Prekid preko otpornika u prekidaču
Prekidanje otpornosti
Prekidanje otpornosti odnosi se na praksu povezivanja fiksne otpornosti paralelno sa kontakt-nom proredom ili lukom prekidača. Ova tehnika se primenjuje u prekidačima sa visokom otpornošću posle luka u kontaktnom prostoru, uglavnom kako bi se smanjile naponi ponovnog zapaljenja i prekidni naponi.
Teške fluktuacije napona u sistemima snage nastaju iz dve glavne situacije: prekidanje niskih induktivnih struja i prekid kapacitivnih struja. Takvi prekomitni naponi predstavljaju rizik za rad sistema, ali se mogu efikasno upravljati putem prekidanja otpornosti - dostignutom povezivanjem otpornosti preko kontakata prekidača.
Osnovni princip uključuje to da paralelna otpornost odvaja deo struje tokom prekida, time ograničavajući brzinu promene struje (di/dt) i suzbijajući porast prekidnog oporavka napona. To ne samo smanjuje verovatnoću ponovnog zapaljenja luka, već i učinkovito disipa energiju luka. Prekidanje otpornosti je posebno kritično u ekstra-visokim naponima (EHV) za primene osjetljive na prekidne prekomitne napone, kao što su isključivanje nerazopterećenih prijenosnih linija ili prebacivanje kondenzatorskih bataka.
Kada dođe do greške, kontakti prekidača se otvaraju, pokrećući luk između njih. Dok se luk šuntira otpornošću R, deo struje luka se odvaja kroz otpornost, smanjujući struju luka i ubrzavajući stope deionizacije kanala luka.
To pokreće samopodsticajni ciklus: kako se otpornošć lukova povećava, više struje protiče kroz šuntsku otpornost R, dalje odbirajući energiju luku. Ovaj proces se nastavlja dok struja ne padne ispod kritičnog praga za održavanje luka (kao što je prikazano na slici ispod), u tom trenutku luk gasi i prekidač uspešno prekida vezu.
Mehanizam zavisi od dinamičke regulacije raspodele struje šuntskom otpornošću, prisiljavajući luk u loš ciklus "raspad struje - ubrzana deionizacija - porast otpornošć lukova". To omogućava brzi oporavak dielektrične čvrstoće u kanalu luka - često pre nultog prelaza struje - što ga čini posebno efikasnim za suzbijanje visokofrekventnih prekomitnih napona ponovnog zapaljenja. Ova funkcionalnost je ključna u EHV prekidačima tijekom prekida kapacitivnih struja ili prekida malih induktivnih struja.
Alternativno, otpornošć se može automatski uključiti prebacivanjem luka sa glavnih kontakata na probne kontakte - kao što se vidi u aksijalnim eksplodirajućim prekidačima - sa ovim postupkom koji se događa u izuzetno kratkom vremenu. Zamjenom putanje luka metalnom putanjom, ograničena je struja koja protiče kroz otpornošć, omogućujući lakše prekid.
Šuntska otpornošć također igra ključnu ulogu u utišivanju oscilatornog rasta transijentnih napona ponovnog zapaljenja. Matematički se može dokazati da prirodna frekvencija (fn) oscilacija u prikazanom krugu upravlja se: uvodenjem otporne komponente poboljšane su amortizacione karakteristike kruga, smanjujući amplitudu oscilacija i usporavajući brzinu porasta napona. To je analogno uključivanju disipativne grane u LC oscilatorni krug, transformirajući neamortizovane oscilacije u nestajuće i značajno poboljšavajući stabilnost prekida prekidača.
U aksijalnim konfiguracijama, brzo prebacivanje luka osigurava da se otpornošć uključi pre nultog prelaza struje, pružajući kontrolu amortizacije na početku transijentnog procesa. Ovaj dizajn je posebno pogodan za EHV primene koje zahtijevaju ograničenje prekomitnih napona tijekom prekida, jer sinergijski efekat otpornošć i luka omogućuje redovitu disipaciju elektromagnetske energije tijekom prekida.
Sažetak funkcija prekidanja otpornošć
Sažeto, otpornošć preko kontakata prekidača može obavljati jednu ili više sljedećih funkcija:
Smanjuje RRRV (stopu porasta napona ponovnog zapaljenja) na prekidaču
Odvojavanjem struje luka i ubrzavanjem deionizacije kanala luka, otpornošć suzbija stopu porasta prekidnog oporavka napona (TRV), olakšavajući opterećenje oporavka dielektrične čvrstoće prekidača.
Mitigira visokofrekventne prekomitne napone ponovnog zapaljenja tijekom prekida induktivnih/kapacitivnih opterećenja
Tijekom prekida induktivnih struja (npr. nerazopterećeni transformatori) ili kapacitivnih struja (npr. nabijanje kabela), šuntska otpornošć ograničava amplitudu oscilatornih prekomitnih napona putem disipacije energije, sprečavajući rizik od rušenja izolacije.
Jednakopravna distribucija TRV u prekidačima s više prekidnih proreda
U prekidačima s više prekidnih proreda, otpornošć osigurava uniformnu distribuciju TRV preko kontaktnih proreda putem podjele napona, sprečavajući ponovno zapaljenje zbog koncentracije napona u bilo kom pojedinom proredu.
Scenariji u kojima prekidanje otpornošć nije potrebno
Konvencionalni prekidači s niskom otpornošću posle luka u kontaktnom prostoru (npr. srednjeg/niskog napona zračni prekidači) ne zahtijevaju dodatne šuntske otpornosti. Njihovi kanali luka prirodno deioniziraju dovoljno brzo da zadovolje zahteve za prekid bez vanjske otpornošć.
Analiza tehničkog principa
Jezgrenu vrijednost prekidanja otpornošć čini njegov sinergijski mehanizam "usaglašavanje impedanci-disipacija energije-amortizacija oscilacija", koji kontrolira prekidne transijente unutar granica izdržljivosti opreme. Ova tehnologija je posebno kritična u EHV sistemima (110kV i više), efektivno rešavajući:
Ova rešenja prevazilaze ograničenja tradicionalnih metoda gasenja luka u kontroli transijentnih prekomitnih napona.
