تغییر ولتاژ در تحریک کننده های شونت در برش دهنده های مدار
پاره‌کننده‌ی شونت-ریاکتور: یک روش معمول در تغییر بار القایی
تغییر پاره‌کننده‌ی شونت-ریاکتور یکی از روش‌های معمول در تغییر بار القایی است. ریاکتورهای شونت برای جبران ظرفیت خط‌های هوایی نصب می‌شوند و بر اساس بار لحظه‌ای خط، در یا خارج می‌شوند. چون می‌توان ریاکتور شونت را به عنوان یک عضو مداری متمرکز با ظرفیت سربار در نظر گرفت، مدار بار معادل می‌تواند به یک مدار LC (الکترود-ظرفیت) ساده شود.
نوسانات ولتاژ در زمان قطع
در لحظه قطع، که اغلب شامل برش جریان است، مدار LC نوسانات ولتاژ ایجاد می‌کند. ولتاژ حداکثر، , به یک اوج می‌رسد که یک واحد (p.u.) از ولتاژ سیستم با افزودن مشارکت اضافی از برش جریان است. معمولاً، ولتاژ بازیابی انتقالی (TRV) تک-فرکانسی با فرکانس بالا، طبق استاندارد IEC 62271-110 به مقادیری بین 6.8 kHz در ولتاژ اسمی 72.5 kV و 1.5 kHz در 800 kV استاندارد شده است.
مدت کوتاه قوس الکتریکی و خطر دوباره‌سوختن
مانند تغییر جریان ظرفیتی، جریان ریاکتور کمتر است به طوری که قطع می‌تواند پس از یک مدت کوتاه قوس الکتریکی اتفاق بیفتد. این مدت کوتاه به این معناست که فاصله‌ی شکاف پاره‌کننده ممکن است به اندازه کافی در نقطه صفر جریان نرسیده باشد تا TRV را تحمل کند. اگر این اتفاق بیفتد، خرابی اتفاق می‌افتد که منجر به دوباره‌سوختن می‌شود. در این حالت، دوباره‌سوختن به دلیل TRV با فرکانس بالا در یک چهارم دور فرکانس توانی پس از قطع اتفاق می‌افتد.
آزادسازی انرژی کم در دوباره‌سوختن القایی
متفاوت از یک دوباره‌سوختن در مدارهای ظرفیتی، انرژی منتقل شده به آزادسازی دوباره‌سوختن القایی نسبتاً کم است، که عموماً آزادسازی ظرفیت سربار است. یک جریان دوباره‌سوختن کوتاه با فرکانس بالا جریان خواهد یافت و شکاف ممکن است یا نباشد از این رویداد بازیابی کند. در طول جریان دوباره‌سوختن، فاصله باز شدن فقط به ولتاژ خرابی کمی بالاتر می‌رسد. پس از قطع جریان دوباره‌سوختن، TRV بعدی می‌تواند دوباره به دوباره‌سوختن منجر شود. این احتمال بیشتر است زیرا در طول دوره رسانایی کوتاه، جریان فرکانس توانی در ریاکتور کمی افزایش می‌یابد، که باعث می‌شود TRV دوم تندتر و ممکن است بالاتر از قبلی باشد.
دوباره‌سوختن‌های متعدد و افزایش ولتاژ
دنباله‌ی دوباره‌سوختن‌ها به عنوان دوباره‌سوختن‌های متعدد شناخته می‌شود و افزایش تدریجی مقدار ولتاژ دوباره‌سوختن به عنوان (القایی) افزایش ولتاژ نامیده می‌شود. دوباره‌سوختن‌های متعدد می‌توانند به خصوص برای پاره‌کننده‌های گازی و روغنی چالش‌برانگیز باشند، که این چالش باعث می‌شود تغییر پاره‌کننده‌ی شونت-ریاکتور گاهی اوقات به عنوان "کابوس پاره‌کننده" شناخته شود. این موضوع به ویژه صحیح است زیرا تغییر پاره‌کننده‌ی شونت-ریاکتور یک عملیات روزانه است که آن را به یک منبع مداوم تنش برای این دستگاه‌ها تبدیل می‌کند.
