วงจรป้อนคอนเดนเซอร์ด้วยเบรกเกอร์สุญญากาศ

การชดเชยกำลังฟ้าและสวิตช์คอนเดนเซอร์ในระบบไฟฟ้า

การชดเชยกำลังฟ้าเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มแรงดันการทำงานของระบบ ลดการสูญเสียในเครือข่าย และปรับปรุงความมั่นคงของระบบ

โหลดแบบดั้งเดิมในระบบไฟฟ้า (ประเภทอิมพีแดนซ์):

• ความต้านทาน

• ความต้านทานเหนี่ยวนำ

• ความต้านทานจุลภาค

กระแสเริ่มต้นระหว่างการชาร์จคอนเดนเซอร์

ในการทำงานของระบบไฟฟ้า คอนเดนเซอร์จะถูกสวิตช์เข้าเพื่อปรับปรุงแฟคเตอร์พลังงาน ณ จุดที่ปิดสวิตช์ กระแสเริ่มต้นขนาดใหญ่จะเกิดขึ้น เนื่องจากขณะที่ชาร์จครั้งแรก คอนเดนเซอร์ยังไม่มีประจุ และกระแสที่ไหลเข้าไปยังคอนเดนเซอร์ถูกจำกัดโดยอิมพีแดนซ์วงจร เมื่อสภาพวงจรใกล้เคียงกับวงจรป้อนตรงและอิมพีแดนซ์วงจรเล็กมาก กระแสเริ่มต้นขนาดใหญ่จะไหลเข้าคอนเดนเซอร์ กระแสเริ่มต้นสูงสุดเกิดขึ้นเมื่อมีการปิดสวิตช์

หากคอนเดนเซอร์ถูกชาร์จอีกครั้งหลังจากถูกตัดไฟโดยไม่มีการปล่อยประจุอย่างเพียงพอ กระแสเริ่มต้นที่เกิดขึ้นอาจถึงสองเท่าของกระแสเริ่มต้นครั้งแรก เนื่องจากคอนเดนเซอร์ยังคงมีประจุเหลืออยู่ และการปิดสวิตช์เกิดขึ้นเมื่อแรงดันระบบเท่ากับแรงดันที่เหลืออยู่ในคอนเดนเซอร์แต่มีทิศทางตรงข้าม ทำให้มีความแตกต่างของแรงดันสูงและกระแสเริ่มต้นสูง

ประเด็นสำคัญในการสวิตช์คอนเดนเซอร์

• การจุดระเบิดใหม่

• การจุดระเบิดซ้ำ

• NSDD (การปล่อยประจุทำลายที่ไม่ยั่งยืน)

การจุดระเบิดใหม่ได้รับอนุญาตในการทดสอบการสวิตช์กระแสจุลภาค วงจรป้อนไฟถูกแบ่งออกเป็นสองหมวดตามสมรรถนะในการจุดระเบิดซ้ำ:

• คลาส C1: ได้รับการตรวจสอบโดยการทดสอบประเภทเฉพาะ (6.111.9.2) มีโอกาสจุดระเบิดซ้ำต่ำในการสวิตช์กระแสจุลภาค

• คลาส C2: ได้รับการตรวจสอบโดยการทดสอบประเภทเฉพาะ (6.111.9.1) มีโอกาสจุดระเบิดซ้ำต่ำมาก เหมาะสำหรับการสวิตช์ธนาคารคอนเดนเซอร์บ่อยๆ และมีความต้องการสูง

การปรับปรุงอัตราความสำเร็จของการสวิตช์คอนเดนเซอร์ด้วยสวิตช์วงจรป้อนไฟแบบสุญญากาศ

1. เพิ่มความแข็งแกร่งด้านไฟฟ้าของวงจรป้อนไฟสุญญากาศ

วงจรป้อนไฟสุญญากาศเป็นหัวใจของสวิตช์วงจรป้อนไฟสุญญากาศและมีบทบาทสำคัญในการสวิตช์คอนเดนเซอร์ที่สำเร็จ ผู้ผลิตต้องปรับปรุงการออกแบบและวัสดุเพื่อให้ได้:

• การกระจายสนามไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอ

• ความต้านทานสูงต่อการเชื่อมต่อ

• ระดับการตัดกระแสต่ำลง

การปรับปรุงโครงสร้างและวัสดุเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถตัดกระแสได้อย่างเชื่อถือได้

2. ควบคุมกระบวนการผลิตวงจรป้อนไฟสุญญากาศ

• ลดและกำจัดรอยคมจากการกลึงชิ้นส่วนโลหะ ปรับปรุงความเรียบร้อยและความสะอาดของพื้นผิว

• ทำความสะอาดชิ้นส่วนด้วยคลื่นเสียงก่อนประกอบเพื่อกำจัดอนุภาคขนาดเล็ก

• ควบคุมความชื้นและอนุภาคในอากาศในห้องประกอบ

• ลดเวลาการเก็บชิ้นส่วนติดต่อและประกอบอย่างรวดเร็วเพื่อลดการออกซิไดซ์และการปนเปื้อน

3. ปรับปรุงการออกแบบและการประกอบสวิตช์วงจรป้อนไฟ

ให้แน่ใจว่าคุณสมบัติทางกลอยู่ในช่วงที่เหมาะสม:

• การจัดแนวแท่งนำและติดตั้งแนวตั้งเพื่อหลีกเลี่ยงแรงกด

• พลังงานเอาต์พุตของกลไกการทำงานที่เหมาะสม

• ความเร็วในการปิดและเปิดอยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้

