Mi a magas feszültségű kapcsolóberendezés?

Mi az IEE-Business magasfeszültségi kapcsolókészülék?

Magasfeszültségi kapcsolókészülék definíciója

A magasfeszültségi kapcsolókészüléket olyan berendezéseknek definiáljuk, amelyek kezelik a 36 kV feletti feszültségeket, hogy biztonságos és hatékony áramelosztást biztosítsanak.

Főbb komponensek

A magasfeszültségi átkapcsolók, mint például a léggömbös, olaj, SF6 és vakuum átkapcsolók, alapvetően szükségesek a magasfeszültségű áramok megszakításához.

A magasfeszültségi átkapcsoló alapvető jellemzői

A magasfeszültségi átkapcsoló alapvető jellemzőit, amelyek biztonságos és megbízható működést biztosítanak a magasfeszültségi kapcsolókészülékekben használt átkapcsolóknál, a következőkre kell képesnek lenniük:

• Központi hibák kezelése.

• Rövid vonalhibák kezelése.

• Tranzformátor vagy reaktor megmagnezírozási áramának kezelése.

• Hosszú átvitelvonallal történő energizálás.

• Kondenzátorbank töltése.

• Fáziskülönbség során történő kapcsolás.

Léggömbös átkapcsoló

Ebben a kialakításban magas nyomású tömörített levegőt használnak a két elválasztott kapcsoló közötti ív kikapcsolására, amikor az ív oszlop ionizációja a legkisebb a feszültség nullapontján.

Olajátkapcsoló

Ez tovább osztható nagy olajmennyiséget igénylő olajátkapcsoló (BOCB) és minimális olajmennyiséget igénylő olajátkapcsoló (MOCB) típusokra. A BOCB esetében az átkapcsoló egységet egy földes potenciálú olajtankon belül helyezik. Itt az olajot mind izoláló, mind átkapcsoló médiumként használják. A MOCB esetében pedig az izoláló olajigény minimalizálása érdekében az átkapcsoló egységeket egy élő potenciálú izoláló kamrába helyezik egy izolátoros oszlop segítségével.

SF6 átkapcsoló

Az SF6 gáz gyakran használatos arc kikapcsoló médiumként magasfeszültségű alkalmazásokban. A szulfurhexaszilán gáz nagyon elektronegatív, kiváló izoláló és arc kikapcsoló tulajdonságokkal rendelkezik. Ezek a tulajdonságok lehetővé teszik, hogy a magasfeszültségi átkapcsolókat kisebb méretben és rövidebb kapcsolószakadással tervezzék. Kiváló izoláló képessége miatt segít a belső típusú kapcsolókészülék építésében magasfeszültségi rendszerekhez.

Vakuum átkapcsoló

A vákuumban nincs további ionizáció két elválasztott áramviselő kapcsoló között, a feszültség nullapontja után. Az eredeti ív a következő nullapont után meghal, de mivel nincs további ionizáció a feszültség első nullapontját követően, az ív kikapcsolása befejeződik. Bár az ív kikapcsolási módszer nagyon gyors a VCB-ben, mégsem alkalmas megoldás a magasfeszültségi kapcsolókészülékekhez, mert a nagyon magas feszültségre készült VCB nem gazdaságos.

Kapcsolókészülék típusai

• Gázizolált belső típus (GIS),

• Légizolált külső típus.

Hiba kezelés

Általában a hálózathoz csatlakoztatott terhelés induktív természetű. Ennek az induktanciának köszönhetően, amikor a rövidzárló áramot egy átkapcsoló állítja le, nagy visszaütő feszültség kialakulhat néhány száz Hz-es frekvenciájú rezgések formájában. Ez a feszültség két részből áll:

Nagy frekvenciájú rezgésekkel jellemzett tranzient visszaütő feszültség az ív kikapcsolása után.Ezután, amikor ez a nagy frekvenciájú rezgések elhalnak, a hálózati frekvenciájú visszaütő feszültség jelenik meg az átkapcsoló kapcsolói között.

Tranzient visszaütő feszültség

Az ív kikapcsolása után tranzient visszaütő feszültség jelenik meg az átkapcsoló kapcsolói között, nagy frekvenciával. Ez a tranzient visszaütő feszültség végső soron megközelíti a nyitott áramkör feszültségét. Ezt a visszaütő feszültséget a következőképpen ábrázolhatjuk:

A rezgések frekvenciáját a L és C áramkörparaméterek határozzák meg. A hálózatban lévő ellenállás enyhíti ezt a tranzient feszültséget. A tranzient visszaütő feszültség nem egyetlen frekvenciájú, hanem sokféle frekvencia kombinációja, ami a hálózat összetettségének köszönhető.

Hálózati frekvenciájú visszaütő feszültség

Ez más nem, mint a nyitott áramkör feszültsége, ami az átkapcsoló kapcsolói között jelenik meg, amint a tranzient visszaütő feszültség elhal. Háromfázis rendszerben a hálózati frekvenciájú visszaütő feszültség különbözik a különböző fázisokban. Legnagyobb az első fázisban. 

Ha a hálózat semleges pontja nincs földre kötve, az első kikapcsolandó poluson 1,5U feszültség jelenik meg, ahol U a fázisfeszültség. Földre kötött semleges rendszerben 1,3U lesz. Dämpelő ellenállás használatával korlátozható a tranzient visszaütő feszültség nagysága és emelkedési sebessége. 

Az ív kikapcsoló médium dielektrikus helyreállítása és a tranzient visszaütő feszültség emelkedési sebessége nagy hatással van a magasfeszültségi kapcsolókészülék rendszerben használt átkapcsoló teljesítményére. A léggömbös átkapcsolóban az ionizált levegő lassan helyreáll, tehát a levegő hosszú ideig tart, hogy visszaálljon a dielektrikus ereje. 

Ezért előnyös a kis értékű dämpelő ellenállás használata, hogy lassítsa a visszaütő feszültség emelkedési sebességét. Másrészről, a léggömbös átkapcsoló kevésbé érzékeny a kezdeti visszaütő feszültségre, mert az SF6 átkapcsolóban az átkapcsoló médium (SF6) gyorsabban helyreáll a dielektrikus erejében, mint a levegő. Alacsonyabb ívfeszültsége miatt az SF6 CB érzékenyebb a kezdeti visszaütő feszültségre.

Az olajátkapcsolóban az ív idő alatt nyomásos hidrogén gáz (amit az ív hőmérséklete miatti olaj újracsatolódása során keletkezik) gyorsan helyreállítja a dielektrikus erejet az áram nullapontja után. Ezért az OCB érzékenyebb a visszaütő feszültség emelkedési sebességére. Ugyanakkor érzékenyebb a kezdeti tranzient visszaütő feszültségre is.

Rövid vonalhiba

A rövid vonalhiba a hálózatban a 5 km-nél rövidebb vonalhosszon bekövetkező rövidzárló hibát jelenti. Kétszeres frekvenciát adunk a kapcsolóra, és a forrás és a vonal oldali tranzient visszaütő feszültség különbsége, mindkét feszültség a kapcsolók megszakítása előtti pillanatbeli értékről indul.

A beszállító oldalon a feszültség a beszállító frekvencián rezeg, és végső soron megközelíti a nyitott áramkör feszültségét. A vonal oldalon, a megszakítás után, a befogott töltések kezdeti hullámzások formájában haladnak át a vezetéken, mivel nincs vezető feszültség a vezető oldalon, a feszültség végül nulla lesz a vonal veszteségei miatt.