Üres terhelésű transzformátorok kapcsolása AIS magasfeszültségi kikapcsolóval során keletkező jelenségek

Magas feszültségű elválasztók bemutatása

1. Magas feszültségű áramköri kapcsolók és földelő kapcsolók közötti különbség

Magas feszültségű áramköri kapcsoló (Áramköri kapcsoló) és földelő kapcsoló két különböző mechanikai kapcsolóeszköz, melyek mindegyike kulcsszerepet játszik az energiarendszerben.

• Magas feszültségű áramköri kapcsoló: Főleg arra használják, hogy megjelenítsék, egy áramkör nyitva vagy zárva van-e. Az áramköri kapcsolónak képessége van az áram megszakítására, így képes nagy áramokat szakítani élő hálózatban, és stabilitást biztosítani, amikor a kapcsolópontok elválik, és helyreálló feszültség alakul ki. A magas feszültségű áramköri kapcsolókat általában használják az energiarendszerek védelmére, például rövidzárlatok és túlterhelések esetén.

• Földelő kapcsoló: Főbb feladata, hogy különböző áramkör-részleteket, beleértve a berendezéseket is, földre kapcsoljon, biztonságos érintkezést biztosítva. A földelő kapcsolónak nincs képessége az áram megszakítására, ezért nem használható nagy terhelési áramok megszakítására. Általában együtt használják egy magas feszültségű áramköri kapcsolóval, hogy a kapcsoló megnyitása után az áramkör minden része megbízhatóan földre legyen kapcsolva, így elkerülhetőek a véletlen elektrikus sokkolások.

2. A levegőből izolált áramköri kapcsolók (AIS) működési korlátai

A levegőből izolált áramköri kapcsolókban (AIS) a magas feszültségű áramköri kapcsoló nem tudja megszakítani az áramot, amíg az átvezetés során vagy a kapcsolópontok elválasztása után helyreálló feszültség alakul ki közöttük. Ez azt jelenti, hogy ha a kapcsoló élő hálózatban működik, csak kis áramokat tud hatékonyan megszakítani. Kifejezetten, amikor a nominális feszültség jelenik meg a kapcsolópontok között, a kapcsoló kis áramokat tud megszakítani, de nem képes kezelni nagy áramokat vagy nagy terheléseket.

3. Földelő kapcsolók funkciója

A földelő kapcsolók főbb szerepe, hogy különböző áramkör-részleteket földre kapcsoljanak, biztonságot biztosítva karbantartás vagy ellenőrzés során. Használhatók együtt egy magas feszültségű áramköri kapcsolóval vagy önállóan. Az áramkör földre kapcsolásával a földelő kapcsoló hatékonyan megszünteti a statikus töltés felhalmozódását, megelőzi a véletlen elektrikus sokkolást, és biztonságot nyújt a következő karbantartási munkálatokhoz.

Kondenzátoros és üres tranzsformert kapcsolók áttekintése

1. Magas feszültségű áramköri kapcsolók kondenzátoros áramkapcsoló képességei

Az IEC normák szerint a magas feszültségű áramköri kapcsolók nem kifejezetten hibajellegű áramok megszakítására vannak kialakítva, de mivel élő hálózatban működnek, várható, hogy kis áramokat tudnak megszakítani. Az IEC definíciója szerint a választókapcsolók (disconnectors) olyan kapcsolók, melyek kinyithatják vagy bekapcsolhatják egy áramkört, ahol a megszakított vagy kapcsolt áram elhanyagolható, vagy a kapcsoló pólusai közötti feszültség nem változik.

Bár nem kifejezetten kimondva, ezt a leírást úgy lehet értelmezni, hogy kis kondenzátoros töltési áramokra és hurok-kapcsolásra (más néven párhuzamos kapcsolás) utal, amely specifikus alkalmazásokban buszátadó kapcsolóknak nevezik. Az IEC 62271-102 megerősíti ezt, és 0,5 A "elhanyagolható" kondenzátoros töltési áramok felső határát állapítja meg, a magasabb értékek esetén pedig a felhasználó és a gyártó közötti megállapodás szükséges.

2. Nominális buszátadó áram

Az IEC 62271-102 szerint a nominális buszátadó áram a következőképpen van meghatározva:

• 52 kV < Ur < 245 kV feszültségi szinteknél a buszátadó áram a kapcsoló nominális normál áramának 80%-a, de korlátozva 1600 A-ra.

• 245 kV ≤ Ur ≤ 550 kV feszültségi szinteknél a buszátadó áram a kapcsoló nominális normál áramának 60%-a.

• Ur > 550 kV feszültségi szinteknél a buszátadó áram a kapcsoló nominális normál áramának 80%-a, de korlátozva 4000 A-ra.