• ลดการกระแทกในการปิดและแรงสะท้อนในการเปิด

• ควบคุมคุณภาพของชิ้นส่วนและการประกอบอย่างเข้มงวด

4. การดำเนินการไม่มีโหลดและการปรับสภาพ (Burn-in)

หลังจากการประกอบ ทำการปฏิบัติงานไม่มีโหลด 300 ครั้งเพื่อให้คุณสมบัติทางกลมีความเสถียร ทำการปรับสภาพด้วยแรงดันและกระแสสูงบนสวิตช์ที่สมบูรณ์เพื่อกำจัดส่วนที่ยื่นออกมาและลดอัตราการจุดระเบิดใหม่ในการสวิตช์คอนเดนเซอร์

การปรับสภาพคอนเดนเซอร์ขนานสามารถเพิ่มความแข็งแกร่งด้านไฟฟ้าของผลิตภัณฑ์ได้อย่างรวดเร็ว

5. ปรับปรุงความเร็วในการเปิด

หลังจากการตัดกระแส ช่องว่างระหว่างติดต่อของสวิตช์วงจรป้อนไฟสุญญากาศต้องทนแรงดันสองเท่าของระบบ (2×Um) นานถึง 13 มิลลิวินาที ติดต่อต้องถึงระยะปลอดภัยภายในเวลาดังกล่าว ดังนั้นความเร็วในการเปิดต้องเพียงพอ โดยเฉพาะสำหรับสวิตช์วงจรป้อนไฟ 40.5 kV

6. การปรับสภาพ (การแก่) ของวงจรป้อนไฟสุญญากาศ

• วิธีที่มีผลต่ำ: การปรับสภาพด้วยแรงดันสูง/กระแสต่ำ แรงดันต่ำ/กระแสสูง หรือแรงดันช็อตมีผลจำกัดในการลดการจุดระเบิดใหม่ในการสวิตช์คอนเดนเซอร์

• วิธีที่มีผล: การปรับสภาพด้วยแรงดันและกระแสสูงเฟสเดียวสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้มาก

• การปรับสภาพด้วยวงจรทดสอบสังเคราะห์ยังใช้เพื่อจำลองสภาพการสวิตช์คอนเดนเซอร์จริง

สำหรับการใช้งานทั่วไป จะใช้วิธีปรับสภาพมาตรฐาน แต่สำหรับการสวิตช์คอนเดนเซอร์ ต้องใช้วิธีปรับสภาพพิเศษเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและความสามารถในการตัดกระแสครั้งแรก

พารามิเตอร์การปรับสภาพ:

• การปรับสภาพด้วยกระแส:
  3 kA ถึง 10 kA, ครึ่งคลื่น 200 มิลลิวินาที, 12 ครั้งต่อขั้ว (บวกและลบ)

• การปรับสภาพด้วยแรงดัน:

• แรงดันสถิต (สำหรับติดต่อที่มีสนามแม่เหล็กตามแกน): ใช้แรง 15–30 kN เป็นเวลา 10 วินาที

• การปรับสภาพด้วยการปิดและเปิด (สำหรับติดต่อที่มีสนามแม่เหล็กตามแนวขวาง): ทำการปิดและเปิดบนเครื่องทดสอบที่จำลองการเคลื่อนไหวของสวิตช์จริง

• การปรับสภาพด้วยแรงดัน:
  ใช้แรงดัน AC 50 Hz ที่สูงกว่าแรงดันกำหนด (เช่น 110 kV สำหรับวงจรป้อนไฟ 12 kV) เป็นเวลา 1 นาที

พารามิเตอร์ทดสอบสำหรับการสวิตช์คอนเดนเซอร์

• GB/T 1984: ธนาคารคอนเดนเซอร์แบบต่อขนาน กระแสเริ่มต้น 20 kA ความถี่ 4250 Hz

• IEC 62271-100 / มาตรฐาน ANSI:

• การสวิตช์ธนาคารคอนเดนเซอร์: กระแส 600 A กระแสเริ่มต้น 15 kA ความถี่ 2000 Hz

• การสวิตช์กระแส 1000 A กระแสเริ่มต้น 15 kA ความถี่ 1270 Hz

• ANSI อนุญาตให้สวิตช์กระแสสูงสุด 1600 A สำหรับการสวิตช์คอนเดนเซอร์

หลังจากการปรับสภาพที่เหมาะสม สวิตช์วงจรป้อนไฟสุญญากาศ 12 kV สามารถผ่าน:

• การสวิตช์ธนาคารคอนเดนเซอร์แบบต่อขนาน 400 A

• การสวิตช์ธนาคารคอนเดนเซอร์เดี่ยว 630 A

อย่างไรก็ตาม สำหรับระบบ 40.5 kV นี้เป็นเรื่องที่ยากมาก วิธีการที่ใช้ทั่วไปรวมถึง:

• การใช้สวิตช์วงจรป้อนไฟ SF₆ ที่มีสมรรถนะการตัดกระแสอ่อนโยนกว่า

• การใช้สวิตช์วงจรป้อนไฟสุญญากาศแบบสองชุด ที่เชื่อมต่อวงจรป้อนไฟสองชุดแบบอนุกรม วิธีนี้เพิ่มความแข็งแกร่งในการฟื้นฟูด้านไฟฟ้าอย่างมาก ทำให้สามารถเกินอัตราการเพิ่มของแรงดันชั่วขณะในการสวิตช์คอนเดนเซอร์ ทำให้สามารถดับอาร์คได้สำเร็จ