Ανάλυση και επίλυση προβλημάτων υπέρτασης που προκαλούνται από συστοιχίες πυκνωτών μεταγωγής διακόπτη κενού

Η υπέρταση που δημιουργείται όταν διακόπτες κενού αλλάζουν συστοιχίες πυκνωτών είναι ένα κοινό και σημαντικό ζήτημα στα συστήματα ισχύος που απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή. Μια τέτοια υπέρταση μπορεί να αποτελέσει απειλή για τη μόνωση των πυκνωτών, των διακοπτών κυκλώματος και ολόκληρου του συστήματος. Ακολουθεί μια συστηματική ανάλυση αυτού του προβλήματος και πιθανές λύσεις:

Ο κύριος λόγος μπορεί να αποδοθεί στην αλληλεπίδραση μεταξύ των χαρακτηριστικών θραύσης των αυτόματων διακοπτών κενού και των χαρακτηριστικών αποθήκευσης ενέργειας των συστοιχιών πυκνωτών, η οποία εκδηλώνεται συγκεκριμένα ως:

1. Εναλλαγή ρεύματος εισόδου και υπέρταση λειτουργίας

2. Μηχανισμός: Τη στιγμή του κλεισίματος, η τάση στην συστοιχία πυκνωτών είναι μηδέν, ενώ η τάση του συστήματος είναι σε μια συγκεκριμένη στιγμιαία τιμή. Η μεγάλη διαφορά τάσης μεταξύ των δύο προκαλεί ένα ρεύμα εισόδου υψηλής-συχνότητας με πολύ μεγάλο πλάτος και υψηλή συχνότητα (έως αρκετές έως δεκάδες φορές το ονομαστικό ρεύμα).

Αντίκτυπος: Το ρεύμα εισόδου υψηλής-συχνότητας δημιουργεί μια πτώση τάσης υψηλής-συχνότητας στην σύνθετη αντίσταση του συστήματος, η οποία μπορεί να υπερτεθεί στην τάση συχνότητας ισχύος για να σχηματίσει μια υπέρταση λειτουργίας. Στην περίπτωση πολλαπλών συστοιχιών πυκνωτών που λειτουργούν παράλληλα, όταν μια άλλη συστοιχία πυκνωτών είναι συνδεδεμένη σε μια φορτισμένη συστοιχία (ή σύστημα) πυκνωτών, η διαφορά τάσης μπορεί να είναι ακόμη μεγαλύτερη και το ρεύμα εισόδου και τα προβλήματα υπέρτασης γίνονται πιο σοβαρά.

Αυτή είναι η πιο χαρακτηριστική και προκλητική πηγή υπέρτασης όταν χρησιμοποιούνται διακόπτες κενού για την εναλλαγή πυκνωτών, που σχετίζονται κυρίως με τα χαρακτηριστικά θραύσης του μέσου κενού:

Τρέχουσα κοπή: Η σταθερότητα του τόξου κενού είναι κακή. Σε χαμηλά ρεύματα (όπως κάτω από δεκάδες αμπέρ), το τόξο μπορεί να σβήσει ξαφνικά προτού το ρεύμα περάσει φυσικά το μηδέν, το οποίο είναι γνωστό ως "τεμαχισμός ρεύματος". Η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου (η φόρτιση του πυκνωτή) που αντιστοιχεί στο κομμένο ρεύμα (κυρίως χωρητικό ρεύμα) δεν μπορεί να απελευθερωθεί αμέσως, με αποτέλεσμα μια υπερτάση κοπής ρεύματος στον πυκνωτή που είναι μεγαλύτερη από την τάση του συστήματος.

Πολλαπλή περιοριστική υπέρταση (η πιο επικίνδυνη): Αυτή είναι η πιο σοβαρή μορφή υπέρτασης.

Πρώτη επαναφορά: Αφού ανοίξει ο διακόπτης κυκλώματος, το κενό επαφής αυξάνεται σταδιακά. Όταν η υπολειπόμενη τάση στον πυκνωτή (DC ή χαμηλή-συχνότητα) είναι στην αντίθετη κατεύθυνση από την τάση τροφοδοσίας του συστήματος, η τάση ανάκτησης μεταξύ των επαφών μπορεί να υπερβεί τη διηλεκτρική ισχύ ανάκτησης του διακένου κενού εκείνη τη στιγμή, προκαλώντας τη διάσπαση του κενού και την εμφάνιση επαναφοράς. Τη στιγμή της επαναφοράς, η τάση στον πυκνωτή θα ταλαντωθεί προς την τάση τροφοδοσίας του συστήματος μέσω της αυτεπαγωγής του κυκλώματος.

