Vakumlu Kesici Anahtarlamalı Kondansatör Banklarından Kaynaklanan Aşırı Gerilim Sorunlarının Analizi ve Çözümü

Vakumlu devre kesiciler kapasitör sıralarını değiştirdiğinde oluşan aşırı gerilim, güç sistemlerinde yakın dikkat gerektiren yaygın ve önemli bir sorundur. Bu tür aşırı gerilim, kapasitörlerin, devre kesicilerin ve tüm sistemin yalıtımı için tehdit oluşturabilir. Aşağıda bu sorunun ve olası çözümlerin sistematik bir analizi yer almaktadır:

Ana neden, vakumlu devre kesicilerin kesme özellikleri ile kapasitör banklarının enerji depolama özellikleri arasındaki etkileşime atfedilebilir; bu, özellikle şu şekilde ortaya çıkar:

1. Ani akımın ve çalışma aşırı geriliminin değiştirilmesi

2. Mekanizma: Kapanma anında kondansatör bankı üzerindeki gerilim sıfır iken sistem gerilimi belli bir anlık değerdedir. İkisi arasındaki büyük voltaj farkı, çok büyük genliğe ve yüksek frekansa (nominal akımın birkaç ila on katına kadar) sahip, yüksek-frekanslı bir ani akıma neden olur.

Etki: Yüksek-frekanslı ani akım, sistem empedansı boyunca yüksek-frekanslı bir voltaj düşüşü oluşturur ve bu, güç frekansı voltajının üzerine bindirilerek bir çalışma aşırı voltajı oluşturulabilir. Birden fazla kapasitör grubunun paralel çalışması durumunda, yüklü bir kapasitör grubuna (veya sisteme) başka bir kapasitör bankası bağlandığında, voltaj farkı daha da büyük olabilir ve ani akım ve aşırı gerilim sorunları daha ciddi hale gelir.

Bu, vakumlu devre kesicilerin kapasitörleri değiştirmek için kullanıldığı durumlarda, esas olarak vakum ortamının kesme özellikleriyle ilgili olan en tipik ve zorlu aşırı gerilim kaynağıdır:

Akım kesme: Vakum arkının stabilitesi zayıf. Düşük akımlarda (örneğin onlarca amperin altında), akım doğal olarak sıfırı geçmeden önce ark aniden sönebilir; buna "akım kesilmesi" denir. Kesilen akıma (esas olarak kapasitif akım) karşılık gelen elektrik alanı enerjisi (kondansatör üzerindeki yük) hemen serbest bırakılamaz, bu durum kapasitör üzerinde sistem voltajından daha yüksek olan geçici bir akımın aşırı gerilimini keser.

Çoklu yeniden tetikleme aşırı gerilimi (en tehlikelisi): Aşırı gerilimin en şiddetli şeklidir.

İlk tekrar vuruş: Devre kesici açıldıktan sonra kontak aralığı giderek artar. Kapasitördeki artık voltaj (DC veya düşük-frekans), sistem besleme voltajının tersi yönde olduğunda, kontaklar arasındaki toparlanma voltajı o andaki vakum aralığının dielektrik toparlanma gücünü aşabilir, bu da boşluğun bozulmasına ve yeniden vuruşun oluşmasına neden olabilir. Yeniden ateşleme anında kapasitördeki voltaj, devre endüktansı yoluyla sistem besleme voltajına doğru salınacaktır.

Gerilim "adım" artışı: Yeniden saldırı, yüksek-frekanslı bir salınım akımı üretir. Vakumlu devre kesiciler özellikle yüksek frekanslı akımların sıfır-geçişindeki arkları söndürmede- ustadır. Ark, yüksek-frekans akımının birinci veya ikinci sıfır-geçişinde başarıyla kesilirse, kapasitör yeni bir voltaj değerinde "kilitlenecektir". Yeniden vuruş deşarjı işlemi nedeniyle bu yeni voltaj değeri, yeniden vuruştan önceki voltajdan çok daha yüksek olabilir.

Tekrarlanan süreç: Temas mesafesi artmaya devam ettikçe toparlanma voltajı tekrar yükselir ve ikinci, üçüncü veya daha fazla yeniden saldırı meydana gelebilir. Her yeniden vuruş, kapasitör üzerindeki voltajın "adım" artmasına neden olabilir. Teorik olarak, birkaç yeniden vuruştan sonra, kapasitörün her iki ucundaki aşırı gerilim tepe değeri, sistem faz geriliminin üç katına, hatta daha yükseğine ulaşabilir.

