Vakuumpåbrytare för kondensatorbanksskärmning
Reaktiv effektkompensation och kondensatorstyrning i elkraftsystem
Reaktiv effektkompensation är en effektiv metod för att öka systemets driftspänning, minska nätverksförluster och förbättra systemets stabilitи.
Konventionella belastningar i elkraftsystem (impedanstyper):
Motstånd
Induktiv reaktans
Kapacitiv reaktans
Inloppström vid energisättning av kondensatorer
Vid drift av elkraftsystem ställs kondensatorer in för att förbättra effektfaktorn. Vid stängning uppstår en stor inloppström. Detta beror på att vid den första energisättningen är kondensatorn oupplad, och strömmen som flödar in i den begränsas endast av slingan impedans. Eftersom kretsens tillstånd är nära ett kortslut och slingan impedans är mycket liten, flyter en stor övergångsinloppström in i kondensatorn. Toppen för inloppströmmen inträffar vid stängningsögonblicket.
Om kondensatorn ånyo energisätts snart efter kopplingen utan tillräcklig avkoppling kan den resulterande inloppströmmen vara upp till två gånger så stor som vid den ursprungliga energisättningen. Detta sker när kondensatorn fortfarande har restladdning, och omkopplingen sker vid det ögonblick då systemets spänning är lika med men motsatt polaritet jämfört med kondensatorns restspänning, vilket resulterar i en stor spänningsdifferens och därmed en hög inloppström.
Nyckelfrågor vid kondensatorstyrning
Återtändning
Återstudsning
NSDD (Non-Sustained Destructive Discharge)
Återtändning är tillåten under test av kapacitiva strömstyrningar. Kretsavbrottsautomater indelas i två kategorier baserat på deras återstudsningsegenskaper:
C1-klass: Verifierad genom specifika typtester (6.111.9.2), visar låg sannolikhet för återstudsning under kapacitiva strömstyrningar.
C2-klass: Verifierad genom specifika typtester (6.111.9.1), visar mycket låg sannolikhet för återstudsning, lämplig för frekventa och krävande kondensatorbankstyringar.
Förbättra framgångssatsen för vakuumkretsavbrottsautomater vid kondensatorstyrning
1. Förbättra dielektriska egenskaper hos vakuumavbrytare
Vakuumavbrytaren är hjärtat i en vakuumkretsavbrottsautomat och spelar en kritisk roll för framgångsrik kondensatorstyrning. Tillverkare måste optimera design och material för att uppnå:
Jämn fördelning av elektriska fält
Hög resistens mot svetsning
Lägre strömnivå för strömbrytning
Strukturella och materialmässiga förbättringar är nödvändiga för att säkerställa pålitlig avbrottning.
2. Kontrollera tillverkningsprocessen för vakuumavbrytare
Minimera och ta bort flagor under bearbetning av metallkomponenter; förbättra ytslag och renhet.
Utför ultraljudsrengöring av komponenter innan montering för att ta bort mikropartiklar.
Kontrollera fuktighet och luftburna partiklar i monteringsrummet.
Minska lagringsperioden för kontaktkomponenter och montera snabbt för att minimera oxidation och kontamination.
3. Förbättra design och monteringskvalitet för kretsavbrottsautomater
Säkerställ att mekaniska egenskaper ligger inom optimala gränser:
Justering och vertikal installation av ledningsstång för att undvika spänning.
Rätt utmatningsenergi från driftmekanismen.
Stängnings- och öppningshastigheter inom godtagbara gränser.
Minimera stängningsbouncing och öppningsrebound.
Strikt kontroll av komponentkvalitet och monteringsprecision.
4. Tomlastdrift och inläsningsprocess (Burn-in)
Efter montering utförs 300 tomlastoperationer för att stabilisera mekaniska egenskaper. Utför spännings- och högströmsinläsning på hela brytaren för att eliminera mikroskopiska utstickare och minska återtändningsfrekvensen under kondensatorstyrning.
Parallell kondensatorinläsning kan snabbt förbättra dielektriska egenskaper hos produkten.
5. Optimering av öppningshastighet
Efter avbrott måste kontaktgapet för en vakuumkretsavbrottsautomat tåla två gånger systemets spänning (2×Um) i upp till 13 ms. Kontakterna måste nå en säker öppen distans inom denna tid. Därför måste öppningshastigheten vara tillräckligt hög – särskilt för 40.5 kV-kretsavbrottsautomater.
6. Inläsningsprocess (Aging) för vakuumavbrytare
Lågeffektmetoder: Högspänning/lågström, lågspänning/högström eller impulsiv spänning inläsning har begränsad effekt för att minska återtändning under kondensatorstyrning.
Effektiv metod: Högspänning och högström enfasinläsning kan betydligt förbättra prestanda.
Synthetisk testkrets inläsning används också för att simulerа verkliga kondensatorstyrningsförhållanden.
För allmänna tillämpningar används standardinläsning. Men för kondensatorstyrning krävs specialinläsning för att förbättra elektrisk prestanda och initial brytningskapacitet.
Inläsningsparametrar:
Ströminläsning:
3 kA till 10 kA, 200 ms halvsväng, 12 skott per polaritet (positiv och negativ).Tryckinläsning:
Statiskt tryck (för axiell magnetfältkontakter): Tillämpa 15–30 kN i 10 sekunder.
Anslutningsbrytningstillstånd (för transversalt magnetfältkontakter): Utför stängnings- och öppningsoperationer på ett provrig som simulerar faktisk brytarrörelse.
Spänningsinläsning:
Tillämpa 50 Hz växelspänning långt över nominell spänning (t.ex. 110 kV för en 12 kV-avbrytare) i 1 minut.
Testparametrar för kondensatorstyrning
GB/T 1984: Parallella kondensatorbanker, inloppström 20 kA, frekvens 4250 Hz.
IEC 62271-100 / ANSI-standarder:
Kondensatorbankstyrning: ström 600 A, inlopp 15 kA, frekvens 2000 Hz
Styrningsström 1000 A, inlopp 15 kA, frekvens 1270 Hz
ANSI tillåter upp till 1600 A för kondensatorstyrning.
Efter riktig inläsning kan en 12 kV vakuumkretsavbrottsautomat vanligtvis passera:
400 A parallella kondensatorbankstyrningar
630 A enskilda kondensatorbankstyrningar
Men för 40.5 kV-system är detta extremt utmanande. Vanliga lösningar inkluderar:
Använda SF₆-kretsavbrottsautomater med mjukare avbrottskaraktär
Använda dubbelbrytande vakuumkretsavbrottsautomater, där två avbrytare är anslutna i serie. Detta förbättrar betydligt dielektrisk återhämtning, vilket gör att den överstiger hastigheten för övergångsspänningsökning under kondensatorstyrning, vilket möjliggör framgångsrik bågenlösning.
