طراحی فیوزها

فیوزهای فشار قوی دارای المانهای به هم چسبیده موازی از نقره خالص هستند که به دور یک سرامیک مرکزی پشتیبان پیچیده و با جوش نقطه ای به کلاهک فلزی روکش نقره در دو سر چسبیده اند. مجموعه فوق داخل یک تیوب سرامیکی قرار گرفته و پس از پرشدن با مواد پرکننده و پوشش کامل هر دو سر پرس می شوند.

کاربردها
فیوزهای فشار قوی معمولا برای محافظت از تجهیزات در سوییچگیرهای بخش توزیع (Distribution Switch-gears)استفاده میشوند .مزیت این فیوزها سرعت بالای آنها در محدود کردن جریان در هنگام وقوع اتصال کوتاه است که متعاقبا موجب حفاظت تجهیزات در مقابل اثرات حراراتی و دینامیکی اتصال کوتاه می گردد.
این فیوزها در موارد زیر مورد استفاده قرار میگیرند

• ترانسفورماتورهای توزیع
• الکتروموتورهای فشارقوی
• بانکهای خازنی
• ترانسفورماتورهای اندازه گیری PT
• فیدرها

ویژگی ها
قابل نصب داخلی Indoor و خارجی Outdoor
قابل استفاده در سوییچگیرهای معمولی Air Insulated و گازی Gas Insulated
قابل نصب در شرایط سخت آب و هوایی
قابل نصب در سوییچگیرهای روغنی Oil Filled

استانداردها

IEC 60281-1 VDE0670 part4
فیوزهای فشار قوی /بخش اول/ فیوزهای محدود کننده جریان
IEC 60787 VDE0670 part402
انتخاب فیوزهای محدود کننده جریان برای ترانسفورماتورها
DIN 43 625
فیوزهای فشار قوی ۳٫۶kv – ۳۶kv
IEC 60644 / VDE 0670 part401
فیوزهای فشار قوی برای حفاظت از الکترو موتورها
IEC60549
فیوزهای های ولتاژ جهت حفاظت از بانک های خازنی

متغیرهای فنی
پارامترهایی که معمولا این فیوزها در آزمایشگاهای مرجع و یا آزمایشگاه های سازندگان جهت دستیابی به خواسته های استاندارد های بین المللی مربوطه مورد آزمایش قرار می گیرندعبارتند از :

1. 1. خصوصیات زمان-جریان

رفتار عملکرد فیوز لینک تابعی از خصوصیات زمان جریان آن می باشد و مقدار میانگین عددی در دیاگرام لگاریتم دوبل در آزماشهای متعددی مورد استفاده واقع میشود. تلورانس قابل قبول این متغیر ۱۰%_+ می باشد که مقادیر بیش از این نشان دهنده این است که فیوز نتوانسته مدار اتصال کوتاه را قطع کند.

1. 1. دیاگرام جریان قطع Cut-Off Current

این دیاگرام مقدار ماکزیمم جریان قطع به عنوان مقدار پیک (Peak Value) وابسته به جریان قابل پیش بینی را مشخص می کند.
مقادیر مشخص شده معمولا بر اساس فرکانس ۵۰Hz اندازهگیری و محاسبه میشوند فرکانس های کمتر و یا بیشتر از این مقدار منجر به محاسبه مقادیر کمتر و یا بیشتری از جریان قطع می شود.

1. 1. اینتگرال زمان ذوب و عملکرد

این اطلاعات جهت فیوزهای محدود کننده جریان با زمان قطع کمتر از ۱۰ms به کار برده می شود . اینتگرال زمان ذوب معمولا به عنوان مینیمم و اینتگرال زمان عملکرد به عنوان ماکزیمم در نظر گرفته می شود. اینتگرال زمان عملکرد برای ولتاژ نامی فیوز لینک نشان داده می شوند.
مقادیر کمتر ولتاژ مقادیر کمتری از اینتگرال زمان عملکرد را در پی دارند .

1. 1. اتلاف و هدر رفت توان

اتلاف توان مقادیری از انرژی تبدیل شده توسط توسط فیوز زیر بار با در نظر گرفتن جریان نامی و تحت شرایط مشخص می باشد . مقادیر مشخص شده در کاتالوگ ها با توجه به شرایط و محیط نصب میتوانند به طور قابل ملاحظه ای تغییر داشته باشند.

