Co to jest aparatura wysokiego napięcia?

Co to jest wysokonapiorny przestawiacz?

Definicja wysokonapiornego przestawiacza

Wysokonapiorny przestawiacz to urządzenie zarządzające napięciami powyżej 36 kV, zapewniające bezpieczne i efektywne rozprowadzanie energii.

Główne komponenty

Wysokonapiorne wyłączniki obwodowe, takie jak wyłączniki z dmuchaniem powietrza, oleju, SF6 i próżniowe, są niezbędne do przerwania dużych prądów o wysokim napięciu.

Podstawowe cechy wysokonapiornego wyłącznika obwodowego

Podstawowe cechy, które należy zapewnić w wysokonapiornym wyłączniku obwodowym, aby zagwarantować bezpieczne i niezawodne działanie wyłączników używanych w wysokonapiornych przestawiaczach, muszą obejmować możliwość bezpiecznej eksploatacji dla,

• Awarii na końcówkach.

• Krótkich awarii linii.

• Prądów magnetyzujących transformatorów lub reaktorów.

• Zasilania długich linii przesyłowych.

• Ładowania banków kondensatorów.

• Przełączenia poza fazą sekwencji.

Wyłącznik obwodowy z dmuchaniem powietrza

W tym rozwiązaniu, do gaszenia łuku między dwoma oddzielającymi się kontaktami, gdy jonizacja łuku jest najmniejsza przy zerowym prądzie, stosuje się strumień sprężonego powietrza pod wysokim ciśnieniem.

Olejowy wyłącznik obwodowy

Ten typ jest dalej klasyfikowany jako wyłącznik obwodowy z dużą ilością oleju (BOCB) i wyłącznik obwodowy z małą ilością oleju (MOCB). W BOCB jednostka przerzucająca jest umieszczona w zbiorniku oleju o potencjale ziemnym. Olej służy zarówno jako izolator, jak i środek przerzucający. W MOCB, natomiast, wymagania dotyczące izolacyjnego oleju można zminimalizować, umieszczając jednostki przerzucające w izolowanej komorze o potencjale żywej części na kolumnie izolatora.

Wyłącznik obwodowy SF6

Gaz SF6 jest powszechnie stosowany jako środek gaszenia łuku w aplikacjach wysokonapiowych. Sześciufluorek siarki jest bardzo elektroujemny, z doskonałymi właściwościami dielektrycznymi i gaszenia łuku. Te właściwości pozwalają projektować wysokonapiowe wyłączniki obwodowe o mniejszych wymiarach i krótszych odstępach między kontaktami. Jego wyższa zdolność izolacyjna również wspomaga budowę wewnętrznego typu przestawiaczy dla systemów wysokonapiowych.

Próżniowy wyłącznik obwodowy

W próżni, po zerowym prądzie, nie ma dalszej jonizacji między dwoma oddzielonymi kontaktami przeprowadzającymi prąd. Początkowy łuk, który powstaje, zgaśnie natychmiast po kolejnym przecięciu przez zero, ale ponieważ nie ma możliwości dalszej jonizacji, gdy prąd przekroczy swoje pierwsze zero, gaszenie łuku zostaje ukończone. Chociaż metoda gaszenia łuku jest bardzo szybka w VCB, to nie jest jeszcze odpowiednim rozwiązaniem dla wysokonapiowych przestawiaczy, ponieważ VCB skonstruowane dla bardzo wysokich napięć nie są ekonomiczne.

Rodzaje przestawiaczy

• Gazowo izolowany typ wewnętrzny (GIS),

• Powietrznie izolowany typ zewnętrzny.

Zarządzanie awariami

Ogólnie rzecz biorąc, obciążenie podłączone do systemu energetycznego ma indukcyjny charakter. Dzięki tej indukcyjności, gdy krótkozamknięty prąd jest właśnie przerwany przez wyłącznik obwodowy, istnieje ryzyko wysokiego napięcia ponownego zapalenia o wysokiej częstotliwości drgań w zakresie kilkuset Hz. To napięcie składa się z dwóch części

Pochodne napięcie odzysku z wysokoczęstotliwościowymi drganiami bezpośrednio po zgaszeniu łuku.Po zaniku tych wysokoczęstotliwościowych drgań, pojawia się napięcie odzysku częstotliwości zasilania między kontaktami CB.

