Dövlət Qırğınca Təhlükəsizlik Sisteminin Paralel Reaktorunda Gerilim Artımı
Shunt-Reactor Switching: A Common Practice in Inductive-Load Switching
Shunt-reactor switching induktiv yük anahtarlama prosedürlerinin en yaygın uygulamalarından biridir. Shunt reaktörleri, hava yolu kapasitansını telafi etmek için kurulur ve anlık hat yüküne bağlı olarak devrede veya dışarıda bırakılır. Bir shunt reaktörü, dağılmış devre elemanı olarak ele alındığında, eşdeğer yük devresi basit bir LC (indüktör-kapasitör) devresine indirgenebilir.
Kesme Anındaki Gerilim Dalgalanmaları
Kesme anında, genellikle akım kesilmesi ile ilgili olduğu gibi, LC devresi gerilim dalgalanmaları üretir. Maksimum gerilim, , sistem geriliminin 1 per unit (p.u.) değerine ek olarak akım kesilmesinden kaynaklanan ek katkı ile zirveye ulaşır. Tipik olarak, tek frekansta osilasyonel geçici toparlanma gerilimi (TRV), IEC 62271-110 standartlarına göre, 72.5 kV nominal gerilimde 6.8 kHz ile 800 kV'de 1.5 kHz arasında değerler alır.
Kısa Arklama Süresi ve Yeniden Ateşlenme Riski
Kapasitif akım anahtarlama gibi, reaktör akımı yeterince düşük olduğundan, çok kısa arklama süresi sonrasında kesme gerçekleşebilir. Bu kısa süre, devre kesicinin boşluğunun akım sıfır noktasında TRV'ye karşı durabilecek kadar genişlemesi için yeterli olmayabileceği anlamına gelir. Bu durum gerçekleştiğinde, bir aralığı aşma meydana gelir ve yeniden ateşlenme oluşur. Bu durumda, yüksek frekanslı TRV'nin güç frekansının çeyrek dönem içinde yeniden ateşlenmesine neden olması sebebiyle, yeniden ateşlenme yeniden ateşlenme olarak adlandırılır.
Endüktif Yeniden Ateşlenmedeki Düşük Enerji Serbest Bırakımı
Kapasitif devrelerdeki yeniden ateşlenme aksine, endüktif yeniden ateşlenme serbest bırakılan enerji oldukça düşüktür, çoğunlukla dağılmış kapasitörün serbest bırakılmasıdır. Kısa süreli yüksek frekanslı yeniden ateşlenme akımı akar ve boşluk olaydan sonra kurtulabilir veya kurtulamayabilir. Yeniden ateşlenme akımı akarken, açılan boşluk sadece biraz daha yüksek bir aralığı aşma gerilimine ulaşır. Yeniden ateşlenme akımı kesildikten sonra, sonraki daha yüksek TRV tekrar yeniden ateşlenmeye neden olabilir. Bu, kısa süreli iletkenlik döneminde reaktördeki güç frekansı akımın biraz artması ve ikinci TRV'nin öncekinden daha dik ve potansiyel olarak daha yüksek olması nedeniyle daha olasıdır.
Çoklu Yeniden Ateşlenmeler ve Gerilim Artışı
Yeniden ateşlenmelerin dizisi çoklu yeniden ateşlenme olarak adlandırılır ve yeniden ateşlenme geriliminin kademeli artışı (endüktif) gerilim yükseltmesi olarak ifade edilir. Çoklu yeniden ateşlenmeler, gaz ve yağlı devre kesiciler için özellikle zorlayıcı olabilir, bu nedenle shunt-reaktör anahtarlama bazen "devre kesicinin kabusu" olarak adlandırılır. Özellikle, shunt-reaktör anahtarlamanın günlük bir operasyon olması, bu cihazlar için sık görülen bir stres kaynağı yapmaktadır.
