Analiza și soluționarea problemelor de supratensiune cauzate de comutarea întreruptoarelor în vid a băncilor de condensatoare

Supratensiunea generată atunci când întreruptoarele de circuit în vid comută băncile de condensatoare este o problemă comună și semnificativă în sistemele de alimentare, care necesită o atenție deosebită. O astfel de supratensiune poate reprezenta o amenințare pentru izolarea condensatoarelor, întrerupătoarelor și întregului sistem. Mai jos este o analiză sistematică a acestei probleme și a potențialelor soluții:

Motivul principal poate fi atribuit interacțiunii dintre caracteristicile de rupere ale întrerupătoarelor cu vid și caracteristicile de stocare a energiei ale băncilor de condensatoare, care se manifestă în mod specific ca:

1. Comutare curent de pornire și supratensiune de funcționare

2. Mecanism: În momentul închiderii, tensiunea pe banca de condensatoare este zero, în timp ce tensiunea sistemului este la o anumită valoare instantanee. Diferența mare de tensiune dintre cele două cauzează un curent de pornire cu frecvență înaltă-cu o amplitudine foarte mare și o frecvență înaltă (de până la câteva până la zeci de ori curentul nominal).

Impact: curentul de pornire de-frecvență înaltă generează o scădere de tensiune de-înaltă frecvență pe impedanța sistemului, care poate fi suprapusă tensiunii de frecvență a puterii pentru a forma o supratensiune de funcționare. În cazul mai multor bănci de condensatoare care funcționează în paralel, când o altă bancă de condensatoare este conectată la o bancă de condensatoare încărcată (sau sistem), diferența de tensiune poate fi și mai mare, iar problemele de curent de pornire și supratensiune devin mai severe.

Aceasta este cea mai tipică și provocatoare sursă de supratensiune atunci când întreruptoarele de circuit în vid sunt utilizate pentru a comuta condensatoarele, în principal legate de caracteristicile de rupere ale mediului de vid:

Tocare curentă: stabilitatea arcului de vid este slabă. La curenți scăzuti (cum ar fi sub zeci de amperi), arcul se poate stinge brusc înainte ca curentul să treacă în mod natural de zero, ceea ce este cunoscut sub numele de „tocare curent”. Energia câmpului electric (sarcina de pe condensator) corespunzătoare curentului întrerupt (în principal curent capacitiv) nu poate fi eliberată imediat, rezultând o supratensiune de tăiere a curentului tranzitoriu pe condensator care este mai mare decât tensiunea sistemului.

Supratensiune multiplă de reactivare (cea mai periculoasă): Aceasta este cea mai gravă formă de supratensiune.

Prima repornire: După ce întrerupătorul se deschide, spațiul de contact crește treptat. Când tensiunea reziduală de pe condensator (DC sau frecvență joasă-) este în direcția opusă tensiunii de alimentare a sistemului, tensiunea de recuperare dintre contacte poate depăși rezistența dielectrică de recuperare a intervalului de vid în acel moment, determinând întreruperea decalajului și apariția unei restabiliri. În momentul repornirii, tensiunea de pe condensator va oscila spre tensiunea de alimentare a sistemului prin inductanța circuitului.

Creșterea „în trepte” a tensiunii: repornirea generează un curent oscilant de-înaltă frecvență. Întreruptoarele cu vid sunt deosebit de adepți la stingerea arcurilor la trecerea cu zero-curenții de-înaltă frecvență. Dacă arcul este întrerupt cu succes la prima sau a doua trecere cu zero-a curentului de-înaltă frecvență, condensatorul va fi „blocat” la o nouă valoare de tensiune. Datorită procesului de descărcare de reactivare, această nouă valoare a tensiunii poate fi mult mai mare decât tensiunea de dinaintea realimentării.

