Анализ и решение на проблеми с пренапрежение, причинени от превключващи кондензаторни банки на вакуумен прекъсвач

Пренапрежението, генерирано, когато вакуумните прекъсвачи превключват кондензаторни батерии, е често срещан и важен проблем в енергийните системи, който изисква специално внимание. Такова пренапрежение може да представлява заплаха за изолацията на кондензатори, прекъсвачи и цялата система. Следва систематичен анализ на този проблем и потенциални решения:

Основната причина може да се отдаде на взаимодействието между характеристиките на прекъсване на вакуумните прекъсвачи и характеристиките за съхранение на енергия на кондензаторните батерии, което се проявява конкретно като:

1. Превключване на пусков ток и работно пренапрежение

2. Механизъм: В момента на затваряне напрежението в кондензаторната батерия е нула, докато системното напрежение е на определена моментна стойност. Голямата разлика в напрежението между двете причинява високо{2}}честотен пусков ток с много голяма амплитуда и висока честота (до няколко до десетки пъти над номиналния ток).

Въздействие: Високо{0}}честотният пусков ток генерира високо-честотен спад на напрежението в системния импеданс, който може да се насложи върху напрежението на захранващата честота, за да образува работно пренапрежение. В случай на множество кондензаторни батерии, работещи паралелно, когато друга кондензаторна банка е свързана към заредена кондензаторна банка (или система), разликата в напрежението може да бъде дори по-голяма и проблемите с пусковия ток и пренапрежението стават по-тежки.

Това е най-типичният и предизвикателен източник на пренапрежение, когато се използват вакуумни прекъсвачи за превключване на кондензатори, главно свързани с характеристиките на прекъсване на вакуумната среда:

Нарязване на тока: Стабилността на вакуумната дъга е лоша. При ниски токове (като например под десетки ампера) дъгата може внезапно да изгасне, преди токът естествено да премине нулата, което е известно като "нарязване на тока". Енергията на електрическото поле (зарядът на кондензатора), съответстваща на прекъснатия ток (главно капацитивен ток), не може да бъде освободена незабавно, което води до преходно прекъсващо пренапрежение на тока на кондензатора, което е по-високо от системното напрежение.

Многократно прекъсващо пренапрежение (най-опасното): Това е най-тежката форма на пренапрежение.

Първо повторно задействане: След като прекъсвачът се отвори, контактната междина постепенно се увеличава. Когато остатъчното напрежение на кондензатора (постоянен ток или ниска -честота) е в посока, обратна на захранващото напрежение на системата, напрежението за възстановяване между контактите може да надвиши силата на възстановяване на диелектрика на вакуумната междина в този момент, което води до прекъсване на междината и възникване на повторно задействане. В момента на повторно задействане, напрежението на кондензатора ще осцилира към захранващото напрежение на системата чрез индуктивността на веригата.

Стъпка на увеличаване на напрежението: Повторният удар генерира високо{0}}честотен осцилиращ ток. Вакуумните прекъсвачи са особено умели в гасенето на дъги при пресичане на нулата-на високо-честотни токове. Ако дъгата бъде прекъсната успешно при първото или второто пресичане на нулата-на високо-честотния ток, кондензаторът ще бъде „заключен“ при нова стойност на напрежението. Поради процеса на повторно задействане, тази нова стойност на напрежението може да бъде много по-висока от напрежението преди повторното задействане.

Повтарящ се процес: Тъй като контактното разстояние продължава да се увеличава, напрежението за възстановяване се повишава отново и може да възникне второ, трето или повече повторни удари. Всяко повторно задействане може да причини "стъпало" увеличение на напрежението на кондензатора. Теоретично, след няколко повторни удара, пиковото пренапрежение в двата края на кондензатора може да достигне три пъти или дори по-високо от фазовото напрежение на системата.

1. За самия кондензатор: Пренапрежението директно заплашва изолацията на кондензаторните елементи, ускорява стареенето на диелектрика и дългосрочните -ефекти могат да доведат до повреда, причинявайки експлозия на кондензатора.

2. За вакуумни прекъсвачи: Многократните повторни запалвания могат да генерират изключително високи възстановителни напрежения и токове на повторно запалване, засилвайки електрическото износване на контактите и потенциално причинявайки повреда на изолацията на самия прекъсвач.

3. За друго оборудване в системата: Пренапрежението може да се предава по линиите, застрашавайки изолацията на свързани трансформатори, измервателни трансформатори, кабели и друго оборудване.

4. Задействане на неправилна работа или неработеща защита: Високо{1}}честотният преходен процес може да попречи на вземането на проби и логическата преценка на базираните на микрокомпютър-защитни устройства.

Основните подходи за решение се въртят около "ограничаване на пусковия ток", "предотвратяване на повторно запалване" и "поглъщане/ограничаване на пренапрежението".

Оптимизирайте избора и използването на прекъсвачи.

1. Изберете вакуумни прекъсвачи "клас C2" или "специализирани за прекъсване на капацитивен ток": Това е най-фундаменталната и ефективна мярка. Тези прекъсвачи са проверени чрез строги типови тестове и могат да гарантират, че няма повторно задействане или вероятността за повторно задействане е изключително ниска при прекъсване на номиналния капацитивен ток. Техните контактни материали, дизайн на магнитно поле и производствени процеси са оптимизирани за капацитивни товари.

