Analiza i rješavanje problema prenapona uzrokovanih preklopnim kondenzatorskim blokovima vakuumskih prekidača - Blog

Prenapon koji nastaje kada vakuumski prekidači prebacuju kondenzatorske banke je uobičajen i značajan problem u energetskim sistemima koji zahtijeva veliku pažnju. Takav prenapon može predstavljati prijetnju izolaciji kondenzatora, prekidača i cijelog sistema. U nastavku slijedi sistematska analiza ovog problema i mogućih rješenja:

Analiza uzroka stvaranja prenapona

Glavni razlog se može pripisati interakciji između prekidnih karakteristika vakuumskih prekidača i karakteristika skladištenja energije kondenzatorskih baterija, što se konkretno manifestira kao:

1. Preklopna udarna struja i radni prenapon

2. Mehanizam: U trenutku zatvaranja napon na kondenzatorskoj banci je nula, dok je napon sistema na određenoj trenutnoj vrijednosti. Velika razlika napona između ova dva uzrokuje visoko-uletnu struju sa vrlo velikom amplitudom i visokom frekvencijom (do nekoliko do desetina puta veće od nazivne struje).

Uticaj: Visoko{0}}uletna struja visoke frekvencije generiše-pad napona visoke frekvencije preko impedancije sistema, koji se može nadovezati na napon frekvencije napajanja kako bi se formirao radni prenapon. U slučaju više kondenzatorskih baterija koje rade paralelno, kada je druga kondenzatorska baterija povezana na napunjenu kondenzatorsku banku (ili sistem), razlika napona može biti čak i veća, a problemi sa udarnom strujom i prenaponom postaju ozbiljniji.

vtz-12f generator use vacuum circuit breaker

Prenapon prebacivanja (osnovni problem)

Ovo je najtipičniji i najizazovniji izvor prenapona kada se vakuumski prekidači koriste za prebacivanje kondenzatora, uglavnom u vezi sa prekidnim karakteristikama vakuumskog medija:

Sečenje struje: Stabilnost vakumskog luka je loša. Pri niskim strujama (kao što je ispod desetina ampera), luk se može iznenada ugasiti prije nego što struja prirodno prijeđe nulu, što je poznato kao "trenutno sečenje". Energija električnog polja (naboj na kondenzatoru) koja odgovara isečenoj struji (uglavnom kapacitivna struja) ne može se odmah osloboditi, što dovodi do prelaznog strujnog prenapona na kondenzatoru koji je veći od napona sistema.

Višestruki ponovni prenapon (najopasniji): Ovo je najteži oblik prenapona.

Prvi ponovni udar: Nakon što se prekidač otvori, kontaktni razmak se postepeno povećava. Kada je preostali napon na kondenzatoru (DC ili niska-frekvencija) u suprotnom smjeru od napona napajanja sistema, povratni napon između kontakata može premašiti dielektričnu povratnu čvrstoću vakuumskog razmaka u tom trenutku, uzrokujući razbijanje jaza i ponovni udar. U trenutku ponovnog udara, napon na kondenzatoru će oscilirati prema naponu napajanja sistema kroz induktivnost kola.

Povećanje "korak" napona: Restrike generiše visoko-oscilirajuću struju. Vakumski prekidači su posebno vješti u gašenju lukova na nulti-prelasku visokofrekventnih-struja. Ako se luk uspješno prekine pri prvom ili drugom nuli-prelasku visoko-struje, kondenzator će biti "zaključan" na novoj vrijednosti napona. Zbog procesa ponovnog pražnjenja, ova nova vrijednost napona može biti mnogo veća od napona prije ponovnog udara.

Ponavljajući proces: Kako se kontaktna udaljenost nastavlja povećavati, napon oporavka ponovo raste i može doći do drugog, trećeg ili više ponovnih udara. Svaki ponovni udar može uzrokovati "koračno" povećanje napona na kondenzatoru. Teoretski, nakon nekoliko ponovnih udara, vršni prenapon na oba kraja kondenzatora može dostići tri puta ili čak veći od napona faze sistema.

10kv-indoor-high-voltage-isolation-truck

Glavne opasnosti uzrokovane prenaponom

1. Za sam kondenzator: Prenapon direktno ugrožava izolaciju elemenata kondenzatora, ubrzava starenje dielektrika, a dugotrajni-efekti mogu dovesti do kvara, uzrokujući eksploziju kondenzatora.

2. Za vakuumske prekidače: Višestruka ponovna paljenja mogu generirati ekstremno visoke napone oporavka i struje ponovnog paljenja, pojačavajući električno trošenje kontakata i potencijalno uzrokujući oštećenje izolacije samog prekidača.

3. Za ostalu opremu u sistemu: Prenapon se može prenositi kroz vodove, ugrožavajući izolaciju priključenih transformatora, instrumentalnih transformatora, kablova i druge opreme.

4. Pokretanje nepravilnog rada ili neuspjeh u radu zaštite: Visok-prolazni proces visoke frekvencije može ometati uzorkovanje i logičko prosuđivanje zaštitnih uređaja baziranih na mikroračunaru{2}}.

Rješenja i mjere suzbijanja

Glavni pristupi rješenju vrte se oko "ograničavanja udarne struje", "sprečavanja ponovnog paljenja" i "apsorbiranja/ograničavanja prenapona".

Optimizirajte izbor i upotrebu prekidača.

1.Odaberite vakuumske prekidače "C2 grade" ili "kapacitivnu struju namijenjenu prekidu": Ovo je najosnovnija i najefikasnija mjera. Ovi prekidači su provjereni strogim tipskim testovima i mogu osigurati da ne dođe do ponovnog udara ili da je vjerovatnoća ponovnog udara izuzetno niska pri prekidu nazivne kapacitivne struje. Njihovi kontaktni materijali, dizajn magnetnog polja i proizvodni procesi su optimizovani za kapacitivna opterećenja.