Proces de repetare: pe măsură ce distanța de contact continuă să crească, tensiunea de recuperare crește din nou și poate apărea o a doua, a treia sau mai multe restabiliri. Fiecare repornire poate provoca o creștere „în trepte” a tensiunii la condensator. Teoretic, după mai multe reporniri, supratensiunea de vârf la ambele capete ale condensatorului poate ajunge de trei ori sau chiar mai mare decât tensiunea de fază a sistemului.

1. Pentru condensatorul în sine: supratensiunea amenință în mod direct izolarea elementelor condensatorului, accelerează îmbătrânirea dielectricului, iar efectele-pe termen lung pot duce la defecțiune, provocând explozia condensatorului.

2. Pentru întrerupătoarele în vid: Reaprinderile multiple pot genera tensiuni de recuperare și curenți de reaprindere extrem de mari, intensificând uzura electrică a contactelor și provocând potențial deteriorarea izolației întreruptorului în sine.

3. Pentru alte echipamente din sistem: Supratensiunea poate fi transmisă prin linii, punând în pericol izolarea transformatoarelor conectate, a transformatoarelor de instrument, a cablurilor și a altor echipamente.

4. Declanșarea funcționării incorecte sau nefuncționarea protecției: procesul tranzitoriu de-frecvență înaltă poate interfera cu eșantionarea și judecata logică a dispozitivelor de protecție bazate pe microcomputer-.

Principalele abordări ale soluției gravitează în jurul „limitării curentului de pornire”, „prevenirea reaprinderii” și „absorbția/limitarea supratensiunii”.

Optimizați selecția și utilizarea întrerupătoarelor.

1.Selectați întrerupătoarele cu vid „C2 grade” sau „capacitive current breaking dedicated”: Aceasta este cea mai fundamentală și eficientă măsură. Aceste întreruptoare au fost verificate prin teste stricte de tip și pot asigura că nu are loc nicio reconectare sau că probabilitatea de reconectare este extrem de scăzută la întreruperea curentului capacitiv nominal. Materialele lor de contact, designul câmpului magnetic și procesele de fabricație sunt toate optimizate pentru sarcini capacitive.

Evitați utilizarea întrerupătoarelor de circuit de uz general-sau numai testate „L75”: întreruptoarele de circuit de uz general-poate îndeplini cerințele de întrerupere ale sarcinilor inductive, dar nu pot garanta performanța de întrerupere pentru sarcini capacitive.

Asigurați-vă caracteristici mecanice stabile: asigurați-vă că viteza de deschidere a întreruptorului este suficient de rapidă și stabilă pentru a stabili rapid o distanță de deschidere suficientă și pentru a îmbunătăți rezistența dielectrică de recuperare.

2. Instalarea Dispozitivelor de Protecție la Supratensiune

Descărcător de oxid de metal (MOA): Conectat în paralel la începutul băncii de condensatoare sau pe partea barei colectoare, este o configurație standard pentru limitarea amplitudinii supratensiunii. Poate fixa supratensiunea la un nivel sigur. Modelul adecvat cu tensiune de funcționare continuă adecvată și tensiune reziduală trebuie selectat și instalat cât mai aproape de acumulatorul de condensatori.

Circuit de absorbție de amortizare RC: un circuit de condensator cu rezistență paralelă-este instalat peste contactele întreruptorului sau între banca de condensatoare și întrerupător.

Funcție: Reducerea ratei de creștere a tensiunii de recuperare (du/dt); pentru a furniza o cale de-impedanță scăzută pentru curentul de-înaltă frecvență care poate apărea după repornirea și consumarea energiei acestuia; pentru a suprima supratensiunea de întrerupere a curentului.

Cheie de proiectare: Parametrii (valorile R și C) trebuie să fie calculați pe baza parametrilor sistemului pentru a obține cel mai bun efect de amortizare.

3. Îmbunătățiți metodele de operare

Adoptați întrerupătoare sincrone (dispozitive de închidere/declanșare cu selecție de fază): controlând întrerupătorul de circuit să se închidă în momentul în care diferența dintre tensiunea sistemului și tensiunea reziduală a condensatorului este cea mai mică (cum ar fi la trecerea cu zero a tensiunii), curentul de pornire și supratensiunea la închidere pot fi **foarte reduse**. În mod similar, poate fi, de asemenea, controlat pentru a declanșa cu precizie la trecerea cu zero a curentului, reducând riscul întreruperii curentului. Aceasta este în prezent o tehnologie avansată pentru suprimarea supratensiunii de funcționare.