1. Kapasitörün kendisi için: Aşırı gerilim, kapasitör elemanlarının yalıtımını doğrudan tehdit eder, dielektrik malzemenin yaşlanmasını hızlandırır ve uzun-dönem etkiler, kapasitörün patlamasına neden olarak arızaya neden olabilir.

2. Vakumlu devre kesiciler için: Birden fazla yeniden ateşleme, son derece yüksek toparlanma gerilimleri ve yeniden ateşleme akımları üretebilir, kontakların elektriksel aşınmasını yoğunlaştırabilir ve potansiyel olarak devre kesicinin kendisinde yalıtım hasarına neden olabilir.

3. Sistemdeki diğer ekipmanlar için: Hatlardan aşırı gerilim iletilebilir ve bağlı transformatörlerin, ölçü transformatörlerinin, kabloların ve diğer ekipmanların yalıtımını tehlikeye atabilir.

4. Yanlış işlemin tetiklenmesi veya korumanın çalıştırılamaması: Yüksek-frekanslı geçici süreç, mikrobilgisayar-tabanlı koruma cihazlarının örneklemesine ve mantıksal muhakemesine müdahale edebilir.

Ana çözüm yaklaşımları “ani akımı sınırlamak”, “yeniden ateşlemeyi önlemek” ve “aşırı gerilimi absorbe etmek/sınırlamak” etrafında dönüyor.

Devre kesicilerin seçimini ve kullanımını optimize edin.

1. "C2 sınıfı" veya "kapasitif akım kesmeye özel" vakum devre kesicilerini seçin: Bu, en temel ve etkili önlemdir. Bu devre kesiciler sıkı tip testleri ile doğrulanmıştır ve nominal kapasitif akımı keserken yeniden devreye girme olasılığının son derece düşük olmasını veya yeniden devreye girme olasılığının çok düşük olmasını sağlayabilirler. Temas malzemeleri, manyetik alan tasarımları ve üretim süreçlerinin tümü kapasitif yükler için optimize edilmiştir.

Genel-amaçlı veya yalnızca "L75" testli devre kesicileri kullanmaktan kaçının: Genel-amaçlı devre kesiciler endüktif yüklerin kesme gereksinimlerini karşılayabilir, ancak kapasitif yüklerin kesme performansını garanti edemezler.

Kararlı mekanik özellikler sağlayın: Devre kesicinin açılma hızının, yeterli bir açılma mesafesini hızla oluşturacak ve dielektrik geri kazanım gücünü artıracak kadar hızlı ve kararlı olduğundan emin olun.

2. Aşırı Gerilim Koruma Cihazlarının Kurulumu

Metal Oksit Tutucu (MOA): Kapasitör grubunun başlangıcında veya bara tarafında paralel olarak bağlanan bu cihaz, aşırı gerilimin genliğini sınırlamak için standart bir konfigürasyondur. Aşırı voltajı güvenli bir seviyeye sıkıştırabilir. Uygun sürekli çalışma gerilimine ve artık gerilime sahip uygun model seçilmeli ve kondansatör bankına mümkün olduğunca yakın monte edilmelidir.

RC Sönümleme Soğurma Devresi: Kesici kontakları boyunca veya kapasitör grubu ile kesici arasına paralel bir direnç-kondansatör devresi kurulur.

Fonksiyon: Kurtarma voltajının (du/dt) artış hızını azaltmak için; yeniden saldırıp enerjisini tükettikten sonra oluşabilecek yüksek-frekanslı akım için düşük-empedanslı bir yol sağlamak; Akım kesintisi aşırı gerilimini bastırmak için.

Tasarım Anahtarı: En iyi sönümleme etkisini elde etmek için parametrelerin (R ve C değerleri) sistem parametrelerine göre hesaplanması gerekir.

3. Operasyon yöntemlerini geliştirin

Senkron anahtarları benimseyin (faz seçimli kapatma/açma cihazları): Sistem voltajı ile kapasitörün artık voltajı arasındaki farkın en küçük olduğu anda (örneğin voltajın sıfır geçişinde) devre kesicinin kapanmasını kontrol ederek, kapanma sırasında ani akım ve aşırı voltaj **büyük ölçüde azaltılabilir**. Benzer şekilde, akımın sıfır geçiş noktasında hassas bir şekilde açma yapacak şekilde de kontrol edilebilir, bu da akım kesintisi riskini azaltır. Bu, şu anda çalışma aşırı voltajını bastırmaya yönelik gelişmiş bir teknolojidir.