1. 1. جریان نامی In

مقدار جریان بر اساس IEC60282-1 که فیوز فشار قوی تحت شرایط خاص به طور مداوم می تواند عبور دهد . این مقدار جهت فیوزهای نصب شده در فضای باز و یا در ماکزیمم درجه محیط نصب ۴۰ دجه سانتیگراد تعیین شده است.

1. 1. ولتاژ نامی Un

رنج کاربرد فیوز لینک ها معمولا با دو مقدار ولتاژ مشخص می شود. به عنوان مثال ۶/۱۲ .
اولین مقدار (مقدار کمتر در اینجا ۶) نشان دهنده مقدار مینیمم و دومین مقدار (مقدار بیشتر در این جا ۱۲) نشان دهنده مقدار ماکزیمم ولتاژ عملکردی است که مجاز به استفاده از فیوز در آن سطح هستیم . این مقدار بیشتر بر اساس IEC60282-1 همان ولتاژ نامی (Rated Voltage) می باشد.

1. 1. کمینه جریان شکست و کلاس فیوز

کمترین مقدار جریان آینده نگر (Prospective) که فیوز لینک تحت شرایط تعیین شده قادر به قطع آن می باشد.
Back-up (توسط سازنده مشخص می شود)
General-purpose (زمان ذوب بیشتر و یا مساوی ۱ ساعت)
Full-range (زمان ذوب فاصله جریان مربوطه تا مقدار جریان نامی کاهش می یابد)

1. 1. بیشینه جریان شکست (قدرت قطع)

بیشترین مقدار جریان آینده نگر (Prospective) که به شکل kA مشخص شده و فیوز لینک تحت شرایط تعیین شده قادر به قطع آن می باشد.

1. 1. جریان قطع

< مقدار ماکزیمم جریان پیک (Peak-Value) که در زمان پروسه سوییچینگ فیوز پدید می آید.

راهنمای کاربرد

تعویض فیوز لینکهای سیستم ۳ فاز
استاندارد IEC6082-1 / VDE0670-4 توصیه می کند تا در یک سیستم ۳ فاز هر سه فیوز لینک تعویض گردد حتی اگر یک فیوز دچار مشکل شده و یا قطع کرده باشد.

فیوزهای فشار قوی جهت حفاظت ترانسفور ماتورهای قدرت
برای محافظت از ترانسفور ماتورهای شبکه توزیع فیوز لینکهای پشتیبان Back-up به طور معمول مورد استفاده قرار میگیرند . جهت حصول اطمینان از حفاظت ، مقادیر انتخاب شده می بایستی بر اساس جدول شماره ۲ VDE0670 بخش ۴۰۲ مورد استفاده قرار گیرند.
این جداول مقادیر توصیه شده برای حفاظت از ترانسفورماتورهای توزیع با توان ۵۰-۲۰۰۰ KVA در سه نوع کاربرد مختلف و با رویکرد حفاظت از سمت ثانویه ترانس را پیشنهاد می دهند .
-حفاظت با فیوز لینک های فشار ضعیف کلاس gTr

-حفاظت با فیوز لینک های فشار ضعیف کلاس gG

-حفاظت بدون فیوز فشار ضعیف

فیوزهای فشار قوی جهت حفاظت الکتروموتورها
فیوزهای حفاظت موتوری جهت حفاظت سوئیچینگ الکترو موتورها در برابر اضافه جریان غیر قابل قبول که سبب ذوب و بهم چسبیدن کنتاکت ها میشود، طراحی شده اند.
علاوه بر این در صورت وقوع اتصال کوتاه باید توانایی قطع جریان خطا در مدت زمان کوتاه هزارم ثانیه برای جلوگیری از اثرات و آسیب های دینامیکی چنین جریانهایی را داشته باشند.
جهت انتخاب فیوز لینک مناسب علاوه بر جریان کارکد باید جریان ، دفعات و مدت زمان راه اندازی(Start-Up) را هم مدنظر قرار داد. جریان فیوز حفاظت از الکترو موتور حتی میتواند ضریبی از جریان نامی الکترو موتور باشد.
با در نظرگرفتن این موارد ، بارهای سینوسی و درجه حرارت محیط نصب ، نرخ جریان فیوز حفاظت موتوری می تواند ۱٫۳-۲ برابر جریان عملکرد الکترو موتور باشد.
دیاگرام جریان عملکرد ، راه اندازی و فرکانس الکترو موتور در زمان انتخاب فیوز باید مورد توجه قرار گیرند.