3. Üres tranzsformert kapcsolók alkalmazása

A gyakorlatban, különösen Észak-Amerikában, a levegőből izolált áramköri kapcsolókat gyakran használják üres tranzsformerek kapcsolására. Egy üres tranzsformer magnetizáló árama általában nagyon alacsony, általában 1 A vagy annál kevesebb. Ebben az esetben a tranzsformatort soros RLC áramként (ahogy a 1. ábra mutatja) ábrázolhatjuk, ahol a kapcsolódó rezgések alulrémernődtek, és az amplitúdó tényező 1,4 vagy annál kevesebb per egység.

4. Párhuzamos átvitel hurokok kapcsolása

Egy másik gyakori gyakorlat, hogy a buszátadást kiterjesztik párhuzamos átvitel hurokok kapcsolására, bár az áram alacsonyabb a magasabb hurok impedanciája miatt. Ez a módszer hatékonyan csökkentheti a vonalvonalak kialakulását és a feszültség fluktuációját a kapcsolás során.

5. Segédkapcsoló berendezések alkalmazása

Észak-Amerikában széles körben használt, de más régiókban kevésbé gyakori gyakorlat, hogy segédkapcsoló berendezéseket adnak hozzá, hogy enyhítsék a kapcsolási esemény súlyosságát. Például ezek a berendezések minimalizálhatják a visszacsapások előfordulását, vagy magasabb törési képességet érhetnek el. A segédkapcsoló berendezések használata növelheti a rendszer megbízhatóságát és biztonságát, különösen nagy áramok vagy összetett áramkörök kezelésekor.

Üres tranzsformert kapcsolók AIS magas feszültségű választókapcsolókkal

A 72,5–245 kV tartományban az üres tranzsformerek kapcsolására gyakran AIS magas feszültségű választókapcsolókat használnak. Mivel egy üres tranzsformer magnetizáló árama általában nagyon alacsony (általában 1 A vagy annál kevesebb), a választókapcsolók biztonságosan végrehajthatják a kapcsolási műveletet. A tranzsformatort soros RLC áramként egyszerűsíthetjük, ahol a kapcsolódó rezgések alulrémernődtek, és az amplitúdó tényező 1,4 vagy annál kevesebb per egység.

Ebben az esetben a választókapcsoló főbb feladata, hogy biztosítsa, hogy a tranzsformer magnetizáló árama ne okozzon jelentős vonalvonalakat vagy feszültség-fluktuációkat a kapcsolás során. A megfelelő tervezés és működés mellett az AIS magas feszültségű választókapcsolók hatékonyan ellátják ezt a feladatot, garantálva az energiarendszer biztonságos és stabil működését.

 A 2. ábra egy valós mezői kapcsolási esemény nyomvonalát mutatja.

A választókapcsoló felett a tranziente helyreálló feszültség (TRV) a forrásfeszültség és a tranzsformer oldali rezgések közötti különbség, ahogy a 3. ábra mutatja.

Áram megszakítása: Izolációs esemény

Az áram megszakítása alapvetően akkor történik, amikor a kapcsolópontok közötti távolság elegendően nagy lesz ahhoz, hogy a tranziente helyreálló feszültséget (TRV) bírja. Ez a folyamat lényegében egy izolációs esemény, ahol a levegő vagy vakuum izolációs ereje meghaladja az alkalmazott feszültséget, hatékonyan megszüntetve a vonalvonalat és megszakítva az áramáramot.

Üres tranzsformer magnetizáló áramának megszakítása

Egy üres tranzsformer magnetizáló áramának megszakítása ismétlődő nyitás-zárás esemény, ami többszörös visszacsapásokhoz vezethet. Minden visszacsapás hegyes áramokat indukálhat, ami hosszabbítja a vonalvonal időtartamát, meghosszabbítja az általános kapcsolási időt, és viszontlagyszerűen hasznosítja a vonalvonal kapcsolópontjait. Ezek az események ismétlődő természetének következtében jelentős stresszt jelenthetnek a kapcsoló berendezések számára, és idővel leterhelhetik a teljesítményüket.

Ezek hatásainak enyhítéséhez létfontosságú, hogy a kapcsoló berendezés képes legyen kezelni a magnetizáló áram specifikus jellemzőit, mint például a beilleszkedési viselkedést és a vele kapcsolatos tranziente feszültségeket. A kapcsoló berendezés megfelelő tervezése és kiválasztása, valamint segédberendezések, például üzemeltetők vagy dämpelő ellenállások használata segíthet csökkenteni a visszacsapások valószínűségét, és minimalizálni a rendszerre gyakorolt hatást.