Cầu dao chân không cho việc chuyển mạch ngân hàng tụ điện
Bù Trừ và Đảo Chiều Dung trong Hệ Thống Điện
Bù trừ phản kháng là phương pháp hiệu quả để tăng điện áp hoạt động của hệ thống, giảm tổn thất mạng lưới và cải thiện sự ổn định của hệ thống.
Tải Thông Thường trong Hệ Thống Điện (Loại Impedance):
Điện trở
Kháng cảm ứng
Kháng dung
Dòng Điện Tăng Cường Khi Nạp Dung
Trong vận hành hệ thống điện, các tụ điện được đóng vào để cải thiện hệ số công suất. Tại thời điểm đóng, một dòng điện tăng cường lớn được tạo ra. Điều này xảy ra vì, trong lần nạp đầu tiên, tụ điện chưa được nạp, và dòng điện chảy vào nó chỉ bị giới hạn bởi trở kháng vòng lặp. Do điều kiện mạch gần như ngắn mạch và trở kháng vòng lặp rất nhỏ, dòng điện tăng cường tạm thời lớn chảy vào tụ điện. Dòng điện tăng cường cực đại xảy ra tại thời điểm đóng.
Nếu tụ điện được nạp lại ngay sau khi ngắt mà không có đủ thời gian xả, dòng điện tăng cường kết quả có thể lên đến hai lần so với lần nạp ban đầu. Điều này xảy ra khi tụ điện vẫn giữ điện tích dư, và việc đóng lại diễn ra tại thời điểm điện áp hệ thống bằng nhau nhưng ngược chiều với điện áp dư của tụ, dẫn đến chênh lệch điện áp lớn và do đó dòng điện tăng cường cao.
Các Vấn Đề Chính trong Đảo Chiều Dung
Khởi đốt lại
Phản kích
NSDD (Discharge Không Giữ Được)
Khởi đốt lại được phép trong các thử nghiệm chuyển mạch dòng điện dung. Các cầu chì được phân loại thành hai loại dựa trên hiệu suất phản kích:
Lớp C1: Được xác minh qua các thử nghiệm kiểu cụ thể (6.111.9.2), thể hiện khả năng phản kích thấp trong chuyển mạch dòng điện dung.
Lớp C2: Được xác minh qua các thử nghiệm kiểu cụ thể (6.111.9.1), thể hiện khả năng phản kích rất thấp, phù hợp cho việc chuyển mạch tụ điện thường xuyên và yêu cầu cao.
Cải Thiện Tỷ Lệ Thành Công của Cầu Chì Hút Chân Không cho Chuyển Mạch Tụ Điện
1. Tăng Cường Độ Bền Điện của Bộ Ngắt Hút Chân Không
Bộ ngắt hút chân không là trái tim của cầu chì hút chân không và đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển mạch tụ điện thành công. Các nhà sản xuất phải tối ưu hóa thiết kế và vật liệu để đạt được:
Phân bố đồng đều trường điện
Kháng mối hàn cao
Mức cắt dòng thấp hơn
Cải tiến về cấu trúc và vật liệu là cần thiết để đảm bảo sự ngắt điện đáng tin cậy.
2. Kiểm Soát Quy Trình Sản Xuất Bộ Ngắt Hút Chân Không
Giảm thiểu và loại bỏ các gờ trong quá trình gia công phần kim loại; cải thiện bề mặt và độ sạch.
Thực hiện làm sạch siêu âm các thành phần trước khi lắp ráp để loại bỏ các hạt vi mô.
Kiểm soát độ ẩm và các hạt bay lơ lửng trong phòng lắp ráp.
Giảm thời gian lưu trữ các thành phần tiếp xúc và lắp ráp kịp thời để giảm oxy hóa và nhiễm bẩn.
3. Cải Thiện Thiết Kế và Chất Lượng Lắp Ráp Cầu Chì
Đảm bảo các đặc tính cơ khí nằm trong phạm vi tối ưu:
Điều chỉnh thanh dẫn điện và lắp đặt thẳng đứng để tránh căng thẳng.
Năng lượng đầu ra cơ chế hoạt động phù hợp.
Tốc độ đóng và mở nằm trong giới hạn chấp nhận được.
Giảm thiểu sự nảy khi đóng và bật khi mở.
Kiểm soát nghiêm ngặt chất lượng thành phần và độ chính xác lắp ráp.
4. Hoạt Động Không Tải và Điều Chỉnh (Burn-in)
Sau khi lắp ráp, thực hiện 300 lần hoạt động không tải để ổn định các đặc tính cơ khí. Thực hiện điều chỉnh điện áp và dòng điện cao trên toàn bộ công tắc để loại bỏ các nhú gai vi mô và giảm tỷ lệ khởi đốt lại trong quá trình chuyển mạch tụ điện.
