Pagsasakatawan ng Bakwasyon para sa Paggalaw ng Capacitor Bank

Reactive Power Compensation and Capacitor Switching in Power Systems

Ang kompensasyon ng reactive power ay isang epektibong paraan upang taas ang operasyonal na voltaje ng sistema, bawasan ang pagkawala sa network, at mapabuti ang estabilidad ng sistema.

Mga Konbensiyonal na Load sa Power Systems (Mga Uri ng Impedance):

• Resistance

• Inductive reactance

• Capacitive reactance

Inrush Current During Capacitor Energization

Sa operasyon ng power system, inilalagay ang mga capacitor upang mapabuti ang power factor. Sa sandaling ito'y isinasara, lumilikha ng malaking inrush current. Ito ay nangyayari dahil, sa unang energization, walang kargado ang capacitor, at ang kasalukuyang pumapasok dito ay limitado lamang ng loop impedance. Dahil ang kondisyon ng circuit ay malapit sa short circuit at ang loop impedance ay napakaliit, nagpapadala ng malaking transient inrush current sa capacitor. Ang peak inrush current ay nangyayari sa sandaling ito'y isinasara.

Kung ang capacitor ay muling inilalagay sa loob ng maikling panahon matapos ang disconnection nito nang hindi sapat na idischarge, ang resulta ng inrush current ay maaaring magbalon hanggang sa dalawang beses ng unang energization. Ito ay nangyayari kapag may natitirang kargado ang capacitor, at ang muling pag-sara ay nangyayari sa sandaling ang system voltage ay pantay sa magnitude ngunit kabaligtaran sa polarity ng residual voltage ng capacitor, nagreresulta sa malaking voltage difference at kaya naman ay mataas na inrush current.

Key Issues in Capacitor Switching

• Re-ignition

• Re-strike

• NSDD (Non-Sustained Destructive Discharge)

Pinapayagan ang re-ignition sa capacitive current switching tests. Ang mga circuit breaker ay nakaklase sa dalawang kategorya batay sa kanilang re-strike performance:

• C1 Class: Tiniyak sa pamamagitan ng tiyak na uri ng mga test (6.111.9.2), nagpapakita ng mababang probabilidad ng re-strike sa capacitive current switching.

• C2 Class: Tiniyak sa pamamagitan ng tiyak na uri ng mga test (6.111.9.1), nagpapakita ng napakababang probabilidad ng re-strike, angkop para sa madalas at mataas na demand na switching ng capacitor bank.

Improving Success Rate of Vacuum Circuit Breakers for Capacitor Switching

1. Enhance Dielectric Strength of Vacuum Interrupters

Ang vacuum interrupter ang puso ng vacuum circuit breaker at naglalaro ng mahalagang papel sa matagumpay na switching ng capacitor. Kailangan ng mga manufacturer na i-optimize ang disenyo at materyales upang makamit:

• Pantay na distribusyon ng electric field

• Matataas na resistensya sa welding

• Mas mababang lebel ng current chopping

Mahalaga ang mga pagbabago sa estruktura at materyales upang matiyak ang maasintas na pag-interrupt.

2. Control Vacuum Interrupter Manufacturing Process

• Minimize at alisin ang mga burrs sa machining ng metal parts; i-improve ang surface finish at cleanliness.

• Gumawa ng ultrasonic cleaning ng mga component bago ang assembly upang alisin ang micro-particles.

• Kontrolin ang humidity at airborne particles sa assembly room.

• Bawasan ang storage time ng mga contact components at i-assemble agad upang bawasan ang oxidation at contamination.

3. Improve Circuit Breaker Design and Assembly Quality

Siguraduhin na ang mga mekanikal na katangian ay nasa optimal ranges:

• Alignment at vertical installation ng conducting rod upang iwasan ang stress.

• Proper operating mechanism output energy.

• Closing at opening speeds na nasa acceptable limits.

• Minimize ang closing bounce at opening rebound.

• Mahigpit na kontrol sa kalidad ng mga component at precision ng assembly.

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

Pagkatapos ng assembly, gawin ang 300 no-load operations upang istabilisahan ang mekanikal na katangian. Gumanap ng voltage at high-current conditioning sa buong switch upang alisin ang mikroskopikong protrusions at bawasan ang re-ignition rate sa capacitor switching.

Ang parallel capacitor conditioning ay maaaring mabilis na mapabuti ang dielectric strength ng produkto.

5. Optimize Opening Speed

Pagkatapos ng interruption, ang contact gap ng vacuum circuit breaker kailangang matiis ang dalawang beses ng system voltage (2×Um) hanggang 13 ms. Ang mga contact kailangang maabot ang ligtas na open distance sa loob ng oras na ito. Kaya, ang opening speed kailangang sapat—lalo na para sa 40.5 kV circuit breakers.

6. Conditioning (Aging) of Vacuum Interrupters

• Low-effect methods: Ang high-voltage/low-current, low-voltage/high-current, o impulse voltage conditioning ay may limited effect sa pagbawas ng re-ignition sa capacitor switching.

• Effective method: Ang high-voltage at high-current single-phase conditioning ay maaaring lubos na mapabuti ang performance.

• Synthetic test circuit conditioning ay ginagamit din upang simularin ang tunay na kondisyon ng capacitor switching.

Para sa pangkaraniwang aplikasyon, ang standard conditioning ay ipinapalagay. Gayunpaman, para sa capacitor switching duty, kinakailangan ng espesyal na conditioning upang mapabuti ang electrical performance at initial breaking capability.

Conditioning Parameters:

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

• Pressure Conditioning:

• Static pressure (para sa axial magnetic field contacts): Ilapat ang 15–30 kN sa 10 seconds.

• Make-break conditioning (para sa transverse magnetic field contacts): Gumanap ng closing at opening operations sa isang test rig na sumisimula ng aktwal na motion ng breaker.

• Voltage Conditioning:
  Ilapat ang 50 Hz AC voltage na lubhang lumampas sa rated voltage (halimbawa, 110 kV para sa 12 kV interrupter) sa 1 minuto.

Test Parameters for 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.

Pagkatapos ng proper conditioning, ang 12 kV vacuum circuit breaker ay karaniwang makakapasa:

• 400 A back-to-back capacitor bank switching

• 630 A single capacitor bank switching

Gayunpaman, para sa 40.5 kV systems, ito ay napakahirap. Ang karaniwang solusyon ay:

• Gumamit ng SF₆ circuit breakers na may mas maamo na interruption characteristics

• Gumamit ng double-break vacuum circuit breakers, kung saan ang dalawang interrupters ay konektado sa series. Ito ay lubhang mapapabuti ang dielectric recovery strength, na nagpapahintulot nito na lampaan ang rate ng transient overvoltage rise sa capacitor switching, kaya naman ay matitiyak ang matagumpay na arc extinction.