Naponska eskalacija pri prekidu strujnog toka u paralelnim reaktorima u prekidačima
Prekidanje strujnog toka u šunt reaktoru: Uobičajena praksa u prekidanju induktivnih opterećenja
Prekidanje strujnog toka u šunt reaktoru je jedna od najčešćih praksi u prekidanju induktivnih opterećenja. Šunt reaktori se instaliraju kako bi kompenzirali kapacitet površinske linije i preključuju se u zavisnosti od trenutnog opterećenja linije. Budući da se šunt reaktor može tretirati kao skupni element struje s stray kapacitetom, ekvivalentni obvod opterećenja može se pojednostaviti na LC (induktor-kondenzator) obvod.
Oscilacije napona pri prekidanju
U trenutku prekidanja, koji često uključuje prekidanje struje, LC obvod stvara oscilacije napona. Maksimalni napon, , doseže vrh koji iznosi 1 per unit (p.u.) sustavnog napona povećan dodatnim doprinosom od prekidanja struje. Obično, jednofrekventna oscilatorna privremena oporavna napetost (TRV) ima visoku frekvenciju, standardiziranu IEC 62271-110 na vrijednosti između 6,8 kHz za nominalnu napetost od 72,5 kV i 1,5 kHz za 800 kV.
Kratko vrijeme lukovanja i rizik od ponovnog zapaljenja
Slično prekidanju struje u kondenzatorskim krugovima, struja u reaktoru je dovoljno niska da prekid mogu nastupiti nakon vrlo kratkog vremena lukovanja. Ova kratka trajanja znače da razmak prekidnika možda nije dostigao dovoljno udaljenje u trenutku nule struje kako bi podnio TRV. Ako se to dogodi, pojavljuje se razrušenje, što dovodi do ponovnog zapaljenja. U ovom slučaju, ponovno zapaljenje se naziva ponovno zapaljenje jer visokofrekventna TRV uzrokuje da se dogodi unutar četvrtine perioda mrežne frekvencije nakon prekidanja.
Niska energija iscrpljivanja pri induktivnom ponovnom zapaljenju
Na razliku od restrike-a u kondenzatorskim krugovima, energija isporučena induktivnom ponovnom zapaljenju je relativno niska, budeći glavno iscrpljivanje stray kapaciteta. Kroz kratak visokofrekventni tok ponovnog zapaljenja, razmak može ili ne može se oporaviti od događaja. Tijekom toka ponovnog zapaljenja, otvarajući razmak postiže samo malo veću napetost razrušenja. Nakon što se prekine tok ponovnog zapaljenja, sljedeća viša TRV opet može dovesti do ponovnog zapaljenja. To je vjerojatnije jer, tijekom kratkog vremena provodljivosti, mrežni tok u reaktoru blago poraste, što dovodi do toga da je druga TRV strmija i potencijalno viša od prethodne.
Višestruko ponovno zapaljenje i eskalacija napona
Niz ponovnih zapaljenja naziva se višestruko ponovno zapaljenje, a postepeno povećanje vrijednosti napona pri ponovnom zapaljenju naziva se (induktivna) eskalacija napona. Višestruko ponovno zapaljenje može biti posebno izazovno za plinske i naftne prekidnike, zbog čega se prekidanje šunt reaktora ponekad naziva "noćni mor prekidnika". To je posebno istinito jer je prekidanje šunt reaktora dnevna operacija, što ga čini često izvorom stresa za te uređaje.
Analiza testa SF6 prekidnika s više ponovnih zapaljenja
Na datoj slici za test SF6 prekidnika, može se promatrati sedam ponovnih zapaljenja prije nego što se postigne oporavak. Odmah nakon svakog ponovnog zapaljenja, tok ponovnog zapaljenja vrlo visoke frekvencije održava razmak provodljivim otprilike 100 μs. Maksimalni napon dostignut na opterećenom reaktoru je 2,3 p.u.. Bez ponovnih zapaljenja, maksimalni napon bio bi 1,08 p.u. zbog vrlo male struje prekida. Vrhova vrijednost privremene oporavne napetosti (TRV) je 3,3 p.u..
Ključne primjedbe:
Višestruko ponovno zapaljenje: Unatoč vrlo maloj strujnoj presecanici, napon opterećenja značajno raste nakon više ponovnih zapaljenja. To naglašava kritičan utjecaj ponovnih zapaljenja na razine napona sustava.
Visokofrekventni tok ponovnog zapaljenja: Tok ponovnog zapaljenja karakterizira se svojom vrlo visokom frekvencijom, koja održava razmak provodljivim kratkim vremenom (otprilike 100 μs). Ovo kratko vrijeme provodljivosti omogućuje brzo građenje napona, što dovodi do sljedećih ponovnih zapaljenja.
Eskalacija napona: Maksimalni napon na opterećenom reaktoru doseže 2,3 p.u., što je više od dvostruko veće od očekivanog napona bez ponovnih zapaljenja (1,08 p.u.). Vrhova vrijednost TRV od 3,3 p.u. dodatno naglašava težinu eskalacije napona uzrokovanu više ponovnih zapaljenja.
Sprečavanje više ponovnih zapaljenja pri prekidanju šunt reaktora
Više ponovnih zapaljenja tijekom prekidanja šunt reaktora može se efektivno spriječiti korištenjem tehnika kontroliranog prekidanja. Umjesto ovisnosti o nasumičnom odvođenju kontakata, kontrolirano prekidanje osigurava da se kontakti odvoje dosta ranije od točke nule struje. Ovaj pristup nudi nekoliko prednosti:
Sprečavanje kratkih vremena lukovanja: Odvođenjem kontakata unaprijed, vrijeme lukovanja se proširuje, omogućujući da razmak doseže dovoljnu udaljenost prije nego što struja prirodno doseže nulu. To smanjuje rizik od ponovnog zapaljenja, jer je razmak bolje pripremljen da podnese privremenu oporavnu napetost (TRV).
Vremenski prekid: Kontrolirano prekidanje osigurava da prekid nastupa kada razmak već dosegnut dovoljnu udaljenost. Ovo vremensko usklađivanje minimizira vjerojatnost ponovnog zapaljenja i pomaže u održavanju stabilnog funkcioniranja sustava.
Smanjenje eskalacije napona: Sprečavanjem ponovnih zapaljenja, kontrolirano prekidanje također umanjuje rizik od eskalacije napona. Napon sustava ostaje bliži očekivanim vrijednostima, smanjujući stres na izolaciju i druge komponente.
Prednosti kontroliranog prekidanja
Poboljšana pouzdanost: Kontrolirano prekidanje poboljšava ukupnu pouzdanost prekidnika, posebno u aplikacijama koje uključuju šunt reaktore. Smanjuje pojavu više ponovnih zapaljenja, koja inače mogu dovesti do oštećenja opreme ili nestabilnosti sustava.
Poboljšana performansa: Sprečavanjem ponovnih zapaljenja, kontrolirano prekidanje osigurava da prekidnik funkcionira unutar svojih dizajnerskih parametara, održavajući optimalnu performansu i produžujući životnu dobu opreme.
Štednja troškova: Smanjenje učestalosti ponovnih zapaljenja može dovesti do štednje troškova, smanjujući potrebu za održavanjem i sprečavajući potencijalne oštećenja opreme.
