Peningkatan Voltan dalam Penukar Seri Semasa Peralihan Pemutus Litar
Penukaran Pemangkin Seri: Amalan Biasa dalam Penukaran Beban Induktif
Penukaran pemangkin seri adalah salah satu amalan yang paling biasa dalam penukaran beban induktif. Pemangkin seri dipasang untuk mengimbangi kapasitansi laluan udara dan ditukar masuk atau keluar berdasarkan beban laluan pada masa itu. Kerana pemangkin seri boleh dianggap sebagai elemen litar terkumpul dengan kapasitansi tersirat, litar beban setara boleh disederhanakan kepada litar LC (induktor-kapasitor) yang mudah.
Oskilasi Voltan pada Penghentian
Pada saat penghentian, yang sering melibatkan penghentian arus, litar LC menghasilkan oskilasi voltan. Voltan maksimum, , mencapai puncak yang ialah 1 per unit (p.u.) voltan sistem ditambah dengan sumbangan tambahan dari penghentian arus. Secara umumnya, voltan pemulihan transien (TRV) berfrekuensi tunggal yang berosilasi adalah frekuensi tinggi, diperuntukkan oleh IEC 62271-110 kepada nilai antara 6.8 kHz pada voltan nominal 72.5 kV dan 1.5 kHz pada 800 kV.
Masa Busur Pendek dan Risiko Penyalaan Semula
Serupa dengan penukaran arus kapasitif, arus reaktor rendah sehingga penghentian boleh berlaku selepas masa busur yang sangat pendek. Tempoh pendek ini bermaksud bahawa jurang pemutus litar mungkin belum mencapai jarak yang cukup pada titik sifar arus untuk menahan TRV. Jika ini berlaku, pecah akan berlaku, menyebabkan penyalaan semula. Dalam kes ini, penyalaan semula dipanggil penyalaan semula kerana TRV berfrekuensi tinggi menyebabkannya berlaku dalam suatu suku tempoh frekuensi kuasa selepas penghentian.
Penyalaan Tenaga Rendah dalam Penyalaan Semula Induktif
Berbeza dengan restrike dalam litar kapasitif, tenaga yang dihantar ke penyalaan semula induktif relatif rendah, yang sebahagian besar adalah penyelesaan kapasitansi tersirat. Arus penyalaan semula frekuensi tinggi yang singkat akan mengalir, dan jurang mungkin atau mungkin tidak pulih daripada peristiwa tersebut. Semasa aliran arus penyalaan semula, jurang yang terbuka hanya mencapai voltan pecah yang sedikit lebih tinggi. Selepas arus penyalaan semula dihentikan, TRV yang lebih tinggi kemudian boleh lagi menyebabkan penyalaan semula. Ini lebih mungkin berlaku kerana, semasa tempoh konduksi singkat, arus frekuensi kuasa dalam reaktor meningkat sedikit, menyebabkan TRV kedua menjadi lebih curam dan mungkin lebih tinggi daripada yang sebelumnya.
Penyalaan Semula Berganda dan Peningkatan Voltan
Rangkaian penyalaan semula dipanggil penyalaan semula berganda, dan peningkatan bertahap nilai voltan penyalaan semula dirujuk sebagai (induktif) peningkatan voltan. Penyalaan semula berganda boleh menjadi cabaran yang khusus bagi pemutus litar gas dan minyak, itulah sebabnya penukaran pemangkin seri kadang-kadang dipanggil "mimpi buruk pemutus litar." Ini terutamanya benar kerana penukaran pemangkin seri adalah operasi harian, menjadikannya sumber tekanan yang sering bagi peranti-peranti ini.
Analisis Ujian Pemutus Litar SF6 dengan Penyalaan Semula Berganda
Dalam gambar rajah yang diberikan untuk ujian pemutus litar SF6, tujuh penyalaan semula boleh diperhatikan sebelum pemulihan dicapai. Segera selepas setiap penyalaan semula, arus penyalaan semula frekuensi sangat tinggi membolehkan jurang terkonduksi selama kira-kira 100 μs. Voltan maksimum yang dicapai di seberang reaktor beban adalah 2.3 p.u.. Tanpa penyalaan semula, voltan maksimum akan menjadi 1.08 p.u. disebabkan oleh arus pemotongan yang sangat kecil. Nilai puncak voltan pemulihan transien (TRV) adalah 3.3 p.u..
Pemerhatian Utama:
Penyalaan Semula Berganda: Walaupun arus pemotongan sangat kecil, voltan beban meningkat secara signifikan selepas penyalaan semula berganda. Ini menunjukkan impak kritikal penyalaan semula terhadap tahap voltan sistem.
Arus Penyalaan Semula Frekuensi Tinggi: Arus penyalaan semula ditandai dengan frekuensi yang sangat tinggi, yang membolehkan jurang terkonduksi untuk tempoh singkat (kira-kira 100 μs). Tempoh konduksi singkat ini membolehkan voltan meningkat dengan cepat, menyebabkan penyalaan semula seterusnya.
Peningkatan Voltan: Voltan maksimum di seberang reaktor beban mencapai 2.3 p.u., yang lebih dari dua kali voltan yang dijangka tanpa penyalaan semula (1.08 p.u.). Nilai puncak TRV 3.3 p.u. semakin menekankan keparahan peningkatan voltan yang disebabkan oleh penyalaan semula berganda.
Mencegah Penyalaan Semula Berganda dalam Penukaran Pemangkin Seri
Penyalaan semula berganda semasa penukaran pemangkin seri boleh dielakkan dengan berkesan melalui teknik penukaran terkawal. Sebaliknya daripada bergantung pada pemisahan kontak rawak, penukaran terkawal memastikan bahawa kontak dipisahkan dengan baik sebelum titik sifar arus. Pendekatan ini menawarkan beberapa kelebihan:
Mengelakkan Masa Busur Pendek: Dengan memisahkan kontak terlebih dahulu, masa busur diperpanjang, membolehkan jurang mencapai jarak yang cukup sebelum arus secara semula jadi mencapai sifar. Ini mengurangkan risiko penyalaan semula, kerana jurang lebih siap untuk menahan voltan pemulihan transien (TRV).
Penghentian Tepat: Penukaran terkawal memastikan bahawa penghentian berlaku apabila jurang telah mencapai jarak yang cukup. Timing ini mengurangkan kemungkinan penyalaan semula dan membantu mengekalkan prestasi sistem yang stabil.
Peningkatan Voltan Berkurangan: Dengan mencegah penyalaan semula, penukaran terkawal juga mengurangkan risiko peningkatan voltan. Voltan sistem kekal lebih hampir dengan nilai yang dijangka, mengurangkan tekanan pada isolasi dan komponen lain.
Kelebihan Penukaran Terkawal
Ketahanan Ditingkatkan: Penukaran terkawal meningkatkan ketahanan keseluruhan pemutus litar, terutamanya dalam aplikasi yang melibatkan pemangkin seri. Ia mengurangkan kejadian penyalaan semula berganda, yang boleh sebaliknya menyebabkan kerosakan peralatan atau ketidakstabilan sistem.
Prestasi Ditingkatkan: Dengan mengelakkan penyalaan semula, penukaran terkawal memastikan bahawa pemutus litar beroperasi dalam parameter reka bentuknya, mengekalkan prestasi optimum dan memperpanjang usia peralatan.
Penghematan Kos: Mengurangkan frekuensi penyalaan semula boleh membawa kepada penghematan kos dengan mengurangkan keperluan penyelenggaraan dan mencegah potensi kegagalan peralatan.
