Analyse og løsning av overspenningsproblemer forårsaket av vakuumkretsbryter-svitsjekondensatorbanker - Blogg

Overspenningen som genereres når vakuumbrytere bytter kondensatorbank er et vanlig og betydelig problem i kraftsystemer som krever nøye oppmerksomhet. Slik overspenning kan utgjøre en trussel mot isolasjonen til kondensatorer, strømbrytere og hele systemet. Følgende er en systematisk analyse av dette problemet og mulige løsninger:

Analyse av årsakene til overspenningsgenerering

Hovedårsaken kan tilskrives samspillet mellom bruddegenskapene til vakuumbrytere og energilagringskarakteristikkene til kondensatorbanker, som spesifikt manifesteres som:

1. Kobling av innkoblingsstrøm og driftsoverspenning

2. Mekanisme: I lukkingsøyeblikket er spenningen over kondensatorbanken null, mens systemspenningen er på en viss momentan verdi. Den store spenningsforskjellen mellom de to forårsaker en høy-inngangsstrøm med veldig stor amplitude og høy frekvens (opptil flere til titalls ganger nominell strøm).

Påvirkning: Den høyfrekvente innkoblingsstrømmen genererer et-høyfrekvent spenningsfall over systemimpedansen, som kan legges over strømfrekvensspenningen for å danne en driftsoverspenning. I tilfellet med flere kondensatorbanker som opererer parallelt, når en annen kondensatorbank er koblet til en ladet kondensatorbank (eller system), kan spenningsforskjellen være enda større, og innkoblingsstrømmen og overspenningsproblemene blir mer alvorlige.

vtz-12f generator use vacuum circuit breaker

Bytte overspenning (kjerneproblem)

Dette er den mest typiske og utfordrende kilden til overspenning når vakuumbrytere brukes til å bytte kondensatorer, hovedsakelig relatert til bruddegenskapene til vakuummediet:

Strømhakking: Stabiliteten til vakuumbuen er dårlig. Ved lave strømmer (som under titalls ampere), kan lysbuen plutselig slukke før strømmen naturlig krysser null, som er kjent som "strømhakking". Den elektriske feltenergien (ladningen på kondensatoren) som tilsvarer den kuttede strømmen (hovedsakelig kapasitiv strøm) kan ikke frigjøres umiddelbart, noe som resulterer i en transient strømkutter overspenning på kondensatoren som er høyere enn systemspenningen.

Multippel restriking overspenning (den farligste): Dette er den mest alvorlige formen for overspenning.

Første gjentakelse: Etter at effektbryteren åpner, øker kontaktgapet gradvis. Når restspenningen på kondensatoren (DC eller lav-frekvens) er i motsatt retning av systemforsyningsspenningen, kan gjenopprettingsspenningen mellom kontaktene overskride den dielektriske gjenopprettingsstyrken til vakuumgapet på det tidspunktet, noe som fører til at gapet brytes ned og en gjenoppretting oppstår. I gjenopprettingsøyeblikket vil spenningen på kondensatoren oscillere mot systemforsyningsspenningen gjennom kretsinduktansen.

Spennings-"trinn"-økning: Gjentakelsen genererer en høyfrekvent oscillerende strøm-. Vakuumbrytere er spesielt dyktige til å slukke lysbuer ved null-kryssing av høyfrekvente strømmer. Hvis lysbuen avbrytes ved den første eller andre null-kryssingen av høyfrekvente strømmen, vil kondensatoren "låses" til en ny spenningsverdi. På grunn av gjenutladningsprosessen kan denne nye spenningsverdien være mye høyere enn spenningen før gjenopprettingen.

Gjentatt prosess: Ettersom kontaktavstanden fortsetter å øke, stiger gjenvinningsspenningen igjen, og en andre, tredje eller flere gjentakelser kan forekomme. Hver gjentakelse kan forårsake en "trinn" økning i spenningen på kondensatoren. Teoretisk, etter flere gjentakelser, kan toppoverspenningen i begge ender av kondensatoren nå tre ganger eller til og med høyere enn systemfasespenningen.

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

Hovedfarer forårsaket av overspenning

1. For selve kondensatoren: Overspenning truer direkte isolasjonen til kondensatorelementene, akselererer aldring av dielektrikumet, og langtidseffekter kan føre til sammenbrudd, som får kondensatoren til å eksplodere.

2. For vakuumbrytere: Flere gjentenninger kan generere ekstremt høye gjenvinningsspenninger og gjentenningsstrømmer, forsterke den elektriske slitasjen på kontaktene og potensielt forårsake isolasjonsskade på selve strømbryteren.

3. For annet utstyr i systemet: Overspenning kan overføres gjennom ledningene, og sette isolasjonen til tilkoblede transformatorer, instrumenttransformatorer, kabler og annet utstyr i fare.

4. Utløser feil operasjon eller svikt i bruk av beskyttelse: Den høye-transientprosessen kan forstyrre sampling og logisk vurdering av mikrodatamaskinbaserte beskyttelsesenheter-.

Løsninger og undertrykkende tiltak

Hovedløsningstilnærmingene dreier seg om "begrense innkoblingsstrøm", "forebygge gjentenning" og "absorbere/begrense overspenning".

Optimaliser valg og bruk av effektbrytere.