تحلیل آزمایش پاره‌کننده‌ی SF6 با دوباره‌سوختن‌های متعدد
در شکل داده شده برای آزمایش پاره‌کننده‌ی SF6، هفت دوباره‌سوختن قبل از بازیابی مشاهده می‌شود. بلافاصله پس از هر دوباره‌سوختن، یک جریان دوباره‌سوختن با فرکانس بسیار بالا شکاف را برای حدود 100 μs رسانا نگه می‌دارد. ولتاژ حداکثر رسیده به بار ریاکتور 2.3 p.u. است. بدون دوباره‌سوختن‌ها، ولتاژ حداکثر به دلیل جریان برش بسیار کوچک 1.08 p.u. بوده است. مقدار اوج TRV 3.3 p.u. است.
مشاهدات کلیدی:
دوباره‌سوختن‌های متعدد: با وجود جریان برش بسیار کوچک، ولتاژ بار پس از دوباره‌سوختن‌های متعدد به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. این نکته تأثیر حیاتی دوباره‌سوختن‌ها بر سطوح ولتاژ سیستم را نشان می‌دهد.
جریان دوباره‌سوختن با فرکانس بالا: جریان دوباره‌سوختن با فرکانس بسیار بالا مشخص می‌شود که شکاف را برای مدت کوتاهی (حدود 100 μs) رسانا نگه می‌دارد. این مدت کوتاه رسانایی اجازه می‌دهد ولتاژ به سرعت افزایش یابد و منجر به دوباره‌سوختن‌های بعدی شود.
افزایش ولتاژ: ولتاژ حداکثر رسیده به بار ریاکتور به 2.3 p.u. می‌رسد، که بیش از دو برابر ولتاژ مورد انتظار بدون دوباره‌سوختن (1.08 p.u.) است. مقدار اوج TRV به 3.3 p.u. نیز بیشتر تأکید می‌کند بر شدت افزایش ولتاژ ناشی از دوباره‌سوختن‌های متعدد.
جلوگیری از دوباره‌سوختن‌های متعدد در تغییر پاره‌کننده‌ی شونت-ریاکتور
دوباره‌سوختن‌های متعدد در تغییر پاره‌کننده‌ی شونت-ریاکتور می‌توانند از طریق تکنیک‌های تغییر کنترل‌شده موثرانه جلوگیری شوند. به جای تکیه بر جدا شدن تصادفی تماس‌ها، تغییر کنترل‌شده مطمئن می‌شود که تماس‌ها به طور قابل توجهی قبل از نقطه صفر جریان جدا شوند. این رویکرد چندین مزیت ارائه می‌دهد:
جلوگیری از مدتها قوس کوتاه: با جدا شدن تماس‌ها به طور مقدماتی، مدت قوس افزایش می‌یابد و اجازه می‌دهد شکاف به فاصله کافی برسد قبل از اینکه جریان به طور طبیعی به صفر برسد. این کار خطر دوباره‌سوختن را کاهش می‌دهد، زیرا شکاف بهتر آماده است تا TRV را تحمل کند.
قطع به موقع: تغییر کنترل‌شده مطمئن می‌شود که قطع در زمانی اتفاق بیفتد که شکاف به فاصله کافی رسیده باشد. این زمان‌بندی احتمال دوباره‌سوختن را به حداقل می‌رساند و به حفظ عملکرد پایدار سیستم کمک می‌کند.
کاهش افزایش ولتاژ: با جلوگیری از دوباره‌سوختن‌ها، تغییر کنترل‌شده خطر افزایش ولتاژ را نیز کاهش می‌دهد. ولتاژ سیستم به مقادیر مورد انتظار نزدیک‌تر می‌شود و تنش بر روی عایق و دیگر مولفه‌ها کاهش می‌یابد.
مزایای تغییر کنترل‌شده
قابلیت اطمینان افزایش یافته: تغییر کنترل‌شده قابلیت اطمینان کلی پاره‌کننده را بهبود می‌بخشد، به ویژه در کاربردهای شامل ریاکتورهای شونت. این کار میزان وقوع دوباره‌سوختن‌های متعدد را کاهش می‌دهد که می‌تواند به آسیب دیدگی تجهیزات یا ناپایداری سیستم منجر شود.
بهبود عملکرد: با جلوگیری از دوباره‌سوختن‌ها، تغییر کنترل‌شده مطمئن می‌شود که پاره‌کننده در محدوده‌ی طراحی خود عمل می‌کند، عملکرد بهینه را حفظ می‌کند و عمر مفید تجهیزات را افزایش می‌دهد.
صرفه‌جویی در هزینه‌ها: کاهش فرکانس دوباره‌سوختن‌ها می‌تواند منجر به صرفه‌جویی در هزینه‌ها شود با کاهش نیازهای نگهداری و جلوگیری از خرابی‌های تجهیزات.
