Wat is hoogspanningschakelapparatuur?

Wat is hoogspanningschakelapparatuur?

Definitie van hoogspanningschakelapparatuur

Hoogspanningschakelapparatuur wordt gedefinieerd als apparatuur die spanningen boven 36KV beheert om veilige en efficiënte stroomverdeling te garanderen.

Belangrijkste componenten

Hoogspanningsstroomonderbrekers, zoals luchtgeblazen, olie, SF6 en vacuümstroomonderbrekers, zijn essentieel voor het onderbreken van hoge spanningen.

Essentiële kenmerken van een hoogspanningsstroomonderbreker

De essentiële kenmerken die in een hoogspanningsstroomonderbreker moeten worden opgenomen, om veilig en betrouwbaar te kunnen werken, moeten in staat zijn om veilig te worden bediend voor,

• Eindfouten.

• Kortsluitingen op korte lijnen.

• Magnetisatie-stroom van transformatoren of reactors.

• Energisering van lange overdrachtlijnen.

• Opladen van condensatorbanken.

• Schakelen van niet-in-fase sequenties.

Luchtgeblazen stroomonderbreker

In dit ontwerp wordt een straal van hoogdruk samengeperste lucht gebruikt om de boog tussen twee loskomende contacten te doven, wanneer de ionisatie van de boogkolom minimaal is bij nulstroom.

Oliestroomonderbreker

Dit wordt verder ingedeeld als bulk oliestroomonderbreker (BOCB) en minimum oliestroomonderbreker (MOCB). Bij BOCB wordt de onderbrekingsunit geplaatst in een olie-tank met aardpotentiaal. Hier wordt olie gebruikt als zowel isolerende als onderbrekende medium. Bij MOCB daarentegen, kan de vereiste hoeveelheid isolerende olie worden geminimaliseerd door de onderbrekingsunits te plaatsen in een isolerende ruimte op levend potentiaal op een isolatorkolom.

SF6-stroomonderbreker

SF6-gas wordt vaak gebruikt als een boogdovend medium in toepassingen met hoge spanning. Sulfur hexafluoride gas is zeer elektronegatief, met uitstekende isolerende en boogdovende eigenschappen. Deze eigenschappen maken het mogelijk om hoogspanningsstroomonderbrekers te ontwerpen met kleinere afmetingen en kortere contactafstanden. De superieure isolerende capaciteit helpt ook bij het bouwen van binnenshuistype schakelapparatuur voor hogespanningssystemen.

Vacuümstroomonderbreker

In een vacuüm is er geen verdere ionisatie tussen twee gescheiden stroomvoerende contacten, na nulstroom. De initiële boog wordt veroorzaakt en sterft uit zodra de volgende nulpassing bereikt is, maar omdat er geen voorziening is voor verdere ionisatie nadat de stroom zijn eerste nulpassing heeft overschreden, is het boogdoven voltooid. Hoewel de methode van boogdoven zeer snel is in VCB, is het nog steeds geen geschikte oplossing voor hoogspanningschakelapparatuur, omdat VCB's voor zeer hoge spanningenniveaus economisch gezien niet haalbaar zijn.

Soorten schakelapparatuur

• Gasgeïsoleerde binnenshuis type (GIS),

• Luchtgeïsoleerde buitenshuis type.

Foutbeheer

Over het algemeen is de belasting verbonden aan het energie-systeem inductief van aard. Door deze inductie, wanneer de kortsluitstroom net wordt onderbroken door een stroomonderbreker, bestaat er een kans op een hoge herstelspanning van hoogfrequente trillingen in orde van enkele honderden Hz. Deze spanning heeft twee delen

Tijdelijke herstelspanning met hoogfrequente trillingen onmiddellijk na de boogextinctie.Na het wegzinken van deze hoogfrequente trillingen, verschijnt de netspanningsherstelspanning over de OCB-contacten.

Tijdelijke herstelspanning

Net na de extinctie van de boog verschijnt de tijdelijke herstelspanning over de OCB-contacten, met hoge frequentie. Deze tijdelijke herstelspanning nadert uiteindelijk de open circuit spanning. Deze herstelspanning kan worden weergegeven als

De frequentie van de trilling wordt bepaald door de circuitsparameters L en C. De weerstand in het netschakeling dempt deze tijdelijke spanning. De tijdelijke herstelspanning heeft niet één frequentie, het is een combinatie van vele verschillende frequenties door de complexiteit van het netsysteem.

Netspanningsherstelspanning

Dit is niets anders dan de open circuit spanning die over de OCB-contacten verschijnt, net nadat de tijdelijke herstelspanning is gedempt. In een driefasesysteem verschilt de netspanningsherstelspanning in verschillende fasen. Het is het hoogst in de eerste fase. 

Als het netwerkneutraal niet is aangesloten, is de spanning over de eerste paal die wordt vrijgegeven 1,5U waar U de fasespanning is. In een aangesloten neutrale systeem, zal het 1,3U zijn. Door gebruik te maken van een dempende weerstand, kan de grootte en het tempo van de stijging van de tijdelijke herstelspanning worden beperkt. 

De dielectrische herstel van het boogdovend medium en het tempo van de stijging van de tijdelijke herstelspanning hebben grote invloed op de prestaties van de stroomonderbreker die in het hoogspanningschakelapparatuursysteem wordt gebruikt. In een luchtgeblazen stroomonderbreker, wordt eenmaal geioniseerde lucht zeer langzaam de-ioniseerd, waardoor lucht een lange tijd nodig heeft om de dielectrische sterkte te herstellen. 

Daarom is het preferabel om een laagwaardige onderbrekerweerstand te gebruiken om het tempo van de stijging van de herstelspanning te vertragen.

Aan de andere kant is ABCB minder gevoelig voor de initiële herstelspanning vanwege de hoge boogspanning in de SF6-stroomonderbreker, waarbij het onderbrekende medium (SF6) een sneller tempo van herstel van de dielectrische sterkte heeft dan lucht. Lagere boogspanning maakt de SF6 CB gevoeliger voor de initiële herstelspanning.

In de oliestroomonderbreker, tijdens de boog, levert gepresterde waterstofgas (dat wordt geproduceerd door de recombinatie van olie door de boogtemperatuur) een snelle herstel van de dielectrische sterkte onmiddellijk na nulstroom. Daarom is OCB gevoeliger voor het tempo van de stijging van de herstelspanning. Het is ook gevoeliger voor de initiële tijdelijke herstelspanning.

Korte lijnfout

Een korte lijnfout in het transportnetwerk wordt gedefinieerd als kortsluitfouten die binnen 5 km van de lengte van de lijn optreden. Dubbele frequentie die wordt opgelegd op de stroomonderbreker en het verschil tussen de bron- en lijnzijde tijdelijke herstelspanning, beide spanningen beginnen vanaf momentane waarden bij de tegenovergestelde zijde van de stroomonderbrekers vóór de interruptie.

Aan de voorzijde zal de spanning oscilleren met de netspanning en uiteindelijk benaderen de open circuit spanning. Aan de lijnzijde, na de interruptie, gevangen ladingen initiële reisk golven door de overdrachtlijn, aangezien er geen aandrijvingsspanning is aan de aandrijvingszijde, wordt de spanning uiteindelijk nul door de lijnverliezen.