Явища, що виникають під час комутації незавантажених трансформаторів за допомогою високовольтних вимикачів AIS
Вступ до високонапіжних ізоляторів
Різниця між високонапіжними автоматичними вимикачами та заземлювальними випливаючими переключниками
Високонапіжний автоматичний вимикач (вимикач) та заземлювальний випливаючий переключник — це два різні механічні комутаційні пристрої, кожен з яких відіграє важливу роль у системах живлення.
Високонапіжний автоматичний вимикач: Використовується переважно для вказівки, чи відкрито чи закрито коло. Вимикач має здатність переривати струм, дозволяючи йому переривати великі струми при наявності напруги та підтримувати стабільність, коли контактні точки розділені та встановлена відновлювальна напруга. Високонапіжні автоматичні вимикачі зазвичай використовуються для захисту систем живлення від аварій, таких як короткозамкнення та перегрузки.
Заземлювальний випливаючий переключник: Його основна функція полягає в заземленні різних частин кола, включаючи обладнання, забезпечуючи безпечний контакт. Заземлювальний випливаючий переключник не має здатності переривати струм, тому не може бути використаний для переривання струмів завантаження. Зазвичай використовується разом з високонапіжним автоматичним вимикачем, щоб забезпечити, що після відкриття вимикача всі частини кола можуть бути надійно заземлені, щоб запобігти неподібному електричному удару.
Операційні обмеження високонапіжних автоматичних вимикачів AIS
У повітряно-ізольованій комутаційній апаратурі (AIS) високонапіжний автоматичний вимикач не може переривати струм під час проведення або після розділення контактів, коли між ними встановлюється відновлювальна напруга. Це означає, що якщо вимикач працює при наявності напруги, він може ефективно переривати лише невеликі струми. Зокрема, коли номінальна напруга з'являється між контактами, вимикач може перервати невеликі струми, але не може обробляти великі струми або важке завантаження.
Функція заземлювальних випливаючих переключників
Основна роль заземлювального випливаючого переключника полягає в заземленні різних частин кола, забезпечуючи безпеку під час ремонту або перевірки. Він може використовуватися разом з високонапіжним автоматичним вимикачем або окремо. Заземлюючи коло, заземлювальний випливаючий переключник ефективно усуває накопичення статичного заряду, запобігає неподібному електричному удару та забезпечує безпеку для подальших робіт з ремонту.
Огляд переключення конденсаторів та беззавантаженого трансформатора
Способність високонапіжних автоматичних вимикачів переривати конденсаторні струми
Згідно зі стандартами IEC, високонапіжні автоматичні вимикачі не спеціально проектуються для переривання аварійних струмів, але оскільки вони працюють при наявності напруги, від них очікується, що вони зможуть переривати невеликі струми. Визначення ізоляторів (відключувачів) за стандартами IEC стверджує, що вимикач (відключувач) може відкривати або замикати коло, де переривається або з'єднується занедбано маленький струм, або де напруга між кінцями полюсів вимикача не змінюється.
Хоча це не вказано явно, це опис можна трактувати як посилання на невеликі конденсаторні зарядні струми та переключення контурів (також відоме як паралельне переключення), які в конкретних застосуваннях називаються переключниками секцій шин. IEC 62271-102 підтверджує це та встановлює верхню межу 0,5 А для "занедбано маленьких" конденсаторних зарядних струмів, з більшими значеннями, які вимагають домовленості між користувачем та виробником.
Номінальний струм переключення секцій шин
Згідно з IEC 62271-102, номінальний струм переключення секцій шин визначається так:
Для напругових рівнів 52 кВ < Ur < 245 кВ, струм переключення секцій шин становить 80% номінального нормального струму вимикача, але обмежений 1600 А.
Для напругових рівнів 245 кВ ≤ Ur ≤ 550 кВ, струм переключення секцій шин становить 60% номінального нормального струму вимикача.
