siemens.de/generatorschalter Wyłączniki próżniowe do zastosowań generatorowych Answers for infrastructure.

Transkrypt

1 siemens.de/generatorschalter Wyłączniki próżniowe do zastosowań generatorowych Answers for infrastructure.

2 Przekonująco na całej linii Rozdzielnice i aparaty łączeniowe firmy Siemens Siemens oferuje odpowiednie rozwiązanie dla wszystkich wymagań, tak np. w zakresie komór próżniowych, wyłączników próżniowych, czy też kompletnych urządzeń rozdzielczych. Rosnąć wraz z wymaganiami! Nie ulega wątpliwości, że światowe zapotrzebowanie na energię będzie rosnąć nadal w szybkim tempie, skutkując wymaganiami wyższej efektywności dla dostawców energii i zakładów przemysłowych. Aby zapewnić Państwu istotną przewagę, Siemens opracowuje i ulepsza od lat wyłączniki wysokoprądowe i generatorowe, przystosowane do coraz większych wartości prądu. Najwyższy priorytet ma przy tym niezawodność oraz bezobsługowość w ciągu całego okresu życia wyrobu. Dzięki kompleksowym symulacjom, wyprzedzająco prowadzonym badaniom, najnowszym technologiom rozwojowym i nowoczesnym procesom produkcyjnym Siemens trwale umacnia swoją czołową pozycję w zakresie wyłączników próżniowych średnich napięć. Produkty firmy Siemens umożliwiają wzrost efektywności, niezawodności i ekonomiczności całego urządzenia rozdzielczego oraz obniżenie kosztów użytkowania. Ponad 40-letnie doświadczenie w technice aparatów próżniowych Firma Siemens osiągnęła perfekcyjność swoich wyłączników próżniowych zwłaszcza w zakresie zastosowań generatorowych, gdzie występują wysokie obciążenia termiczne i mechaniczne: specjalne materiały styków, zapewniające minimalne wypalanie się styków łączeniowych specjalnie opracowany system styków zoptymalizowane wykonanie konstrukcyjne, zapewniające efektywność chłodzenia konstrukcja izolatorów wsporczych zapewniająca maksymalną stabilność mechaniczną bezpieczne wyłączanie dzięki opanowaniu długich czasów łukowych także przy braku przejścia zerowego opanowanie typowych dla generatorów napięć przejściowych z wysokim nachyleniem charakterystyki bez dodatkowych układów kondensatorowych. Dzięki temu możliwe jest zastosowanie sprawdzonej próżniowej techniki łączeniowej przy coraz wyższych wartościach projektowych, które dawniej musiały być realizowane w technice łączeniowej SF 6. Rynkowe umocnienie próżniowej techniki łączeniowej Dzięki znakomitym rezultatom stosowania zasady gaszenia próżniowego zarówno w aspekcie ekonomicznym jak i technologicznym, wyłącznik próżniowy jest najbardziej na świecie rozpowszechnionym aparatem łączeniowym w zakresie napięć od 1 kv do 52 kv. W ostatnich latach nastąpiło rozszerzenie stosowania próżniowej techniki łączeniowej do bardzo wysokich wartości prądu, zyskując powszechną akceptację także w zakresie generatorowych zastosowań łączeniowych. Firma Siemens oferuje szerokie spektrum wyłączników próżniowych dla obsługi generatorów. 2

