Pagsulay sa Vacuum Circuit Breakers alang sa Capacitor Bank

Pagkompensar sa Reactive Power ug Pagpaila ngadto sa Capacitor sa mga System sa Power

Ang pagkompensar sa reactive power usa ka epektibong paagi aron mapataas ang sistema nga operasyon voltage, mapabag-o ang network losses, ug mapahimulos ang stability sa sistema.

Ang Konbensional nga Mga Load sa mga System sa Power (Impedance Types):

• Resistance

• Inductive reactance

• Capacitive reactance

Inrush Current Sa Panahon sa Energization sa Capacitor

Sa operasyon sa sistema sa power, ang mga capacitor gi-switch in aron mapahimulos ang power factor. Sa panahon sa pagpahigayon, gikinahanglan og dako nga inrush current. Kini mao ang nagyari tungod kay, sa unang energization, ang capacitor wala pa gipaila, ug ang current nga nagpaila nia limitado lamang sa loop impedance. Tungod kay ang kondisyon sa circuit labi na sama sa short circuit ug ang loop impedance kaayo gamay, adunay dako nga transient inrush current nga nagpaila sa capacitor. Ang peak inrush current mogahin sa instant sa pagpahigayon.

Kon ang capacitor gi-re-energized ubos sa disconnection bisan hinay-hinay lang nga walay sufficient discharge, ang resulta nga inrush current mahimong makapulo ka beses sa initial energization. Kini mao ang nagyari kon ang capacitor sulod gyod sa residual charge, ug ang re-closing mogahin sa panahon nga ang system voltage sama sa magnitude pero opisito sa polarity sa residual voltage sa capacitor, resultando sa dako nga voltage difference ug busa dako nga inrush current.

Key Issues sa Pagpaila sa Capacitor

• Re-ignition

• Re-strike

• NSDD (Non-Sustained Destructive Discharge)

Ang re-ignition gitugutan sa capacitive current switching tests. Ang mga circuit breakers gigrupahan sa duha ka kategoriya batasan sa ilang re-strike performance:

• C1 Class: Geverify pinaagi sa specific type tests (6.111.9.2), ipakita ang low probability of re-strike sa capacitive current switching.

• C2 Class: Geverify pinaagi sa specific type tests (6.111.9.1), ipakita ang very low probability of re-strike, suitable for frequent and high-demand capacitor bank switching.

Pagpahimulos sa Success Rate sa Vacuum Circuit Breakers para sa Capacitor Switching

1. Padayon sa Dielectric Strength sa Vacuum Interrupters

Ang vacuum interrupter ang puso sa vacuum circuit breaker ug nagpahimulos sa successful capacitor switching. Ang mga manufacturer gikinahanglan mag-optimize sa design ug materials aron mapataas ang:

• Uniform electric field distribution

• High resistance to welding

• Lower current chopping level

Ang structural ug material improvements essential aron masiguro ang reliable interruption.

2. Kontrol sa Vacuum Interrupter Manufacturing Process

• Minimize ug remove burrs sa panahon sa metal part machining; improve surface finish ug cleanliness.

• Perform ultrasonic cleaning sa components sa dihang assembly aron mapatuyu ang micro-particles.

• Kontrol humidity ug airborne particles sa assembly room.

• Reduce storage time sa contact components ug assemble promptly aron mapatuyu ang oxidation ug contamination.

3. Padayon sa Circuit Breaker Design ug Assembly Quality

Sigurado nga ang mechanical characteristics adunay optimal ranges:

• Conducting rod alignment ug vertical installation aron mapatuyu ang stress.

• Proper operating mechanism output energy.

• Closing ug opening speeds within acceptable limits.

• Minimize closing bounce ug opening rebound.

• Strict control sa component quality ug assembly precision.

4. No-Load Operation ug Conditioning (Burn-in)

Human sa assembly, perform 300 no-load operations aron mapatuyu ang mechanical characteristics. Conduct voltage ug high-current conditioning sa complete switch aron mapatuyu ang microscopic protrusions ug reduce re-ignition rate sa capacitor switching.

Parallel capacitor conditioning mahimo molambo ang dielectric strength sa product.

5. Optimize Opening Speed

Human sa interruption, ang contact gap sa vacuum circuit breaker kinahanglan matubag sa twice the system voltage (2×Um) sa hangtod sa 13 ms. Ang contacts kinahanglan maabot sa safe open distance human sa panahon. Busa, ang opening speed kinahanglan sufficient — lalo na para sa 40.5 kV circuit breakers.

6. Conditioning (Aging) sa Vacuum Interrupters

• Low-effect methods: High-voltage/low-current, low-voltage/high-current, o impulse voltage conditioning adunay limited effect sa pagpatuyu sa re-ignition sa capacitor switching.

• Effective method: High-voltage and high-current single-phase conditioning mahimo molambo ang performance.

• Synthetic test circuit conditioning usab gisulti aron simulate real capacitor switching conditions.

Para sa general applications, standard conditioning giataman. Apan, para sa capacitor switching duty, special conditioning gikinahanglan aron mapahimulos ang electrical performance ug initial breaking capability.

Conditioning Parameters:

• Current Conditioning:
  3 kA to 10 kA, 200 ms half-wave, 12 shots per polarity (positive and negative).

• Pressure Conditioning:

• Static pressure (for axial magnetic field contacts): Apply 15–30 kN for 10 seconds.

• Make-break conditioning (for transverse magnetic field contacts): Perform closing ug opening operations on a test rig simulating actual breaker motion.

• Voltage Conditioning:
  Apply 50 Hz AC voltage far exceeding rated voltage (e.g., 110 kV for a 12 kV interrupter) for 1 minute.

Test Parameters para sa Capacitor Switching

• GB/T 1984: Back-to-back capacitor banks, inrush current 20 kA, frequency 4250 Hz.

• IEC 62271-100 / ANSI Standards:

• Capacitor bank switching: current 600 A, inrush 15 kA, frequency 2000 Hz

• Switching current 1000 A, inrush 15 kA, frequency 1270 Hz

• ANSI allows up to 1600 A for capacitor switching.

Human sa proper conditioning, ang 12 kV vacuum circuit breaker kasagaran makapasa:

• 400 A back-to-back capacitor bank switching

• 630 A single capacitor bank switching

Apan, para sa 40.5 kV systems, kini ekstremong hapon. Common solutions include:

• Using SF₆ circuit breakers with gentler interruption characteristics

• Using double-break vacuum circuit breakers, where two interrupters are connected in series. This significantly improves dielectric recovery strength, allowing it to exceed the rate of transient overvoltage rise during capacitor switching, thereby achieving successful arc extinction.