Preokid pre otpora u prekidaču
Prekidanje otpora
Prekidanje otpora odnosi se na praksu povezivanja fiksnog otpornika paralelno s razmakom kontakta ili lukom prekidača. Ova tehnika primjenjuje se u prekidačima s visokim otporom poslije luka u prostoru kontakta, uglavnom kako bi se umanjile naponske nadhrane i privremene naponske nadhrane.
Teške fluktuacije napona u elektroenergetskim sustavima nastaju iz dviju glavnih situacija: prekidanja malih induktivnih struja i prekidanja kapacitivnih struja. Takve nadhrane predstavljaju rizik za rad sustava, ali se mogu učinkovito upravljati putem prekidanja otpora – postignutog povezivanjem otpornika preko kontakata prekidača.
Osnovni princip uključuje to da paralelni otpornik dijeli dio struje tijekom prekidanja, time ograničujući stopu promjene struje (di/dt) i suzbijajući porast privremenog oporavka napona. To ne samo smanjuje vjerojatnost ponovnog zapaljenja luka, već i učinkovitije disipira energiju luka. Prekidanje otpora posebno je kritično u ekstra visokonaponskim (EHV) sustavima za aplikacije osjetljive na prekidne nadhrane, poput isključivanja neopterećenih prijenosnih linija ili prekidača kondenzatorskih baza.
Kada dođe do greške, kontakti prekidača se otvaraju, pokrećući luk između njih. Kako luk se šuntira otporom R, dio struje luka odvija kroz otpornik, smanjujući struju luka i ubrzavajući stope dejonizacije kanala luka.
To pokreće ciklus samopotpire: kako se otpor luka povećava, više struje teče kroz shunt otpornik R, dalje odbijajući luk od energije. Ovaj proces nastavlja se dok struja ne padne ispod kritične granice za održavanje luka (kao što je prikazano na slici ispod), u tom trenutku luk gasi i prekidač uspješno prekida krug.
Mehanizam zavisi o tome da shunt otpornik dinamički regulira distribuciju struje, prisiljavajući luk u loši ciklus "padanje struje → ubrzana dejonizacija → povećanje otpora luka." To omogućuje brzo oporavljivanje dielektrične čvrstoće u kanalu luka – često prije prelaska struje kroz nulu – čime je posebno učinkovito za suzbijanje visokofrekventnih nadhrana pri ponovnom zapaljenju. Takva funkcionalnost je ključna u EHV prekidačima tijekom prekidanja kapacitivnih struja ili malih induktivnih struja.
Alternativno, otpor se može automatski aktivirati prebacivanjem luka s glavnih kontakata na probe kontakte – kao što se vidi u aksijalnim eksplodirajućim prekidačima – s ovom akcijom koja se događa u izuzetno kratkom vremenu. Zamjenom puta luka metaličkom stazom, struja koja teče kroz otpor ograničena je, omogućujući lakše prekid.
Shunt otpornik također igra ključnu ulogu u prigušavanju oscilatornog rasta nadhrana pri ponovnom zapaljenju. Matematički se može dokazati da prirodna frekvencija (fn) oscilacija u prikazanom krugu upravlja se: uvodeći otporni element poboljšavaju se karakteristike prigušenja kruga, smanjujući amplitudu oscilacija i usporavajući stope porasta napona. To je analogno uvođenju disipativne grane u LC oscilatorni krug, pretvarajući neprigušene oscilacije u nestajajuće i značajno poboljšavajući stabilnost prekidača tijekom prekidanja.
U aksijalnim eksplodirajućim konfiguracijama, brzi prenos luka osigurava da se otpornik aktivira prije prelaska struje kroz nulu, pružajući kontrolu prigušenja na početku privremenog procesa. Ovaj dizajn posebno je prilagođen EHV aplikacijama koje zahtijevaju ograničenje prekidnih nadhrana, jer sinergijski efekt otpora i luka omogućuje redovito disipiranje elektromagnetske energije tijekom prekidanja.
Sažetak funkcija prekidanja otpora
Ukratko, otpornik preko kontakata prekidača može obavljati jednu ili više sljedećih funkcija:
Smanjuje RRRV (stopu porasta nadhrana pri ponovnom zapaljenju) na prekidaču
Odvojivši struju luka i ubrzavajući dejonizaciju kanala luka, otpornik suzbija stopu porasta privremenog oporavka napona (TRV), olakšavajući opterećenje oporavka dielektrične čvrstoće prekidača.
Umjerava visokofrekventne nadhrane pri ponovnom zapaljenju tijekom prekidanja induktivnih/kapacitivnih opterećenja
Pri prekidanju induktivnih struja (npr. neopterećeni transformatori) ili kapacitivnih struja (npr. nabijanje kabela), shunt otpornik ograničava amplitudu oscilatornih nadhrana putem disipacije energije, spriječavajući rizik od rušenja izolacije.
Jednakopravna distribucija TRV-a u prekidačima s više prekidnih razmaka
U prekidačima s više prekidnih razmaka, otpornik osigurava uniformnu distribuciju TRV-a preko kontaktnih razmaka putem podjele napona, izbjegavajući ponovno zapaljenje zbog koncentracije napona u bilo kojem pojedinačnom razmaku.
Scenariji u kojima prekidanje otpora nije potrebno
Konvencionalni prekidači s niskim otporom poslije luka u prostoru kontakta (npr. srednje/niskonaponski zračni prekidači) ne zahtijevaju dodatne shunt otpornike. Njihovi kanali luka prirodno se dejoniziraju dovoljno brzo da zadovolje zahtjeve prekidanja bez vanjskog otpora.
Analiza tehničkog principa
Temeljna vrijednost prekidanja otpora leži u sinergijskom mehanizmu "uskladivanje impedanci-disipacija energije-prigušenje oscilacija," koji kontrolira prekidne transijente unutar granica izdržljivosti opreme. Ova tehnologija posebno je kritična u EHV sustavima (110kV i više), učinkovito rješavajući:
Ova rješenja prevladavaju ograničenja tradicionalnih metoda gasenja luka u kontroli privremenih nadhrana.