Điều chỉnh tụ song song có thể nhanh chóng tăng cường độ bền điện của sản phẩm.
5. Tối Ưu Hóa Tốc Độ Mở
Sau khi ngắt, khoảng cách giữa các tiếp điểm của cầu chì hút chân không phải chịu gấp đôi điện áp hệ thống (2×Um) trong tối đa 13 ms. Các tiếp điểm phải đạt được khoảng cách mở an toàn trong thời gian này. Do đó, tốc độ mở phải đủ — đặc biệt là đối với cầu chì 40.5 kV.
6. Điều Chỉnh (Lão Hóa) Bộ Ngắt Hút Chân Không
Các phương pháp ít hiệu quả: Điều chỉnh điện áp cao/dòng điện thấp, điện áp thấp/dòng điện cao, hoặc điều chỉnh bằng xung điện áp có tác dụng hạn chế trong việc giảm tỷ lệ khởi đốt lại trong chuyển mạch tụ điện.
Phương pháp hiệu quả: Điều chỉnh điện áp cao và dòng điện cao một pha có thể cải thiện đáng kể hiệu suất.
Điều chỉnh bằng mạch thử nghiệm tổng hợp cũng được sử dụng để mô phỏng điều kiện chuyển mạch tụ điện thực tế.
Đối với các ứng dụng thông thường, điều chỉnh tiêu chuẩn được áp dụng. Tuy nhiên, đối với nhiệm vụ chuyển mạch tụ điện, điều chỉnh đặc biệt là cần thiết để nâng cao hiệu suất điện và khả năng ngắt ban đầu.
Các Tham Số Điều Chỉnh:
Điều chỉnh Dòng Điện:
3 kA đến 10 kA, nửa sóng 200 ms, 12 lần mỗi cực (dương và âm).Điều chỉnh Áp Suất:
Áp suất tĩnh (cho tiếp điểm từ trường trục): Áp dụng 15–30 kN trong 10 giây.
Điều chỉnh đóng/ngắt (cho tiếp điểm từ trường ngang): Thực hiện các thao tác đóng và ngắt trên giá đỡ thử nghiệm mô phỏng chuyển động thực tế của cầu chì.
Điều chỉnh Điện Áp:
Áp dụng điện áp xoay chiều 50 Hz vượt xa điện áp định mức (ví dụ: 110 kV cho bộ ngắt 12 kV) trong 1 phút.
Các Tham Số Thử Nghiệm cho Chuyển Mạch Tụ Điện
GB/T 1984: Các băng tụ đối xứng, dòng điện tăng cường 20 kA, tần số 4250 Hz.
IEC 62271-100 / Tiêu chuẩn ANSI:
Chuyển mạch băng tụ: dòng điện 600 A, dòng điện tăng cường 15 kA, tần số 2000 Hz
Dòng điện chuyển mạch 1000 A, dòng điện tăng cường 15 kA, tần số 1270 Hz
ANSI cho phép lên đến 1600 A cho chuyển mạch tụ điện.
Sau khi điều chỉnh đúng, cầu chì hút chân không 12 kV có thể thường xuyên vượt qua:
Chuyển mạch băng tụ đối xứng 400 A
Chuyển mạch băng tụ đơn 630 A
Tuy nhiên, đối với hệ thống 40.5 kV, điều này cực kỳ thách thức. Các giải pháp phổ biến bao gồm:
Sử dụng cầu chì SF₆ với đặc tính ngắt nhẹ nhàng hơn
Sử dụng cầu chì hút chân không hai đoạn, trong đó hai bộ ngắt được nối串联错误，以下是继续翻译的内容：
使用双断口真空断路器，其中两个断口串联连接。这大大提高了介电恢复强度，使其在电容器切换时超过瞬态过电压上升率，从而实现成功的灭弧。
Sử dụng cầu chì SF₆ với đặc tính ngắt nhẹ nhàng hơn
Sử dụng cầu chì hút chân không hai đoạn, trong đó hai bộ ngắt được nối串联错误，以下是继续翻译的内容：
使用双断口真空断路器，其中两个断口串联连接。这大大提高了介电恢复强度，使其在电容器切换时超过瞬态过电压上升率，从而实现成功的灭弧。
Sử dụng cầu chì SF₆ với đặc tính ngắt nhẹ nhàng hơn
Sử dụng cầu chì hút chân không hai đoạn, trong đó hai bộ ngắt được nối tiếp. Điều này cải thiện đáng kể độ bền điện, cho phép nó vượt qua tốc độ tăng điện áp tạm thời trong quá trình chuyển mạch tụ điện, do đó đạt được sự dập tắt hồ quang thành công.