Αύξηση "βήματος" τάσης: Η επανάληψη παράγει ένα ταλαντευόμενο ρεύμα υψηλής συχνότητας{{0}. Οι διακόπτες κενού είναι ιδιαίτερα ικανοί στο σβήσιμο τόξων στη μηδενική-διασταύρωση ρευμάτων υψηλής-συχνότητας. Εάν το τόξο διακοπεί επιτυχώς στο πρώτο ή στο δεύτερο μηδενικό-πέρασμα του ρεύματος υψηλής-συχνότητας, ο πυκνωτής θα "κλειδώσει" σε μια νέα τιμή τάσης. Λόγω της διαδικασίας εκφόρτισης επανασύνδεσης, αυτή η νέα τιμή τάσης μπορεί να είναι πολύ υψηλότερη από την τάση πριν από την επαναφορά.

Επανάληψη της διαδικασίας: Καθώς η απόσταση επαφής συνεχίζει να αυξάνεται, η τάση ανάκτησης αυξάνεται ξανά και ενδέχεται να προκύψουν δεύτερη, τρίτη ή περισσότερες επαναλήψεις. Κάθε επανάληψη μπορεί να προκαλέσει μια «βήμα» αύξηση της τάσης στον πυκνωτή. Θεωρητικά, μετά από πολλές επαναλήψεις, η μέγιστη υπέρταση και στα δύο άκρα του πυκνωτή μπορεί να φτάσει τρεις φορές ή και υψηλότερη από την τάση φάσης του συστήματος.

1. Για τον ίδιο τον πυκνωτή: Η υπέρταση απειλεί άμεσα τη μόνωση των στοιχείων του πυκνωτή, επιταχύνει τη γήρανση του διηλεκτρικού και μακροπρόθεσμες επιπτώσεις μπορεί να οδηγήσουν σε βλάβη, προκαλώντας έκρηξη του πυκνωτή.

2. Για διακόπτες κενού: Οι πολλαπλές αναζωπυρώσεις μπορούν να δημιουργήσουν εξαιρετικά υψηλές τάσεις ανάκτησης και ρεύματα επανέναρξης, εντείνοντας την ηλεκτρική φθορά των επαφών και ενδεχομένως προκαλώντας ζημιά στη μόνωση στον ίδιο τον διακόπτη κυκλώματος.

3. Για άλλον εξοπλισμό του συστήματος: Μπορεί να μεταδοθεί υπέρταση μέσω των γραμμών, θέτοντας σε κίνδυνο τη μόνωση των συνδεδεμένων μετασχηματιστών, μετασχηματιστών οργάνων, καλωδίων και άλλου εξοπλισμού.

4. Ενεργοποίηση λανθασμένης λειτουργίας ή αποτυχίας λειτουργίας προστασίας: Η μεταβατική διαδικασία υψηλής{1}}συχνότητας ενδέχεται να επηρεάσει τη δειγματοληψία και τη λογική κρίση των συσκευών προστασίας που βασίζονται σε μικροϋπολογιστές-.

Οι κύριες προσεγγίσεις λύσεων περιστρέφονται γύρω από τον «περιορισμό του ρεύματος εισόδου», την «αποτροπή της αναφλέξεως» και την «απορρόφηση/περιορισμό της υπέρτασης».

Βελτιστοποιήστε την επιλογή και τη χρήση των αυτόματων διακοπτών.

1.Επιλέξτε διακόπτες κενού "βαθμού C2" ή "αποκλειστικά για διακοπή ρεύματος χωρητικότητας": Αυτό είναι το πιο θεμελιώδες και αποτελεσματικό μέτρο. Αυτοί οι διακόπτες κυκλώματος έχουν επαληθευτεί μέσω αυστηρών δοκιμών τύπου και μπορούν να διασφαλίσουν ότι δεν πραγματοποιείται περιορισμός ή ότι η πιθανότητα επαναφοράς είναι εξαιρετικά χαμηλή κατά τη διακοπή του ονομαστικού χωρητικού ρεύματος. Τα υλικά επαφής τους, τα σχέδια μαγνητικού πεδίου και οι διαδικασίες κατασκευής είναι όλα βελτιστοποιημένα για χωρητικά φορτία.