1.Velg "C2 grade" eller "capacitive current breaking dedicated" vakuumbrytere: Dette er det mest grunnleggende og effektive tiltaket. Disse kretsbryterne har blitt verifisert gjennom strenge typetester og kan sikre at det ikke forekommer gjenoppretting eller at sannsynligheten for gjenutkobling er ekstremt lav når den nominelle kapasitive strømmen brytes. Deres kontaktmaterialer, magnetfeltdesign og produksjonsprosesser er alle optimalisert for kapasitive belastninger.

Unngå å bruke generell- eller bare "L75"-testede effektbrytere: Generelle-strømbrytere kan oppfylle bruddkravene til induktive belastninger, men de kan ikke garantere bruddytelsen for kapasitive belastninger.

Sørg for stabile mekaniske egenskaper: Sørg for at strømbryterens åpningshastighet er rask og stabil nok til raskt å etablere en tilstrekkelig åpningsavstand og forbedre den dielektriske gjenvinningsstyrken.

2. Installasjon av overspenningsbeskyttelsesenheter

Metal Oxide Arrester (MOA): Parallelt koplet i begynnelsen av kondensatorbanken eller på samleskinnesiden, er det en standardkonfigurasjon for å begrense amplituden til overspenning. Den kan klemme overspenningen til et sikkert nivå. Den aktuelle modellen med passende kontinuerlig driftsspenning og restspenning bør velges og installeres så nært kondensatorbanken som mulig.

RC Damping Absorption Circuit: En parallell motstand-kondensatorkrets er installert over bryterkontaktene eller mellom kondensatorbanken og bryteren.

Funksjon: Å redusere stigningshastigheten til gjenvinningsspenningen (du/dt); å gi en lav-impedansbane for den høyfrekvente-strømmen som kan oppstå etter å ha gjentatt og forbruke energien; for å undertrykke strømavbruddsoverspenningen.

Designnøkkel: Parametrene (R- og C-verdier) må beregnes basert på systemparametere for å oppnå best dempningseffekt.

3. Forbedre operasjonsmetoder

Ta i bruk synkrone brytere (fasevalgslukke-/utløsningsenheter): Ved å styre effektbryteren til å lukke i det øyeblikket forskjellen mellom systemspenningen og restspenningen til kondensatoren er minst (som f.eks. ved nullkryssing av spenningen), kan innkoblingsstrømmen og overspenningen ved stenging reduseres **betraktelig**. Tilsvarende kan den også styres til å utløse nøyaktig ved nullgjennomgangen av strømmen, noe som reduserer risikoen for strømavbrudd. Dette er for tiden en avansert teknologi for å undertrykke driftsoverspenning.

Optimaliser driftssekvensen: For parallelle kondensatorbanker anbefales det at operasjonssekvensen er som følger: når strømmen er av, koble fra først strømbryteren, deretter skillebryteren; når strømmen er på, lukk først skillebryteren, deretter strømbryteren. Unngå å bruke ladede kondensatorer med skillebryteren.

4. System-hensyn

Seriereaktorer: Seriereaktorer med en viss reaktanshastighet (typisk 0,5 % til 1 % for å begrense startstrøm og 5 % til 6 % for å undertrykke harmonisk forsterkning) er koblet til kondensatorbankkretsen.

Funksjoner: Begrens amplituden og frekvensen til innkoblingsstrømmen; danne en filtergren med kondensatorer; kan også endre parametrene til den forbigående prosessen til en viss grad og påvirke restrikkende forholdene.

Rimelig elektrisk utforming: Forkort tilkoblingsledningslengden mellom kondensatorbanken og effektbryteren, reduser sløyfeinduktanen

Sammendrag og forslag

Overspenningsproblemet forårsaket av vakuumbrytere som bytter kondensatorbanker, skyldes i bunn og grunn konflikten mellom strømavbrudd og restrikkende egenskaper til vakuumbuer og energilagringsegenskapene til kondensatorer.

Løsningsstrategiene bør følge følgende hierarki:

1. Forebygging først (take på grunnårsaken): Under design- og anskaffelsesstadiene bør kun "C2 grade" eller vakuumbrytere som er spesielt utviklet for kondensatorbankbytte som er sertifisert av autoritative instanser, velges.

2. Beskyttelse som et skjold (bekjempe symptomene): Standardiser konfigurasjonen av metalloksidavledere (MOA) som siste forsvarslinje mot overspenning.

3. Optimalisering som et hjelpetiltak (øke effektiviteten): Avhengig av prosjektets betydning og budsjett, vurder å installere RC-dempende kretser, synkrone brytere og rasjonelt konfigurere seriereaktorer.

4. Drift og vedlikehold som grunnlag: Inspiser regelmessig de mekaniske egenskapene til effektbrytere og statusen til avledere, og følg de riktige driftsprosedyrene strengt.

I praktisk prosjektering bør en teknisk og økonomisk sammenligning gjøres ved å ta hensyn til faktorer som systemspenningsnivå, kondensatorbankkapasitet, driftsmodus og kostnad, for å velge ett eller flere kombinerte undertrykkingstiltak for å sikre sikker og pålitelig drift av systemet.

ZN85B-40.5 miniatyrisert innendørs vakuumkretsbryter

ZN85B-40.5 miniatyrisert innendørs vakuumkretsbryterer et miniatyrisert 40,5 kV produkt designet og utviklet av vårt selskap. Den kan perfekt erstatte gulvvognene i VD4-40.5- og HD4-40.5-serien produsert av ABB. Denne serien inkluderer hovedsakelig to serier: permanentmagnetmekanisme og fjærmekanisme. Det er en merkespenning på 40,5KV, AC 50HZ innendørs bryterutstyr.

zn85b 40-5 miniaturized ndoor vacuum circuit breaker