Feszültség-emelkedés az átellenállásos reaktor kapcsolása közben a vezérlőkapcsolókban

Párhuzamos reaktor kapcsolása: Gyakori gyakorlat az induktív terhelések kapcsolásában

A párhuzamos reaktorok kapcsolása az egyik leggyakoribb gyakorlat az induktív terhelések kapcsolásában. A párhuzamos reaktorokat telepítik a felszíni vezetékek sztojorbizonytalanságának kompenzációjára, és a pillanatnyi vezetékterhelés alapján kapcsolják be vagy kikapcsolják. Mivel a párhuzamos reaktort mint egy összefoglalt áramkör elemet kezelhetjük, amelynek van szórási sztojora, az ekvivalens terhelő áramkört egyszerűsíthetjük egy tisztán LC (induktor-kondenzátor) áramkörre.

Feszültségoszcillációk a megszakítás pillanatában

A megszakítás pillanatában, ami gyakran áramvágással jár, az LC áramkör feszültségoszcillációkat termel. A maximális feszültség, Ump, elér egy csúcsértéket, ami 1 per unit (p.u.)-val megegyezik a rendszerfeszültséggel, plusz a hozzáadott hozzájárulás az áramvágásból. Általában, az egyfrekvenciás oszcillatóris ideiglenes helyreállító feszültség (TRV) magas frekvenciájú, az IEC 62271-110 szerint standardizált értékei 6.8 kHz a 72.5 kV jelzett feszültségnél, és 1.5 kHz a 800 kV-nél.

Rövid íves idő és újratüzelési kockázat

Hasonlóan a kapacitív áramkapcsoláshoz, a reaktor árama annyira alacsony, hogy a megszakítás rövid íves idő után is bekövetkezhet. Ez a rövid időtartam azt jelenti, hogy a vezetékmezőtáró résen található résszélesség még nem elért elegendő távolságot az áramnulla ponton, hogy ellenálljon a TRV-nak. Ha ez bekövetkezik, törésválasz lép fel, ami újratüzeléshez vezet. Ebben az esetben az újratüzelést újratüzelésnek nevezik, mert a magas frekvenciájú TRV miatt a teljesítményfrekvencia negyed részének időtartama alatt bekövetkezik a megszakítást követően.

Alacsony energiaújtűzés induktív újratüzelésnél

Ellentétben a kapacitív áramkörök újratüzelésével, az induktív újratüzelésnél a terhelésbe adott energia relatíve alacsony, főleg a szórási sztojor leeresztése. Rövid, magas frekvenciájú újratüzelési áram fog áramkolni, és a réstalaj lehet, hogy helyreáll, vagy sem. Az újratüzelési áram folytatása közben a nyitott résszélesség csak kissé magasabb törésvoltot ér el. Az újratüzelési áram megszakítása után a következő magasabb TRV ismét újratüzeléshez vezethet. Ez valószínűbb, mert a rövid vezető idő alatt a reaktorban lévő teljesítményfrekvenciájú áram kissé növekszik, ami a második TRV-t meredekebbé és potenciálisan magasabbá teszi, mint a korábbi.

Többszörös újratüzelések és feszültségemelkedés

Az újratüzelések sorozata többszörös újratüzeléseknek nevezik, és az újratüzelési feszültség értékének fokozatos növekedése (induktív) feszültségemelkedésnek. A többszörös újratüzelések különösen kihívást jelentenek a gáz- és olajvezetékmezőtáróknak, ezért a párhuzamos reaktorok kapcsolását néha "a vezetékmezőtárók álma" néven emlegetik. Ez különösen igaz, mivel a párhuzamos reaktorok nap mint nap használatban vannak, ami gyakori stresszforrást jelent ezeknek az eszközöknek.

