Napetostni naraštaj pri vklopkanju boksnih reaktorjev v preklopnikih
Preklop shunt reaktorja: Upravičena praksa pri preklopu induktivnih obremenitev
Preklop shunt reaktorja je ena najpogostejših praks pri preklopu induktivnih obremenitev. Shunt reaktorji so nameščeni za kompenziranje kapacitance površinskega vodnika in se vklopijo ali izklopijo glede na trenutno obremenitev vodnika. Ker se shunt reaktor lahko obravnava kot skupni krmilni element s stranskimi kapacitancami, se ekvivalentna obremenitvena vezja lahko poenostavijo v preprosto LC (induktor-kapacitor) vezje.
Nihanja napetosti ob prekinjanju
Ob trenutku prekinjanja, ki pogosto vključuje presekanje toka, vezje LC ustvari nihanja napetosti. Maksimalna napetost, , doseže vrh, ki je 1 per unit (p.u.) napetosti sistema, povečan z dodatnim prispevkom od presekanja toka. Tipično so enočasovna nihanja prehodne vzpostavljene napetosti (TRV) visoke frekvence, standardizirane s strani IEC 62271-110 na vrednosti med 6,8 kHz pri imenski napetosti 72,5 kV in 1,5 kHz pri 800 kV.
Kratko trajanje luka in tveganje ponovnega zapalitve
Podobno kot pri preklopu kapacitivnega toka je tok reaktorja dovolj nizek, da se preklop lahko zgodi po zelo kratkem trajanju luka. To kratko trajanje pomeni, da celica preklopnika morda še ni dosegla dovolj velike razdalje pri trenutku ničelne točke toka, da bi upravila TRV. Če to pride do, se zgodi propad, kar vodi do ponovne zapalitve. V tem primeru se ponovna zapalitev imenuje ponovna zapalitev, ker jo povzroči visoko-frekvenčna TRV, ki se zgodi znotraj četrtine perioda močne frekvence po prekinjanju.
Nizka energija odpornega toka pri induktivni ponovni zapalitvi
Različno od ponovne zapalitve v kapacitivnih vezjih je energija, ki se dostavi do induktivne ponovne zapalitve, relativno nizka, saj je to predvsem odporni tok stranskih kapacitanc. Tokrat bo tekel kratki visoko-frekvenčni tok ponovne zapalitve, in celica morda ali ne bo oporavila po dogodku. Med pretokom toka ponovne zapalitve doseže odpirajoči se luk le malo višjo propadno napetost. Po prekinjanju toka ponovne zapalitve lahko višja TRV ponovno vodi do ponovne zapalitve. To je bolj verjetno, ker se med kratkim pretokom toka tok močne frekvence v reaktorju malo poveča, kar povzroči, da je druga TRV strmnija in potencialno višja od prejšnje.
Večkratna ponovna zapalitev in eskalacija napetosti
Zaporedje ponovnih zapalitev se imenuje večkratna ponovna zapalitev, in postopno povečevanje vrednosti ponovne zapalitve se imenuje (induktivna) eskalacija napetosti. Večkratne ponovne zapalitve so posebno izziv za plinski in naftni preklopnike, zaradi česar se preklop shunt reaktorja nekateričim imenuje "nočmar preklopnika". To je še posebej res, ker je preklop shunt reaktorja dnevna operacija, kar ga čini pogostim virom stresa za te naprave.
Analiza testa SF6 preklopnika z večkratnimi ponovnimi zapalitvami
Na podani sliki za test SF6 preklopnika lahko opazimo sedem ponovnih zapalitev pred dosego oporavila. Tujem po vsaki ponovni zapalitvi visoko-frekvenčni tok ponovne zapalitve ohranja luk v stanju provodnosti za približno 100 μs. Maksimalna napetost, dosežena na obremenitvenem reaktorju, je 2,3 p.u.. Brez ponovnih zapalitev bi bila maksimalna napetost 1,08 p.u. zaradi zelo majhnega presekanega toka. Vrhovna vrednost prehodne vzpostavljene napetosti (TRV) je 3,3 p.u..
Ključne ugotovitve:
Večkratne ponovne zapalitve: Kljub zelo majhnemu presekanemu toku se napetost obremenitvenega vezja znatno poveča po večkratnih ponovnih zapalitvah. To poudarja kritičen vpliv ponovnih zapalitev na ravni napetosti sistema.
Visoko-frekvenčni tok ponovne zapalitve: Tok ponovne zapalitve se loči z zelo visoko frekvenco, ki ohranja luk v stanju provodnosti za kratko obdobje (približno 100 μs). To kratko trajanje provodnosti omogoča hitro povečevanje napetosti, kar vodi do nadaljnjih ponovnih zapalitev.
Eskalacija napetosti: Maksimalna napetost na obremenitvenem reaktorju doseže 2,3 p.u., kar je več kot dvakrat več kot pričakovana napetost brez ponovnih zapalitev (1,08 p.u.). Vrhovna vrednost TRV, 3,3 p.u., še dodatno poudarja težavo eskalacije napetosti, povzročene večkratnimi ponovnimi zapalitvami.
Preprečevanje večkratnih ponovnih zapalitev pri preklopu shunt reaktorja
Večkratne ponovne zapalitve med preklopom shunt reaktorja se lahko učinkovito preprečijo z uporabo tehnik kotrljenja z nadzorom. Namesto, da se uporabljajo naključni oddalitvi kontaktov, zagotavlja kotrljenje z nadzorom, da se kontakti razdelita zadolgo pred trenutkom ničelne točke. Ta pristop nudi več prednosti:
Izogibanje kratkemu trajanju luka: S predhodnim razdelitvijo kontaktov se trajanje luka podaljša, kar omogoča, da luk dosegne dovolj veliko razdaljo, preden tok samodejno doseže ničelno točko. To zmanjša tveganje ponovne zapalitve, saj je luk bolje pripravljen, da upravi TRV.
Pričasno prekinjanje: Kotrljenje z nadzorom zagotavlja, da se prekinjanje zgodi, ko je luk že dosegel dovolj veliko razdaljo. To časovno usklajevanje zmanjša verjetnost ponovne zapalitve in pomaga ohranjati stabilno delovanje sistema.
Zmanjšanje eskalacije napetosti: Z preprečevanjem ponovnih zapalitev zmanjša kotrljenje z nadzorom tudi tveganje eskalacije napetosti. Napetost sistema ostane bližje pričakovanim vrednostim, kar zmanjša stres izolacije in drugih komponent.
Prednosti kotrljenja z nadzorom
Povečana zanesljivost: Kotrljenje z nadzorom izboljša splošno zanesljivost preklopnika, zlasti v aplikacijah, ki vključujejo shunt reaktorje. Zmanjša pojav večkratnih ponovnih zapalitev, ki bi lahko v nasprotnem primeru vodile do poškodbe opreme ali nestabilnosti sistema.
Izboljšano delovanje: Z izogibanjem ponovnim zapalitvam zagotavlja kotrljenje z nadzorom, da preklopnik deluje znotraj svojih projektiranih parametrov, ohranja optimalno delovanje in podaljša življenjsko dobo opreme.
Štedanje stroškov: Zmanjšanje pogostosti ponovnih zapalitev lahko vodi do štedanja stroškov z zmanjševanjem zahtev po vzdrževanju in preprečevanjem potencialnih poškodb opreme.