3 Zalety próżniowej techniki łączeniowej Siemens Stały dielektryk Hermetycznie zamknięte komory próżniowe są niezależne od wpływów otoczenia Podczas procesów łączeniowych w próżni nie występują żadne produkty rozkładu, jak to ma miejsce w przypadku wyłączników SF 6 Stała rezystancja przejściowa Wskutek braku utleniania w próżni, powierzchnie zestyków pozostają metalicznie czyste Bardzo niska rezystancja przejściowa pozostaje zachowana w ciągu całego okresu użytkowania Nie jest konieczny podział na styki główne i opalne, jak w przypadku wyłączników SF 6 Możliwość stosowania dla wszystkich zadań łączeniowych Niska wartość prądu ucięcia Bez ponownego zapłonu Do łączenia najwyższych prądów roboczych i zwarciowych Zalety ekonomiczne Bezobsługowa praca komór próżniowych Nowoczesne wyłączniki próżniowe nie wymagają konserwacji aż do cykli łączeniowych Wysoka niezawodność wyłączników próżniowych Niewielka liczba elementów ruchomych w komorze łączeniowej Nadzwyczaj wysokie wartości Mean Time to Failure (MTTF) dla komór próżniowych Zalety gaszenia w próżni Wyłączniki próżniowe charakteryzują się minimalną energią łuku, gdyż występuje tu tylko materiał styków, bez jonizującego się medium. Łuk elektryczny gaśnie już przy minimalnym odstępie między stykami (2 3 mm). W pobliżu przejścia prądu przez wartość zerową energia łuku przestaje wystarczać do utrzymywania plazmy i następuje zanik prądu. Odtworzenie przerwy biegunowej przy tej odległości styków jest wystarczające do przyjęcia napięcia przemijającego. Niewielki udział tworzyw sztucznych stosowanych w wyłącznikach próżniowych Powietrze głównym izolatorem Wyeliminowanie torów upływu i wyładowań niezupełnych Bezpieczeństwo w każdych warunkach W skrajnie nieprawdopodobnym przypadku utraty próżni powstaje jedynie łuk elektryczny, gdyż rozłączenie prądu odbywa się w obudowie ceramiczno-metalowej 3

4 Sprawdzona jakość z firmy Siemens Badania typu według wszystkich przedmiotowych norm Wszystkie wyłączniki próżniowe Siemens poddawane są zasadniczo badaniom typu wg IEC Generatorowe wyłączniki próżniowe są badane dodatkowo wg IEEE C Jest to amerykański standard ANSI, który jako jedyna norma na świecie uwzględnia podwyższone wymagania, stawiane aparatom obsługującym łączenie generatorów. Z tego powodu awansowała ona do rangi normy wiodącej w zakresie wyłączników generatorowych także w kręgach fachowców kierujących się normami IEC. Standard IEEE C zawiera w szczególności: W przypadku błędów mających swe źródło w generatorze: wysokie składowe DC i wynikający z nich brak przejść zerowych W przypadku błędów mających swe źródło w sieci: większe nachylenia TRV Wyższy poziom napięcia probierczego Wyłączniki próżniowe do generatorowych zastosowań łączeniowych do 17,5 kv konstrukcja klasyczna konstrukcja z indywidualnymi fazami I n 17,5 kv A 360 MVA A 240 MVA A 3AH371 3AH MVA A 3AH MVA A 3AK763 3AH MVA 40 ka 50 ka 63 ka 72 ka 80 ka 90 ka I k 4

5 3AH37 i 3AH38 Niezawodna praca łączeniowa do 90 ka wzgl A prądu roboczego U wielu dostawców energii na całym świecie wyłącznik wysokoprądowy i generatorowy 3AH38 stanowią obecnie standard w zakresie łączenia prądów roboczych do A. Jest to pierwszy wyłącznik próżniowy 63 kv/72 ka, posiadający badanie typu zgodne z kryteriami normy na wyłączniki generatorowe IEEE C Jego suplementem dla generatorów wyższych mocy jest 3AH37 pierwszy wyłącznik próżniowy na świecie, który w zakresie do 24 kv może w pracy ciągłej przewodzić prąd roboczy do A bez wymuszonego chłodzenia. Ponadto przy napięciu 24 kv może on obsługiwać prądy zwarciowe do 72 ka, natomiast przy chłodzeniu wymuszonym wyłącznik 3AH37 może być eksploatowany z prądami roboczymi do A. Optymalizacja wyłączników pod kątem pracy równoległej umożliwia ich stosowanie w rozdzielnicach z okapturzeniem faz oraz elastyczność przy retroficie. Osiągane przy tym maksymalne prądy robocze wynoszą do A przy zwarciowej zdolności wyłączeniowej 80 ka i do A przy 90 ka. Wyłączniki próżniowe do generatorowych zastosowań łączeniowych do 24 kv konstrukcja klasyczna konstrukcja z indywidualnymi fazami I n 24 kv A 500 MVA A 330 MVA A 3AH371 3AH MVA A A 3AH MVA 130 MVA z chłodzeniem wymuszonym 50 ka 63 ka 72 ka 80 ka 90 ka I k 5

