Povećanje napona prilikom preključivanja paralelnih reaktora u prekidačima
Prekidanje strujnog stuba: Uobičajena praksa pri prekidanju induktivnih opterećenja
Prekidanje strujnog stuba je jedna od najuobičajenijih praksi u prekidanju induktivnih opterećenja. Strujni stubovi su instalirani kako bi kompensovali kapacitivnost površinskih linija i preklapaju se ili isključuju na osnovu trenutnog opterećenja linije. Budući da se strujni stub može posmatrati kao skupni element kruga sa stray kapacitetom, ekvivalentni krug opterećenja može se pojednostaviti na direktni LC (induktor-kondenzator) krug.
Oscilacije napona tokom prekida
U trenutku prekida, koji često uključuje prekidanje struje, LC krug proizvodi oscilacije napona. Maksimalni napon, , dostiže vrh koji iznosi 1 per unit (p.u.) sistemske naponske vrijednosti povećane dodatnim doprinosom od prekidanja struje. Obično, jednofrekventna oscilatorna privremena oporavna naponska vrijednost (TRV) ima visoku frekvenciju, standardizovanu prema IEC 62271-110 na vrijednosti između 6.8 kHz za nominalni napon od 72.5 kV i 1.5 kHz za 800 kV.
Kratko trajanje luke i rizik od ponovnog zapaljenja
Slično prekidanju kapacitivne struje, struja reaktora je dovoljno niska da prekid može nastupiti nakon veoma kratkog trajanja luke. Ova kratka dužina podrazumeva da razmak prekidnika možda nije dosegao dovoljnu udaljenost u trenutku nule struje kako bi otporio TRV. Ako se to dogodi, dešava se propadanje, što dovodi do ponovnog zapaljenja. U ovom slučaju, ponovno zapaljenje se naziva ponovno zapaljenje jer visokofrekventna TRV uzrokuje da se ono desi unutar četvrtine perioda mrežne frekvencije nakon prekida.
Niska energetska odbijanja pri induktivnom ponovnom zapaljenju
Za razliku od restrika u kapacitivnim krugovima, energija koja se isporučuje pri induktivnom ponovnom zapaljenju je relativno niska, budeći uglavnom odbijanje stray kapaciteta. Kratak visokofrekventni tok ponovnog zapaljenja će teći, a razmak može ili ne može se oporaviti od događaja. Tijekom toka ponovnog zapaljenja, otvarajući se razmak dostiže samo malo više propadne naponske vrijednosti. Nakon što se tok ponovnog zapaljenja prekine, sljedeće veće TRV opet može dovesti do ponovnog zapaljenja. To je vjerovatnije jer, tijekom kratkog vremenskog perioda provodljivosti, mrežni tok u reaktoru malo raste, čime druga TRV postaje strmija i potencijalno viša od prethodne.
Višestruka ponovna zapaljenja i eskalacija napona
Sekvenca ponovnih zapaljenja naziva se višestrukim ponovnim zapaljenjima, a postepeno povećanje vrijednosti napona pri ponovnom zapaljenju se naziva (induktivna) eskalacija napona. Višestruka ponovna zapaljenja mogu biti posebno izazovna za gasne i naftne prekidnike, zbog čega se prekid strujnog stuba ponekad naziva "noćni mor prekidnika." To je posebno istinito jer je prekid strujnog stuba dnevna operacija, što ga čini čestim izvorom stresa za ove uređaje.
Analiza testa SF6 prekidnika s višestrukim ponovnim zapaljenjima
Na datoj slici za test SF6 prekidnika može se primijetiti sedam ponovnih zapaljenja prije postizanja oporavka. Njednom nakon svakog ponovnog zapaljenja, tok ponovnog zapaljenja visoke frekvencije zadržava razmak u stanju provodljivosti oko 100 μs. Maksimalni napon dostignut na opterećenom reaktoru iznosi 2.3 p.u.. Bez ponovnih zapaljenja, maksimalni napon bi bio 1.08 p.u. zbog veoma male struje prekidanja. Vrhovna vrijednost privremene oporavne naponske vrijednosti (TRV) iznosi 3.3 p.u..
Ključne promatrane stvari:
Višestruka ponovna zapaljenja: Unatoč veoma maloj struji prekidanja, napon opterećenja značajno raste nakon višestrukih ponovnih zapaljenja. To ističe kritičan uticaj ponovnih zapaljenja na nivoe napona sistema.
Visokofrekventni tok ponovnog zapaljenja: Tok ponovnog zapaljenja karakteriše se svojom visokom frekvencijom, što zadržava razmak u stanju provodljivosti za kratko vrijeme (oko 100 μs). Ovo kratko vrijeme provodljivosti omogućava brzo nagromadljivanje napona, što dovodi do sljedećih ponovnih zapaljenja.
Eskalacija napona: Maksimalni napon na opterećenom reaktoru dosega 2.3 p.u., što je više od dvostruko veće nego očekivani napon bez ponovnih zapaljenja (1.08 p.u.). Vrhovna vrijednost TRV od 3.3 p.u. dodatno naglašava ozbiljnost eskalacije napona uzrokovanu višestrukim ponovnim zapaljenjima.
Sprečavanje višestrukih ponovnih zapaljenja pri prekidanju strujnog stuba
Višestruka ponovna zapaljenja tokom prekidanja strujnog stuba mogu se efektivno izbegnuti korišćenjem tehnika kontrolisanog prekidanja. Umjesto da se oslanja na nasumično razdvajanje kontakata, kontrolisano prekidanje osigurava da se kontakti razdvoje dosta unaprijed od tačke nule struje. Ovaj pristup nudi nekoliko prednosti:
Izbegavanje kratkog trajanja luke: Razdvajanjem kontakata unaprijed, trajanje luke se produžava, omogućavajući razmaku da dostigne dovoljnu udaljenost prije nego što struja prirodno doseže nulu. To smanjuje rizik od ponovnog zapaljenja, jer je razmak bolje pripremljen da izdrži privremenu oporavnu naponsku vrijednost (TRV).
Vremenski prekid: Kontrolisano prekidanje osigurava da prekid nastupa kada je razmak već dostigao dovoljnu udaljenost. Ovaj vremenski faktor minimalizira verovatnoću ponovnog zapaljenja i pomaze u održavanju stabilnog performansa sistema.
Smanjenje eskalacije napona: Sprečavanjem ponovnih zapaljenja, kontrolisano prekidanje takođe umanjuje rizik od eskalacije napona. Sistemski napon ostaje bliži očekivanim vrednostima, smanjujući stres na izolaciju i druge komponente.
Prednosti kontrolisanog prekidanja
Poboljšana pouzdanost: Kontrolisano prekidanje poboljšava ukupnu pouzdanost prekidnika, posebno u aplikacijama koje uključuju strujne stubove. Smanjuje pojavu višestrukih ponovnih zapaljenja, koja inače mogu dovesti do oštećenja opreme ili nestabilnosti sistema.
Poboljšana performansa: Izbegavajući ponovna zapaljenja, kontrolisano prekidanje osigurava da prekidnik radi unutar svojih projektiranih parametara, održavajući optimalnu performansu i proširujući životni vijek opreme.
Štednja troškova: Smanjenjem učestalosti ponovnih zapaljenja dolazi do štednje troškova smanjenjem potreba za održavanjem i sprečavanjem potencijalnih oštećenja opreme.
