, свеждайки до минимум времето за престой в случай на неочаквана повреда.
Изборът на среда за гасене на дъгата – вакуум, SF6 или масло – значително влияе колко ефективно прекъсвачът за високо напрежение защитава индустриалното оборудване. Всяка среда има различни характеристики, които влияят на скоростта на прекъсване, изискванията за поддръжка и адаптивността към околната среда. Lugao Power Co., Ltd. произвежда прекъсвачи и с трите среди, но препоръчваме различни типове въз основа на нивото на напрежение, режима на повреда и местоположението на завода. Вакуумните прекъсвачи доминират за приложения от 12 kV до 40,5 kV поради ниската им поддръжка и отличното прекъсване на пусковите токове на двигателя. SF6 е предпочитан за 72,5 kV и повече поради високата си диелектрична якост и способността да прекъсва големи токове на повреда. Маслените прекъсвачи вече са до голяма степен остарели за нови инсталации поради риск от пожар и интензивност на поддръжката, но ние все още предлагаме комплекти за повторно пълнене за съществуващи нефтени инсталации.
Подробно сравнение на дъгогасителните среди в нашите предложения за високоволтови прекъсвачи:
За да илюстрирате практическата разлика, помислете за стоманодобивна фабрика с шина 33 kV и ниво на повреда от 40 kA. Вакуумен прекъсвач за високо напрежение при 36 kV ще трябва да използва множество прекъсвачи последователно, което увеличава сложността. Нашият прекъсвач SF6 36 kV, с единичен прекъсвач, надеждно отстранява 40 kA с общо време за изчистване от 48 ms. Разбивачът SF6 също има по-висока механична издръжливост (10 000 операции) в сравнение с вакуумно решение с няколко бутилки (5 000 операции). От друга страна, за циментов завод с разпределителна система от 13,8 kV и много захранващи устройства за двигатели, нашият вакуумен прекъсвач за високо напрежение осигурява отлична защита срещу неизправности на двигателя и не изисква работа с газ, опростявайки поддръжката за електротехниците в завода.
Нашата фабрика предлага безплатна консултация за избор на среда въз основа на вашето проучване за неизправности и план на завода. Ние също така предоставяме обучение за специфичните процедури за поддръжка за всеки тип прекъсвач за високо напрежение. За съществуващи инсталации можем да извършим оценка на риска, за да определим дали надграждането от маслена или по-стара вакуумна технология към нашите модерни SF6 или вакуумни конструкции би подобрило защитата и намалило времето за престой. Lugao Power Co., Ltd. успешно преоборудва над 300 промишлени подстанции и нашите клиенти непрекъснато съобщават за подобрена надеждност на защитата и по-ниски разходи за поддръжка след надграждане до нашия високоволтов прекъсвач.
Въпрос 1: Колко бързо прекъсвачът за високо напрежение може да защити индустриалното оборудване от повреда в късо съединение?
Отговор: Общото време на защита е сумата от времето за засичане на релето, времето на механизма на прекъсвача и времето за прекъсване на дъгата. Нашият прекъсвач за високо напрежение, съчетан с цифрово реле, може да изчисти повреда за 45 до 55 милисекунди от началото на повредата до окончателното прекъсване. Това е достатъчно бързо, за да ограничи пропуснатата енергия (I²t) до нива, които предотвратяват деформация на намотката в трансформаторите и повреда на роторната щанга в двигателите. Например двигател от 13,8 kV с ток на повреда от 25 kA би изпитал само 28 MJ енергия, ако се изчисти за 50 ms, в сравнение със 140 MJ, ако се изчисти за 250 ms. Тази разлика е границата между поправими повреди и пълната подмяна на оборудването.
Въпрос 2: Какви са признаците, че прекъсвачът за високо напрежение не защитава правилно оборудването?
Отговор: Често срещаните признаци включват: често неприятно изключване (указващо неправилни настройки на релето или износени контакти); видими въглеродни отлагания върху корпуса на прекъсвача (за въздушни или маслени прекъсвачи); Налягане на SF6 газ под зададената точка на алармата (за прекъсвачи SF6); и прекомерни вибрации или шум по време на работа. Най-важното е, че ако претърпите повреда в оборудването (изгорели кабели, изгорели предпазители на трансформатор или повредени намотки на двигателя) въпреки работата на прекъсвача, координацията на защитата може да е неадекватна. Нашата фабрика предлага услуга за одит на защитата: ние преглеждаме вашите настройки на релетата, времето на прекъсване и нивата на повреда, за да идентифицираме пропуски. Препоръчваме годишно тестване на вашия прекъсвач за високо напрежение, включително тестове за времето, измерване на съпротивлението на контакта и диелектрични тестове, за да сте сигурни, че ще работи както е проектирано по време на повреда.
