Penukaran Rintangan dalam Pembreak Litar
Peralihan Rintangan
Peralihan rintangan merujuk kepada amalan menghubungkan resistor tetap secara selari dengan jurang kontak atau ark pada pemutus litar. Teknik ini digunakan pada pemutus litar dengan rintangan ark pasca yang tinggi di ruang kontak, terutamanya untuk mengurangkan voltan re-striking dan lonjakan voltan sementara.
Fluktuasi voltan yang teruk dalam sistem kuasa timbul dari dua skenario utama: mengganggu arus induktif beramplitud rendah dan memutuskan arus kapasitif. Overvoltan seperti ini membawa risiko kepada operasi sistem tetapi boleh dikendalikan dengan efektif melalui peralihan rintangan—dicapai dengan menghubungkan resistor di seberang kontak pemutus.
Prinsip asas melibatkan resistor selari mengalihkan sebahagian arus semasa gangguan, dengan itu membatasi kadar perubahan arus (di/dt) dan menekan kenaikan voltan pemulihan sementara. Ini tidak hanya mengurangkan kebarangkalian penyalakan ark semula tetapi juga menghabiskan tenaga ark dengan lebih cekap. Peralihan rintangan sangat penting dalam sistem extra-high-voltage (EHV) untuk aplikasi yang sensitif terhadap overvoltan peralihan, seperti memadam garis transmisi yang tidak dibebani atau memutuskan bank kapasitor.
Apabila kesalahan berlaku, kontak pemutus litar terbuka, memulakan ark antara mereka. Sebagai ark dialihkan oleh rintangan R, sebahagian arus ark dialihkan melalui resistor, mengurangkan arus ark dan mempercepatkan kadar deionisasi saluran ark.
Ini memicu siklus penguatan diri: apabila rintangan ark meningkat, lebih banyak arus mengalir melalui resistor selari R, makin mengurangkan tenaga ark. Proses ini berterusan sehingga arus jatuh di bawah ambang kritis untuk pengekalan ark (seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah), pada titik mana ark padam dan pemutus litar berjaya memutuskan litar.
Mekanisme ini bergantung pada resistor selari mengatur dinamik pengedaran arus, memaksa ark ke dalam siklus "penurunan arus → deionisasi dipercepat → kenaikan rintangan ark." Ini membolehkan pemulihan kekuatan dielektrik dalam saluran ark dengan cepat—sering sebelum persilangan sifar arus—membuatnya sangat berkesan untuk menekan overvoltan re-ignition frekuensi tinggi. Fungsionaliti seperti ini sangat penting dalam pemutus litar EHV semasa pemutusan arus kapasitif atau pemutusan arus induktif kecil.
Alternatifnya, rintangan boleh diaktifkan secara automatik dengan mengalihkan ark dari kontak utama ke kontak probe—seperti yang dilihat dalam pemutus litar ledakan aksial—dengan tindakan ini berlaku dalam masa yang sangat singkat. Dengan menggantikan laluan ark dengan laluan logam, arus yang mengalir melalui rintangan dibatasi, membolehkan gangguan mudah.
Resistor selari juga memainkan peranan kritikal dalam meredam pertumbuhan osilasi voltan re-striking. Secara matematik, boleh dibuktikan bahawa frekuensi semula jadi (fn) osilasi dalam litar yang ditunjukkan dikawal oleh: memperkenalkan elemen rintangan meningkatkan ciri-ciri redaman litar, mengurangkan amplitudo osilasi dan menghalang kadar kenaikan voltan. Ini serupa dengan memasukkan cabang dissipatif ke dalam gelung LC osilasi, mengubah osilasi tanpa redaman menjadi osilasi yang menurun dan meningkatkan kestabilan gangguan pemutus.
Dalam konfigurasi ledakan aksial, pemindahan ark yang cepat memastikan resistor terlibat sebelum sifar arus, memberikan kawalan redaman pada permulaan proses sementara. Reka bentuk ini sangat sesuai untuk aplikasi EHV yang memerlukan had overvoltan peralihan, kerana kesan sinergistik rintangan dan ark membolehkan disipasi tertib tenaga elektromagnetik semasa gangguan.
Ringkasan Fungsi Peralihan Rintangan
Kesimpulannya, resistor di seberang kontak pemutus litar boleh melakukan satu atau lebih fungsi berikut:
Mengurangkan RRRV (Rate of Rise of Restriking Voltage) pada Pemutus Litar
Dengan mengalihkan arus ark dan mempercepatkan deionisasi saluran ark, resistor menekan kadar kenaikan voltan pemulihan sementara (TRV), mengurangkan beban pemulihan kekuatan dielektrik pada pemutus interupsi.
Mengurangkan Overvoltan Re-striking Frekuensi Tinggi Semasa Pemutusan Beban Induktif/Kapasitif
Apabila memutuskan arus induktif (contohnya, transformer yang tidak dibebani) atau arus kapasitif (contohnya, kabel muatan), resistor selari membatasi amplitudo overvoltan osilasi melalui penghabisan tenaga, mencegah risiko kerosakan isolasi.
Menyeimbangkan Pengedaran TRV dalam Pemutus Litar Multi-Break
Dalam pemutus dengan jurang pemutusan pelbagai, resistor memastikan pengedaran TRV seragam di seluruh jurang kontak melalui pembahagian voltan, mengelakkan penyalakan semula disebabkan oleh konsentrasi voltan dalam mana-mana jurang tunggal.
Skenario di Mana Peralihan Rintangan Tidak Diperlukan
Pemutus litar konvensional dengan rintangan ark pasca yang rendah di ruang kontak (contohnya, pemutus udara medium/rendah voltan) tidak memerlukan resistor selari tambahan. Saluran ark mereka secara semula jadi deionize dengan cepat cukup untuk memenuhi keperluan pemutusan tanpa rintangan luaran.
Analisis Prinsip Teknikal
Nilai inti peralihan rintangan terletak pada mekanism simbiotik "padanan impedans-penghabisan tenaga-redaman osilasi," yang mengawal transien peralihan dalam had ketahanan peralatan. Teknologi ini sangat penting dalam sistem EHV (110kV dan ke atas), menangani dengan berkesan:
Penyelesaian ini mengatasi had metode pemadaman ark tradisional dalam kawalan overvoltan sementara.
