Přepětí generované, když vakuové vypínače spínají kondenzátorové baterie, je běžný a významný problém v energetických systémech, který vyžaduje zvýšenou pozornost. Takové přepětí může představovat hrozbu pro izolaci kondenzátorů, jističů a celého systému. Následuje systematická analýza tohoto problému a možných řešení:
Analýza příčin vzniku přepětí
Hlavní důvod lze připsat interakci mezi vypínacími charakteristikami vakuových vypínačů a charakteristikami akumulace energie kondenzátorových baterií, která se konkrétně projevuje jako:
1. Spínací zapínací proud a provozní přepětí
2. Mechanismus: V okamžiku sepnutí je napětí na kondenzátorové baterii nulové, zatímco napětí systému je na určité okamžité hodnotě. Velký rozdíl napětí mezi těmito dvěma způsobuje vysokofrekvenční zapínací proud s velmi velkou amplitudou a vysokou frekvencí (až několik až desetinásobek jmenovitého proudu).
Dopad: Vysokofrekvenční náběhový proud generuje vysokofrekvenční úbytek napětí na impedanci systému, který se může superponovat s napětím napájecí frekvence a vytvořit provozní přepětí. V případě více kondenzátorových baterií pracujících paralelně, když je další kondenzátorová baterie připojena k nabité kondenzátorové bance (nebo systému), může být rozdíl napětí ještě větší a problémy s náběhovým proudem a přepětím se stanou závažnějšími.
Spínací přepětí (základní problém)
Toto je nejtypičtější a nejnáročnější zdroj přepětí, když se vakuové vypínače používají ke spínání kondenzátorů, zejména související s vypínacími charakteristikami vakuového média:
Sekání proudu: Stabilita vakuového oblouku je špatná. Při nízkých proudech (například pod desítkami ampérů) může oblouk náhle zhasnout dříve, než proud přirozeně překročí nulu, což je známé jako „přerušování proudu“. Energie elektrického pole (náboj na kondenzátoru) odpovídající přerušovanému proudu (zejména kapacitnímu) nemůže být okamžitě uvolněna, což má za následek přechodné proudové přerušovací přepětí na kondenzátoru, které je vyšší než systémové napětí.
Vícenásobné přepětí (nejnebezpečnější): Toto je nejzávažnější forma přepětí.
První opětovné zapnutí: Po vypnutí jističe se mezera mezi kontakty postupně zvětšuje. Když je zbytkové napětí na kondenzátoru (stejnosměrné nebo nízkofrekvenční) v opačném směru než napájecí napětí systému, obnovovací napětí mezi kontakty může v daném okamžiku překročit pevnost obnovy dielektrika vakuové mezery, což způsobí porušení mezery a dojde k opětovnému úderu. V okamžiku opětovného zapnutí bude napětí na kondenzátoru oscilovat směrem k napájecímu napětí systému přes indukčnost obvodu.
„Krokové“ zvýšení napětí: Opětovný úder generuje vysokofrekvenční oscilační proud-. Vakuové jističe jsou obzvláště zběhlé v hašení oblouků při nulovém -křížení vysokofrekvenčních- proudů. Pokud je oblouk úspěšně přerušen při prvním nebo druhém nulovém -průchodu vysokofrekvenčního proudu-, kondenzátor bude „uzamčen“ na nové hodnotě napětí. V důsledku procesu opakovaného vybíjení může být tato nová hodnota napětí mnohem vyšší než napětí před opakovaným vybitím.
Opakující se proces: Jak se vzdálenost kontaktů stále zvyšuje, obnovovací napětí opět stoupá a může dojít k druhému, třetímu nebo dalšímu opakovanému spuštění. Každý opětovný úder může způsobit "krokové" zvýšení napětí na kondenzátoru. Teoreticky může po několika opakovaných zapnutích špičkové přepětí na obou koncích kondenzátoru dosáhnout trojnásobku nebo dokonce vyššího než je fázové napětí systému.
Hlavní nebezpečí způsobená přepětím
1. Pro samotný kondenzátor: Přepětí přímo ohrožuje izolaci prvků kondenzátoru, urychluje stárnutí dielektrika a dlouhodobé-účinky mohou vést k poruše, která způsobí explozi kondenzátoru.
2. Pro vakuové jističe: Vícenásobné opětovné zapálení může generovat extrémně vysoká obnovovací napětí a znovuzapalovací proudy, zesilující elektrické opotřebení kontaktů a potenciálně způsobit poškození izolace samotného jističe.
3. Pro ostatní zařízení v systému: Vedením může být přenášeno přepětí, které ohrožuje izolaci připojených transformátorů, přístrojových transformátorů, kabelů a dalších zařízení.
4. Spuštění nesprávné operace nebo selhání ochrany: Vysokofrekvenční přechodový proces může narušovat vzorkování a logické úsudky ochranných zařízení na bázi mikropočítačů-.
Řešení a opatření k potlačení
Hlavní přístupy řešení se točí kolem "omezení zapínacího proudu", "zabránění opětovnému vzplanutí" a "absorpce/omezení přepětí".
Optimalizujte výběr a použití jističů.
1. Vyberte vakuové vypínače třídy „C2“ nebo „vyhrazené kapacitní proudové vypínání“: Toto je nejzákladnější a nejefektivnější opatření. Tyto jističe byly ověřeny přísnými typovými zkouškami a mohou zajistit, že při přerušení jmenovitého kapacitního proudu nedojde k žádnému opětovnému spuštění nebo že pravděpodobnost opětovného spuštění je extrémně nízká. Jejich kontaktní materiály, konstrukce magnetického pole a výrobní procesy jsou optimalizovány pro kapacitní zátěže.