Izbjegavajte korištenje prekidača opće{0}} ili samo "L75" testiranih prekidača: Prekidači opće-opšte namjene mogu ispuniti zahtjeve prekidanja induktivnih opterećenja, ali ne mogu garantirati prekidne karakteristike za kapacitivna opterećenja.

Osigurajte stabilne mehaničke karakteristike: Uvjerite se da je brzina otvaranja prekidača dovoljno brza i stabilna da brzo uspostavi dovoljnu udaljenost otvaranja i poveća čvrstoću povrata dielektrika.

2. Instalacija uređaja za zaštitu od prenapona

Odvodnik metalnog oksida (MOA): Paralelno povezan na početku kondenzatorske banke ili na strani sabirnice, standardna je konfiguracija za ograničavanje amplitude prenapona. Može smanjiti prenapon na siguran nivo. Odgovarajući model sa odgovarajućim kontinuiranim radnim naponom i preostalim naponom treba odabrati i instalirati što bliže kondenzatorskoj banci.

RC apsorpcioni krug za prigušivanje: paralelni otpornik{0}}kondenzatorski krug je instaliran preko kontakata prekidača ili između baterije kondenzatora i prekidača.

Funkcija: Smanjenje brzine porasta napona za oporavak (du/dt); da obezbijedi put niske-impedancije za struju visoke-koje se može pojaviti nakon ponovnog uključivanja i potrošiti njenu energiju; za suzbijanje prenapona trenutnog prekida.

Ključ dizajna: Parametri (R i C vrijednosti) moraju se izračunati na osnovu parametara sistema kako bi se postigao najbolji efekat prigušenja.

3. Poboljšati metode rada

Usvojite sinhrone prekidače (uređaji za zatvaranje/isključivanje odabira faze): Kontrolom isključivanja prekidača u trenutku kada je razlika između napona sistema i zaostalog napona kondenzatora najmanja (kao što je pri prelasku napona u nulu), udarna struja i prenapon pri zatvaranju mogu se **znatno smanjiti**. Slično, može se kontrolisati da se isključi precizno na nultom prelazu struje, smanjujući rizik od prekida struje. Ovo je trenutno napredna tehnologija za suzbijanje radnog prenapona.

Optimizirajte redoslijed rada: Za paralelne kondenzatorske banke, preporučuje se da redoslijed rada bude sljedeći: kada je napajanje isključeno, prvo isključite prekidač, a zatim izolacijski prekidač; kada je napajanje uključeno, prvo zatvorite izolacijski prekidač, a zatim prekidač. Izbjegavajte rad napunjenih kondenzatora pomoću izolacijskog prekidača.

4. Razmatranja na strani sistema

Serijski prigušnici: Serijski prigušnici sa određenom stopom reaktancije (obično 0,5% do 1% za ograničavanje udarne struje i 5% do 6% za suzbijanje harmonijskog pojačanja) su povezani u krug kondenzatorske banke.

Funkcije: Ograničavanje amplitude i frekvencije udarne struje; formiraju granu filtera sa kondenzatorima; također može promijeniti parametre prolaznog procesa do određene mjere i utjecati na uslove ponovnog udara.

Razuman električni raspored: Skratite dužinu priključne linije između kondenzatorske banke i prekidača, smanjite induktan petlje

Sažetak i prijedlozi

Problem prenapona uzrokovan vakuumskim prekidačima koji prebacuju kondenzatorske banke u osnovi je posljedica sukoba između karakteristika prekida struje i ponovnog udara vakuumskih luka i karakteristika skladištenja energije kondenzatora.

Strategije rješenja trebaju slijediti sljedeću hijerarhiju:

1. Prvo prevencija (rešavanje osnovnog uzroka): Tokom faza projektovanja i nabavke, treba odabrati samo „C2 grade“ ili vakuumske prekidače posebno dizajnirane za uključivanje kondenzatorskih baterija koje su certificirala nadležna tijela.

2. Zaštita kao štit (rješavanje simptoma): Standardizirajte konfiguraciju odvodnika metalnih oksida (MOA) kao posljednje linije odbrane od prenapona.

3. Optimizacija kao pomoćna mjera (povećavanje efikasnosti): U zavisnosti od važnosti projekta i budžeta, razmislite o instaliranju RC prigušnih kola, sinhronih prekidača i racionalnog konfigurisanja serijskih reaktora.

4. Rad i održavanje kao osnova: Redovno provjeravajte mehaničke karakteristike prekidača i status odvodnika i striktno slijedite ispravne radne procedure.

U praktičnom inženjeringu, tehničko i ekonomsko poređenje treba napraviti uzimajući u obzir faktore kao što su nivo napona sistema, kapacitet kondenzatorske banke, način rada i trošak, kako bi se izabrala jedna ili više kombinovanih mjera suzbijanja kako bi se osigurao siguran i pouzdan rad sistema.

ZN85B-40.5 minijaturni unutrašnji vakuumski prekidač

ZN85B-40.5 minijaturni unutrašnji vakuumski prekidačje minijaturizirani 40,5kV proizvod dizajniran i razvijen od strane naše kompanije. Može savršeno zamijeniti podna kolica serije VD4-40.5 i HD4-40.5 koje proizvodi ABB. Ova serija uglavnom uključuje dvije serije: mehanizam s trajnim magnetom i mehanizam s oprugama. To je komponenta unutrašnjeg sklopnog uređaja nazivnog napona 40,5KV, AC 50HZ.

zn85b 40-5 miniaturized ndoor vacuum circuit breaker