چیست تجهیزات پرتنش؟

سوییچگیر با فشار بالا چیست؟

تعریف سوییچگیر با فشار بالا

سوییچگیر با فشار بالا به تجهیزاتی اطلاق می‌شود که ولتاژهای بیشتر از ۳۶ کیلوولت را مدیریت می‌کنند تا توزیع برق را به صورت ایمن و موثر انجام دهند.

اجزاء اصلی

قطعات برش با فشار بالا، مانند قطعات برش هواپخش، روغن، SF6 و خلاء، برای قطع جریان‌های با فشار بالا ضروری هستند.

ویژگی‌های اساسی قطعه برش با فشار بالا

ویژگی‌های اساسی که باید در قطعه برش با فشار بالا فراهم شوند، برای اطمینان از عملکرد ایمن و قابل اعتماد قطعات برش استفاده شده در سوییچگیر با فشار بالا، باید قادر به عملکرد ایمن در مقابل،

• اشکالات پایانه‌ای.

• اشکالات خط کوتاه.

• جریان مغناطیسی ترانسفورماتور یا راکتورها.

• تغذیه خطوط انتقال طولانی.

• شارژ بانک خازنه.

• جابجایی دنباله غیرهم‌فاز.

قطعه برش هواپخش

در این طراحی، یک پخش هوا با فشار بالا برای خاموش کردن قوس بین دو تماس جدا شده استفاده می‌شود، زمانی که یونیزاسیون ستون قوس در حداقل جریان صفر است.

قطعه برش روغنی

این نوع به عنوان قطعه برش روغنی حجمی (BOCB) و قطعه برش روغنی حداقل (MOCB) طبقه‌بندی می‌شود. در BOCB، واحد قطع داخل یک مخزن روغن با پتانسیل زمین قرار دارد. در اینجا روغن به عنوان هم‌زمان عایق و میانبر استفاده می‌شود. در MOCB از طرف دیگر، نیاز به روغن عایق‌بندی می‌تواند با قرار دادن واحدهای قطع در یک کمره عایق‌بندی در پتانسیل زنده روی ستون عایق‌بندی کاهش یابد.

قطعه برش SF6

گاز SF6 به طور معمول به عنوان میانبر قوس در کاربردهای با فشار بالا استفاده می‌شود. گاز هگزافلوئورید سولفور بسیار الکترونگاتیو است و دارای خصوصیات عایق‌بندی و خاموش کردن قوس ممتازی است. این خصوصیات اجازه می‌دهد که قطعات برش با فشار بالا با ابعاد کوچکتر و فواصل تماس کوتاه‌تر طراحی شوند. توانایی عایق‌بندی فوق‌العاده آن نیز به ساخت سوییچگیرهای داخلی برای سیستم‌های با فشار بالا کمک می‌کند.

قطعه برش خلاء

در خلاء، بعد از صفر شدن جریان، بین دو تماس جدا شده حامل جریان، یونیزاسیون بیشتری وجود ندارد. قوس اولیه که باعث آن می‌شود، پس از گذشت از صفر بعدی خاموش می‌شود، اما چون هیچ تأمینی برای یونیزاسیون بیشتر بعد از صفر شدن جریان وجود ندارد، خاموش کردن قوس کامل می‌شود. اگرچه روش خاموش کردن قوس در VCB بسیار سریع است، اما هنوز یک راه‌حل مناسب برای سوییچگیر با فشار بالا نیست، زیرا VCB برای سطوح ولتاژ بسیار بالا اقتصادی نیست.

نوع‌های سوییچگیر

• با عایق‌بندی گازی داخلی (GIS)،

• با عایق‌بندی هوا خارجی.

مدیریت اشکالات

به طور کلی، بار متصل به سیستم برق از نوع القایی است. به دلیل این القایی، وقتی جریان کوتاه‌مدار توسط یک قطعه برش قطع می‌شود، احتمال وجود ولتاژ بازآتشانی با نوسانات با فرکانس بالا در حدود چند صد هرتز وجود دارد. این ولتاژ دو بخش دارد:

ولتاژ بازآتشانی موقت با نوسانات با فرکانس بالا بلافاصله بعد از خاموش شدن قوس.بعد از کاهش این نوسانات با فرکانس بالا، ولتاژ بازآتشانی با فرکانس تغذیه ظاهر می‌شود.

