कैपेसिटर बँक स्विचिंग के लिए वैक्यूम सर्किट ब्रेकर

सक्रिय शक्ति संपन्नता और कैपेसिटर स्विचिंग पावर सिस्टम में

सक्रिय शक्ति संपन्नता प्रणाली के संचालन वोल्टेज को बढ़ाने, नेटवर्क की हानि को कम करने और प्रणाली की स्थिरता में सुधार करने का एक प्रभावी साधन है।

पावर सिस्टम में पारंपरिक लोड (आयम्पेड टाइप्स):

• प्रतिरोध

• इंडक्टिव रिअक्टेंस

• कैपेसिटिव रिअक्टेंस

कैपेसिटर ऊर्जा आपूर्ति के दौरान इनरश करंट

पावर सिस्टम के संचालन में, कैपेसिटर को पावर फैक्टर को सुधारने के लिए स्विच किया जाता है। बंद करने के वक्त, एक बड़ा इनरश करंट उत्पन्न होता है। यह इसलिए होता है क्योंकि, पहली ऊर्जा आपूर्ति के दौरान, कैपेसिटर अनचार्ज्ड होता है, और इसमें बहने वाला करंट केवल लूप इम्पीडेंस द्वारा सीमित होता है। चूंकि सर्किट की स्थिति लगभग शॉर्ट सर्किट के समान होती है और लूप इम्पीडेंस बहुत छोटा होता है, इसलिए एक बड़ा ट्रांजिएंट इनरश करंट कैपेसिटर में बहता है। इनरश करंट का चोटी स्तर बंद करने के वक्त होता है।

अगर कैपेसिटर को पर्याप्त डिस्चार्ज किए बिना छोटे समय के बाद फिर से ऊर्जा आपूर्ति की जाती है, तो परिणामी इनरश करंट पहली ऊर्जा आपूर्ति की तुलना में दोगुना हो सकता है। यह तब होता है जब कैपेसिटर में अभी भी अवशिष्ट चार्ज रहता है, और फिर से बंद करने का समय तब होता है जब सिस्टम वोल्टेज का परिमाण लेकिन विपरीत ध्रुवता कैपेसिटर के अवशिष्ट वोल्टेज के बराबर होता है, जिससे एक बड़ा वोल्टेज अंतर और इसलिए एक उच्च इनरश करंट उत्पन्न होता है।

कैपेसिटर स्विचिंग में महत्वपूर्ण मुद्दे

• री-इग्निशन

• री-स्ट्राइक

• NSDD (नॉन-सस्टेन्ड डेस्ट्रक्टिव डिस्चार्ज)

कैपेसिटिव करंट स्विचिंग परीक्षणों के दौरान री-इग्निशन की अनुमति दी जाती है। सर्किट ब्रेकर उनकी री-स्ट्राइक प्रदर्शन के आधार पर दो श्रेणियों में विभाजित किए जाते हैं:

• C1 श्रेणी: विशिष्ट प्रकार के परीक्षणों (6.111.9.2) द्वारा सत्यापित, कैपेसिटिव करंट स्विचिंग के दौरान री-स्ट्राइक की निम्न संभावना प्रदर्शित करता है।

• C2 श्रेणी: विशिष्ट प्रकार के परीक्षणों (6.111.9.1) द्वारा सत्यापित, बहुत निम्न संभावना का री-स्ट्राइक, अक्सर और उच्च मांग के कैपेसिटर बैंक स्विचिंग के लिए उपयुक्त।

कैपेसिटर स्विचिंग के लिए वैक्यूम सर्किट ब्रेकर की सफलता दर में सुधार

1. वैक्यूम इंटरप्टर की डाइएलेक्ट्रिक संपन्नता को बढ़ाएं

वैक्यूम इंटरप्टर वैक्यूम सर्किट ब्रेकर का हृदय है और कैपेसिटर स्विचिंग में सफलता की एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। निर्माताओं को डिजाइन और सामग्रियों को इष्टतम बनाना होगा ताकि:

• समान विद्युत क्षेत्र वितरण

• उच्च प्रतिरोध वेल्डिंग के खिलाफ

• कम करंट चॉपिंग स्तर

संरचनात्मक और सामग्री के सुधार विश्वसनीय अवरोधन को सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक हैं।

2. वैक्यूम इंटरप्टर निर्माण प्रक्रिया को नियंत्रित करें

• धातु के भागों की मशीनिंग के दौरान बर्ड्स को कम करें और हटाएं; सतह की समाप्ति और स्वच्छता में सुधार करें।

• संयोजन से पहले घटकों की अल्ट्रासोनिक सफाई करें ताकि माइक्रो-कण हटाए जा सकें।

• संयोजन कक्ष में आर्द्रता और हवाई कणों को नियंत्रित करें।

• संपर्क घटकों के संग्रहण समय को कम करें और तुरंत संयोजन करें ताकि ऑक्सीकरण और प्रदूषण को कम किया जा सके।

3. सर्किट ब्रेकर के डिजाइन और संयोजन गुणवत्ता में सुधार

युक्तियों के यांत्रिक विशेषताओं को इष्टतम सीमाओं के भीतर रखें:

