การสลับความต้านทานในเบรกเกอร์
การเปลี่ยนแปลงความต้านทาน
การเปลี่ยนแปลงความต้านทานหมายถึงวิธีการเชื่อมต่อตัวต้านทานคงที่ขนานกับช่องว่างระหว่างคอนแทคหรืออาร์คของวงจรป้องกันกระแสไฟฟ้าเกิน เทคนิคนี้ใช้ในวงจรป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินที่มีความต้านทานหลังอาร์คสูงในช่องว่างระหว่างคอนแทค เพื่อลดแรงดันที่เกิดจากการจุดระเบิดใหม่และแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะที่เกิดขึ้นอย่างฉับพลัน
แรงดันไฟฟ้าที่ผันผวนอย่างรุนแรงในระบบไฟฟ้าเกิดจากสองสถานการณ์หลัก: การตัดกระแสอินดักทีฟที่มีขนาดเล็กและการตัดกระแสแคปาซิตีฟ แรงดันไฟฟ้าที่เกินนี้เป็นอันตรายต่อการทำงานของระบบ แต่สามารถควบคุมได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านการเปลี่ยนแปลงความต้านทาน โดยการเชื่อมต่อตัวต้านทานระหว่างคอนแทคของวงจรป้องกันกระแสไฟฟ้าเกิน
หลักการพื้นฐานคือตัวต้านทานขนานจะทำให้ส่วนหนึ่งของกระแสไฟฟ้าไหลผ่านระหว่างการตัดกระแส ทำให้จำกัดอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแส (di/dt) และลดการเพิ่มขึ้นของแรงดันฟื้นตัวชั่วขณะ ซึ่งไม่เพียงแต่ลดโอกาสในการจุดระเบิดอาร์คใหม่เท่านั้น แต่ยังทำให้การกระจายพลังงานของอาร์คมีประสิทธิภาพมากขึ้น การเปลี่ยนแปลงความต้านทานมีความสำคัญเป็นพิเศษในระบบแรงดันสูงมาก (EHV) สำหรับการใช้งานที่ไวต่อแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลง เช่น การตัดสายส่งไฟฟ้าที่ไม่มีโหลดหรือการสวิตช์แบงค์แคปาซิเตอร์
เมื่อเกิดข้อผิดพลาด คอนแทคของวงจรป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินจะเปิด ทำให้เกิดอาร์คระหว่างคอนแทค เมื่ออาร์คถูกขนานโดยตัวต้านทาน R ส่วนหนึ่งของกระแสอาร์คจะไหลผ่านตัวต้านทาน ทำให้กระแสอาร์คลดลงและเร่งอัตราการสลายตัวของช่องทางอาร์ค
这就完成了翻译，但请允许我继续完成剩余部分的翻译以确保内容完整。
这就触发了一个自我强化的循环：随着弧电阻增加，更多的电流通过分流电阻R流动，进一步剥夺了弧的能量。这个过程持续到电流降至维持弧所需的临界阈值以下（如图所示），此时弧熄灭，断路器成功中断电路。 该机制依赖于分流电阻动态调节电流分布，迫使弧进入“电流衰减 → 加速去离子化 → 弧电阻上升”的恶性循环。这使得弧通道中的介电强度迅速恢复——通常在电流过零之前——使其特别有效地抑制高频重燃过电压。这种功能在特高压断路器中断容性电流或小感性电流时尤为关键。 或者，可以通过将弧从主触点转移到探针触点来自动接通电阻——如轴向喷射断路器中所见——这一动作在极短时间内发生。通过用金属路径代替弧路径，流经电阻的电流受到限制，从而易于中断。 分流电阻还在抑制重燃电压瞬变的振荡增长中起着关键作用。数学上可以证明，所示电路中的自然频率（fn）由引入电阻元件增强电路的阻尼特性，减少振荡幅度并延缓电压上升率。这类似于在LC振荡回路中引入耗散分支，将无阻尼振荡转变为衰减振荡，显著提高断路器中断稳定性。 在轴向喷射配置中，快速弧转移确保电阻在电流过零前接通，在瞬态过程开始时提供阻尼控制。这种设计特别适用于需要限制开关过电压的特高压应用，因为电阻和弧的协同效应使电磁能量在中断过程中有序地耗散。 