Vyhněte se používání jističů pro všeobecné{0}}účelové použití nebo pouze jističů testovaných na „L75“: Jističe pro všeobecné použití mohou splňovat požadavky na vypínání indukčních zátěží, ale nemohou zaručit vypínací výkon u kapacitních zátěží.
Zajistěte stabilní mechanické vlastnosti: Ujistěte se, že rychlost vypínání jističe je dostatečně rychlá a stabilní, aby se rychle vytvořila dostatečná vzdálenost otevření a zvýšila se pevnost dielektrika.
2. Instalace přepěťových ochran
Metal Oxide Arrester (MOA): Připojený paralelně na začátek skupiny kondenzátorů nebo na straně přípojnice, jedná se o standardní konfiguraci pro omezení amplitudy přepětí. Dokáže srazit přepětí na bezpečnou úroveň. Měl by být vybrán vhodný model s vhodným trvalým provozním napětím a zbytkovým napětím a nainstalován co nejblíže ke kondenzátorové baterii.
Absorpční obvod tlumení RC: Paralelní odporový{0}obvod kondenzátoru je instalován přes kontakty vypínače nebo mezi kondenzátorovou bankou a vypínačem.
Funkce: Snížení rychlosti nárůstu obnovovacího napětí (du/dt); poskytnout nízko{0}}impedanční cestu pro vysoko-frekvenční proud, který se může objevit po opětovném zapnutí a spotřebovávat jeho energii; k potlačení přepětí při přerušení proudu.
Klíč návrhu: Parametry (hodnoty R a C) je třeba vypočítat na základě parametrů systému, aby bylo dosaženo nejlepšího účinku tlumení.
3. Zlepšit provozní metody
Přijměte synchronní spínače (zařízení pro výběr fáze zapínání/vypínání): Ovládáním jističe tak, aby se sepnul v okamžiku, kdy je rozdíl mezi napětím systému a zbytkovým napětím kondenzátoru nejmenší (například při průchodu napětí nulou), lze **výrazně snížit** zapínací proud a přepětí při sepnutí. Podobně může být také řízen tak, aby přesně vypínal při průchodu proudu nulou, čímž se snižuje riziko přerušení proudu. V současnosti se jedná o pokročilou technologii pro potlačení provozního přepětí.
Optimalizace sledu operací: U paralelních kondenzátorových baterií se doporučuje, aby sled operací byl následující: když je vypnuté napájení, odpojte nejprve jistič a poté oddělovací spínač; když je napájení zapnuto, nejprve zavřete odpojovač a poté jistič. Vyvarujte se provozu nabitých kondenzátorů pomocí oddělovacího spínače.
4. Úvahy na straně systému-
Sériové tlumivky: Sériové tlumivky s určitou mírou reaktance (typicky 0,5 % až 1 % pro omezení zapínacího proudu a 5 % až 6 % pro potlačení harmonického zesílení) jsou zapojeny do obvodu kondenzátorové banky.
Funkce: Omezení amplitudy a frekvence zapínacího proudu; vytvořit větev filtru s kondenzátory; také může do určité míry změnit parametry přechodného procesu a ovlivnit podmínky omezení.
Rozumné elektrické uspořádání: Zkraťte délku spojovacího vedení mezi kondenzátorovou bankou a jističem, snižte indukčnost smyčky
Shrnutí a návrhy
Problém přepětí způsobený vakuovými vypínači spínajícími kondenzátorové baterie je v zásadě způsoben konfliktem mezi charakteristikami přerušení proudu a omezením proudu vakuových oblouků a charakteristikami akumulace energie kondenzátorů.
Strategie řešení by se měla řídit následující hierarchií:
1. Nejprve prevence (řešení hlavní příčiny): Během fází návrhu a nákupu by měly být vybrány pouze jističe třídy „C2“ nebo vakuové vypínače speciálně navržené pro přepínání kondenzátorových bank, které byly certifikovány autoritativními orgány.
2. Ochrana jako štít (řešení příznaků): Standardizujte konfiguraci svodičů oxidů kovů (MOA) jako poslední obrannou linii proti přepětí.
3. Optimalizace jako pomocné opatření (zvýšení účinnosti): V závislosti na důležitosti projektu a rozpočtu zvažte instalaci RC tlumicích obvodů, synchronních spínačů a racionální konfiguraci sériových tlumivek.
4. Provoz a údržba jako základ: Pravidelně kontrolujte mechanické vlastnosti jističů a stav svodičů a přísně dodržujte správné provozní postupy.
V praktickém inženýrství by mělo být provedeno technické a ekonomické srovnání s přihlédnutím k faktorům, jako je úroveň napětí systému, kapacita baterie kondenzátoru, provozní režim a náklady, aby se vybralo jedno nebo více kombinovaných odrušovacích opatření pro zajištění bezpečného a spolehlivého provozu systému.
Miniaturní vnitřní vakuový vypínač ZN85B-40.5
Miniaturní vnitřní vakuový vypínač ZN85B-40.5je miniaturizovaný produkt 40,5 kV navržený a vyvinutý naší společností. Dokáže dokonale nahradit podlahové vozíky řady VD4-40,5 a HD4-40,5 z produkce ABB. Tato řada zahrnuje především dvě řady: mechanismus s permanentními magnety a pružinový mechanismus. Jedná se o součást vnitřního rozváděče se jmenovitým napětím 40,5 KV, AC 50 Hz.
kontaktujte nás
Shaanxi West Power Tongzhong Electrical Co., Ltd.
Kontakt: paní Grace Liu (ředitelka obchodního oddělení)
E-mail:xdtz04@westpowerelectric.com
Mobil: +86 18091765882(WhatsApp/facebook)
Webové stránky: https://www.xdtzelectrical.com
Přidat: Nanpo Village, Chencang Avenue Jintai District Baoji City, provincie Shaanxi, Čína
