Analys och lösning av överspänningsproblem orsakade av vakuumkretsbrytare kopplingskondensatorbanker - Blogg

Den överspänning som genereras när vakuumbrytare byter kondensatorbank är ett vanligt och betydande problem i kraftsystem som kräver noggrann uppmärksamhet. Sådan överspänning kan utgöra ett hot mot isoleringen av kondensatorer, strömbrytare och hela systemet. Följande är en systematisk analys av detta problem och potentiella lösningar:

Analys av orsakerna till överspänningsgenerering

Huvudorsaken kan tillskrivas interaktionen mellan brytegenskaperna hos vakuumbrytare och energilagringsegenskaperna hos kondensatorbanker, vilket specifikt manifesteras som:

1. Omkoppling av startström och driftöverspänning

2. Mekanism: Vid stängningsögonblicket är spänningen över kondensatorbanken noll, medan systemspänningen är på ett visst momentant värde. Den stora spänningsskillnaden mellan de två orsakar en hög-inkopplingsström med mycket stor amplitud och hög frekvens (upp till flera till tiotals gånger märkströmmen).

Effekt: Den hög-inkopplingsströmmen genererar ett-högfrekvent spänningsfall över systemimpedansen, som kan överlagras på effektfrekvensspänningen för att bilda en driftsöverspänning. I fallet med flera kondensatorbanker som arbetar parallellt, när en annan kondensatorbank är ansluten till en laddad kondensatorbank (eller system), kan spänningsskillnaden vara ännu större, och inkopplingsströmmen och överspänningsproblemen blir allvarligare.

vtz-12f generator use vacuum circuit breaker

Switching överspänning (kärnproblem)

Detta är den mest typiska och utmanande källan till överspänning när vakuumbrytare används för att byta kondensatorer, huvudsakligen relaterade till brytegenskaperna hos vakuummediet:

Strömbrytning: Vakuumbågens stabilitet är dålig. Vid låga strömmar (som under tiotals ampere) kan ljusbågen plötsligt släckas innan strömmen naturligt passerar noll, vilket är känt som "current chopping". Den elektriska fältenergin (laddningen på kondensatorn) som motsvarar den hackade strömmen (huvudsakligen kapacitiv ström) kan inte frigöras omedelbart, vilket resulterar i en överspänning på kondensatorn som är högre än systemspänningen.

Flera restriking överspänning (den farligaste): Detta är den allvarligaste formen av överspänning.

Första återslag: Efter att strömbrytaren öppnat ökar kontaktgapet gradvis. När kvarvarande spänning på kondensatorn (likström eller låg-frekvens) är i motsatt riktning mot systemets matningsspänning, kan återställningsspänningen mellan kontakterna överstiga den dielektriska återhämtningsstyrkan för vakuumgapet vid den tidpunkten, vilket gör att gapet bryts ner och en återställning inträffar. Vid återstötningsögonblicket kommer spänningen på kondensatorn att svänga mot systemets matningsspänning genom kretsinduktansen.

Spänningsstegsökning: Återtändningen genererar en hög-oscillerande ström. Vakuumbrytare är särskilt skickliga på att släcka ljusbågar vid noll-korsning av högfrekventa-strömmar. Om ljusbågen framgångsrikt avbryts vid den första eller andra nollgenomgången- av den högfrekventa strömmen, kommer kondensatorn att "låsas" vid ett nytt spänningsvärde. På grund av återtändningsurladdningsprocessen kan detta nya spänningsvärde vara mycket högre än spänningen före återutlösningen.

Upprepad process: När kontaktavståndet fortsätter att öka, stiger återhämtningsspänningen igen, och en andra, tredje eller fler omslag kan inträffa. Varje återslag kan orsaka en "steg" ökning av spänningen på kondensatorn. Teoretiskt kan toppöverspänningen i båda ändarna av kondensatorn efter flera återslag nå tre gånger eller till och med högre än systemfasspänningen.

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

Huvudrisker orsakade av överspänning

1. För själva kondensatorn: Överspänning hotar direkt isoleringen av kondensatorelementen, accelererar åldrandet av dielektrikumet, och långtidseffekter kan leda till haveri, vilket gör att kondensatorn exploderar.

2. För vakuumbrytare: Flera tändningar kan generera extremt höga återvinningsspänningar och återtändningsströmmar, vilket förstärker det elektriska slitaget på kontakterna och potentiellt orsaka isolationsskador på själva strömbrytaren.

3. För annan utrustning i systemet: Överspänning kan överföras genom ledningarna, vilket äventyrar isoleringen av anslutna transformatorer, instrumenttransformatorer, kablar och annan utrustning.

4. Utlöser felaktig funktion eller misslyckande att använda skydd: Den hög-transienta processen kan störa samplingen och den logiska bedömningen av mikrodatorbaserade-skyddsenheter.

Lösningar och undertryckande åtgärder

De huvudsakliga lösningarna kretsar kring "begränsa startström", "förebygga återantändning" och "absorbera/begränsa överspänning".

Optimera valet och användningen av effektbrytare.

1.Välj "C2 grade" eller "capacitive current breaking dedicated" vakuumbrytare: Detta är den mest grundläggande och effektiva åtgärden. Dessa strömbrytare har verifierats genom strikta typtester och kan säkerställa att ingen återstängning inträffar eller att sannolikheten för återslag är extremt låg vid brytning av den märkkapacitiva strömmen. Deras kontaktmaterial, magnetfältsdesign och tillverkningsprocesser är alla optimerade för kapacitiva belastningar.

