Weerstandswisseling in 'n Skakelaar
Weerstandskommutsing
Weerstandskommutsing verwys na die praktyk van 'n vaste weerstand in parallel met die kontakgat of boog van 'n skakeelverwyderaar te verbind. Hierdie tegniek word toegepas in skakeelverwyderaars met hoë post-boogweerstand in die kontakruimte, hoofsaaklik om herontstekingspannings en tussentydse spanningspieke te verminder.
Swaar spanningsfluktuasies in kragstelsels ontstaan uit twee hoofscenario's: die onderbreek van lae-magnitude induktiewe strome en die verbreek van kapasitiewe strome. Hierdie oorspannings stel risiko's vir stelselbedryf voor, maar kan effektief beheer word deur weerstandskommutsing—bereik deur 'n weerstand oor die skakeelverwyderaar se kontakte te verbind.
Die onderliggende beginsel behels dat die parallelle weerstand 'n gedeelte van die stroom tydens onderbreking aflei, daardoor die koers van stroomverandering (di/dt) beperk en die opkom van tussentydse herstelspanning onderdruk. Dit verlaag nie net die waarskynlikheid van boog-herontsteking nie, maar versprei ook boogenergie meer doeltreffend. Weerstandskommutsing is veral krities in ekstra-hoë-spanning (EHS) stelsels vir toepassings wat sensitief is vir kommutsie-oorspannings, soos die de-energiesering van ongelaaide oordraaglyne of die kommutsie van kondensatorbankke.
Wanneer 'n fout voorkom, open die skakeelverwyderaar se kontakte, en begin 'n boog tussen hulle. Aangesien die boog deur weerstand R omgeskakel word, word 'n fraksie van die boogstroom deur die weerstand afgelei, wat die boogstroom verlaag en die deioniseringkoers van die boogkanal bespoedig.
Hierdie aktivering veroorsaak 'n self-versterkende siklus: as die boogweerstand styg, vloei meer stroom deur die omgeskakelde weerstand R, wat die boog verder van energie beroof. Hierdie proses gaan voort totdat die stroom onder die kritieke drempel vir booghandhawing val (soos in die figuur hieronder aangedui), waarop die boog uitskyn en die skakeelverwyderaar die sirkel suksesvol onderbreek.
Die mekanisme hang af van die omgeskakelde weerstand wat die stroomverspreiding dinamies reguleer, wat die boog in 'n snaakse siklus van "stroomafname → versnelde deionisering → stygende boogweerstand" dwing. Dit maak dit moontlik vir die snelle herstel van dielektriese sterkte in die boogkanal—vaak voor die stroom nulpassing—wat dit veral effektief maak vir die onderdrukking van hoë-frekwensie herontstekingspannings. Hierdie funksionaliteit is krities in EHS-skakeelverwyderaars tydens die onderbreek van kapasitiewe strome of klein induktiewe strome.
Alternatief kan die weerstand outomaties geaktiveer word deur die boog van die hoofkontakte na die sondeerkontakte te oorgang—soos in aksiale blaaskakeelverwyderaars—met hierdie aksie in 'n baie kort tyd. Deur die boogpad met 'n metalliese pad te vervang, word die stroom wat deur die weerstand vloei, beperk, wat maklike onderbreek moontlik maak.
Die omgeskakelde weerstand speel ook 'n kritiese rol in die demping van die osilleerende groei van herontstekingspannings. Wiskundig kan dit bewys word dat die natuurlike frekwensie (fn) van osillasies in die sirkel geregieer word deur: die invoer van 'n weerstandselement verhoog die dempingseienskappe van die sirkel, wat die amplituud van osillasies verlaag en die spanningsaanwas tempo vertraag. Dit is analoog aan die invoer van 'n dissipatiewe tak in 'n LC-oscillatoriese lus, wat ongedempde osillasies in dempende ones verander en die stabiliteit van skakeelonderbreek aansienlik verbeter.
In aksiale blaasopstellings verseker die vinnige boogoorgang dat die weerstand voordat die stroom nul word, ingeskakel word, wat dempingbeheer by die begin van die tussentydse proses bied. Hierdie ontwerp is veral geskik vir EHS-toepassings wat beperking van kommutsie-oorspannings vereis, aangesien die sinergistiese effek van weerstand en boog geordende dissipasie van elektromagnetiese energie tydens onderbreek moontlik maak.
Opsomming van Weerstandskommutsingfunksies
In opsomming kan 'n weerstand oor skakeelverwyderaar se kontakte een of meer van die volgende funksies verrig:
Verlaag die KOKH (Koers van Opstyg van Herontstekingspanning) op die Skakeelverwyderaar
Deur boogstroom af te lei en die deioniseringkoers van die boogkanal te bespoedig, onderdruk die weerstand die koers van tussentydse herstelspanning (TRV) opstyg, wat die dielektriese sterkte herstelbelasting op die skakeelonderbreek verlig.
Verminder Hoë-frekwensie Herontstekingspannings Tussentydse Tydens Induktiewe/Kapasitiewe Ladegeswitch
Wanneer induktiewe strome (bv. ongelaaide transformatore) of kapasitiewe strome (bv. laai-kabels) onderbreek word, beperk die omgeskakelde weerstand osilleerende oorspanningsamplitudes deur energiedissipasie, wat insulasieverlies-risiko's verhoed.
Gelykmaak TRV-verdeling in Multi-Break Skakeelverwyderaars
In skakeelverwyderaars met meerdere onderbreekgape verseker die weerstand eenvormige TRV-verdeling oor kontakgape deur spanningsdeling, wat herontsteking weens spanningskonsentrasie in enige enkele gap vermy.
Scenario's Waar Weerstandskommutsing Nie Nodig Is Nie
Konvensionele skakeelverwyderaars met lae post-boogweerstand in die kontakruimte (bv. medium/lae-spannings lugverwyderaars) vereis geen addisionele omgeskakelde weerstand nie. Hul boogkanale deioniseer van nature vinnig genoeg om onderbreekvereistes te bevredig sonder eksterne weerstand.
Tegniese Beginsel Analise
Die kernwaarde van weerstandskommutsing lê in sy sinergistiese mekanisme van "impedansie-matching-energie-dissipasie-damping-osillasie," wat kommutsietussentydse binne toerusting verdraagskap beheer. Hierdie tegnologie is veral krities in EHS-stelsels (110kV en bo), wat effektief aanspreek:
Hierdie oplossings oorkom die beperkings van tradisionele booguitdowingsmetodes in tussentydse oorspanningsbeheer.
