Jännitteen nousu rinnakkaissäätökytkimessä suljetuissa sähköjohtimissa
Vaihdereaktorin kytkeminen: Yleinen käytäntö induktiivisten kuormien kytkemisessä
Vaihdereaktorin kytkeminen on yksi yleisimmistä käytännöistä induktiivisten kuormien kytkemisessä. Vaihdereaktorit asennetaan korjaamaan ylilevyn kapasitiivisuutta, ja ne kytketään päälle tai pois sen mukaan, mikä on hetkellinen linjan kuorma. Koska vaihdereaktoria voidaan kohdella kokoelmaelementtinä, jossa on sivukapasitiivisuus, vastaava kuormakuitu voidaan yksinkertaistaa suoraan LC (induktiivisuus-kapasitiivisuus) -kuituun.
Jänniteheilahtelut keskeytyshetkellä
Keskeytyshetkellä, joka usein sisältää sähkövirta-levytystä, LC-kuitu tuottaa jänniteheilahteluja. Maksimijännite, , saavuttaa huipun, joka on 1 per yksikkö (p.u.) järjestelmän jännitteestä lisättynä sähkövirta-levytysvaikutuksen myötä. Tyypillisesti yksitysfrekventin heilahteluvaihetta jatkuvan jänniten palautuminen (TRV) on korkean frekvenssin, IEC 62271-110:n standardoima arvo välillä 6.8 kHz nominaleilla 72.5 kV ja 1.5 kHz 800 kV:ssa.
Lyhyt kaarikausi ja uudelleenpalamisen riski
Samalla tavalla kuin kapasitiivisen sähkövirran kytkemisessä, reaktorin sähkövirta on niin pieni, että keskeytys voi tapahtua hyvin lyhyen kaarikauden jälkeen. Tämä lyhyt kesto tarkoittaa, että sähkökatkaisimen väli ei ole saavuttanut riittävää etäisyyttä sähkövirran nollapisteessä, jotta se voisi kestää TRV:n. Jos tämä tapahtuu, purkautuminen tapahtuu, mikä johtaa uudelleenpalamiseen. Tällöin uudelleenpalaminen kutsutaan uudelleenpalamiseksi, koska korkean frekvenssin TRV aiheuttaa sen, että se tapahtuu neljäsosassa virtaympäristön jakson päästä keskeytyshetkestä.
Alhainen energian purkautuminen induktiivisessa uudelleenpalamisessa
Erilaisissa tilanteissa kuin kapasitiivisissa piireissä, uudelleenpalamiseen liittyvä purkautunut energia on suhteellisen alhainen, ollen pääasiassa sivukapasitiivisuuden purkautuminen. Lyhyt korkean frekvenssin uudelleenpalamisvirta virtaa, ja väli voi tai ei voi toipua tapahtumasta. Uudelleenpalamisvirtaa virtaavan välin avautumisaika saavuttaa vain hieman korkeamman purkautumisjännitteen. Kun uudelleenpalamisvirta keskeytetään, seuraava korkeampi TRV voi taas johtaa uudelleenpalamiseen. Tämä on todennäköisempää, koska lyhyen johtavan ajan aikana reaktorin virtaympäristön virta kasvaa hieman, mikä tekee toisen TRV:n jyrkemmäksi ja mahdollisesti korkeammaksi kuin edellinen.
Useat uudelleenpalamiset ja jännitehuiputus
Uudelleenpalamisten sarjaa kutsutaan useiksi uudelleenpalamisiksi, ja uudelleenpalamisjännitteen asteittainen kasvu kutsutaan (induktiiiviseksi) jännitehuiputukseksi. Useat uudelleenpalamiset voivat olla erityisen haastavia kaasu- ja öljykatkaisimille, miksi vaihdereaktorin kytkemistä joskus kutsutaan "katkaisimen painajaiseksi". Tämä on erityisen totta, koska vaihdereaktorin kytkeminen on päivittäinen operaatio, mikä tekee siitä yleisen stressitekijän näille laitteille.