Optimizați secvența de funcționare: Pentru băncile de condensatoare paralele, se recomandă ca secvența de funcționare să fie următoarea: când alimentarea este oprită, deconectați mai întâi întrerupătorul de circuit, apoi întrerupătorul de izolare; când este pornită, închideți mai întâi întrerupătorul de izolare, apoi întrerupătorul. Evitați utilizarea condensatoarelor încărcate cu comutatorul de izolare.

4. Considerații la-sistem

Reactoare serie: Reactoarele serie cu o anumită rată de reactanță (de obicei 0,5% până la 1% pentru a limita curentul de pornire și 5% până la 6% pentru a suprima amplificarea armonică) sunt conectate în circuitul băncii de condensatoare.

Funcții: Limitați amplitudinea și frecvența curentului de pornire; formați o ramură de filtru cu condensatori; de asemenea, poate modifica într-o oarecare măsură parametrii procesului tranzitoriu și poate afecta condițiile de restabilire.

Dispoziție electrică rezonabilă: Scurtați lungimea liniei de conectare între banca de condensatoare și întrerupător, reduceți inductanul buclei

Problema de supratensiune cauzată de întrerupătoarele de circuit în vid care comută băncile de condensatoare se datorează în mod fundamental conflictului dintre caracteristicile de întrerupere și reînchidere a curentului ale arcurilor de vid și caracteristicile de stocare a energiei ale condensatoarelor.

Strategiile de soluție ar trebui să urmeze următoarea ierarhie:

1. Prevenirea mai întâi (abordarea cauzei fundamentale): în timpul etapelor de proiectare și achiziție, trebuie selectate numai întrerupătoarele „C2 grade” sau în vid special concepute pentru comutarea băncilor de condensatoare care au fost certificate de organismele autorizate.

2. Protecție ca scut (adresarea simptomelor): Standardizați configurația descărcătoarelor cu oxid de metal (MOA) ca ultimă linie de apărare împotriva supratensiunii.

3. Optimizarea ca măsură auxiliară (creșterea eficienței): În funcție de importanța și bugetul proiectului, luați în considerare instalarea de circuite de amortizare RC, comutatoare sincrone și configurarea rațională a reactoarelor în serie.

4. Funcționarea și întreținerea ca fundație: inspectați regulat caracteristicile mecanice ale întrerupătoarelor și starea descărcătoarelor și urmați cu strictețe procedurile de operare corecte.

În inginerie practică, o comparație tehnică și economică ar trebui făcută luând în considerare factori precum nivelul de tensiune al sistemului, capacitatea băncii de condensatoare, modul de funcționare și costul, pentru a selecta una sau mai multe măsuri de suprimare combinate pentru a asigura funcționarea sigură și fiabilă a sistemului.

ZN85B-40.5 întrerupător de circuit în vid miniaturizat de interioreste un produs miniaturizat de 40,5 kV conceput și dezvoltat de compania noastră. Poate înlocui perfect cărucioarele de podea din seria VD4-40.5 și HD4-40.5 produse de ABB. Această serie include în principal două serii: mecanism cu magnet permanent și mecanism cu arc. Este o componentă de comutație interioară cu tensiune nominală de 40,5 KV, AC 50 HZ.

Shaanxi West Power Tongzhong Electrical Co., Ltd.
Contact: Dna Grace Liu (Director Departamentul de Vânzări)

E-mail:xdtz04@westpowerelectric.com

Mobil: +86 18091765882(WhatsApp/facebook)

Site: https://www.xdtzelectrical.com

Adăugați: Satul Nanpo, Bulevardul Chencang Districtul Jintai Orașul Baoji, provincia Shaanxi, China