Çoklu Yeniden Ateşlenmelerle SF6 Devre Kesici Testinin Analizi
Verilen SF6 devre kesici testi figüründe, toparlanma öncesi yedi yeniden ateşlenme gözlemlenebilir. Her yeniden ateşlemenin hemen ardından, çok yüksek frekansta bir yeniden ateşlenme akımı boşluğu yaklaşık 100 μs boyunca iletken tutar. Yük reaktörüne ulaşan maksimum gerilim 2.3 p.u.'dur. Yeniden ateşlenmeler olmadan, çok küçük kesilme akımı nedeniyle maksimum gerilim 1.08 p.u. olacaktı. Geçici toparlanma geriliminin (TRV) zirve değeri 3.3 p.u..
Ana Gözlemler:
Çoklu Yeniden Ateşlenmeler: Çok küçük kesilme akımı rağmen, çoklu yeniden ateşlenmelerden sonra yük gerilimi önemli ölçüde yükselir. Bu, yeniden ateşlenmelerin sistemin gerilim seviyeleri üzerindeki kritik etkisini gösterir.
Yüksek Frekansta Yeniden Ateşlenme Akımı: Yeniden ateşlenme akımı, çok yüksek frekansı ile karakterize edilir ve boşluğu kısa bir süre (yaklaşık 100 μs) boyunca iletken tutar. Bu kısa iletkenlik süresi, gerilimin hızlı bir şekilde artmasına ve sonraki yeniden ateşlenmelere yol açar.
Gerilim Yükseltmesi: Yük reaktörüne ulaşan maksimum gerilim 2.3 p.u., yeniden ateşlenmeler olmadan beklenen gerilimin (1.08 p.u.) iki katından fazladır. 3.3 p.u. zirve TRV değeri, çoklu yeniden ateşlenmelerin neden olduğu gerilim yükseltmesinin şiddetini vurgular.
Shunt-Reactor Switching'de Çoklu Yeniden Ateşlenmeleri Önleme
Shunt-reaktör anahtarlama sırasında çoklu yeniden ateşlenmeler, kontrollü anahtarlama teknikleriyle etkili bir şekilde önlenebilir. Rastgele temas ayrılması yerine, kontrollü anahtarlama, temaların akım sıfır noktasından önce ayrıldığından emin olur. Bu yaklaşım birkaç avantaj sunar:
Kısa Arklama Sürelerini Önleme: Temaların erken ayrılmasını sağlayarak, arklama süresi uzatılır ve boşluk, akım doğal olarak sıfır olduğunda yeterli bir mesafe ulaşmış olur. Bu, boşluğun geçici toparlanma gerilimine (TRV) dayanacak şekilde daha iyi hazırlanmış olması nedeniyle yeniden ateşlenme riskini azaltır.
Zamanında Kesme: Kontrollü anahtarlama, boşluğun yeterli bir mesafeye ulaştığında kesmenin gerçekleştiğinden emin olur. Bu zamanlama, yeniden ateşlenme olasılığını minimize eder ve sistemin istikrarlı performansını sağlar.
Azaltılmış Gerilim Yükseltmesi: Yeniden ateşlenmeleri önleyerek, kontrollü anahtarlama aynı zamanda gerilim yükseltme riskini de azaltır. Sistem gerilimi, beklenen değerlerin daha yakın kalmasıyla, yalıtım ve diğer bileşenler üzerindeki stres azalır.
Kontrollü Anahtarlamanın Faydaları
Geliştirilmiş Güvenilirlik: Kontrollü anahtarlama, özellikle shunt reaktörlerle ilgili uygulamalarda, devre kesicinin genel güvenilirliğini artırır. Çoklu yeniden ateşlenmelerin oluşmasını azaltır, bu da ekipman hasarına veya sistem istikrarsızlığına neden olabilir.
Geliştirilmiş Performans: Yeniden ateşlenmeleri önleyerek, kontrollü anahtarlama devre kesicinin tasarım parametreleri içinde çalışmasını sağlar, optimal performansı korur ve ekipmanın ömrünü uzatır.
Maliyet Tasarrufu: Yeniden ateşlenme sıklığını azaltmak, bakım gereksinimlerini minimize ederek ve potansiyel ekipman arızalarını önlemekle maliyet tasarrufu sağlar.