Çalışma sırasını optimize edin: Paralel kapasitör sıraları için çalışma sırasının aşağıdaki gibi olması önerilir: güç kapalıyken, önce devre kesiciyi, ardından izolasyon anahtarını ayırın; Güç açıkken önce izolasyon anahtarını, ardından devre kesiciyi kapatın. Yüklü kapasitörleri izolasyon anahtarıyla çalıştırmaktan kaçının.

4. Sistem- Tarafında Dikkate Alınacak Hususlar

Seri Reaktörler: Belirli bir reaktans oranına sahip seri reaktörler (genellikle ani akımı sınırlamak için %0,5 ila %1 ve harmonik amplifikasyonu bastırmak için %5 ila %6) kapasitör bank devresine bağlanır.

Fonksiyonlar: Ani akımın genliğini ve frekansını sınırlayın; kapasitörlerle bir filtre dalı oluşturun; ayrıca geçici sürecin parametrelerini bir dereceye kadar değiştirebilir ve yeniden çarpma koşullarını etkileyebilir.

Makul Elektrik Düzeni: Kapasitör grubu ile devre kesici arasındaki bağlantı hattı uzunluğunu kısaltın, döngü endüktanını azaltın

Vakumlu devre kesicilerin kapasitör sıralarını değiştirmesinden kaynaklanan aşırı gerilim sorunu, temel olarak vakum arklarının akım kesme ve yeniden ateşleme özellikleri ile kapasitörlerin enerji depolama özellikleri arasındaki çatışmadan kaynaklanmaktadır.

Çözüm stratejileri aşağıdaki hiyerarşiyi takip etmelidir:

1. Önce önleme (temel nedeni ele alma): Tasarım ve satın alma aşamalarında, yalnızca "C2 sınıfı" veya yetkili kurumlar tarafından onaylanmış kapasitör bankası anahtarlaması için özel olarak tasarlanmış vakumlu devre kesiciler seçilmelidir.

2. Kalkan olarak koruma (semptomlara yönelik): Aşırı gerilime karşı son savunma hattı olarak metal oksit tutucuların (MOA) konfigürasyonunu standartlaştırın.

3. Yardımcı bir önlem olarak optimizasyon (verimliliğin arttırılması): Projenin önemine ve bütçesine bağlı olarak, RC sönümleme devreleri, senkron anahtarlar kurmayı ve seri reaktörleri rasyonel olarak yapılandırmayı düşünün.

4. Temel olarak çalıştırma ve bakım: Devre kesicilerin mekanik özelliklerini ve parafudrların durumunu düzenli olarak kontrol edin ve doğru çalıştırma prosedürlerine kesinlikle uyun.

Pratik mühendislikte, sistemin emniyetli ve güvenilir şekilde çalışmasını sağlamak için bir veya daha fazla kombine bastırma önleminin seçilmesi için sistem voltaj seviyesi, kapasitör grubu kapasitesi, çalışma modu ve maliyet gibi faktörler dikkate alınarak teknik ve ekonomik bir karşılaştırma yapılmalıdır.

ZN85B-40.5 minyatür iç mekan vakumlu devre kesiciFirmamız tarafından tasarlanıp geliştirilen minyatür 40.5kV üründür. ABB'nin ürettiği VD4-40.5 ve HD4-40.5 serisi zemin arabalarının yerini mükemmel bir şekilde alabilir. Bu seri esas olarak iki seriyi içerir: kalıcı mıknatıs mekanizması ve yay mekanizması. Nominal gerilim 40,5KV, AC 50HZ iç mekan şalt bileşenidir.

Shaanxi West Power Tongzhong Electrical Co., Ltd.
İrtibat: Bayan Grace Liu (Satış Departmanı Direktörü)

E-posta:xdtz04@westpowerelectric.com

Mobil: +86 18091765882(WhatsApp/facebook)

Web sitesi: https://www.xdtzelectrical.com

Ekle: Nanpo Köyü, Chencang Bulvarı Jintai Bölgesi Baoji Şehri, Shaanxi Eyaleti, Çin