SF6 vezetékmezőtáró vizsgálat elemzése többszörös újratüzelésekkel

Az SF6 vezetékmezőtáró vizsgálat ábráján látható, hogy hét újratüzelés bekövetkezik a helyreállás előtt. Minden újratüzelés után egy újratüzelési áram nagyon magas frekvenciájúan tartja a rést vezető állapotban körülbelül 100 μs-ig. A terhelőreaktoron átérő maximális feszültség 2.3 p.u.. Az újratüzelések nélkül a maximális feszültség 1.08 p.u. lett volna a nagyon kis vágási áram miatt. Az ideiglenes helyreállító feszültség (TRV) csúcsértéke 3.3 p.u..

Kulcsfontosságú megfigyelések:

• Többszörös újratüzelések: Bár a vágási áram nagyon kicsi, a terhelőfeszültség jelentősen emelkedik a többszörös újratüzelések után. Ez kiemeli az újratüzelések kritikus hatását a rendszer feszültségére.

• Magas frekvenciájú újratüzelési áram: Az újratüzelési áram jellemzője a nagyon magas frekvenciája, ami rövid időre (kb. 100 μs) tartja a rést vezető állapotban. Ez a rövid vezető idő lehetővé teszi, hogy a feszültség gyorsan felépüljön, ami további újratüzelésekhez vezethet.

• Feszültségemelkedés: A terhelőreaktoron átérő maximális feszültség 2.3 p.u., ami kétszerese az elvárt feszültségnek anélkül, hogy lenne újratüzelés (1.08 p.u.). A TRV csúcsérték 3.3 p.u. tovább hangsúlyozza a többszörös újratüzelések által okozott feszültségemelkedés súlyosságát.

A többszörös újratüzelések elkerülése a párhuzamos reaktorok kapcsolásánál

A párhuzamos reaktorok kapcsolásánál a többszörös újratüzelések hatékonyan elkerülhetők irányított kapcsolási technikákkal. Ehelyett, hogy a kapcsolatok véletlenszerűen válik el, az irányított kapcsolás biztosítja, hogy a kapcsolatok már az áramnulla pont előtt válik el. Ez a megközelítés több előnyt is kínál:

• Rövid íves idők elkerülése: A kapcsolatok előzetes választása révén a íves idő hosszabb lesz, ami lehetővé teszi, hogy a résszélesség elégséges távolságot érjen el, mielőtt az áram természetesen nullává válik. Ez csökkenti az újratüzelés kockázatát, mivel a résszélesség jobban felkészül az ideiglenes helyreállító feszültség (TRV) ellenállására.

• IDŐSZELENTES megszakítás: Az irányított kapcsolás biztosítja, hogy a megszakítás akkor történjen, amikor a résszélesség már elégséges. Ez a timing minimalizálja az újratüzelés valószínűségét, és segít a rendszer stabilitásának fenntartásában.

• Csökkentett feszültségemelkedés: Az újratüzelések megelőzése révén az irányított kapcsolás csökkenti a feszültségemelkedés kockázatát. A rendszer feszültsége közelebb marad a várható értékekhez, ami csökkenti a izoláció és más alkatrészek terhelését.

Az irányított kapcsolás előnyei

• Növekedett megbízhatóság: Az irányított kapcsolás javítja a vezetékmezőtárók általános megbízhatóságát, különösen olyan alkalmazásokban, ahol párhuzamos reaktorok jelen vannak. Csökkenti a többszörös újratüzelések előfordulását, amelyek máskülönben berendezési károkat vagy rendszerszabálytalanságokat okozhatnak.

• Javított teljesítmény: Az újratüzelések elkerülése révén az irányított kapcsolás biztosítja, hogy a vezetékmezőtáró a tervezési paraméterek keretein belül működik, optimalizálva a teljesítményt és meghosszabbítva a berendezés élettartamát.

• Költségcsökkentés: Az újratüzelések gyakoriságának csökkentése költségmegtakarítást eredményezhet, csökkentve a karbantartási igényeket és megelőzve a potenciális berendezéskárokat.