Strømskifte ute av fase i høyspenningsbrytere

Edwiin

Felt: Strømskru

China

Når to deler av et elektrisk nettverk med samme driftsspenning kobles sammen, oppstår det en faseskifteswitchingfenomen hvis deres ekvivalente kilder har ulike fasevinkler, med noen eller alle fasene som er 180° ut av fase. Under switchingoperasjonen møter sirkuitsbryteren kildestrømmer med forskjellige fasevinkler, noe som fører til at det oppstår faseforskjellstrømmer i forbindelsen. Disse strømmene må pålitelig avbrytes av sirkuitsbryterne på begge sider av forbindelsen.

Spesielt resulterer fasevinkel-forskjellen mellom de roterende vektorene som representerer kildestrømmene, i asynkrone øyeblikksstrømsformer, noe som fører til betydelige overgangsstrømmer og spenningsbelastninger i det øyeblikket switchingen skjer. For overgangsgjenopprettingsstrøm (TRV) er denne switchingoppgaven karakterisert av aktive effektkilder på begge sider av sirkuitsbryteren, noe som øker kompleksiteten og utfordringene ved switchingoperasjonen.

Som vist i figur 1, anta at effektkildene S1 og S2 representerer to kilder med ulike fasevinkler. Når sirkuitsbryteren switcher mellom disse to kildene, kan fasevinkel-forskjellen føre til en betydelig økning i overgangsstrøm, noe som stiller høyere krav til sirkuitsbryteren. Derfor må sirkuitsbryteren ha tilstrekkelig kapasitet til å håndtere disse høybelastede forhold, for å sikre trygge og pålitelige switchingoperasjoner.

Sammenfatting av nøkkelpunkter

Faseskifteswitching: Oppstår når det switches mellom to kilder med ulike fasevinkler.
Overgangsstrømmer: Betydelige overgangsstrømmer genereres på grunn av fasevinkel-forskjeller.
Overgangsgjenopprettingsstrøm (TRV): Switchingoppgaven innebærer aktive effektkilder på begge sider av sirkuitsbryteren, noe som øker kompleksiteten.
Krav til sirkuitsbryter: Sirkuitsbryteren må være i stand til å håndtere høybelastede forhold for å sikre trygge og pålitelige switchingoperasjoner.

I de tidligere diskuterte feilswitchingoppgaver, går TRV-komponenten på belastningsiden til slutt til null. Men i faseskifteswitching, går TRV-komponenten på S2-siden gradvis til gjenopprettingsstrømmen (RV) på nettets frekvens fra S2-kilden. Som vist i figur 2, antar vi at spenningsfaseforskjellen mellom de to kildene er 90°, og kortslutningsreaktorene har like impedanser.

Derfor er den primære egenskapen ved faseskifteswitchingoperasjonen ekstremt høye TRV-toppverdier, mens stigningshastigheten for restrikingstrøm (RRRV) og strøm forbli relativt moderate. Ettersom TRV-toppverdien under faseskiftetilstand er den høyeste av alle switchingoperasjoner, brukes den typisk som referanse for å evaluere andre komplekse switchingtilstand, som å rydde feil på langdistansetransmisjonslinjer eller håndtere feil på seriekompenderte linjer.

Sammenfatting av nøkkelpunkter:

Belastningsidens TRV: I alle tilfeller går TRV-komponenten på belastningsiden til null. S2-sidens TRV i faseskift: Går til gjenopprettingsstrømmen (RV) på nettets frekvens fra S2-kilden.
TRV-toppe: Ekstremt høye under faseskifteswitching.
RRRV og strøm: Forblir relativt moderate.
Referansestandard: TRV-toppe under faseskiftetilstand er den høyeste, noe som gjør den til en vanlig referanse for å evaluere andre komplekse switchingtilstand.

Egenskaper ved TRV i faseskifteswitching

I de tidligere diskuterte feilswitchingtilfellene, går TRV-komponenten på belastningsiden til null i alle tilfeller. Men i faseskifteswitching, går TRV-komponenten på $S_{2}$ -siden til gjenopprettingsstrømmen (RV) på nettets frekvens fra $S_{2}$ -kilden. Dette oppførselen vises i figur 2, hvor det antas at spenningsfaseforskjellen mellom de to kildene er 90°, og kortslutningsreaktorene er like.

Forfinet beskrivelse

I de tidligere diskuterte feilswitchingtilfellene, går TRV-komponenten på belastningsiden alltid til null. Men i faseskifteswitching, går TRV-komponenten på $S_{2}$ -siden til gjenopprettingsstrømmen (RV) på nettets frekvens fra $S_{2}$ -kilden. Som vist i figur 2, antas det en 90° faseforskjell mellom de to effektkildene og like kortslutningsreaktorene.

Derfor er de viktigste egenskapene ved faseskifteswitchingoperasjon:

Ekstremt høye TRV-toppe: Toppeverdiene for TRV er betydelig høyere sammenlignet med andre switchingmoduser.
Moderate RRRV og strøm: Stigningshastigheten for restrikingstrøm (RRRV) og strømnivåer forbli moderate, til tross for de høye TRV-toppe.

Ettersom TRV-toppe under faseskiftetilstand er de høyeste av alle switchingmoduser, brukes dette ofte som referanse for å evaluere andre spesielle switchingtilstand, som:

Rydde feil på lange transmisjonslinjer
Håndtere feil på seriekompenderte linjer

Sammenfatting av nøkkelpunkter:

Belastningsidens TRV: Går alltid til null i alle feilswitchingtilfeller.
$S_{2}$ -sidens TRV i faseskift: Går til gjenopprettingsstrømmen (RV) på nettets frekvens fra $S_{2}$ -kilden.
TRV-toppe: Ekstremt høye under faseskifteswitching.
RRRV og strøm: Forblir relativt moderate.
Referansestandard: TRV-toppe under faseskiftetilstand er de høyeste, noe som gjør dem til en vanlig benchmark for å evaluere andre komplekse switchingtilstand.

Figur 3 illustrerer to scenarioer som kan føre til faseskiftetilstand. I det første scenarioet (venstre bilde), kobles en generator feilaktig til nettet av en sirkuitsbryter ved en feil fasevinkel. I det andre scenarioet (høyre bilde), mister ulike deler av transmisjonsnettverket synkronisering, ofte på grunn av en kortslutning et sted i nettverket.

I begge tilfeller flyter faseforskjellstrømmer gjennom nettet, som må pålitelig avbrytes av sirkuitsbryterne. Disse situasjonene stiller betydelige utfordringer for strømsystemet, da faseskifte kan føre til høye overgangsstrømmer og spenninger, noe som krever at sirkuitsbryterne håndterer disse ekstreme forhold effektivt.