6 3AK763 Kompaktowy wyłącznik próżniowy dla zastosowań generatorowych Kompaktowy design wysokie osiągi Dzięki osłonom biegunów o odstępie osiowym, wynoszącym tylko 210 mm, wyłącznik 3AK7 ma przy wysokiej wytrzymałości mechanicznej bardzo kompaktową budowę, w związku z czym nadaje się znakomicie do stosowania w kompaktowych rozdzielnicach. Dzięki wykonaniu niemal identycznemu z 3AK IEC 50 ka daje on projektantom instalacji oprócz wykonań wysokoprądowych IEC także możliwość stosowania do obsługi łączeniowej mniejszych generatorów. Wyłącznik 3AK763 jest zaprojektowany na mechanicznych cykli pracy, przy czym posiada on badanie typu wg IEEE C Przykład zastosowania wyłącznika 3AK w rozdzielnicy Siemens NXAirP do łączenia generatorów. Znamionowy prąd zwarciowy wyłączalny I sc (3s) [ka] 40 Składowa stałoprądowa znamionowego prądu zwarciowego wyłączalnego [%] 75 Asymetryczny prąd wyłączalny [ka] 58 Znamionowy prąd zwarciowy załączalny [ka] 110 Prąd zwarciowy wyłączalny generatora I SC gen [ka] 20 Składowa stałoprądowa prądu zwarciowego wyłączalnego [%] 117 Asymetryczny prąd wyłączalny [ka] 39 Wartości znamionowe prądu [A] 1,250; 2,000; 2,500; 3,150; 4,000 (z chłodzeniem wymuszonym) Napięcie znamionowe 17,5 kv (IEC 62271); 15 kv (IEEE C37.013a) 50/60 Hz; U p = 95 kv; U d = 38 kv 3AK763 Znamionowa sekwencja łączeń dla prądu zwarciowego wyłączalnego CO 30 min CO, do 30 wyłączeń zwarciowych Dalsze możliwe sekwencje łączeń: O 3 min CO 3 min CO, dla prądu roboczego O 3 min CO 3 min CO, do cykli łączeń U p = znamionowe napięcie udarowe piorunowe U d = znamionowe napięcie wytrzymywane przemienne chwilowe 6

7 3AH37 and 3AH38 Kompaktowe wyłączniki próżniowe dla zastosowań generatorowych Modułowa budowa maksymalna elastyczność Modułowa budowa wyłącznika umożliwia stosowanie zawsze najlepszych materiałów dla toru prądowego, strumienia indukcji i chłodzenia. W ten sposób wyłącznik 3AH37 łączy w sobie niewielką rezystancję głównego toru prądowego z wysoką stabilnością mechaniczną oraz idealnymi własnościami w zakresie chłodzenia. Budowa modułowa umożliwia ponadto w razie potrzeby także instalację łącznika w pozycji poziomej. W tym celu montowane są elementy chłodnicze, przewidziane specjalnie dla położenia zabudowy jw. Dzięki temu wyłącznik 3AH37 umożliwia w każdej pozycji pracę ciągłą bez dodatkowego wentylatora, wykluczając w niezawodny sposób możliwość przegrzania. Przykład zastosowania wyłączników 3AH37 i 3AH38 w rozdzielnicy Siemens HB1. Znam. prąd zwarciowy wyłączalny I SC (3s) [ka] Składowa stałoprądowa znamionowego prądu zwarciowego wyłączalnego [%] Asymetryczny prąd wyłączalny [ka] Znamionowy prąd zwarciowy załączalny [ka] Prąd zwarciowy wyłącz. generatora I SC gen [ka] Składowa stałoprądowa prądu zwarciowego wyłączalnego [%] Asymetryczny prąd wyłączalny [ka] Wartości znamionowe prądu [A] 3,150; 4,000; 5,000; 6,300; 8,000 (z wymuszonym chłodzeniem) Napięcie znamionowe 17,5 kv (IEC 62271); 15,5 kv (IEEE C37.013a) 50/60 Hz; U p = 110 kv; U d = 50 kv Napięcie znamionowe 24 kv (IEC 62271; IEEE C37.013a) 50/60 Hz; U p = 125 kv; U d = 60 kv Znamionowa sekwencja łączeń 3AH3817 ( 4000 A) 3AH3722 ( 4000 A) 3AH3712 (> 4000 A) 3AH3722 (> 4000 A) 3AH3818 ( 4000 A) 3AH3723 3AH3713 (> 4000 A) 3AH3819 ( 4000 A) 3AH3724 3AH3714 (> 4000 A) dla prądu zwarciowego wyłączalnego CO 30 min CO, do 30 wyłączeń zwarciowych Dalsze możliwe sekwencje łączeń: O 3 min CO 3 min CO, dla prądu roboczego O 3 min CO 3 min CO, do cykli łączeniowych U p = znamionowe napięcie udarowe piorunowe U d = znamionowe napięcie wytrzymywane przemienne chwilowe 7