Αποφύγετε τη χρήση διακοπτών γενικής χρήσης ή μόνο "L75" που έχουν δοκιμαστεί: Οι διακόπτες κυκλώματος- γενικής χρήσης μπορεί να πληρούν τις απαιτήσεις διακοπής των επαγωγικών φορτίων, αλλά δεν μπορούν να εγγυηθούν την απόδοση θραύσης για χωρητικά φορτία.

Εξασφαλίστε σταθερά μηχανικά χαρακτηριστικά: Βεβαιωθείτε ότι η ταχύτητα ανοίγματος του διακόπτη κυκλώματος είναι αρκετά γρήγορη και σταθερή ώστε να επιτυγχάνεται γρήγορα μια επαρκής απόσταση ανοίγματος και να βελτιώνεται η δύναμη ανάκτησης του διηλεκτρικού.

2. Εγκατάσταση Συσκευών Προστασίας Υπερτάσεων

Αναστολέας οξειδίου μετάλλου (MOA): Συνδέεται παράλληλα στην αρχή της συστοιχίας πυκνωτών ή στην πλευρά του ζυγού, είναι μια τυπική διαμόρφωση για τον περιορισμό του πλάτους της υπέρτασης. Μπορεί να συσφίξει την υπέρταση σε ασφαλές επίπεδο. Το κατάλληλο μοντέλο με κατάλληλη συνεχή τάση λειτουργίας και υπολειπόμενη τάση θα πρέπει να επιλεγεί και να εγκατασταθεί όσο το δυνατόν πιο κοντά στη συστοιχία πυκνωτών.

Κύκλωμα απορρόφησης απόσβεσης RC: Ένα κύκλωμα πυκνωτή{0}}παράλληλης αντίστασης είναι εγκατεστημένο στις επαφές του διακόπτη ή μεταξύ της συστοιχίας πυκνωτή και του διακόπτη.

Λειτουργία: Μείωση του ρυθμού ανόδου της τάσης ανάκτησης (du/dt). να παρέχει μια διαδρομή χαμηλής-σύνθετης αντίστασης για το ρεύμα υψηλής-συχνότητας που μπορεί να προκύψει μετά τον περιορισμό και την κατανάλωση της ενέργειάς του. για την καταστολή της τρέχουσας υπέρτασης διακοπής.

Κλειδί σχεδίασης: Οι παράμετροι (τιμές R και C) πρέπει να υπολογιστούν με βάση τις παραμέτρους του συστήματος για να επιτευχθεί το καλύτερο αποτέλεσμα απόσβεσης.

3. Βελτιώστε τις μεθόδους λειτουργίας

Υιοθετήστε σύγχρονους διακόπτες (συσκευές κλεισίματος/απενεργοποίησης επιλογής φάσης): Ελέγχοντας το κλείσιμο του διακόπτη κυκλώματος τη στιγμή που η διαφορά μεταξύ της τάσης του συστήματος και της υπολειπόμενης τάσης του πυκνωτή είναι η μικρότερη (όπως στη μηδενική διασταύρωση της τάσης), το ρεύμα εισόδου και η υπέρταση κατά το κλείσιμο μπορούν να μειωθούν***. Ομοίως, μπορεί επίσης να ελεγχθεί ώστε να σκοντάφτει με ακρίβεια στη μηδενική διέλευση του ρεύματος, μειώνοντας τον κίνδυνο διακοπής του ρεύματος. Αυτή είναι επί του παρόντος μια προηγμένη τεχνολογία για την καταστολή της υπέρτασης λειτουργίας.

Βελτιστοποιήστε τη σειρά λειτουργίας: Για παράλληλες συστοιχίες πυκνωτών, συνιστάται η ακολουθία λειτουργίας να είναι η εξής: όταν η τροφοδοσία είναι απενεργοποιημένη, αποσυνδέστε πρώτα τον διακόπτη κυκλώματος και μετά τον διακόπτη απομόνωσης. όταν το ρεύμα είναι ενεργοποιημένο, κλείστε πρώτα τον διακόπτη απομόνωσης και μετά τον διακόπτη. Αποφύγετε τη λειτουργία φορτισμένων πυκνωτών με το διακόπτη απομόνωσης.

4. Θέματα-της πλευράς του συστήματος

Αντιδραστήρες σειράς: Οι αντιδραστήρες σειράς με συγκεκριμένο ρυθμό αντίδρασης (συνήθως 0,5% έως 1% για τον περιορισμό του ρεύματος εισόδου και 5% έως 6% για την καταστολή της αρμονικής ενίσχυσης) συνδέονται στο κύκλωμα συστοιχίας πυκνωτών.

