Co je vysokovoltové přepínačové zařízení?
Co je vysokonapěťové přepínačové zařízení?
Definice vysokonapěťového přepínačového zařízení
Vysokonapěťové přepínačové zařízení je definováno jako zařízení, které spravuje napětí nad 36 kV, aby zajistilo bezpečné a efektivní rozdělení energie.
Hlavní komponenty
Vysokonapěťové vypínače, jako jsou vypínače s proudem vzduchu, olejové, SF6 a vakuumové vypínače, jsou nezbytné pro přerušení vysokých napětích.
Zásadní vlastnosti vysokonapěťového vypínače
Zásadní vlastnosti, které musí být zajištěny v vysokonapěťovém vypínači, aby bylo zajištěno bezpečné a spolehlivé fungování vypínačů použitých v vysokonapěťovém přepínačovém zařízení, musí umožnit bezpečnou operaci pro,
Pólové poruchy.
Poruchy na krátkých částech linky.
Magnetizující proud transformátoru nebo reaktoru.
Napínání dlouhých přenosových linek.
Nabíjení kondenzátorové banky.
Přepínání mimo fázové posloupnosti.
Vypínač s proudem vzduchu
V tomto návrhu se k uhašení oblouku mezi dvěma oddělenými kontakty používá výbuch vysokotlakého stlačeného vzduchu, když je ionizace sloupce oblouku nejnižší při průchodu nulou proudu.
Olejový vypínač
Tento typ je dále klasifikován jako hromadný olejový vypínač (BOCB) a minimální olejový vypínač (MOCB). V BOCB je přerušovací jednotka umístěna uvnitř nádrže s olejem o zemském potenciálu. Zde se olej používá jako izolační i přerušovací prostředek. Naopak v MOCB lze požadavek na izolační olej minimalizovat umístěním přerušovacích jednotek v izolační komoře o živém potenciálu na izolátorském sloupu.
SF6 vypínač
Plyn SF6 se běžně používá jako prostředek k uhašení oblouku v aplikacích s vysokým napětím. Plyn šestfluorid síry má vynikající dielektrické a obloukové vlastnosti. Tyto vlastnosti umožňují navrhnout vysokonapěťové vypínače s menšími rozměry a kratšími mezery mezi kontakty. Jeho vynikající izolační schopnost také pomáhá při stavbě vnitřních přepínačových zařízení pro vysokonapěťové systémy.
Vakuový vypínač
Ve vakuu není mezi dvěma oddělenými kontakty, které vedou proud, možná další ionizace po průchodu nulou proudu. Počáteční oblouk způsobený touto situací zanikne okamžitě při dalším průchodu nulou, ale protože není žádná možnost další ionizace, jakmile průchod proudu překročí svou první nulu, uhašení oblouku je dokončeno. Ačkoli metoda uhašení oblouku v VCB je velmi rychlá, VCB pro velmi vysoké napětí není ekonomické.
Typy přepínačových zařízení
Plynově izolované vnitřní typ (GIS),
Vzduchem izolované venkovní typ.
Správa poruch
Obecně je zátěž připojená k elektrickému systému induktivní povahy. Díky této induktivitě, když je krátkozavěrový proud právě přerušen vypínačem, existuje možnost vysokého opětovného zapalovacího napětí s vysokofrekvenčními oscilacemi v řádu několika set Hz. Toto napětí má dvě části:
Dočasné obnovovací napětí s vysokofrekvenčními oscilacemi okamžitě po uhašení oblouku.Po vyhasnutí těchto vysokofrekvenčních oscilací se objevuje obnovovací napětí síťové frekvence mezi kontakty vypínače.
Dočasné obnovovací napětí
Okamžitě po uhašení oblouku se mezi kontakty vypínače objevuje dočasné obnovovací napětí s vysokou frekvencí. Toto dočasné obnovovací napětí nakonec přiblíží k napětí otevřeného obvodu. To lze vyjádřit jako:
Frekvence oscilací je určena parametry obvodu L a C. Odpor přítomný v síťovém obvodu tlumí toto dočasné napětí. Dočasné obnovovací napětí nemá jednu frekvenci, ale kombinaci mnoha různých frekvencí kvůli složitosti elektrické sítě.
Obnovovací napětí síťové frekvence
Jedná se o nic jiného než o napětí otevřeného obvodu, které se objevuje mezi kontakty vypínače, okamžitě po vyhasnutí dočasného obnovovacího napětí. V třífázovém systému se obnovovací napětí síťové frekvence liší v různých fázích. Je nejvyšší v první fázi.
Pokud je neutrální bod sítě nezemnul, napětí mezi prvním pólem, které se má vyčistit, je 1,5U, kde U je fázové napětí. V systému se zemnulou neutrálkou bude 1,3U. Pomocí tlumiče odporu lze omezit velikost a rychlost vzrůstu dočasného obnovovacího napětí.
Dielektrické obnova prostředí pro uhašení oblouku a rychlost vzrůstu dočasného obnovovacího napětí mají velký vliv na výkon vypínače použitého v vysokonapěťovém přepínačovém zařízení. V vypínači s proudem vzduchu se ionizovaný vzduch deionizuje velmi pomalu, což znamená, že vzduch trvá dlouhou dobu, než obnoví svou dielektrickou sílu.
Proto je preferováno použití vypínače s nízkým odporovým odporem, aby se zpomalila rychlost vzrůstu obnovovacího napětí. Na druhou stranu je ABCB méně citlivý na počáteční obnovovací napětí díky vysokému obloukovému napětí v SF6 vypínači, kde přerušovací prostředí (SF6) má rychlejší obnovu dielektrické síly než vzduch. Nižší obloukové napětí dělá SF6 vypínač citlivějším na počáteční obnovovací napětí.
V olejovém vypínači, během oblouku, přítomný stlačený vodík (produkovaný během rekombinace oleje v důsledku teploty oblouku) umožňuje rychlé obnovení dielektrické síly okamžitě po průchodu nulou proudu. Proto je OCB citlivější na rychlost vzrůstu obnovovacího napětí. Je také citlivější na počáteční dočasné obnovovací napětí.
Krátká linková porucha
Krátká linková porucha v přenosové síti je definována jako krátkozavěrové poruchy, které se vyskytnou v rámci 5 km délky linky. Dvojnásobná frekvence je uplatněna na vypínač a rozdíl mezi dočasným obnovovacím napětím zdroje a linky, obě napětí začínají okamžitými hodnotami před přerušením vypínače.
Na straně zdroje bude napětí oscilovat ve frekvenci zdroje a nakonec se blížit k napětí otevřeného obvodu. Na straně linky, po přerušení, budou uvězněné náboje pohybovat po přenosové lince, protože na straně zdroje není žádné poháněcí napětí, napětí nakonec dosáhne nuly kvůli ztrátám v lince.