Для напругових рівнів Ur > 550 кВ, струм переключення секцій шин становить 80% номінального нормального струму вимикача, але обмежений 4000 А.
Застосування переключення беззавантаженого трансформатора
На практиці, особливо в Північній Америці, повітряні автоматичні вимикачі часто використовуються для переключення беззавантажених трансформаторів. Магнітний струм беззавантаженого трансформатора зазвичай дуже малий, зазвичай 1 А або менше. У цьому випадку, трансформатор можна представити як серійний RLC-контур (як показано на рис. 1), з пов'язаними коливаннями, які є недостатньо затуханими, і амплітудний фактор, який становить 1,4 або менше за одиницю.
Переключення контурів у паралельних транспортних контурах
Інша загальноприйнята практика — це розширення переключення секцій шин на переключення між паралельними транспортними контурами, хоча струм нижчий через більшу опір контуру. Цей підхід може ефективно зменшити генерацію дуги та коливання напруги під час переключення.
Застосування допоміжних комутаційних пристроїв
Широко використовувана практика в Північній Америці, але менш поширена в інших регіонах, — це додавання допоміжних комутаційних пристроїв для зниження ступеня тяжкості подій переключення. Наприклад, ці пристрої можуть мінімізувати виникнення повторних пробоїв або досягти більшої здатності розриву. Використання допоміжних комутаційних пристроїв може підвищити надійність та безпеку системи, особливо при обробці великого струму або складних кіл.
Переключення беззавантаженого трансформатора за допомогою високонапіжних ізоляторів AIS
Для переключення беззавантаженого трансформатора в діапазоні 72,5–245 кВ часто використовуються високонапіжні ізолятори AIS. Оскільки магнітний струм беззавантаженого трансформатора зазвичай дуже малий (зазвичай 1 А або менше), ізолятори можуть безпечно виконувати операцію переключення. Трансформатор можна спростити як серійний RLC-контур, з пов'язаними коливаннями, які є недостатньо затуханими, і амплітудний фактор, який становить 1,4 або менше за одиницю.
У цьому сценарії основна задача ізолятора полягає в тому, щоб забезпечити, щоб магнітний струм трансформатора не викликав значні дуги або коливання напруги під час переключення. Через правильний проект та експлуатацію, високонапіжні ізолятори AIS можуть ефективно виконати цю задачу, забезпечуючи безпечну та стабільну роботу системи живлення.
Слід від фактичної події переключення в полі показано на рис. 2.
Тимчасова відновлювальна напруга (TRV) на відключаючому переключнику є різницею між напругою джерела та коливаннями на стороні трансформатора, як показано на рис. 3.
Переривання струму: Діелектрична подія
Переривання струму фундаментально відбувається, коли прогалина між контактами стає достатньо великою, щоб витримати тимчасову відновлювальну напругу (TRV). Цей процес є діелектричною подією, де ізоляційна міцність повітря або вакууму між контактами перевищує застосовану напругу, ефективно загасаючи дугу та перериваючи потік струму.
Переривання магнітного струму беззавантаженого трансформатора
Переривання магнітного струму беззавантаженого трансформатора є повторювальною подією відкриття-закриття, яка може призвести до численних повторних пробоїв. Кожен повторний пробій може викликати супутні струми, що продовжують тривалість дуги, розширяють загальний час переключення та викликають зношення контактів дуги. Повторювальний характер цих подій може призвести до значного напруження комутаційного обладнання та потенційно погіршити його характеристики з часом.
Для зниження цих ефектів важливо забезпечити, щоб комутаційний пристрій міг обробляти специфічні характеристики магнітного струму, такі як його поведінка при вході та пов'язані тимчасові напруги. Правильний проект та вибір комутаційного обладнання, а також використання допоміжних пристроїв, таких як грозозахисні пристрої або демпфуючі резистори, можуть допомогти зменшити ймовірність повторних пробоїв та мінімізувати вплив на систему.
