Явления, създавани при включване на празни трансформатори чрез високонапреговен изолационен ключ AIS
Въведение в изолаторите за високо напрежение
Разлика между изключватели за високо напрежение и заземващи ключове
Изключвач за високо напрежение (Изключвач) и Заземващ ключ са две различни механични превключвателни устройства, всяко от които играе важна роля в електроенергийните системи.
Изключвач за високо напрежение: Извиква се основно за показване дали контурът е отворен или затворен. Изключвачът има способността да прекъсне тока, позволявайки му да прекъсне големи токове при живо и да поддържа стабилност, когато контактните точки са разделени и е установено възстановително напрежение. Изключвачите за високо напрежение обикновено се използват за защита на електроенергийните системи от дефекти като краткосрочни замыкания и прекомерни токове.
Заземващ ключ: Неговата основна функция е да заземи различни части на контура, включително оборудване, осигурявайки безопасен контакт. Заземващият ключ няма способността да прекъсне тока, така че не може да се използва за прекъсване на токове при натовареност. Обикновено се използва в комбинация с изключвач за високо напрежение, за да се гарантира, че след отварянето на изключвача, всички части на контура могат надеждно да бъдат заземени, за да се предотврати случайно електрическо ударяване.
Експлойтационни ограничения на изключвачите за високо напрежение в AIS
В системите с въздушно изолирано превключвателно устройство (AIS), изключвачът за високо напрежение не може да прекъсне тока при провеждане или след разделението на контактите и установяването на възстановително напрежение между тях. Това означава, че ако изключвачът работи при живо, той може само да прекъсне малки токове. По-конкретно, когато номиналното напрежение се появява между контактите, изключвачът може да прекъсне малки токове, но не може да се справи с големи токове или тежки натоварвания.
Функция на заземващите ключове
Основната роля на заземващия ключ е да заземи различни части на контура, осигурявайки безопасност при поддръжка или проверка. Може да се използва в комбинация с изключвач за високо напрежение или самостоятелно. Чрез заземяване на контура, заземващият ключ ефективно елиминира натрупването на статично зареждане, предотвратява случайно електрическо ударяване и осигурява безопасност при последващата поддръжка.
Обзор на превключването на кондензатори и трансформатори без натоварване
Капацитет на изключвачите за високо напрежение за прекъсване на капацитивен ток
Според стандартите IEC, изключвачите за високо напрежение не са специално проектирани за прекъсване на аварийни токове, но тъй като работят при живо, те трябва да прекъсват малки токове. Определението на IEC за изолаторите (разделителите) гласи, че изключвач (изолатор) може да отвори или затвори контур, където прекъснат или свързан ток е пренебрежим, или където напрежението между полюсите на изключвача не се променя.
Въпреки че не е явно казано, това описание може да се интерпретира като относящо се до малки капацитивни зареждащи токове и петлево превключване (също известно като паралелно превключване), което в конкретни приложения се нарича превключватели за прехвърляне на шини. IEC 62271-102 потвърждава това и задава горна граница от 0,5 А за "пренебрежими" капацитивни зареждащи токове, с по-високи стойности, които изискват споразумение между потребител и производител.
Номинален ток за прехвърляне на шини
Според IEC 62271-102, номиналният ток за прехвърляне на шини е определен както следва:
За напрежения 52 кВ < Ur < 245 кВ, токът за прехвърляне на шини е 80% от номиналния нормален ток на изключвача, но ограничен до 1600 А.
За напрежения 245 кВ ≤ Ur ≤ 550 кВ, токът за прехвърляне на шини е 60% от номиналния нормален ток на изключвача.
За напрежения Ur > 550 кВ, токът за прехвърляне на шини е 80% от номиналния нормален ток на изключвача, но ограничен до 4000 А.
Применение на превключването на трансформатори без натоварване
На практика, особено в Северна Америка, въздушните изключвачи се използват често за превключване на трансформатори без натоварване. Магнитния ток на трансформатор без натоварване обикновено е много малък, обикновено 1 А или по-малко. В този случай, трансформаторът може да бъде представен като серийна RLC верига (както е показано на Фигура 1), със свързани колебания, които са недопадащи, и амплитуден фактор, който е 1,4 или по-малко пер юнит.
Петлево превключване в паралелни преносни петли
Друга разпространена практика е да се разшири прехвърлянето на шини до превключване между паралелни преносни петли, въпреки че токът е по-нисък поради по-високата петлева импеданс. Този подход може ефективно да намали генерирането на дъга и вариациите на напрежението при превключване.
Применение на допълнителни превключвателни устройства
Широко разпространена практика в Северна Америка, но по-рядко използвана в други региони, е добавянето на допълнителни превключвателни устройства, за да се намали тежестта на превключвателните събития. Например, тези устройства могат да минимизират повторното пробиване на дъга или да постигнат по-висока капацитет за прекъсване. Използването на допълнителни превключвателни устройства може да повиши надеждността и безопасността на системата, особено при обработване на големи токове или сложни вериги.
Превключване на трансформатори без натоварване с изолатори за високо напрежение AIS
За превключване на трансформатори без натоварване в диапазона 72,5–245 кВ, често се използват изолатори за високо напрежение AIS. Тъй като магнитният ток на трансформатора без натоварване обикновено е много малък (обикновено 1 А или по-малко), изолаторите могат безопасно да извършат операцията по превключване. Трансформаторът може да бъде упростен като серийна RLC верига, със свързани колебания, които са недопадащи, и амплитуден фактор, който е 1,4 или по-малко пер юнит.
В този сценарий, основната задача на изолатора е да гарантира, че магнитният ток на трансформатора не причинява значителни дъги или вариации на напрежението при превключване. Чрез правилно проектиране и изпълнение, изолаторите за високо напрежение AIS могат ефективно да извършат тази задача, осигурявайки безопасна и стабилна работа на електроенергийната система.
Трасса от реално полево превключване е показана на Фигура 2.
Транзитното възстановително напрежение (TRV) между разделителния ключ е разликата между изходното напрежение и колебанията на страната на трансформатора, както е показано на Фигура 3.
Прекъсване на тока: Диелектрично събитие
Прекъсването на тока съществено се случва, когато разстоянието между контактите стане достатъчно голямо, за да издържи транзитното възстановително напрежение (TRV). Този процес е съществено диелектрично събитие, където изолационната сила на въздуха или вакуума между контактите надхвърля приложено напрежение, ефективно угасяйки дъгата и прекъсвайки потока на тока.
Прекъсване на магнитния ток на трансформатор без натоварване
Прекъсването на магнитния ток на трансформатор без натоварване е повторяемо събитие за отваряне и затваряне, което може да доведе до многократни повторни пробиви. Всяко повторно пробиване може да индуцира сурдж токове, които удължават продължителността на дъгата, удължават общото време за превключване и причиняват износ на контактите на дъгата. Повторяемата природа на тези събития може да доведе до значителен стрес върху превключвателното устройство и потенциално да влоши неговата работоспособност с течение на времето.
За да се намали този ефект, е важно да се гарантира, че превключвателното устройство е способно да обработва специфичните характеристики на магнитния ток, като неговото влизане и свързаните транзитни напрежения. Правилното проектиране и избор на превключвателното устройство, както и използването на допълнителни устройства като сурдж арестири или демпфери, могат да помогнат за намаляване на вероятността от повторни пробиви и минимизиране на въздействието върху системата.