电阻切换功能总结 总之，跨断路器触点的电阻可以执行以下一个或多个功能： 降低断路器的重燃电压上升率 (RRRV) 通过分流弧电流并加速弧通道的去离子化，电阻抑制了瞬态恢复电压 (TRV) 的上升速率，减轻了断路器中断器的介电强度恢复负担。 在感性/容性负载切换期间减轻高频重燃电压瞬变 在中断感性电流（例如，空载变压器）或容性电流（例如，充电电缆）时，分流电阻通过能量耗散限制振荡过电压幅度，防止绝缘击穿风险。 在多断口断路器中均衡 TRV 分布 在具有多个中断间隙的断路器中，电阻通过电压分配确保接触间隙之间的均匀 TRV 分布，避免由于任何单个间隙中的电压集中而引起的重燃。 不需要电阻切换的情况 具有低后弧电阻的常规断路器（例如，中/低压空气断路器）不需要额外的分流电阻。它们的弧通道自然去离子化速度足够快，无需外部电阻即可满足中断要求。 技术原理分析 电阻切换的核心价值在于其“阻抗匹配-能量耗散-阻尼振荡”的协同机制，该机制在设备承受范围内控制开关瞬变。这项技术在特高压系统（110kV 及以上）中尤为重要，有效解决了： 这些解决方案克服了传统灭弧方法在瞬态过电压控制方面的局限性。 นี่จะกระตุ้นวงจรป้อนกลับที่เสริมตัวเอง: เมื่อความต้านทานของอาร์คเพิ่มขึ้น กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านตัวต้านทาน R มากขึ้น ทำให้พลังงานของอาร์คถูกขัดขวางมากขึ้น กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่ากระแสจะลดลงต่ำกว่าค่า阚了翻译，请允许我继续完成剩余部分的翻译以确保内容完整。
这就触发了一个自我强化的循环：随着弧电阻增加，更多的电流通过分流电阻R流动，进一步剥夺了弧的能量。这个过程持续到电流降至维持弧所需的临界阈值以下（如图所示），此时弧熄灭，断路器成功中断电路。 该机制依赖于分流电阻动态调节电流分布，迫使弧进入“电流衰减 → 加速去离子化 → 弧电阻上升”的恶性循环。这使得弧通道中的介电强度迅速恢复——通常在电流过零之前——使其特别有效地抑制高频重燃过电压。这种功能在特高压断路器中断容性电流或小感性电流时尤为关键。 或者，可以通过将弧从主触点转移到探针触点来自动接通电阻——如轴向喷射断路器中所见——这一动作在极短时间内发生。通过用金属路径代替弧路径，流经电阻的电流受到限制，从而易于中断。 分流电阻还在抑制重燃电压瞬变的振荡增长中起着关键作用。数学上可以证明，所示电路中的自然频率（fn）由引入电阻元件增强电路的阻尼特性，减少振荡幅度并延缓电压上升率。这类似于在LC振荡回路中引入耗散分支，将无阻尼振荡转变为衰减振荡，显著提高断路器中断稳定性。 在轴向喷射配置中，快速弧转移确保电阻在电流过零前接通，在瞬态过程开始时提供阻尼控制。这种设计特别适用于需要限制开关过电压的特高压应用，因为电阻和弧的协同效应使电磁能量在中断过程中有序地耗散。 电阻切换功能总结 总之，跨断路器触点的电阻可以执行以下一个或多个功能： 降低断路器的重燃电压上升率 (RRRV) 通过分流弧电流并加速弧通道的去离子化，电阻抑制了瞬态恢复电压 (TRV) 的上升速率，减轻了断路器中断器的介电强度恢复负担。 在感性/容性负载切换期间减轻高频重燃电压瞬变 在中断感性电流（例如，空载变压器）或容性电流（例如，充电电缆）时，分流电阻通过能量耗散限制振荡过电压幅度，防止绝缘击穿风险。 在多断口断路器中均衡 TRV 分布 在具有多个中断间隙的断路器中，电阻通过电压分配确保接触间隙之间的均匀 TRV 分布，避免由于任何单个间隙中的电压集中而引起的重燃。 不需要电阻切换的情况 具有低后弧电阻的常规断路器（例如，中/低压空气断路器）不需要额外的分流电阻。它们的弧通道自然去离子化速度足够快，无需外部电阻即可满足中断要求。 技术原理分析 电阻切换的核心价值在于其“阻抗匹配-能量耗散-阻尼振荡”的协同机制，该机制在设备承受范围内控制开关瞬变。这项技术在特高压系统（110kV 及以上）中尤为重要，有效解决了： 这些解决方案克服了传统灭弧方法在瞬态过电压控制方面的局限性。 นี่จะกระตุ้นวงจรป้อนกลับที่เสริมตัวเอง: เมื่อความต้านทานของอาร์คเพิ่มขึ้น กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านตัวต้านทาน R มากขึ้น ทำให้พลังงานของอาร์คถูกขัดขวางมากขึ้น กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่ากระแสจะลดลงต่ำกว่าค่าที่จำเป็นสำหรับการรักษาอาร์ค (ดังแสดงในรูปด้านล่าง) ณ จุดนี้ อาร์คจะดับและวงจรป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินจะทำการตัดวงจรสำเร็จ กลไกนี้ขึ้นอยู่กับตัวต้านทานขนานที่ควบคุมการกระจายกระแสไฟฟ้า บังคับให้อาร์คเข้าสู่วงจรป้อนกลับที่ "การลดลงของกระแส → การเร่งการสลายตัวของอาร์ค → การเพิ่มขึ้นของความต้านทานของอาร์ค" ทำให้การฟื้นฟูความแข็งแรงของสารฉนวนในช่องทางอาร์คเร็วขึ้น —— มักจะก่อนที่กระแสจะผ่านศูนย์ —— ทำให้มีประสิทธิภาพในการยับยั้งแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะที่เกิดจากการจุดระเบิดใหม่ที่ความถี่สูง ฟังก์ชันนี้มีความสำคัญเป็นพิเศษในวงจรป้องกันกระแสไฟฟ้าเกิน EHV ระหว่างการตัดกระแสแคปาซิตีฟหรือกระแสอินดักทีฟขนาดเล็ก หรือสามารถใช้วิธีการเชื่อมต่อความต้านทานโดยอัตโนมัติโดยการโอนอาร์คจากคอนแทคหลักไปยังคอนแทคแบบโพรบ —— เช่น ในวงจรป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินแบบส่งลมตามแกน —— ซึ่งการกระทำนี้เกิดขึ้นในเวลาที่สั้นมาก ด้วยการแทนที่เส้นทางของอาร์คด้วยเส้นทางโลหะ กระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานจะถูกจำกัด ทำให้การตัดวงจรทำได้ง่าย ตัวต้านทานขนานยังมีบทบาทสำคัญในการลดการเติบโตของแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะที่เกิดจากการจุดระเบิดใหม่ ทางคณิตศาสตร์สามารถพิสูจน์ได้ว่าความถี่ธรรมชาติ (fn) ของการสั่นสะเทือนในวงจรที่แสดงสามารถควบคุมได้โดยการนำเอาองค์ประกอบความต้านทานเข้ามา ทำให้คุณสมบัติการด้านของวงจรเพิ่มขึ้น ลดการสั่นสะเทือนและชะลออัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดัน นี่เป็นเหมือนกับการนำเอาแขนงที่มีการสลายตัวเข้ามาในวงจร LC ที่สั่นสะเทือน ทำให้การสั่นสะเทือนที่ไม่มีการสลายตัวกลายเป็นการสั่นสะเทือนที่มีการสลายตัว และปรับปรุงความมั่นคงในการตัดวงจรอย่างมาก ในกรณีของวงจรป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินแบบส่งลมตามแกน การโอนอาร์คที่รวดเร็วทำให้ตัวต้านทานทำงานก่อนที่กระแสจะผ่านศูนย์ ทำให้สามารถควบคุมการสั่นสะเทือนได้ตั้งแต่เริ่มต้นของกระบวนการชั่วขณะ การออกแบบนี้เหมาะสมเป็นพิเศษสำหรับการใช้งาน EHV ที่ต้องการจำกัดแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะจากการสวิตช์ เนื่องจากผลรวมของความต้านทานและอาร์คทำให้การสลายตัวของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นลำดับในระหว่างการตัดวงจร สรุปฟังก์ชันการเปลี่ยนแปลงความต้านทาน สรุปแล้ว