SF6-sähkökatkaisimen testin analyysi useilla uudelleenpalamisilla
Annetussa kuviossa SF6-sähkökatkaisimen testistä voidaan havaita seitsemän uudelleenpalamista ennen toipumista. Jokaisen uudelleenpalamisen jälkeen uudelleenpalamisvirta hyvin korkean frekvenssin säilyttää välin johtavana noin 100 μs. Kuorman reaktorin yli saavutettu maksimijännite on 2.3 p.u.. Ilman uudelleenpalamisia maksimijännite olisi ollut 1.08 p.u. hyvin pieni levytysvirta. Transient recovery voltage (TRV):n huippuarvo on 3.3 p.u..
Tärkeät havainnot:
Useat uudelleenpalamiset: Huolimatta hyvin pienestä levytysvirrasta, kuorman jännite nousee merkittävästi useiden uudelleenpalamisten jälkeen. Tämä korostaa uudelleenpalamisten kriittistä vaikutusta järjestelmän jännitetasoille.
Korkean frekvenssin uudelleenpalamisvirta: Uudelleenpalamisvirta on tunnistettavissa hyvin korkean frekvenssin avulla, joka pitää välin johtavana lyhyen ajan (noin 100 μs). Tämä lyhyt johtava aika antaa jännitelle mahdollisuuden nousta nopeasti, mikä johtaa seuraaviin uudelleenpalamisiin.
Jännitehuiputus: Kuorman reaktorin yli saavutettu maksimijännite on 2.3 p.u., mikä on kaksinkertainen odotettuun jännitteeseen ilman uudelleenpalamisia (1.08 p.u.). TRV:n huippuarvo 3.3 p.u. korostaa vielä enemmän jännitehuiputuksen vakavuutta, joka johtuu useisiin uudelleenpalamisiin.
Useiden uudelleenpalamisten estäminen vaihdereaktorin kytkemisessä
Useita uudelleenpalamisia vaihdereaktorin kytkemisessä voidaan tehokkaasti välttää valvotun kytkemisen teknologioilla. Sattumanvaraisen yhteyden erottamisen sijaan valvottu kytkeminen varmistaa, että yhteydet erottuvat hyvin ennen sähkövirran nollapistettä. Tämä lähestymistapa tarjoaa useita etuja:
Lyhyiden kaarikausten välttäminen: Yhteyksien erottamisen ennakkoon myötä kaarikausi pidentyy, mikä antaa välin saavuttaa riittävän etäisyyden ennen kuin sähkövirta luonnostaan nollaantuu. Tämä vähentää uudelleenpalamisen riskiä, sillä väli on paremmin valmistautunut kestämään transient recovery voltage (TRV).
Ajoitettu keskeytys: Valvottu kytkeminen varmistaa, että keskeytys tapahtuu silloin, kun väli on jo saavuttanut riittävän etäisyyden. Tämä ajoitus vähentää uudelleenpalamisen todennäköisyyttä ja auttaa ylläpitämään järjestelmän vakautta.
Vähennetty jännitehuiputus: Uudelleenpalamisten ehkäisemällä valvottu kytkeminen myös vähentää jännitehuiputuksen riskiä. Järjestelmän jännite pysyy lähempänä odotettuja arvoja, mikä vähentää rasitusta eristys- ja muissa komponenteissa.
Valvotun kytkemisen edut
Parannettu luotettavuus: Valvottu kytkeminen parantaa sähkökatkaisimen kokonaisluotettavuutta, erityisesti sovelluksissa, jotka sisältävät vaihdereaktorit. Se vähentää useiden uudelleenpalamisten esiintymistä, jotka voivat muuten johtaa laitteen vahingoittumiseen tai järjestelmän epävakautteihin.
Parannettu suorituskyky: Uudelleenpalamisten välttämisen myötä valvottu kytkeminen varmistaa, että sähkökatkaisin toimii suunnitelman mukaisissa parametreissa, ylläpitäen optimaalista suorituskykyä ja pidentäen laitteen elinkaarta.
Kustannussäästöt: Uudelleenpalamisten taajuuden vähentäminen voi johtaa kustannussäästöihin ylläpidon tarpeiden vähentämisen ja potentiaalisten laitteen vahingoiden estämisen kautta.
