Pojava, ki nastane pri vklapljanju brezobremenih transformatorjev z visokonapetostno odskočnico AIS

Predstavitev visokonapetostnih ločilnikov

1. Razlika med visokonapetostnimi preklopniki in zazemljevalnimi preklopniki

Visokonapetostni preklopnik (preklopnik) in zazemljevalni preklopnik sta dva različna mehanska preklopna naprava, ki igrajo ključno vlogo v elektroenergetskih sistemih.

• Visokonapetostni preklopnik: Glavno se uporablja za prikaz, ali je krug odprt ali zaprt. Preklopnik ima zmogljivost za prekinjanje toka, kar mu omogoča, da prekine velike tokove pod napeto stanje in vzdržuje stabilnost, ko so kontaktne točke ločene in ustanovljena obnovitvena napetost. Visokonapetostni preklopniki se tipično uporabljajo za zaščito elektroenergetskih sistemov pred nepravilnostmi, kot so kratki krogi in pretokovi.

• Zazemljevalni preklopnik: Njegova glavna funkcija je zazemljanje različnih delov kruga, vključno z opremo, za zagotavljanje varnega stika. Zazemljevalni preklopnik nima zmogljivosti za prekinjanje toka, zato ga ni mogoče uporabiti za prekinjanje naložnih tokov. Običajno se uporablja skupaj s visokonapetostnim preklopnikom, da se zagotovi, da po odpiranju preklopnika lahko vsi deli kruga zanesljivo zazemljijo, da se prepreči nenadno električni šok.

2. Operativne omejitve visokonapetostnih preklopnikov AIS

V zračno izolirani preklopnici (AIS) visokonapetostni preklopnik ne more prekiniti toka med prenašanjem ali po ločevanju kontaktov, ko se med njimi ustanovi obnovitvena napetost. To pomeni, da, če preklopnik deluje pod napeto stanje, lahko učinkovito prekine le majhne tokove. Konkretno, ko se na kontaktih pojavi nazivna napetost, preklopnik lahko prekine majhne tokove, vendar ne more ravnovali z visokimi tokovi ali težjimi naložami.

3. Funkcija zazemljevalnih preklopnikov

Glavna vloga zazemljevalnega preklopnika je zazemljanje različnih delov kruga, za zagotavljanje varnosti med vzdrževanjem ali pregledovanjem. Lahko se uporablja skupaj s visokonapetostnim preklopnikom ali samostojno. Z zazemljanjem kruga zazemljevalni preklopnik učinkovito odstrani akumulacijo statičnega naboja, prepreči nenadne električne šoke in zagotavlja varnost za nadaljnje vzdrževalne delo.

Pregled kapacitivnega in brez-naloznega preklopanja transformatorjev

1. Kapacitivna tok-switching sposobnost visokonapetostnih preklopnikov

Po standardih IEC visokonapetostni preklopniki niso posebno oblikovani za prekinjanje nepravilnih tokov, vendar ker delujejo pod napeto stanje, se pričakuje, da prekinejo majhne tokove. Definicija IEC ločilnikov (odvoznikov) pravi, da preklopnik (ločilnik) lahko odpre ali zapre krug, kjer je prekinjen ali povezan zanemarljiv tok, ali kjer se napetost med poli preklopnika ne spremeni.

Čeprav ni izrecno navedeno, ta opis se lahko interpretira, da se nanaša na majhne kapacitivne nabijne tokove in zanke preklopanja (tudi znano kot vzporedno preklopanje), ki v določenih aplikacijah imenujejo prenosni preklopniki. IEC 62271-102 to potrjuje in določa zgornjo mejo 0,5 A za "zanemarljive" kapacitivne nabijne tokove, z višjimi vrednostmi, ki zahtevajo sporazum med uporabnikom in proizvajalcem.

2. Nazivni prenosni tok

Po IEC 62271-102 je nazivni prenosni tok določen naslednje:

• Za napetostne razine 52 kV < Ur < 245 kV je prenosni tok 80 % nazivnega normalnega toka preklopnika, vendar omejen na 1600 A.

• Za napetostne razine 245 kV ≤ Ur ≤ 550 kV je prenosni tok 60 % nazivnega normalnega toka preklopnika.

• Za napetostne razine Ur > 550 kV je prenosni tok 80 % nazivnega normalnega toka preklopnika, vendar omejen na 4000 A.