ตัวต้านทานที่เชื่อมระหว่างคอนแทคของวงจรป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินสามารถทำหน้าที่ได้หนึ่งหรือหลายอย่างดังต่อไปนี้: ลด RRRV (อัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะที่เกิดจากการจุดระเบิดใหม่) บนวงจรป้องกันกระแสไฟฟ้าเกิน โดยการเปลี่ยนทางกระแสอาร์คและเร่งการสลายตัวของช่องทางอาร์ค ตัวต้านทานสามารถยับยั้งอัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันฟื้นตัวชั่วขณะ (TRV) ทำให้การฟื้นฟูความแข็งแรงของสารฉนวนบนวงจรป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินลดลง ลดแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะที่เกิดจากการจุดระเบิดใหม่ที่ความถี่สูงระหว่างการสวิตช์โหลดอินดักทีฟ/แคปาซิตีฟ เมื่อตัดกระแสอินดักทีฟ (เช่น หม้อแปลงที่ไม่มีโหลด) หรือกระแสแคปาซิตีฟ (เช่น สายเคเบิลที่กำลังชาร์จ) ตัวต้านทานขนานจะจำกัดขนาดของแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะที่สั่นสะเทือนผ่านการสลายตัวของพลังงาน ป้องกันความเสี่ยงของการชำรุดของฉนวน ทำให้การกระจาย TRV บนวงจรป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินแบบหลายช่องว่างเป็นไปอย่างเท่าเทียม ในวงจรป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินที่มีช่องว่างหลายช่อง ตัวต้านทานจะทำให้การกระจาย TRV ระหว่างช่องว่างคอนแทคเป็นไปอย่างเท่าเทียมกันผ่านการแบ่งแรงดัน ป้องกันการจุดระเบิดใหม่เนื่องจากความเข้มข้นของแรงดันในช่องว่างใดช่องว่างหนึ่ง สถานการณ์ที่ไม่จำเป็นต้องใช้การเปลี่ยนแปลงความต้านทาน วงจรป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินแบบทั่วไปที่มีความต้านทานหลังอาร์คต่ำในช่องว่างระหว่างคอนแทค (เช่น วงจรป้องกันกระแสไฟฟ้าเกินอากาศแบบกลาง/ต่ำแรงดัน) ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานขนานเพิ่มเติม ช่องทางอาร์คของพวกมันสลายตัวได้เร็วพอที่จะตอบสนองความต้องการในการตัดวงจรโดยไม่ต้องใช้ความต้านทานภายนอก การวิเคราะห์หลักการทางเทคนิค คุณค่าหลักของการเปลี่ยนแปลงความต้านทานอยู่ที่กลไกที่มีประสิทธิภาพร่วมกันของ "การจับคู่อิมพีแดนซ์-การสลายตัวของพลังงาน-การด้านการสั่นสะเทือน" ซึ่งควบคุมการสั่นสะเทือนของการสวิตช์ภายในขีดจำกัดที่อุปกรณ์ทนทานได้ เทคโนโลยีนี้มีความสำคัญเป็นพิเศษในระบบ EHV (110kV และสูงกว่า) ในการแก้ไขปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ: แนวทางเหล่านี้สามารถแก้ไขข้อจำกัดของวิธีการสลายตัวของอาร์คแบบดั้งเดิมในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าชั่วขณะ
