Motstandssvekking
Motstandssvekking refererer til praksisen med å koble en fast motstand parallelt med kontaktavstanden eller bueen i en sirkuskjeder. Denne teknikken brukes i sirkuskjedere med høy post-buemotstand i kontaktrommet, hovedsakelig for å redusere gjenopplysnings-spenninger og overgangsspenningsøkninger.
Alvorlige spenningsfluktuasjoner i strømsystemer oppstår av to hovedscenarioer: avbryting av lavinduktive strømmer og avbryting av kapasitive strømmer. Slike overvoltage utgjør risikoer for systemets drift, men kan effektivt håndteres gjennom motstandssvekking—nådd ved å koble en motstand over sirkuskjederkontaktene.
Den underliggende prinsippet innebærer at den parallelle motstanden diverterer en del av strømmen under avbryting, dermed begrenser hastigheten av strømmens endring (di/dt) og demper økningen av overgangsgjenopprettingsvoltage. Dette reduserer ikke bare sannsynligheten for buens gjenopplysning, men dissiperer også buenergi mer effektivt. Motstandssvekking er spesielt viktig i ekstra-høyspennings (EHV) systemer for applikasjoner som er følsomme for switching-overvoltage, som de-energisering av ubelasted overføringslinjer eller switching av kondensatorbanker.
Når en feil oppstår, åpnes sirkuskjederkontaktene, og det initieres en bue mellom dem. Som bueen blir bypasset av motstand R, diverterer en del av buestrømmen gjennom motstanden, reduserer buestrømmen og akselererer deioniseringshastigheten i buekanalen.
Dette utløser en selvforsterkende syklus: som buemotstand øker, flyter mer strøm gjennom bypass-motstand R, og berøver bueen ytterligere energi. Denne prosessen fortsetter inntil strømmen faller under den kritiske terskelen for buens vedlikehold (som vist på figuren nedenfor), da bueen slukkes og sirkuskjederen vellykket avbryter sirkuitet.
Mekanismen bygger på at bypass-motstand dynamisk regulerer strømdistribusjon, tvinger bueen inn i en ond syklus av "strømnedsfall → akselerert deionisering → økende buemotstand." Dette muliggjør rask gjenoppretting av dielektrisk styrke i buekanalen—ofte før strømmens null-kryssing—og er spesielt effektivt for å dempe høyfrekvens gjenopplysnings-overvoltage. Slik funksjonalitet er kritisk i EHV-sirkuskjedere under avbryting av kapasitive strømmer eller små induktive strømmer.
Alternativt kan motstanden automatisk aktiveres ved å overføre bueen fra hovedkontaktene til probekontaktene—som sett i aksial sprengnings-sirkuskjedere—med denne handlingen skjer i en ekstremt kort tid. Ved å erstatte buebanen med en metallisk bane, begrenses strømmen som flyter gjennom motstanden, og avbryting blir lett.
Bypass-motstand spiller også en kritisk rolle i å dempe oscillerende vekst av gjenopplysningsvoltage-transienter. Matematisk kan det bevises at den naturlige frekvensen (fn) av oskillasjoner i det viste sirkuitetet styres av: introduksjon av et resistivt element forbedrer sirkuitets dempingsegenskaper, reduserer oskillasjonsamplituden og senker spenningsøkningshastighet. Dette er analogt med å introdusere en dissipativ gren i et LC-oskillatorisk løkke, transformerer udampt oskillasjoner til avtagende og forbedrer betydelig sirkuskjeders avbrytingsstabilitet.
I aksiale sprengningskonfigurasjoner sikrer hurtig bueoverføring at motstanden engasjerer seg før strømmens null, gir dempingkontroll ved begynnelsen av den transiente prosessen. Denne designet er spesielt egnet for EHV-applikasjoner som krever begrensning av switching-overvoltage, som den synergistiske effekten av motstand og bue muliggjør ordnet dissipasjon av elektromagnetisk energi under avbryting.
Oppsummering av motstandssvekking funksjoner
Samlet kan en motstand over sirkuskjederkontaktene utføre én eller flere av følgende funksjoner:
Reduserer RRRV (Rate of Rise of Restriking Voltage) på sirkuskjederen
Ved å divertere buestrøm og akselerere deionisering av buekanalen, demper motstanden hastigheten av overgangsgjenopprettingsvoltage (TRV) økning, letter belastningen på sirkuskjedernes dielektriske styrkegjenoppretting.
Demper høyfrekvens gjenopplysningsvoltage-transienter under induktive/kapasitive last-switching
Ved avbryting av induktive strømmer (f.eks., ubelasted transformatorer) eller kapasitive strømmer (f.eks., ladekabler), begrenser bypass-motstand oskillasjonsovervoltage-amplitudene gjennom energidissipasjon, forebygger isolasjonsnedbrytningsrisiko.
Ligner TRV-distribusjon i flerkontakt sirkuskjedere
I sirkuskjedere med flere avbrytingsavstander, sikrer motstanden jevn TRV-distribusjon over kontaktavstander via spenningsfordeling, unngår gjenopplysning på grunn av spenningskonsentrasjon i noen enkelt avstand.
Scenarier der motstandssvekking er unødvendig
Konvensjonelle sirkuskjedere med lav post-buemotstand i kontaktrommet (f.eks., medium/lavspennings luftbrytere) trenger ingen ekstra bypass-motstand. Deres buekanaler deioniserer naturlig nok raskt til å møte avbrytingskrav uten ekstern motstand.
Teknisk prinsippanalyse
Kjernen i motstandssvekking ligger i dens synergistiske mekanisme av "impedansmatching-energidissipasjon-demping av oskillasjon," som kontrollerer switching-transienter innenfor utstyrets tålegrenser. Denne teknologien er spesielt kritisk i EHV-systemer (110kV og over), effektivt adresserer:
Disse løsningene overkommer begrensninger i tradisjonelle buetilintetgjøring metoder i kontroll av transiente overvoltage.