Pagsasakatuparan ng Bakwador na Circuit Breakers para sa Capacitor Bank

Pagsasakompyensasyon ng Reactive Power at Paggalaw ng Capacitor sa mga Sistemang Pwersa

Ang pagsasakompyensasyon ng reactive power ay isang epektibong paraan upang mapataas ang operating voltage ng sistema, mabawasan ang network losses, at mapabuti ang estabilidad ng sistema.

Mga Konbensyonal na Load sa Mga Sistemang Pwersa (Uri ng Impedance):

• Resistance

• Inductive reactance

• Capacitive reactance

Inrush Current Sa Pag-energize ng Capacitor

Sa operasyon ng sistema ng pwersa, ang mga capacitor ay inililipat upang mapabuti ang power factor. Sa sandaling ito ay isinasara, lumilikha ng malaking inrush current. Ito ay nangyayari dahil, sa unang pag-energize, ang capacitor ay walang charge, at ang current na pumapasok dito ay limitado lamang ng loop impedance. Dahil ang kondisyon ng circuit ay malapit sa short circuit at ang loop impedance ay napakaliit, isang malaking transient inrush current ang pumapasok sa capacitor. Ang peak inrush current ay nangyayari sa sandaling ito ay isinasara.

Kung ang capacitor ay muling inililipat nang maagang pagkatapos ng disconnection nang walang sapat na discharge, ang resultang inrush current ay maaaring magbalon hanggang sa dalawang beses ng unang pag-energize. Ito ay nangyayari kapag ang capacitor ay may residual charge, at ang re-closing ay nangyayari sa sandaling ang system voltage ay katumbas ng laki ngunit kabaligtaran ang polarity ng residual voltage ng capacitor, nagreresulta sa isang malaking voltage difference at kaya'y mataas na inrush current.

Punong Isyu sa Paggalaw ng Capacitor

• Re-ignition

• Re-strike

• NSDD (Non-Sustained Destructive Discharge)

Ang re-ignition ay pinapayagan sa capacitive current switching tests. Ang mga circuit breakers ay naklase sa dalawang kategorya batay sa kanilang re-strike performance:

• C1 Class: Tinala sa pamamagitan ng partikular na type tests (6.111.9.2), nagpapakita ng mababang probabilidad ng re-strike sa capacitive current switching.

• C2 Class: Tinala sa pamamagitan ng partikular na type tests (6.111.9.1), nagpapakita ng napakababang probabilidad ng re-strike, angkop para sa madalas at mataas na demand na capacitor bank switching.

Pagpapabuti ng Tagumpay Rate ng Vacuum Circuit Breakers para sa Capacitor Switching

1. Palakasin ang Dielectric Strength ng Vacuum Interrupters

Ang vacuum interrupter ay ang puso ng vacuum circuit breaker at naglalaro ng mahalagang papel sa matagumpay na capacitor switching. Ang mga manufacturer ay dapat pangasiwaan ang disenyo at materyales upang makamit:

• Uniform electric field distribution

• High resistance to welding

• Lower current chopping level

Ang mga pagbabago sa estruktura at materyales ay mahalaga upang tiyakin ang maasintas na interruption.

2. Kontrolin ang Proseso ng Manufacturing ng Vacuum Interrupter

• Minimize at alisin ang burrs sa metal part machining; palakasin ang surface finish at cleanliness.

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

• Kontrolin ang humidity at airborne particles sa assembly room.

• Bawasan ang oras ng pag-iimbak ng contact components at assembleng agad upang mabawasan ang oxidation at contamination.

3. Palakasin ang Design at Kalidad ng Assembly ng Circuit Breaker

Tiyakin na ang mekanikal na characteristics ay nasa optimal ranges:

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

• Proper operating mechanism output energy.

• Closing at opening speeds nasa acceptable limits.

• Minimize ang closing bounce at opening rebound.

• Mahigpit na kontrolin ang kalidad ng komponente at precision ng assembly.

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

Pagkatapos ng assembly, gawin ang 300 no-load operations upang istabilisahin ang mekanikal na characteristics. Gumawa ng voltage at high-current conditioning sa buong switch upang alisin ang microscopic protrusions at bawasan ang re-ignition rate sa capacitor switching.

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

5. Optimize ang Opening Speed

Pagkatapos ng interruption, ang contact gap ng vacuum circuit breaker ay dapat tahanin ang dalawang beses ng system voltage (2×Um) hanggang 13 ms. Ang contacts ay dapat marating ang ligtas na open distance sa loob ng panahong ito. Kaya, ang opening speed ay dapat sapat — lalo na para sa 40.5 kV circuit breakers.

6. Conditioning (Aging) ng Vacuum Interrupters

• Low-effect methods: 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: High-voltage and high-current single-phase conditioning ay maaaring lubhang mapabuti ang performance.

• Synthetic test circuit conditioning ay ginagamit din upang simula ang tunay na capacitor switching conditions.

Para sa pangkalahatang aplikasyon, ang standard conditioning ay ipinapakailangan. 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): I-apply 15–30 kN sa 10 seconds.

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

• Voltage Conditioning:
  I-apply 50 Hz AC voltage na lubos na lumampas sa rated voltage (hal. 110 kV para sa 12 kV interrupter) sa 1 minuto.

Test Parameters para sa 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 wastong 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 mga karaniwang solusyon ay kinabibilangan ng:

• Gumamit ng SF₆ circuit breakers na may mas gentle 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 lumampas sa rate ng transient overvoltage rise sa capacitor switching, kaya't natutugunan ang matagumpay na arc extinction.