• चालक रॉड को एलाइनमेंट और ऊर्ध्वाधर स्थापना करें ताकि तनाव से बचा जा सके।

• सही संचालन यंत्रणा आउटपुट ऊर्जा।

• बंद और खुलने की गति यथासंभव सीमाओं के भीतर।

• बंद होने के उछलन और खुलने के प्रतिध्वनि को कम करें।

• घटकों की गुणवत्ता और संयोजन परिशुद्धता पर ठोस नियंत्रण।

4. नो-लोड संचालन और स्थिति (बर्न-इन)

संयोजन के बाद, 300 नो-लोड संचालन करें ताकि यांत्रिक विशेषताएं स्थिर हो सकें। पूर्ण स्विच पर वोल्टेज और उच्च करंट स्थिति का संचालन करें ताकि अणुविक उभारों को नष्ट किया जा सके और कैपेसिटर स्विचिंग के दौरान री-इग्निशन दर को कम किया जा सके।

समानांतर कैपेसिटर स्थिति उत्पाद की डाइएलेक्ट्रिक संपन्नता को तेजी से बढ़ा सकती है।

5. खुलने की गति को इष्टतम करें

अवरोधन के बाद, वैक्यूम सर्किट ब्रेकर के संपर्क अंतराल को 13 मिलीसेकंड तक दोगुना प्रणाली वोल्टेज (2×Um) का सामना करना होगा। संपर्कों को इस समय के भीतर सुरक्षित खुला अंतराल पर पहुंचना चाहिए। इसलिए, खुलने की गति पर्याप्त होनी चाहिए - विशेष रूप से 40.5 kV सर्किट ब्रेकर के लिए।

6. वैक्यूम इंटरप्टर की स्थिति (ऐजिंग)

• कम-प्रभाव वाली विधियाँ: उच्च-वोल्टेज/कम-करंट, कम-वोल्टेज/उच्च-करंट, या इंपल्स वोल्टेज स्थिति कैपेसिटर स्विचिंग के दौरान री-इग्निशन को कम करने में सीमित प्रभाव रखती हैं।

• प्रभावी विधि: उच्च-वोल्टेज और उच्च-करंट एकल-पारित विधि स्थिति प्रदर्शन को बहुत सुधार सकती है।

• सिंथेटिक टेस्ट सर्किट स्थिति भी वास्तविक कैपेसिटर स्विचिंग की स्थिति का अनुकरण करने के लिए उपयोग की जाती है।

सामान्य अनुप्रयोगों के लिए, मानक स्थिति लागू की जाती है। हालांकि, कैपेसिटर स्विचिंग के कार्य के लिए, विद्युत प्रदर्शन और प्रारंभिक अवरोधन क्षमता में सुधार के लिए विशेष स्थिति की आवश्यकता होती है।

स्थिति पैरामीटर:

• करंट स्थिति:
  3 kA से 10 kA, 200 ms आधा-तरंग, 12 शॉट प्रति ध्रुव (धनात्मक और ऋणात्मक)।

• दबाव स्थिति:

• स्थैतिक दबाव (एक्सियल चुंबकीय क्षेत्र संपर्कों के लिए): 10 सेकंड के लिए 15-30 kN लगाएं।

• मेक-ब्रेक स्थिति (ट्रांसवर्स चुंबकीय क्षेत्र संपर्कों के लिए): वास्तविक ब्रेकर गति का अनुकरण करने वाले टेस्ट रिग पर बंद और खुलने की संचालन करें।

• वोल्टेज स्थिति:
  1 मिनट के लिए रेटेड वोल्टेज से बहुत अधिक 50 Hz AC वोल्टेज लगाएं (उदाहरण के लिए, 12 kV इंटरप्टर के लिए 110 kV)।

कैपेसिटर स्विचिंग के लिए परीक्षण पैरामीटर

• GB/T 1984: बैक-टू-बैक कैपेसिटर बैंक, इनरश करंट 20 kA, आवृत्ति 4250 Hz।

• IEC 62271-100 / ANSI मानक:

• कैपेसिटर बैंक स्विचिंग: करंट 600 A, इनरश 15 kA, आवृत्ति 2000 Hz

• स्विचिंग करंट 1000 A, इनरश 15 kA, आवृत्ति 1270 Hz

• ANSI कैपेसिटर स्विचिंग के लिए अधिकतम 1600 A की अनुमति देता है।

सही स्थिति के बाद, 12 kV वैक्यूम सर्किट ब्रेकर आमतौर पर गुजर सकता है:

• 400 A बैक-टू-बैक कैपेसिटर बैंक स्विचिंग

• 630 A एकल कैपेसिटर बैंक स्विचिंग

हालांकि, 40.5 kV प्रणालियों के लिए, यह अत्यंत चुनौतीपूर्ण है। सामान्य समाधान शामिल हैं:

• SF₆ सर्किट ब्रेकर का उपयोग करें, जिसमें नरम अवरोधन विशेषताएं होती हैं

• डबल-ब्रेक वैक्यूम सर्किट ब्रेकर का उपयोग करें, जहाँ दो इंटरप्टर श्रृंखला में जुड़े होते हैं। यह डाइएलेक्ट्रिक रिकवरी संपन्नता को बहुत सुधारता है, जिससे यह कैपेसिटर स्विचिंग के दौरान ट्रांजिएंट ओवरवोल्टेज उत्थान की दर से अधिक हो सकता है, जिससे सफल आर्क निर्मोचन होता है।