Що таке високовольтне комутаційне обладнання

Що таке високовольтне комутаційне обладнання?

Визначення високовольтного комутаційного обладнання

Високовольтне комутаційне обладнання — це обладнання, яке керує напругами вище 36 кВ для забезпечення безпечного та ефективного розподілу електроенергії.

Основні компоненти

Високовольтні вимикачі, такі як вимикачі з повітряним потоком, масляні, SF6 та вакуумні, є необхідними для переривання високовольтних струмів.

Основні характеристики високовольтного вимикача

Основні характеристики, які мають бути забезпечені в високовольтному вимикачу, для забезпечення безпечного та надійного функціонування вимикачів, використовуваних у високовольтному комутаційному обладнанні, повинні мати можливість безпечного управління при,

• Помилках на кінцевих вузлах.

• Коротких замиканнях на коротких лініях.

• Магнітному струмі трансформаторів або реакторів.

• Запитанні довгих ліній передачі.

• Зарядженні банків конденсаторів.

• Перемиканні невзаємно несинхронізованих послідовностей.

Вимикач з повітряним потоком

У цьому проекті використовується потік високого тиску стиснутого повітря для гасіння дуги між двома відокремленими контактами, коли іонізація стовпа дуги найменша при нульовому струмі.

Масляний вимикач

Цей тип поділяється на масляний вимикач з великим об'ємом (BOCB) та масляний вимикач з мінімальним об'ємом (MOCB). У BOCB прериваючий блок розташований всередині резервуара з маслом, який має земну потенціал. Тут масло використовується як ізоляційна, так і прериваюча середа. У MOCB, натомість, вимоги до ізоляційного масла можна зменшити, розташувавши прериваючі блоки у камері ізоляції на живому потенціалі на стовпчику ізолятора.

Вимикач SF6

Газ SF6 часто використовується як середа для гасіння дуги у високовольтних застосуваннях. Гексафторид сульфуру має високу електронегативність, відмінні ізоляційні та дугогасні властивості. Ці властивості дозволяють проектувати високовольтні вимикачі з меншими розмірами та коротшими шляхами контактів. Його відмінні ізоляційні властивості також допомагають будувати внутрішні типи комутаційного обладнання для високовольтних систем.

Вакуумний вимикач

У вакуумі немає подальшої іонізації між двома відокремленими контактами, після переходу струму через нуль. Перша дуга, спричинена цим, загасне, як тільки наступне перетинання нуля, але оскільки немає можливості подальшої іонізації, коли струм перетинає свій перший нуль, гасіння дуги завершується. Хоча метод гасіння дуги в VCB дуже швидкий, але поки це не є відповідним рішенням для високовольтного комутаційного обладнання, оскільки VCB, створений для дуже високого рівня напруги, не є економічно вигідним.

Типи комутаційного обладнання

• Газоізольоване внутрішнє (GIS),

• Повітряно-ізольоване зовнішнє.

Управління аваріями

Зазвичай навантаження, підключене до електроенергетичної системи, має індуктивний характер. Через цю індуктивність, коли короткий струм просто переривається вимикачем, є можливість високої напруги повторного запалення високочастотної осциляції порядку кількох сотень Гц. Ця напруга складається з двох частин

Перехідна відновлювальна напруга з високочастотною осциляцією негайно після зникнення дуги.Після затухання цієї високочастотної осциляції, напруга відновлення промислової частоти з'являється між контактами вимикача.

Перехідна відновлювальна напруга

Негайно після зникнення дуги перехідна відновлювальна напруга з'являється між контактами вимикача, з високою частотою. Ця перехідна відновлювальна напруга врешті-решт наближається до напруги відкритого контура. Цю відновлювальну напругу можна представити як

Частота осциляції регулюється параметрами контуру L і C. Опір, присутній у електроенергетичному контурі, гасить цю перехідну напругу. Перехідна відновлювальна напруга не має однієї частоти, це поєднання багатьох різних частот через складність електроенергетичної мережі.

Напруга відновлення промислової частоти

Це просто напруга відкритого контура, яка з'являється між контактами вимикача, негайно після затухання перехідної відновлювальної напруги. У трьохфазній системі напруга відновлення промислової частоти відрізняється в різних фазах. Вона найвища в першій фазі. 

Якщо нейтраль мережі не заземлена, напруга між першим полюсом, який треба очистити, становить 1,5U, де U — фазова напруга. У системі з заземленою нейтраллю, вона становитиме 1,3U. Використовуючи демпферний резистор, можна обмежити величину та швидкість зростання перехідної відновлювальної напруги. 

Діелектричне відновлення середовища гасіння дуги та швидкість зростання перехідної відновлювальної напруги мають великий вплив на продуктивність вимикача, використовуваного у високовольтній системі комутаційного обладнання. У вимикачі з повітряним потоком, коли повітря іонізується, воно дезіонізується дуже повільно, тому повітря потребує довгий час для відновлення діелектричної стійкості. 

Ось чому бажано використовувати резистор з низьким значенням, щоб повільніше збільшувати швидкість зростання відновлювальної напруги.

З іншого боку, ABCB менш чутливий до початкової відновлювальної напруги через високу напругу дуги у вимикачі SF6, середовище переривання (SF6) має швидшу швидкість відновлення діелектричної стійкості, ніж повітря. Нижча напруга дуги робить вимикач SF6 більш чутливим до початкової відновлювальної напруги.

У масляному вимикачі, під час дуги, стиснений водневий газ (утворений в результаті рекомбінації масла через температуру дуги) забезпечує швидке відновлення діелектричної стійкості негайно після переходу струму через нуль. Тому OCB більш чутливий до швидкості зростання відновлювальної напруги. Він також більш чутливий до початкової перехідної відновлювальної напруги.

Короткий замикання на короткій лінії

Короткий замикання на короткій лінії в мережі передачі визначається як короткий замикання, що відбувається в межах 5 км довжини лінії. Подвійна частота, що накладається на вимикач, і різниця між перехідною відновлювальною напругою на стороні джерела та лінії, обидві напруги починаються з моментальних значень перед перериванням вимикача.

На стороні живлення напруга буде осцилювати з частотою живлення і врешті-решт наближатиметься до напруги відкритого контура. На стороні лінії, після переривання, заряджені волни початково проходять через лінію передачі, оскільки на стороні джерела немає напруги, напруга врешті-решт стане нульовою через втрати в лінії.