Въпрос 3: Може ли прекъсвач за високо напрежение да предпазва както от претоварване, така и от късо съединение?
Отговор: Да, чрез своите двойни защитни елементи. Елементът за свръхток с инверсно време предпазва от продължителни претоварвания (напр. двигател, работещ при 110 процента от номиналния ток), изключвайки след забавяне във времето, за да позволи безвредни претоварвания. Мигновеният елемент предпазва от късо съединение, изключване без забавяне. Нашият прекъсвач за високо напрежение е оборудван с устройство за задействане, което позволява двата елемента да бъдат независимо настройвани. За захранващите устройства на двигателя кривата на обратното време се координира с термичната граница на двигателя, а моментният елемент се настройва над стартовия ток, за да се избегне неприятно изключване. За захранващите устройства на трансформатора кривата на обратното време е координирана с кривите на превъзбуждане и термично увреждане на трансформатора.
Въпрос 4: Как работният механизъм на високоволтовия прекъсвач влияе върху защитните му характеристики?
Отговор: Работният механизъм определя скоростта и надеждността на отваряне на контакта. Нашият механизъм с пружинно задвижване (за до 36 kV) може да отвори контакти за 28 ms, докато нашият хидравличен механизъм (за 145 kV и повече) отваря за 32 ms. По-бързото отваряне намалява времето за образуване на дъга и общото време за изчистване. По-важното е, че механизмът трябва да може да се отваря дори ако спомагателното захранване се повреди. Нашият пружинен механизъм съхранява енергия механично, така че може да работи без външно захранване. Хидравличният механизъм използва акумулатор, който също съхранява енергия. Препоръчваме да тествате времето за зареждане и отваряне на механизма всяка година, тъй като износването може да увеличи времето за отваряне през живота на къртача. Lugao Power Co., Ltd. предоставя услуга за обновяване на механизми, която възстановява времето за отваряне до фабричните спецификации.
Въпрос 5: Каква поддръжка предоставя Lugao Power Co.,Ltd. предлагаме да гарантираме, че нашият прекъсвач за високо напрежение защитава правилно нашето промишлено оборудване?
Отговор: Ние предоставяме поддръжка от край до край: безплатно проучване за координация на защитата, използвайки вашите системни данни; надзор на монтажа и въвеждане в експлоатация; обучение за вашия персонал по поддръжката за настройка на релето, тестове за синхронизация и работа с SF6 (ако е приложимо); и 24-часова техническа гореща линия. Ние също така предлагаме услуга за наблюдение на състоянието, при която осъществяваме дистанционен достъп до диагностичните данни на вашия прекъсвач (чрез допълнителен комуникационен модул) и ви изпращаме периодични доклади за износването на контактите, тенденцията на работното време и налягането на газа. В случай на повреда можем да анализираме дневника на събитията на прекъсвача, за да определим дали защитата работи правилно или са необходими корекции. Нашата фабрика поддържа изчерпателен запас от резервни части за всички наши модели прекъсвачи за високо напрежение, като гарантира, че всяка резервна част може да бъде доставена в рамките на 48 часа по целия свят. С Lugao Power Co., Ltd. вие получавате не просто прекъсвач, а пълно партньорство за защита.
Индустриалното оборудване представлява огромна капиталова инвестиция и защитата му от електрически повреди е от съществено значение за непрекъснатостта на работата и рентабилността. Прекъсвачите за високо напрежение чрез бързо откриване на повреда, бърза работа на механизма и ефективно гасене на дъгата ограничават разрушителната енергия на късо съединение и претоварване. Както посочихме подробно, скоростта на прекъсване, координацията на релето и изборът на среда за гасене на дъгата играят критична роля за минимизиране на щетите на оборудването. Нашата фабрика в Lugao Power Co., Ltd. е разработил широка гама от прекъсвачи за високо напрежение - от 12 kV вакуумни типове за захранващи устройства на двигатели до 145 kV SF6 модули за главни подстанции - всеки проектиран да осигури най-високо ниво на защита за вашето специфично индустриално приложение.
Не оставяйте уязвимостта на вашето оборудване на случайността.Свържете се с Lugao Power Co., Ltd. днесза безплатна оценка на защитата. Предоставете вашата едноредова диаграма, нива на ток на повреда и типове оборудване и нашите инженери по защита ще доставят персонализиран доклад с препоръчани модели прекъсвачи, настройки на релетата и схеми за координация. Всички наши продукти за високоволтови прекъсвачи се предлагат с 3-годишна гаранция, обучение на място и екип за техническа поддръжка 24/7.Поискайте вашия безплатен одит на защита сега от Lugao Power Co., Ltd. и се уверете, че вашите промишлени активи са защитени с най-добрата налична технология за високоволтови прекъсвачи. Инвестирайте в защита, инвестирайте в спокойствие.