콘덴서 뱅크 전환용 진공 회로 차단기
전력 시스템에서의 무효전력 보상 및 커패시터 스위칭
무효전력 보상은 시스템 운용 전압을 높이고 네트워크 손실을 줄이며 시스템 안정성을 향상시키는 효과적인 수단입니다.
전력 시스템에서의 일반 부하 (임피던스 유형):
저항
인덕턴스 반응
캐패시턴스 반응
커패시터 충전 중의 인러시 전류
전력 시스템 운용 중 커패시터가 전력 인자 개선을 위해 스위치됩니다. 닫히는 순간에 큰 인러시 전류가 발생합니다. 이는 첫 번째 충전 시 커패시터가 불충전 상태이고, 그로 인해 흐르는 전류가 고리 임피던스에 의해 제한되기 때문입니다. 회로 상태가 단락에 가까우며 고리 임피던스가 매우 작기 때문에 커패시터로 큰 일시적 인러시 전류가 흐릅니다. 최대 인러시 전류는 닫히는 순간에 발생합니다.
커패시터가 충분한 방전 없이 단시간 후에 재충전되면 초기 충전보다 두 배까지 큰 인러시 전류가 발생할 수 있습니다. 이는 커패시터가 잔여 전하를 유지하고, 시스템 전압과 커패시터의 잔여 전압이 크기는 같지만 극성이 반대일 때 재닫힘으로 인해 큰 전압 차이와 결과적으로 높은 인러시 전류가 발생하기 때문입니다.
커패시터 스위칭의 주요 문제점
재점화
재점화
NSDD(지속되지 않는 파괴적 방전)
커패시터 전류 스위칭 테스트 중 재점화는 허용됩니다. 회로 차단기는 재점화 성능에 따라 두 가지 범주로 분류됩니다:
C1 클래스: 특정 유형 테스트(6.111.9.2)를 통해 검증되며, 커패시터 전류 스위칭 중 재점화 확률이 낮습니다.
C2 클래스: 특정 유형 테스트(6.111.9.1)를 통해 검증되며, 재점화 확률이 매우 낮아 자주 사용되는 고수요 커패시터 뱅크 스위칭에 적합합니다.
컨덴서 스위칭을 위한 진공 회로 차단기의 성공률 향상
1. 진공 차단기의 절연 강도 향상
진공 차단기는 진공 회로 차단기의 핵심 부분이며 컨덴서 스위칭 성공에 중요한 역할을 합니다. 제조사는 설계와 재료를 최적화하여 다음을 달성해야 합니다:
균일한 전기장 분포
높은 용접 저항
낮은 전류 절단 수준
구조적 및 재료적 개선은 신뢰성 있는 차단을 보장하는 데 필수적입니다.
2. 진공 차단기 제조 공정 관리
금속 부품 가공 중 버를 최소화하고 제거하며, 표면 마감 및 청결도를 개선합니다.
조립 전 구성 요소의 초음파 세척을 수행하여 미세 입자를 제거합니다.
조립실의 습도와 공중 입자를 관리합니다.
접촉 부품의 보관 시간을 줄이고 즉시 조립하여 산화 및 오염을 최소화합니다.
3. 회로 차단기 설계 및 조립 품질 개선
기계적 특성이 최적 범위 내에 있도록 보장합니다:
전도봉 정렬 및 수직 설치로 스트레스를 피합니다.
적절한 작동 메커니즘 출력 에너지.
닫기 및 열기 속도가 허용 범위 내에 있습니다.
닫기 튕김 및 열기 반발을 최소화합니다.
구성 요소 품질 및 조립 정밀도를 엄격히 관리합니다.
4. 무부하 운전 및 조건 설정(버닝인)
조립 후 300회의 무부하 운전을 수행하여 기계적 특성을 안정화합니다. 완성된 스위치에 대해 전압 및 고전류 조건 설정을 수행하여 미세한 돌출물을 제거하고 커패시터 스위칭 중 재점화 비율을 줄입니다.
병렬 커패시터 조건 설정은 제품의 절연 강도를 신속하게 향상시킵니다.
5. 열기 속도 최적화
차단 후 진공 회로 차단기의 접촉 간격은 13ms 동안 시스템 전압(2×Um)의 두 배를 견뎌야 합니다. 접점이 이 시간 내에 안전한 열린 거리에 도달해야 합니다. 따라서 열기 속도가 충분해야 하며 특히 40.5 kV 회로 차단기에 더욱 그렇습니다.
6. 진공 차단기의 조건 설정(노화)
저효과 방법: 고전압/저전류, 저전압/고전류 또는 충격 전압 조건 설정은 커패시터 스위칭 중 재점화를 줄이는 데 한계가 있습니다.
유용한 방법: 고전압 및 고전류 단일 위상 조건 설정은 성능을 크게 향상시킵니다.
합성 테스트 회로 조건 설정도 실제 커패시터 스위칭 조건을 모방하기 위해 사용됩니다.
일반적인 응용 프로그램에서는 표준 조건 설정이 적용됩니다. 그러나 커패시터 스위칭 의무를 위해서는 전기 성능과 초기 차단 능력을 향상시키기 위해 특수 조건 설정이 필요합니다.
조건 설정 매개변수:
전류 조건 설정:
3 kA부터 10 kA, 200 ms 반파, 양극성 각각 12회.압력 조건 설정:
정적 압력(축 방향 자기장 접점): 10초 동안 15-30 kN을 적용합니다.
접속-절단 조건 설정(횡 방향 자기장 접점): 실제 차단기 움직임을 시뮬레이션하는 테스트 장비에서 폐쇄 및 개방 작업을 수행합니다.
전압 조건 설정:
정격 전압을 크게 초과하는 50 Hz 교류 전압(예: 12 kV 차단기에 110 kV)을 1분 동안 적용합니다.
컨덴서 스위칭을 위한 테스트 매개변수
GB/T 1984: 백투백 커패시터 뱅크, 인러시 전류 20 kA, 주파수 4250 Hz.
IEC 62271-100 / ANSI 표준:
커패시터 뱅크 스위칭: 전류 600 A, 인러시 15 kA, 주파수 2000 Hz
스위칭 전류 1000 A, 인러시 15 kA, 주파수 1270 Hz
ANSI는 커패시터 스위칭에 최대 1600 A를 허용합니다.
적절한 조건 설정 후 12 kV 진공 회로 차단기는 일반적으로 다음을 통과할 수 있습니다:
400 A 백투백 커패시터 뱅크 스위칭
630 A 단일 커패시터 뱅크 스위칭
그러나 40.5 kV 시스템에서는 이 것이 매우 어려울 수 있습니다. 일반적인 해결 방법은 다음과 같습니다:
더 부드러운 차단 특성을 가진 SF₆ 회로 차단기를 사용
두 개의 차단기가 직렬로 연결된 더블 브레이크 진공 회로 차단기를 사용. 이는 절연 회복 강도를 크게 향상시켜 커패시터 스위칭 중 일시적 과전압 상승률을 초과함으로써 성공적인 아크 소멸을 달성합니다.