پارامترهای انتخاب فیوز لینک فشار قوی حفاظت موتوری

• • اطلاعات الکتروموتور

-Rated Voltage
-Rated Power
-Power Factor
-Efficiency

• • اطلاعات سیستم

-طول مدت زمان راه اندازی
-تعداد دفعات راه اندازی در ساعت

• • اطلاعات فیوز

-ولتاژنامی
-ابعاد و اندازه در تطابق با شرایط محیط نصب

• • جریان راه اندازی

چنانچه مشخص نباشد معمولا برابر ۶xImenn

• • بررسی

جریان نامی الکترو موتور باید کمتر از ۷۰% جریان نامی فیوز باشد در غیر اینصورت جریان نامی بالاتر بعدی باید انتخاب شود.

فیوزهای فشار قوی جهت حفاظت ترانسفور ماتورهای ولتاژ (اندازه گیری) PT/VT
اگر چه فیوز لینک های فشار قوی قادر به حفاظت موثر از ترانسفور ماتورهای ولتاژ (VT) در صورت بروز مشکل داخلی در آنها نمی باشند ولی با توجه به استاندارد VDE0101 این فیوز لینک ها جهت جدا کردن از شبکه در کوتاه ترین زمان ممکن برای محدود کردن اثرات جریان خطا باید مورد استفاده قرار گیرند.

فیوزهای فشار قوی جهت حفاظت بانک خازنی 
تقریبا هر جایی که خازن و بانک خازن به شبکه متصل باشد یک جریان پیک اتصال کوتاه وجود دارد . مقدار و مدت زمان این جریان به عوامل زیر بستگی دارد
-سایز خازن ها
-فرکانس و ایندوکتانس شبکه
-بسته شدن زاویه عملکرد

برای تحمل هارمونیکهای بالاتر و کاهش خیز دما جریان انتخابی فیوز لینک باید حدافل ۲ برابر جریان نامی بانک خازنی باشد. ولتاژ افزوده گذرا در زمان سوئیچینگ هرگز نباید مورد غفلت واقع شود . ولتاژ نامی فیوز لینک ها باید رنج بالاتر بعدی (نسبت به بانک خازنی) انتخاب شود .

ترکیب فیوزگذاری Fuse Discrimination

ترکیب چند فیوز فشار قوی
در صورت استفاده از فیوزهای فشار قوی در پست های منشعب در شبکه با فاصله دور امکان تداخل وجود دارد . در این صورت انتخاب جریان نامی فیوز لینک فشار قوی بالا دستی باید با فاکتور ۲ افزایش یابد.

ترکیب فیوزهای سمت فشار قوی با فیوزهای فشارضعیف
جهت جلوگیری از وقفه فیوز فشار قوی در اثر جریان خطا در سمت فشار ضعیف ترکیب فیوزگذاری مطمئن باید رعایت گردد . در این حالت منحنی زمان-جریان فیوزهای هر دو سمت باید مورد مطالعه قرار گیرد . این موضوع وقتی اهمیت پیدا می کند که چند فیوز به طور موازی قرار می گیرند . فیوز لینک با بالاترین جریان نامی عامل اثرگذار در ترکیب فیوز گذاری است.

ترکیب فیوزهای سمت فشار قوی با کلید فشارضعیف
در این حالت جهت عملیاتی کردن حفاظت خصوصویات زمان جریان فیوز فشار قوی و خصوصیات (منحنی) قطع کلید (Circuit Breaker) باید مورد توجه قرار گیرد . جهت رسیدن به این مطلوب خصووصیات (منحنی) زمان-جریان فیوز HV باید به سطح فشار ضعیف LV تبدیل شده و با منحنی قطع رله کلید (Circuit Breaker) مقایسه گردد . چنانچه فیوزها زودتر از کلید اصلی عمل کنند باید در ترکیب فیوزگذاری (انتخاب فیوز با جریان نامی بالاتر) مطالعه بیشتری انجام پذیرد.