Pochodne napięcie odzysku

Natychmiast po zgaszeniu łuku, pochodne napięcie odzysku pojawia się między kontaktami CB, z wysoką częstotliwością. To pochodne napięcie odzysku ostatecznie zbliża się do napięcia otwartego obwodu. To napięcie odzysku można przedstawić jako

Częstotliwość drgań jest określana przez parametry obwodu L i C. Opór obecny w obwodzie zasilania tłumiony jest to pochodne napięcie. Pochodne napięcie odzysku nie ma pojedynczej częstotliwości, jest kombinacją wielu różnych częstotliwości ze względu na złożoność sieci energetycznej.

Napięcie odzysku częstotliwości zasilania

To nic innego jak napięcie otwartego obwodu pojawiające się między kontaktami CB, bezpośrednio po zaniku pochodnego napięcia odzysku. W trójfazowym systemie napięcie odzysku częstotliwości zasilania różni się w różnych fazach. Jest najwyższe w pierwszej fazie. 

Jeśli neutralna sieć nie jest zziemiona, napięcie między pierwszym biegunem do wyczyszczenia wynosi 1,5U, gdzie U to napięcie fazowe. W zzieminionej sieci neutralnej będzie to 1,3U. Używając rezystora tłumienia, można ograniczyć amplitudę i tempo wzrostu pochodnego napięcia odzysku. 

Odnowienie dielektryczne środka gaszenia łuku i tempo wzrostu pochodnego napięcia odzysku mają duży wpływ na działanie wyłącznika obwodowego używanego w systemie wysokonapiowego przestawiacza. W wyłączniku obwodowym z dmuchaniem powietrza, raz jonizowane powietrze dejonizuje się bardzo wolno, co sprawia, że powietrze potrzebuje dużo czasu, aby odzyskać swoją moc dielektryczną. 

Dlatego preferuje się używanie rezystora o niskiej wartości, aby spowolnić tempo wzrostu napięcia odzysku. Z drugiej strony, ABCB jest mniej wrażliwy na początkowe napięcie odzysku z powodu wysokiego napięcia łuku w wyłączniku obwodowym SF6, środek przerzucający (SF6) ma szybsze tempo odnowienia mocy dielektrycznej niż powietrze. Niskie napięcie łuku sprawia, że wyłącznik SF6 jest bardziej wrażliwy na początkowe napięcie odzysku.

W olejowym wyłączniku obwodowym, podczas łuku, spressowany gaz wodory (powstający podczas rekombinacji oleju z powodu temperatury łuku) zapewnia szybkie odnowienie mocy dielektrycznej bezpośrednio po zerowym prądzie. Dlatego OCB jest bardziej wrażliwy na tempo wzrostu napięcia odzysku. Jest również bardziej wrażliwy na początkowe pochodne napięcie odzysku.

Krótkozamknięcie linii

Krótkozamknięcie linii w sieci przesyłowej definiuje się jako krótkozamknięcia występujące w ciągu 5 km długości linii. Podwójna częstotliwość wpływa na wyłącznik obwodowy, a różnica między pochodnym napięciem odzysku źródła i linii, oba napięcia zaczynają się od chwilowych wartości przed przerwaniem przez wyłącznik obwodowy.

Po stronie zasilania, napięcie będzie oscylować z częstotliwością zasilania i ostatecznie zbliży się do napięcia otwartego obwodu. Po stronie linii, po przerwaniu, uwięzione ładunki początkowe fale bieżące przez linię przesyłową, ponieważ nie ma napędu napięcia po stronie napędowej, napięcie ostatecznie staje się zerowe ze względu na straty linii.