3. Uporaba preklopanja brez-naloznega transformatorja

V praksi, zlasti v Severni Ameriki, se zračni preklopniki pogosto uporabljajo za preklopanje brez-naloznih transformatorjev. Magnetizacijski tok brez-naloznega transformatorja je običajno zelo nizek, običajno 1 A ali manj. V tem primeru se transformator lahko predstavi kot serije RLC krug (kot prikazano na Sliki 1), z povezanimi oscilacijami, ki so podzagleni, in amplitudnim faktorjem, ki je 1,4 ali manj enot.

4. Preklopanje zanke v vzporednih prenosnih zankah

Druga pogosta praksa je razširitev prenosa prenosne zanke na preklopanje med vzporednimi prenosnimi zankami, čeprav je tok nižji zaradi višjega odpornega preseka zanke. Ta pristop lahko učinkovito zmanjša nastanek luka in napetostne fluktuacije med preklopanjem.

5. Uporaba pomožnih preklopnih naprav

Široko uporabljana praksa v Severni Ameriki, vendar manj pogosta v drugih regijah, je dodajanje pomožnih preklopnih naprav, da se zmanjša težavnost preklopnih dogodkov. Na primer, te naprave lahko zmanjšajo ponovne preklope ali dosežejo večjo prekidno zmogljivost. Uporaba pomožnih preklopnih naprav lahko poveča zanesljivost in varnost sistema, zlasti pri ravnanju z visokimi tokovi ali kompleksnimi krugi.

Preklopanje brez-naloznega transformatorja z uporabo visokonapetostnih ločilnikov AIS

Za preklopanje brez-naloznega transformatorja v območju 72,5–245 kV se pogosto uporabljajo visokonapetostni ločilniki AIS. Ker je magnetizacijski tok brez-naloznega transformatorja običajno zelo nizek (običajno 1 A ali manj), lahko ločilniki varno izvedejo preklopno operacijo. Transformator se lahko poenostavi kot serija RLC krug, z povezanimi oscilacijami, ki so podzagleni, in amplitudnim faktorjem, ki je 1,4 ali manj enot.

V tem scenariju je glavna naloga ločilnika, da zagotovi, da magnetizacijski tok transformatorja ne povzroči bistvenega luknjanja ali napetostnih fluktuacij med preklopanjem. S pravilnim oblikovanjem in delovanjem lahko visokonapetostni ločilniki AIS učinkovito opravijo to nalogo, zagotavljajo varno in stabilno delovanje elektroenergetskega sistema.

 Sled iz dejanskega preklopne dogodka na terenu je prikazan na Sliki 2.

Prenosna obnovitvena napetost (TRV) na odvozniku je tako razlika med virsko napetostjo in napetostjo strani transformatorja, kot je prikazano na Sliki 3.

Prekinjanje toka: dielektrični dogodek

Prekinjanje toka osnovno nastane, ko postane vrzel med kontakti dovolj velika, da pretrpi prehodno obnovitveno napetost (TRV). Ta proces je po svoji naravi dielektrični dogodek, kjer pretečejoča moč zraka ali vakuma med kontakti preseže uporabljeno napetost, učinkovito ugasi luk in prekine tok.

Prekinjanje magnetizacijskega toka brez-naloznega transformatorja

Prekinjanje magnetizacijskega toka brez-naloznega transformatorja je ponavljajoči odpiranje-zapiranje, ki lahko povzroči večkratne ponovne preklope. Vsak ponovni preklop lahko inducira udarni tok, ki podaljša trajanje luka, podaljša celoten čas preklopanja in povzroči poškodbe luknih kontaktov. Ponavljajoča narava teh dogodkov lahko povzroči bistveno obremenitev preklopne opreme in z vremenskim hodnikom degradira njeno delovanje.

Za zmanjšanje teh učinkov je ključno, da je preklopna naprava sposobna ravnanja z specifičnimi lastnostmi magnetizacijskega toka, kot je njegov vklopni obraz in povezane prehodne napetosti. Pravilno oblikovanje in izbira preklopne opreme, skupaj z uporabo pomožnih naprav, kot so udarni zadrževalci ali dušilni upori, lahko pomagajo zmanjšati verjetnost ponovnih preklopov in zmanjšajo vpliv na sistem.