Spenningsstigning ved parallellreaktorbryting i brytere
Shunt-Reactor Switching: En vanlig praksis i induktiv lasteswitching
Shunt-reactor switching er en av de mest vanlige praksisene i induktiv lasteswitching. Shunt-reactorer installeres for å kompensere for overledningskapasitans og slås på eller av basert på øyeblikkslasten. Siden en shunt-reactor kan behandles som et konsentrert krets-element med strømingskapasitans, kan den ekvivalente lastekretsen forenkles til en enkel LC (spole-kondensator) krets.
Spenningsoskillasjoner ved avbryting
I det øyeblikket avbryting skjer, som ofte involverer strømavskjæring, produserer LC-kretsen spenningsoskillasjoner. Den maksimale spenningen, , når et toppunkt som er 1 enhet (e.e.) av systemspenningen forøket med den ekstra bidraget fra strømavskjæring. Typisk er den enefrekvente oskillatoriske transiente gjenopprettingsvoltage (TRV) av høy frekvens, standardisert av IEC 62271-110 til verdier mellom 6,8 kHz ved en spenningsklasse på 72,5 kV og 1,5 kHz ved 800 kV.
Kort buevarighet og risiko for nytenning
Lignende kapasitiv strømeswitching, er reaktorstrømmen så lav at avbryting kan skje etter en svært kort buetid. Denne korte varigheten betyr at avstandsgapet i sirkelbryteren kanskje ikke har nådd nok avstand ved strømnullpunktet for å motstå TRV. Hvis dette skjer, oppstår det en nedbrytning, som fører til en nytenning. I dette tilfellet kalles nytenningen en nytenning fordi den høyfrekvente TRV gjør at den oppstår innen en kvartalsperiode av nettets frekvens etter avbrytingen.
Lav energiutløsning ved induktiv nytenning
Til forskjell fra en nytenning i kapasitive kretser, er energien levert til induktiv nytenning relativt lav, hovedsakelig utløsning av strømingskapasitans. En kort høyfrekvent nytenningsstrøm vil strømme, og gapet kan eller kan ikke gjenopprette seg etter hendelsen. Under strøming av nytenningsstrøm, når gapet åpnes, når det bare en litt høyere nedbrytningsvoltage. Etter at nytenningsstrømmen blir avbrutt, kan den etterfølgende høyere TRV igjen føre til nytenning. Dette er mer sannsynlig fordi, under den korte ledende perioden, øker nettspenningsstrømmen i reaktoren litt, noe som fører til at den andre TRV blir brattere og potensielt høyere enn den forrige.
Flere nytenninger og spenningsforhøyelse
Følgen av nytenninger kalles flere nytenninger, og den gradvise økningen i nytenningsvoltageverdien refereres til som (induktiv) spenningsforhøyelse. Flere nytenninger kan være spesielt utfordrende for gass- og oljesirkelbrytere, derfor kalles shunt-reactorswitching noen ganger "en sirkelbryters mareritt." Dette er spesielt sant fordi shunt-reactorswitching er en daglig operasjon, noe som gjør det til en hyppig kilde for stress for disse enhetene.
Analyse av SF6 sirkelbrytertest med flere nytenninger
I den gitte figuren for en SF6 sirkelbrytertest, kan sju nytenninger observeres før gjenopprettingen er oppnådd. Umiddelbart etter hver nytenning, holder en nytenningsstrøm av svært høy frekvens gapet ledende i omtrent 100 μs. Den maksimale spenningen som blir nådd over lastreaktoren, er 2,3 e.e.. Uten nytenninger, ville den maksimale spenningen vært 1,08 e.e. på grunn av den svært lille avskjæringsstrømmen. Toppverdien for den transiente gjenopprettingsvoltage (TRV) er 3,3 e.e..
Hovedobservasjoner:
Flere nytenninger: Til tross for den svært lille avskjæringsstrømmen, øker lastespenningen betydelig etter flere nytenninger. Dette belyst viktigheten av nytenninger for systemets spenningsnivåer.
Høyfrekvent nytenningsstrøm: Nytenningsstrømmen karakteriseres ved sin svært høye frekvens, som holder gapet ledende i en kort periode (omtrent 100 μs). Denne korte varigheten av ledning lar spenningen bygge seg raskt, noe som fører til etterfølgende nytenninger.
Spenningsforhøyelse: Den maksimale spenningen over lastreaktoren når 2,3 e.e., som er mer enn dobbelt så høy som den forventede spenningen uten nytenninger (1,08 e.e.). Toppverdien for TRV på 3,3 e.e. understreker ytterligere alvorligheten av spenningsforhøyelsen forårsaket av flere nytenninger.
Forhindring av flere nytenninger i shunt-reactorswitching
Flere nytenninger under shunt-reactorswitching kan effektivt unngås ved hjelp av kontrollert switching-teknikker. I stedet for å stole på tilfeldig kontaktseparering, sikrer kontrollert switching at kontaktene separeres godt i forkant av strømnullpunktet. Denne metoden gir flere fordeler:
Unngå kort buevarighet: Ved å separere kontaktene i forkant, blir buetiden forlenget, noe som tillater gapet å nå nok avstand før strømmen naturlig når null. Dette reduserer risikoen for nytenning, da gapet er bedre forberedt på å motstå den transiente gjenopprettingsvoltage (TRV).
Tidsmessig avbryting: Kontrollert switching sikrer at avbrytingen skjer når gapet allerede har nådd nok avstand. Denne timingen minimerer sannsynligheten for nytenning og hjelper med å opprettholde stabilt systemytelse.
Redusert spenningsforhøyelse: Ved å forhindre nytenninger, reduserer kontrollert switching også risikoen for spenningsforhøyelse. Systemspenningen forblir nærmere de forventede verdiene, noe som reduserer stress på isolasjon og andre komponenter.
Fordeler ved kontrollert switching
Forbedret pålitelighet: Kontrollert switching forbedrer den totale påliteligheten til sirkelbryteren, spesielt i applikasjoner som involverer shunt-reactorer. Det reduserer forekomsten av flere nytenninger, som ellers kan føre til utstyrsskader eller systemustabilitet.
Forbedret ytelse: Ved å unngå nytenninger, sikrer kontrollert switching at sirkelbryteren fungerer innenfor sine designparametre, noe som opprettholder optimal ytelse og forlenger utstyrets levetid.
Kostnadsbesparelse: Reduksjon av hyppigheten av nytenninger kan føre til kostnadsbesparelser ved å minimere vedlikeholdsbehov og forhindre potensielle utstyrsfeil.
