Vad är högspänningsbrytare?

Vad är högspänningsbrytare?

Definition av högspänningsbrytare

Högspänningsbrytare definieras som utrustning som hanterar spänningar över 36 kV för att säkerställa säker och effektiv strömfördelning.

Huvudkomponenter

Högspänningsbrytare, såsom lufttrycksbrytare, oljebrytare, SF6-brytare och vakuumkretsavbrottsbrytare, är nödvändiga för att bryta högspänningsströmmar.

Nödvändiga egenskaper hos högspänningsbrytare

De nödvändiga egenskaperna som ska finnas i en högspänningsbrytare, för att säkerställa säker och pålitlig drift, måste kunna hantera,

• Terminalfel.

• Kortslutningsfel på korta linjer.

• Transformer eller reaktorer magnetiserande ström.

• Energisering av långa transmissionslinjer.

• Laddning av kondensatorbank.

• Brytning av fasförskjutning.

Lufttrycksbrytare

I detta design används en stråle av högtrycksluft för att kväva bågen mellan två separerade kontakter, när bågens jonisering är minst vid strömzero.

Oljebrytare

Denna klassificeras ytterligare som bulkoljebrytare (BOCB) och minimumoljebrytare (MOCB). I BOCB placeras avbrottsenheten inuti en oljetank med jordpotential. Här används oljan både som isolerande och avbrottande medium. I MOCB däremot kan kravet på isolerande olja minimeras genom att placera avbrottsenheter i en isolerande kammare vid livpotential på en isolatorstolpe.

SF6-brytare

SF6-gas används ofta som ett brytningsmedium i högspänningsapplikationer. Sulfexahexafluoridgas har en hög elektronegativitet med utmärkta dielektriska och brytningsegenskaper. Dessa egenskaper gör det möjligt att designa högspänningsbrytare med mindre dimensioner och kortare kontaktavstånd. Dess superiösa isolerande förmåga hjälper också till att konstruera inomhusbrytare för högspänningssystem.

Vakuumkretsavbrottsbrytare

I ett vakuum finns det ingen ytterligare jonisering mellan två separerade strömbärande kontakter, efter strömzero. Den ursprungliga bågen orsakas av den kommer att dö så snart nästa zero-korsning men eftersom det inte finns någon möjlighet till ytterligare jonisering när strömmen passerat sitt första zero, slutförs brytningsprocessen. Även om brytningsmetoden är mycket snabb i VCB, är det inte ännu en lämplig lösning för högspänningsbrytare, eftersom VCB gjorda för väldigt höga spänningsnivåer inte är ekonomiska alls.

Typer av brytare

• Gasisolerade inomhusmodeller (GIS),

• Luftisolerade utomhusmodeller.

Felförvaltning

Generellt sett är lasten ansluten till strömsystemet induktiv. På grund av denna induktans, när kortslutningsströmmen precis avbryts av en brytare, finns det en risk för hög återställningsvoltage med högfrekventa svängningar i storleksordningen några hundra Hz. Denna voltage har två delar

Transient återställningsvoltage med högfrekventa svängningar omedelbart efter bågens upphör.Efter att dessa högfrekventa svängningar dämpats, dyker upp nätväxtåterställningsvoltage över brytarkontakterna.

Transient återställningsvoltage

Omedelbart efter bågens upphör dyker transient återställningsvoltage upp över brytarkontakterna, med hög frekvens. Denna transient återställningsvoltage närmar sig slutligen öppna kretsens voltage. Denna återställningsvoltage kan representeras som

Frekvensen av svängning styrs av kretsparametrarna L och C. Motståndet i strömkretsen dämpar denna transient voltage. Transient återställningsvoltage har inte en enda frekvens, det är en kombination av många olika frekvenser på grund av komplexiteten i strömnätet.

Nätväxtåterställningsvoltage

Detta är inget annat än öppna kretsens voltage som dyker upp över brytarkontakterna, omedelbart efter att transient återställningsvoltage dämpats. I trefas-system skiljer sig nätväxtåterställningsvoltage mellan olika faser. Den är högst i den första fasen. 

Om nätets neutral inte är jordad, är spänningen över den första polen som ska klargas 1,5U där U är fasvoltage. I ett jordat neutralsystem blir det 1,3U. Genom att använda dämpningsresistor kan magnituden och hastigheten för ökningen av transient återställningsvoltage begränsas. 

Dielektrisk återhämtning av brytningsmedium och hastigheten för ökningen av transient återställningsvoltage har stor betydelse för prestandan hos brytare i högspänningsbrytarsystem. I en lufttrycksbrytare deioniseras den en gång ioniserade luften mycket långsamt, vilket innebär att luften tar lång tid att återhämta sin dielektriska styrka. 

Därför är det fördelaktigt att använda en låg-värde brytarrörelse för att sakta ner hastigheten för ökningen av återställningsvoltage.

Å andra sidan är ABCB mindre känslig för den initiala återställningsvoltagen på grund av hög bågsvoltage i SF6-brytare, där avbrottande medium (SF6) har en snabbare hastighet för återhämtning av dielektrisk styrka än luft. Lägre bågsvoltage gör SF6 CB mer känslig för den initiala återställningsvoltagen.

I oljebrytare, under bågen produceras pressuriserad vätgas (producerad under recombination av olja på grund av bågtillstånd) ger snabb återhämtning av dielektrisk styrka omedelbart efter strömzero. Därför är OCB mer känslig för hastigheten för ökningen av återställningsvoltage. Den är också mer känslig för den initiala transient återställningsvoltagen.

Kort linjefel

Kort linjefel i transmissionsnät definieras som kortslutningsfel som inträffar inom 5 km av linjens längd. Dubbel frekvens påverkar brytaren och skillnaden mellan källsidans och linjesidans transient återställningsvoltage, båda voltager börjar från momentana värden vid motsättningen av brytaren före avbrottet.

På källsidan kommer voltage att svänga med källfrekvens och närmar sig slutligen öppna kretsens voltage. På linjesidan, efter avbrott, fastnar laddningar i initiala resandevågor genom transmissionslinjen, eftersom det inte finns någon drivande voltage på drivsidan, blir voltage slutligen noll på grund av linje-förluster.