Избягвайте използването на прекъсвачи с общо -предназначение или само "L75" тествани прекъсвачи: Прекъсвачите с общо{2}}предназначение може да отговарят на изискванията за прекъсване на индуктивни товари, но не могат да гарантират ефективността на прекъсване за капацитивни товари.

Осигурете стабилни механични характеристики: Уверете се, че скоростта на отваряне на прекъсвача е достатъчно бърза и стабилна, за да се установи бързо достатъчно разстояние за отваряне и да се подобри диелектричната якост на възстановяване.

2. Монтаж на Устройства за защита от пренапрежение

Металооксиден ограничител (MOA): Свързан паралелно в началото на кондензаторната батерия или от страната на шината, това е стандартна конфигурация за ограничаване на амплитудата на пренапрежението. Той може да ограничи пренапрежението до безопасно ниво. Подходящият модел с подходящо непрекъснато работно напрежение и остатъчно напрежение трябва да бъде избран и инсталиран възможно най-близо до кондензаторната батерия.

RC амортизираща абсорбционна верига: паралелна резисторна{0}}кондензаторна верига е инсталирана през контактите на прекъсвача или между кондензаторната батерия и прекъсвача.

Функция: За намаляване на скоростта на нарастване на напрежението за възстановяване (du/dt); за осигуряване на път с нисък-импеданс за високо{1}}честотния ток, който може да възникне след повторно задействане и да консумира енергията му; за потискане на пренапрежението на прекъсване на тока.

Ключ на дизайна: Параметрите (стойностите на R и C) трябва да бъдат изчислени въз основа на параметрите на системата, за да се постигне най-добрият ефект на затихване.

3. Подобрете методите на работа

Приемете синхронни превключватели (устройства за затваряне/изключване на фаза): Чрез контролиране на затварянето на прекъсвача в момента, когато разликата между напрежението на системата и остатъчното напрежение на кондензатора е най-малка (като например при пресичане на напрежението през нулата), пусковият ток и пренапрежението при затваряне могат да бъдат **значително намалени**. По същия начин може да се контролира да изключва точно при преминаване на тока през нулата, намалявайки риска от прекъсване на тока. Понастоящем това е усъвършенствана технология за потискане на работното пренапрежение.

Оптимизирайте последователността на работа: За паралелни кондензаторни батерии се препоръчва последователността на работа да бъде както следва: когато захранването е изключено, първо изключете прекъсвача, след това изолиращия превключвател; когато захранването е включено, първо затворете изолиращия прекъсвач, след това прекъсвача. Избягвайте да използвате заредени кондензатори с изолиращия ключ.

4. Съображения-от страна на системата

Серийни реактори: Серийните реактори с определен процент на реактивно съпротивление (обикновено 0,5% до 1% за ограничаване на пусковия ток и 5% до 6% за потискане на хармоничното усилване) са свързани във веригата на кондензаторната батерия.

Функции: Ограничаване на амплитудата и честотата на пусковия ток; образуват филтърен клон с кондензатори; също може да промени параметрите на преходния процес до известна степен и да повлияе на условията на повторно задействане.

Разумно електрическо оформление: Скъсете дължината на свързващата линия между кондензаторната батерия и прекъсвача, намалете индуктана на веригата

Проблемът с пренапрежението, причинен от вакуумни прекъсвачи, превключващи кондензаторни батерии, се дължи основно на конфликта между характеристиките на прекъсване и ограничаване на тока на вакуумните дъги и характеристиките за съхранение на енергия на кондензаторите.

Стратегиите за решение трябва да следват следната йерархия:

1. Първо превенция (отстраняване на основната причина): По време на етапите на проектиране и доставка трябва да се избират само прекъсвачи "клас C2" или вакуумни прекъсвачи, специално проектирани за превключване на кондензаторни батерии, които са сертифицирани от авторитетни органи.

2. Защита като щит (обръщане към симптомите): Стандартизирайте конфигурацията на отводителите от метален оксид (MOA) като последна линия на защита срещу пренапрежение.

3. Оптимизация като спомагателна мярка (повишаване на ефективността): В зависимост от важността и бюджета на проекта, помислете за инсталиране на RC демпфериращи вериги, синхронни превключватели и рационално конфигуриране на серийни реактори.

4. Експлоатация и поддръжка като основа: Редовно проверявайте механичните характеристики на прекъсвачите и състоянието на отводителите и стриктно следвайте правилните работни процедури.

При практическото инженерство трябва да се направи техническо и икономическо сравнение, като се вземат предвид фактори като нивото на напрежение на системата, капацитет на кондензаторната батерия, режим на работа и цена, за да се изберат една или повече комбинирани мерки за потискане, за да се осигури безопасна и надеждна работа на системата.

ZN85B-40.5 миниатюрен вътрешен вакуумен прекъсваче миниатюризиран продукт от 40,5 kV, проектиран и разработен от нашата компания. Може идеално да замени подовите колички от серията VD4-40.5 и HD4-40.5, произведени от ABB. Тази серия включва главно две серии: механизъм с постоянен магнит и пружинен механизъм. Това е компонент с номинално напрежение 40,5 KV, AC 50 HZ за вътрешно разпределително устройство.

Shaanxi West Power Tongzhong Electrical Co., Ltd.
За контакт: г-жа Грейс Лиу (директор на отдел продажби)

Имейл:xdtz04@westpowerelectric.com

Мобилен: +86 18091765882(WhatsApp/facebook)

Уебсайт: https://www.xdtzelectrical.com

Добавяне: Nanpo Village, Chencang Avenue Jintai District Baoji City, провинция Shaanxi, Китай