Nárůst napětí při přepínání paralelního reaktoru v přerušovačích
Paralelní reaktor přepínání: Běžná praxe v přepínání induktivního zatížení
Přepínání paralelních reaktorů je jednou z nejčastějších praktik v přepínání induktivního zatížení. Paralelní reaktory jsou instalovány pro kompenzaci kapacitance převodových vedení a jsou zapínány nebo vypínány podle okamžitého zatížení vedení. Protože paralelní reaktor lze považovat za skupinový člen obvodu s rozptýlenou kapacitou, ekvivalentní obvod zatížení lze zjednodušit na jednoduchý LC (cívka-kondenzátor) obvod.
Kmitání napětí při přerušení
V okamžiku přerušení, které často zahrnuje useknutí proudu, LC obvod produkuje kmitání napětí. Maximální napětí, , dosahuje vrcholu, který je 1 per unit (p.u.) systémového napětí navýšeného dodatečným příspěvkem z useknutí proudu. Typicky, jednofrekvenčné oscilatorické dočasné napětí obnovy (TRV) má vysokou frekvenci, standardizovanou IEC 62271-110 na hodnoty mezi 6,8 kHz u nominálního napětí 72,5 kV a 1,5 kHz u 800 kV.
Krátká doba oblouku a riziko znovuvznícení
Podobně jako u přepínání kapacitivního proudu, proud reaktoru je dostatečně nízký, aby přerušení mohlo nastat po velmi krátké době oblouku. Tato krátká doba naznačuje, že mezera v obvodu následně možná nedosáhla dostatečného prostoru v okamžiku nulového proudu, aby odolala TRV. Pokud se to stane, dojde k propadnutí, což vede k znovuvznícení. V tomto případě se znovuvznícení nazývá znovuvznícení, protože vysokofrekvenční TRV způsobuje, že se stane během čtvrtiny periody síťové frekvence po přerušení.
Nízká energie výboje při induktivním znovuvznícení
Na rozdíl od znovuvznícení v kapacitivních obvodech, energie dodaná do induktivního znovuvznícení je relativně nízká, tvořená především výbojem rozptýlené kapacity. Krátký vysokofrekvenční proud znovuvznícení protéká, a mezera může nebo nemusí z tohoto jevu obnovit. Během proudu znovuvznícení, otevírací mezera dosáhne pouze mírně vyššího propadacího napětí. Po přerušení proudu znovuvznícení může následné vyšší TRV opět vést k znovuvznícení. To je pravděpodobnější, protože během krátkého vodičkého období se síťový proud v reaktoru mírně zvýší, což způsobí, že druhé TRV bude strmější a potenciálně vyšší než předchozí.
Několikrát se opakující znovuvznícení a eskalace napětí
Sekvence znovuvznícení se nazývá několikrát se opakující znovuvznícení, a postupné zvyšování hodnoty napětí znovuvznícení se označuje jako (induktivní) eskalace napětí. Několikrát se opakující znovuvznícení může být zejména problematické pro plynové a olejové obvody, proto se přepínání paralelních reaktorů někdy nazývá "noční můra obvodů". To je zvláště pravdivé, protože přepínání paralelních reaktorů je každodenní operace, což z něj dělá častý zdroj stresu pro tyto zařízení.
Analýza testu obvodu SF6 s několika znovuvzníceními
V dané figurce pro test obvodu SF6 lze pozorovat sedm znovuvznícení před dosažením obnovy. Okamžitě po každém znovuvznícení, proud znovuvznícení velmi vysoké frekvence udržuje mezera v provozu přibližně 100 μs. Maximální napětí dosažené na zatížení reaktoru je 2,3 p.u.. Bez znovuvznícení by bylo maximální napětí 1,08 p.u. kvůli velmi malému proudu useknutí. Maximální hodnota dočasného napětí obnovy (TRV) je 3,3 p.u..
Klíčové pozorování:
Několikrát se opakující znovuvznícení: Navzdory velmi malému proudu useknutí se napětí zatížení po několika znovuvzníceních výrazně zvýší. To zdůrazňuje klíčový dopad znovuvznícení na úrovni napětí systému.
Vysokofrekvenční proud znovuvznícení: Proud znovuvznícení je charakterizován svou velmi vysokou frekvencí, která udržuje mezera v provozu krátce (asi 100 μs). Tato krátká doba vedení umožňuje rychlé narůstání napětí, což vede k následným znovuvznícením.
Eskalace napětí: Maximální napětí na zatížení reaktoru dosahuje 2,3 p.u., což je více než dvojnásobek očekávaného napětí bez znovuvznícení (1,08 p.u.). Maximální hodnota TRV 3,3 p.u. dále zdůrazňuje závažnost eskalace napětí způsobené několika znovuvzníceními.
Prevence několika znovuvznícení při přepínání paralelních reaktorů
Několikrát se opakující znovuvznícení při přepínání paralelních reaktorů lze efektivně zabránit pomocí kontrolovaného přepínání technik. Místo spoléhání na náhodné oddělení kontaktů, kontrolní přepínání zajistí, že kontakty budou odděleny v dostatečné předstih před bodem nulového proudu. Tento přístup nabízí několik výhod:
Zamezení krátké doby oblouku: Oddělením kontaktů v předstihu se doba oblouku prodlouží, což umožní, aby mezera dosáhla dostatečného prostoru před tím, než proud samovolně dosáhne nuly. To snižuje riziko znovuvznícení, protože mezera je lépe připravena odolat dočasnému napětí obnovy (TRV).
Časově vhodné přerušení: Kontrolované přepínání zajistí, že přerušení nastane, když mezera již dosáhla dostatečného prostoru. Toto časování minimalizuje pravděpodobnost znovuvznícení a pomáhá udržovat stabilní výkon systému.
Snížení eskalace napětí: Zamezením znovuvznícení také kontrolované přepínání snižuje riziko eskalace napětí. Systémové napětí zůstává blíže k očekávaným hodnotám, což snižuje stres na izolaci a další komponenty.
Výhody kontrolovaného přepínání
Zlepšení spolehlivosti: Kontrolované přepínání zlepšuje celkovou spolehlivost obvodu, zejména v aplikacích s paralelními reaktory. Snižuje výskyt několika znovuvznícení, které jinak mohou vést k poškození zařízení nebo nestabilitě systému.
Zlepšení výkonu: Zamezením znovuvznícení zajistí kontrolované přepínání, aby obvod fungoval v rámci svých návrhových parametrů, udržuje optimální výkon a prodlužuje životnost zařízení.
Úspora nákladů: Snížení frekvence znovuvznícení může vést k úsporám nákladů snížením požadavků na údržbu a prevencí potenciálních selhání zařízení.