Λειτουργίες: Περιορίστε το πλάτος και τη συχνότητα του ρεύματος εισροής. σχηματίστε έναν κλάδο φίλτρου με πυκνωτές. μπορεί επίσης να αλλάξει τις παραμέτρους της μεταβατικής διαδικασίας σε κάποιο βαθμό και να επηρεάσει τις συνθήκες περιορισμού.

Λογική ηλεκτρική διάταξη: Μειώστε το μήκος της γραμμής σύνδεσης μεταξύ της συστοιχίας πυκνωτών και του διακόπτη κυκλώματος, μειώστε το επαγωγικό βρόχου

Το πρόβλημα υπέρτασης που προκαλείται από διακόπτες κενού που αλλάζουν συστοιχίες πυκνωτών οφείλεται βασικά στη σύγκρουση μεταξύ των χαρακτηριστικών διακοπής ρεύματος και περιορισμού των τόξων κενού και των χαρακτηριστικών αποθήκευσης ενέργειας των πυκνωτών.

Οι στρατηγικές λύσης πρέπει να ακολουθούν την ακόλουθη ιεραρχία:

1. Πρώτα πρόληψη (αντιμετώπιση της βασικής αιτίας): Κατά τα στάδια σχεδιασμού και προμήθειας, θα πρέπει να επιλέγονται μόνο διακόπτες κυκλώματος "βαθμού C2" ή κενού ειδικά σχεδιασμένοι για μεταγωγή τράπεζας πυκνωτών που έχουν πιστοποιηθεί από έγκυρους φορείς.

2. Προστασία ως ασπίδα (για την αντιμετώπιση των συμπτωμάτων): Τυποποιήστε τη διαμόρφωση των απαγωγέων μεταλλικών οξειδίων (MOA) ως την τελευταία γραμμή άμυνας έναντι της υπέρτασης.

3. Βελτιστοποίηση ως βοηθητικό μέτρο (βελτίωση της απόδοσης): Ανάλογα με τη σημασία και τον προϋπολογισμό του έργου, εξετάστε το ενδεχόμενο να εγκαταστήσετε κυκλώματα απόσβεσης RC, σύγχρονους διακόπτες και ορθολογική διαμόρφωση αντιδραστήρων σειράς.

4. Λειτουργία και συντήρηση ως βάση: Επιθεωρείτε τακτικά τα μηχανικά χαρακτηριστικά των αυτόματων διακοπτών και την κατάσταση των απαγωγέων και ακολουθείτε αυστηρά τις σωστές διαδικασίες λειτουργίας.

Στην πρακτική μηχανική, θα πρέπει να γίνεται μια τεχνική και οικονομική σύγκριση λαμβάνοντας υπόψη παράγοντες όπως το επίπεδο τάσης του συστήματος, η χωρητικότητα της τράπεζας πυκνωτή, ο τρόπος λειτουργίας και το κόστος, για την επιλογή ενός ή περισσότερων συνδυασμένων μέτρων καταστολής για να διασφαλιστεί η ασφαλής και αξιόπιστη λειτουργία του συστήματος.

ZN85B-40.5 Μικροσκοπικός διακόπτης κενού εσωτερικού χώρουείναι ένα μικροσκοπικό προϊόν 40,5 kV που σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε από την εταιρεία μας. Μπορεί να αντικαταστήσει τέλεια τα καρότσια δαπέδου της σειράς VD4-40.5 και HD4-40.5 που παράγονται από την ABB. Αυτή η σειρά περιλαμβάνει κυρίως δύο σειρές: μηχανισμό μόνιμου μαγνήτη και μηχανισμό ελατηρίου. Είναι ένα εξάρτημα εσωτερικού εξοπλισμού ονομαστικής τάσης 40,5KV, AC 50HZ.

Shaanxi West Power Tongzhong Electrical Co., Ltd.
Επικοινωνία: κα Grace Liu (Διευθύντρια Τμήματος Πωλήσεων)

Διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου:xdtz04@westpowerelectric.com

Κινητό: +86 18091765882(WhatsApp/facebook)

Ιστοσελίδα: https://www.xdtzelectrical.com

Προσθήκη: Nanpo Village, Chencang Avenue Jintai District City Baoji, επαρχία Shaanxi, Κίνα