Kleine induktive Stromschaltbedingung für Schaltgeräte

Stromunterbrechung und Wiederentzündung bei Leistungsschaltern, die kleine induktive Ströme handhaben

Wenn ein Leistungsschalter (LS) Schaltkondensatoren oder unbelastete Transformatoren schaltet, schaltet er in der Regel kleine induktive Ströme, normalerweise einige Dutzend Ampere, mit einer 90-Grad-Verzögerung im Vergleich zur Spannungsphase. Allerdings werden diese Ströme oft durch ein Phänomen, das als Stromunterbrechung bekannt ist, vorzeitig auf Null gezwungen. Dies kann zu Unterbrechungsüberspannungen und anschließenden Wiederentzündungsüberspannungen führen, die je nach Leistung des LS und den Schaltbedingungen schwerwiegende Folgen haben können.

Phänomen der Stromunterbrechung

Das typische Verhalten von Spannung und Strom während der Stromunterbrechung wird in der folgenden Abbildung für die Unterbrechung kleiner induktiver Ströme dargestellt. Wenn eine Stromunterbrechung auftritt, wird sie von einer sich ausdehnenden Hochfrequenzstromschwingung begleitet, die zu einem plötzlichen Stromnullpunkt führt. Dieses Phänomen ist auf die Bogeninstabilität zurückzuführen, die durch die Bogeneigenschaften und die Schaltbedingungen verursacht wird.

• Bogeninstabilität: Die Bogeneigenschaften und die Schaltbedingungen führen zu Instabilität, wodurch der Strom vor dem Erreichen seines natürlichen Nullpunkts abrupt unterbrochen wird.

• Hochfrequenzschwingungen: Bei der Stromunterbrechung treten Hochfrequenzschwingungen auf, die zum abrupten Abbruch des Stroms beitragen.

Phänomen der Wiederentzündung

Eine weitere Erscheinung nach der Unterbrechung kleiner induktiver Ströme ist die Wiederentzündung. Leistungsschalter können kleine induktive Ströme auch bei kurzen Bogenzeiten und kleinen Kontaktabständen leicht unterbrechen. Allerdings nimmt die dielctrische Festigkeit eines LS mit dem Kontaktabstand zu. Daher ist ein kleiner Kontaktabstand während der Phase der transitorischen Wiederherstellungsspannung (TRV) anfälliger für Spannungsabsturz, wenn die TRV die dielctrische Festigkeit über dem Kontaktabstand überschreitet.

• Dielctrische Festigkeit: Die dielctrische Festigkeit des LS verbessert sich, wenn der Kontaktabstand zunimmt.

• Risiko eines Spannungsabsturzes: Ein kleinerer Kontaktabstand erhöht das Risiko eines Spannungsabsturzes während der TRV-Phase, wenn die TRV die dielctrische Festigkeit des LS übersteigt.

Zusammenfassung

Zusammengefasst gilt, wenn ein Leistungsschalter kleine induktive Ströme handhabt:

• Stromunterbrechung: Eine vorzeitige Unterbrechung des Stroms kann zu Hochfrequenzschwingungen und Überspannungen führen.

• Wiederentzündung: Nach der ersten Unterbrechung besteht das Risiko einer Wiederentzündung aufgrund eines unzureichenden Kontaktabstands, was zu weiteren Überspannungen führen kann.

Diese Phänomene können je nach Leistung des Leistungsschalters und den spezifischen Schaltbedingungen erhebliche Auswirkungen auf das System haben. Das Verstehen und Minimieren dieser Effekte ist entscheidend, um den zuverlässigen Betrieb elektrischer Systeme sicherzustellen.