ولتاژ بازآتشانی موقت

بلافاصله بعد از خاموش شدن قوس، ولتاژ بازآتشانی موقت با فرکانس بالا ظاهر می‌شود. این ولتاژ بازآتشانی موقت در نهایت به ولتاژ بازآتشانی باز مدار نزدیک می‌شود. این ولتاژ بازآتشانی می‌تواند به صورت زیر نمایش داده شود:

فرکانس نوسانات توسط پارامترهای مدار L و C تنظیم می‌شود. مقاومت موجود در مدار تغذیه این ولتاژ موقت را کاهش می‌دهد. ولتاژ بازآتشانی موقت دارای یک فرکانس واحد نیست، بلکه ترکیبی از فرکانس‌های مختلف به دلیل پیچیدگی شبکه تغذیه است.

ولتاژ بازآتشانی با فرکانس تغذیه

این همان ولتاژ بازآتشانی باز مدار است که بعد از کاهش ولتاژ بازآتشانی موقت ظاهر می‌شود. در سیستم سه‌فازی، ولتاژ بازآتشانی با فرکانس تغذیه در فازهای مختلف متفاوت است. در فاز اول بیشترین مقدار را دارد.

اگر نقطه محاوره شبکه به زمین متصل نباشد، ولتاژ بین اولین قطب که باید خاموش شود ۱.۵U است که U ولتاژ فاز است. در یک سیستم با نقطه محاوره متصل به زمین، این مقدار ۱.۳U خواهد بود. با استفاده از مقاومت دمپر، میزان و نرخ افزایش ولتاژ بازآتشانی موقت می‌تواند محدود شود.

بازیابی دی‌الکتریک محیط خاموش کننده قوس و نرخ افزایش ولتاژ بازآتشانی موقت تأثیر بزرگی بر عملکرد قطعه برش استفاده شده در سیستم سوییچگیر با فشار بالا دارد. در قطعه برش هواپخش، هوا یونیزه شده بسیار آرام بازیابی می‌کند و بنابراین زمان طولانی برای بازیابی قدرت دی‌الکتریک نیاز دارد.

به همین دلیل استفاده از مقاومت‌های کم‌مقدار برای کاهش نرخ افزایش ولتاژ بازآتشانی ترجیح داده می‌شود. از طرف دیگر، قطعه برش هواپخش کمتر حساس به ولتاژ بازآتشانی اولیه است. در قطعه برش SF6، محیط خاموش کننده (SF6) نرخ بازیابی قدرت دی‌الکتریک سریع‌تر از هوا است. ولتاژ قوس کمتر SF6 CB را به ولتاژ بازآتشانی اولیه حساس‌تر می‌کند.

در قطعه برش روغنی، در طول قوس، گاز هیدروژن تحت فشار (تولید شده در زمان بازآتشانی روغن به دلیل دما) بازیابی سریع قدرت دی‌الکتریک را فوراً بعد از صفر شدن جریان فراهم می‌کند. بنابراین OCB بیشتر حساس به نرخ افزایش ولتاژ بازآتشانی است. این قطعه برش همچنین بیشتر حساس به ولتاژ بازآتشانی اولیه موقت است.

اشکالات خط کوتاه

اشکالات خط کوتاه در شبکه انتقال به عنوان اشکالات کوتاه‌مداری که در محدوده ۵ کیلومتر از طول خط رخ می‌دهند تعریف می‌شوند. فرکانس دو برابر بر روی قطعه برش تأثیر می‌گذارد و تفاوت ولتاژ بازآتشانی موقت منبع و خط، هر دو ولتاژ از مقادیر لحظه‌ای قبل از قطع شدن قطعه برش شروع می‌کنند.

در طرف تأمین، ولتاژ با فرکانس تغذیه نوسان می‌کند و در نهایت به ولتاژ باز مدار نزدیک می‌شود. در طرف خط، بعد از قطع، بارهای محبوس امواج سفری اولیه را از طریق خط انتقال منتقل می‌کنند، چون هیچ ولتاژ محرکی در طرف محرک وجود ندارد، ولتاژ در نهایت به دلیل اتلاف خط به صفر می‌رسد.