8 3AH37 Rozwiązanie z 3 wyłącznikami dla konstrukcji z indywidualnymi fazami Dla zastosowań generatorowych w wersji konstrukcji z indywidualnymi fazami realizowane są wymagania dotyczące synchroniczności biegunów wg IEC , badane z wartościami prądu zwarciowego do 80 ka i prądu roboczego do A. Rozwiązanie z 3 wyłącznikami stosowane jest również z okapturzeniem pojedynczych biegunów w rozdzielnicy Siemens HB3. Znamionowy prąd zwarciowy wyłączalny ISC (3s) Składowa stałoprądowa znamionowego prądu zwarciowego wyłączalnego [ka] [%] Asymetryczny prąd wyłączalny [ka] Znamionowy prąd zwarciowy załączalny [ka] Prąd zwarciowy wyłączalny generatora ISC gen [ka] [%] Asymetryczny prąd wyłączalny [ka] Wartości znamionowe prądu [A] Składowa stałoprądowa prądu zwarciowego wyłączalnego 4,000; 5,000; 6,300; 8,000; 10,000; 12,000 Napięcie znamionowe 17,5 kv (IEC 62271); 15,5 kv (IEEE C37.013a) 50/60 Hz; Up = 110 kv; Ud = 50 kv 3AH3732 3AH3733 3AH3734 3AH3735 Napięcie znamionowe 24 kv (IEC 62271; IEEE C37.013a) 50/60 Hz; Up = 125 kv; Ud = 60 kv 3AH3742 3AH3743 3AH3744 3AH3745 Znamionowa sekwencja łączeń dla prądu zwarciowego wyłączalnego CO 30 min CO, do 30 wyłączeń zwarciowych Dalsze możliwe sekwencje łączeń: O 3 min CO 3 min CO, dla prądu roboczego Up = znamionowe napięcie udarowe piorunowe O 3 min CO 3 min CO, do cykli łączeniowych Ud = znamionowe napięcie wytrzymywane przemienne chwilowe 8 260_120542_WS_Vakuum_Generatorschalter_US_S4_12_Seiter_130327_pl.indd :57

9 Omawiany wyłącznik został opracowany dla zastosowań generatorowych do 90 ka na bazie sprawdzonego napędu 3AH37 z zastosowaniem udoskonalonej w tym celu komory próżniowej. Przykład retrofitu: Zastąpienie pneumatycznych wyłączników generatorowych (6 kv 86,5kA A) Znamionowy prąd zwarciowy wyłączalny I SC (3s) [ka] 90 Składowa stałoprądowa znamionowego prądu zwarciowego wyłączalnego [%] 45 Asymetryczny prąd wyłączalny [ka] 107 Znamionowy prąd zwarciowy załączalny [ka] 247 Prąd zwarciowy wyłączalny generatora I SC gen [ka] 45 Składowa stałoprądowa prądu zwarciowego wyłączalnego [%] 110 Asymetryczny prąd wyłączalny [ka] 83 Wartości znamionowe prądu [A] 4,000; 5,000; 6,300 Napięcie znamionowe 17,5 kv (IEC 62271); 15,5 kv (IEEE C37.013a) 50/60 Hz; U p = 110 kv; U d = 50 kv 3AH3756 Napięcie znamionowe 24 kv (IEC 62271; IEEE C37.013a) 50/60 Hz; U p = 125 kv; U d = 60 kv 3AH3766 Znamionowa sekwencja łączeń dla prądu zwarciowego wyłączalnego CO 30 min CO, do 30 wyłączeń zwarciowych Dalsze możliwe sekwencje łączeń: O 3 min CO 3 min CO, dla prądu roboczego O 3 min CO 3 min CO, do cykli łączeń U p = znamionowe napięcie udarowe piorunowe U d = znamionowe napięcie wytrzymywane przemienne chwilowe 9