Undvik att använda allmän- eller endast "L75"-testade strömbrytare: Allmänna-brytare kan uppfylla brytningskraven för induktiva belastningar, men de kan inte garantera brytprestandan för kapacitiva belastningar.

Säkerställ stabila mekaniska egenskaper: Se till att strömbrytarens öppningshastighet är tillräckligt snabb och stabil för att snabbt fastställa ett tillräckligt öppningsavstånd och förbättra den dielektriska återvinningsstyrkan.

2. Installation av överspänningsskydd

Metal Oxide Arrester (MOA): Parallellkopplad i början av kondensatorbanken eller på samlingsskenans sida är det en standardkonfiguration för att begränsa överspänningens amplitud. Det kan klämma överspänningen till en säker nivå. Lämplig modell med lämplig kontinuerlig driftspänning och restspänning bör väljas och installeras så nära kondensatorbanken som möjligt.

RC Damping Absorption Circuit: En parallell resistor-kondensatorkrets är installerad över brytarkontakterna eller mellan kondensatorbanken och brytaren.

Funktion: För att minska ökningshastigheten för återvinningsspänningen (du/dt); att tillhandahålla en låg-impedansväg för den högfrekventa-ström som kan uppstå efter återstängning och förbrukar dess energi; för att undertrycka strömavbrottsöverspänningen.

Designnyckel: Parametrarna (R- och C-värden) måste beräknas utifrån systemparametrar för att uppnå bästa dämpningseffekt.

3. Förbättra driftmetoder

Adoptera synkrona omkopplare (fasvalsstängnings-/utlösningsanordningar): Genom att styra brytaren så att den sluter i det ögonblick då skillnaden mellan systemspänningen och kondensatorns restspänning är som minst (som vid nollgenomgången av spänningen), kan inkopplingsströmmen och överspänningen vid stängning **reduceras kraftigt**. På samma sätt kan den också styras att lösa ut exakt vid nollgenomgången av strömmen, vilket minskar risken för strömavbrott. Detta är för närvarande en avancerad teknik för att dämpa driftöverspänning.

Optimera driftsekvens: För parallella kondensatorbanker rekommenderas att driftsekvensen är som följer: när strömmen är avstängd, koppla först ur strömbrytaren och sedan isoleringsbrytaren; när strömmen är på, stäng först brytaren och sedan strömbrytaren. Undvik att använda laddade kondensatorer med isoleringsbrytaren.

4. System-överväganden

Seriereaktorer: Seriereaktorer med en viss reaktanshastighet (vanligtvis 0,5 % till 1 % för att begränsa startströmmen och 5 % till 6 % för att undertrycka övertonsförstärkning) är anslutna i kondensatorns bankkrets.

Funktioner: Begränsa inkopplingsströmmens amplitud och frekvens; bilda en filtergren med kondensatorer; kan också ändra parametrarna för den transienta processen i viss utsträckning och påverka begränsningsförhållandena.

Rimlig elektrisk layout: Förkorta anslutningsledningslängden mellan kondensatorbanken och strömbrytaren, minska slinginduktanen

Sammanfattning och förslag

Överspänningsproblemet som orsakas av att vakuumbrytare byter kondensatorbanker beror i grunden på konflikten mellan strömavbrott och återstängande egenskaper hos vakuumbågar och energilagringsegenskaperna hos kondensatorer.

Lösningsstrategierna bör följa följande hierarki:

1. Förebyggande först (att åtgärda grundorsaken): Under konstruktions- och upphandlingsstadierna bör endast "C2-klass" eller vakuumbrytare som är speciellt utformade för kondensatorbanksbyte som har certifierats av auktoritativa organ väljas.

2. Skydd som en sköld (att åtgärda symptomen): Standardisera konfigurationen av metalloxidavledare (MOA) som den sista försvarslinjen mot överspänning.

3. Optimering som hjälpåtgärd (öka effektiviteten): Beroende på projektets betydelse och budget, överväg att installera RC-dämpningskretsar, synkrona omkopplare och rationellt konfigurera seriereaktorer.

4. Drift och underhåll som grund: Inspektera regelbundet de mekaniska egenskaperna hos brytare och avledarens status, och följ noggrant de korrekta driftsprocedurerna.

Inom praktisk teknik bör en teknisk och ekonomisk jämförelse göras genom att ta hänsyn till faktorer som systemspänningsnivån, kondensatorbankens kapacitet, driftläge och kostnad, för att välja en eller flera kombinerade undertryckningsåtgärder för att säkerställa en säker och tillförlitlig drift av systemet.

ZN85B-40.5 miniatyriserad vakuumbrytare inomhus

ZN85B-40.5 miniatyriserad vakuumbrytare inomhusär en miniatyriserad 40,5 kV produkt designad och utvecklad av vårt företag. Den kan perfekt ersätta golvvagnarna i serierna VD4-40.5 och HD4-40.5 som tillverkas av ABB. Denna serie innehåller huvudsakligen två serier: permanentmagnetmekanism och fjädermekanism. Det är en märkspänning 40,5KV, AC 50HZ inomhusställverkskomponent.

zn85b 40-5 miniaturized ndoor vacuum circuit breaker