10 Więcej niż dobra technika Zakres oferty Siemensa od doradztwa do niezawodnego urządzenia Przekrój komory próżniowej Prawidłowy dobór wyłącznika generatorowego Kryteria doboru: napięcie znamionowe prąd znamionowy zwarcie zasilane z sieci zwarcie zasilane z generatora Układ projektowany dla normalnej eksploatacji W pobliżu generatorów występują specjalne warunki pracy, dlatego każde zastosowanie jest dobierane indywidualnie do wymagań klienta. Rozwiązania opierają się na wytycznych stosowania, zawartych w IEEE C Układ projektowany dla przypadków błędu Symetryczny prąd zwarcia przy zasilaniu z sieci (przypadek a) jest na ogół większy od prądu zwarcia zasilanego z generatora (przypadek b), określa zatem niezbędną zdolność wyłączeniową generatora. Prąd zwarcia zasilany z generatora posiada wyższą składową stałoprądową, którą należy dodatkowo uwzględnić przy ocenie zdolności wyłączeniowej. Zabezpieczenia przepięciowe Przy operacjach łączeniowych generatorów nie są potrzebne z punktu widzenia zasady łączenia w próżni żadne zabezpieczenia przepięciowe, chyba że prąd zwarcia generatora jest mniejszy od 600A. Mimo to praktykuje się w tym przypadku stosowanie ochrony przepięciowej (odgromnika) w celu zabezpieczenia kosztownych generatorów przed wszelkimi innymi przepięciami. W przypadku zwarcia nakładają się na siebie dwa różne składniki prądu. Podlegający wyłączeniu składnik prądu zwarciowego jest zasilany przez: a) sieć wysokiego napięcia lub b) generator lub c) sieć wysokiego napięcia i generator. b) Transformator sieciowy C) Transformator pomocniczy Miejsce zwarcia a: Zwarcie zasilane z sieci ze stałym składnikiem przemiennoprądowym a) G Miejsce zwarcia b: Zwarcie zasilane z generatora brak przejścia zerowego 10

11 Państwo znają swój przypadek zastosowania, my natomiast znamy właściwości naszych aparatów łączeniowych. Zatem wspólnie wypracujemy optymalne rozwiązanie dla Państwa przypadku zastosowania. W tym celu prosimy o przekazanie następujących danych: arkusze danych dla: generatora transformatora ew. transformatora pomocniczego i silników zasadniczy schemat ideowy informacje dot. sposobu eksploatacji, np. układ do pracy równoległej Opierając się na Państwa informacjach dla danego przypadku zastosowania, nasi eksperci dobierają wyłącznik, który niezawodnie spełnia wszystkie warunki eksploatacyjne, zatem także wyłączanie w przypadku zwarcia. Wynik obliczeń zawiera między innymi prezentację graficzną przebiegów prądu, jak pokazano poniżej: Zasadnicza prezentacja analizy dla przypadku zwarcia i sc (t) (ka) 3-biegunowy prąd zwarcia faza T biegun gaszony w pierwszej kolejności I sc =24,2 ka I sc =20,4 ka pierwsze przejście przez zero R S T I sc =20,2 ka DC 59% t łuku całk =11 ms t łuku całk =4,4 ms rozwarcie styków t cp =49 ms czas (s) 0,000 0,020 0,040 0,060 0,080 0,100 11

12 Ponad układów zainstalowanych globalnie w generatorowych zastosowaniach łączeniowych Siemens AG Infrastructure & Cities Sector Low and Medium Voltage Division Postfach Erlangen, Germany Po dalsze informacje prosimy się zwracać do naszego Customer Support Center. Tel.: Faks: (wysokość opłat zależy od operatora) support.ic@siemens.com Siemens AG 2013 Printed in Germany TH WS Wszelkie prawa zastrzeżone. Wymienione w niniejszym dokumencie marki handlowe i znaki towarowe są własnością firmy Siemens AG wzgl. jej spółek zależnych lub odpowiednich posiadaczy. Zastrzega się zmiany. Zamieszczone w niniejszym dokumencie informacje zawierają ogólne opisy możliwości technicznych, które w konkretnym przypadku mogą być nieaktualne. W związku z tym wymagane cechy użytkowe należy ustalać dla danego przypadku przy zawieraniu umowy.