Вакуумски прекинувачи за свикување на кондензаторска банка

Реактивна компензација и управување со кондензатори во електропротоколни системи

Реактивната компензација е ефективен начин за зголемување на оперативната напруга, намалување на мрежните губитоци и подобрување на стабилноста на системот.

Стандардни оптоварувања во електропротоколни системи (типови на импеданса):

• Омички отпор

• Индуктивна реактивност

• Капацитивна реактивност

Приливна стрuja при енергирање на кондензаторот

Во функционирањето на електропротоколни системи, кондензаторите се вклучуваат за подобрување на факторот на мощност. Во моментот на затворање, се генерира голема приливна стрuja. Ова се случува бидејќи, во моментот на првото енергирање, кондензаторот не е зареден, а стрujата која текне кон него е ограничена само од импедансата на контурот. Бидејќи условите на кружницата се приближно како кратко спојување и импедансата на контурот е многу мала, голема транзиентна приливна стрuja текне кон кондензаторот. Врвната вредност на приливната стрuja се јавува во моментот на затворање.

Ако кондензаторот се повторно енергира кратко време по одсечувањето без доволно разрядување, резултантната приливна стрuja може да биде до два пати повеќе од првото енергирање. Ова се случува кога кондензаторот все още има ресидуална наелектризација, а повторното затворање се случува во моментот кога системската напруга е еднаква по величина, но противоположна по поларитет на ресидуалната напруга на кондензаторот, што резултира во голема напружна разлика и следствено, голема приливна стрuja.

Клучни проблеми во управувањето со кондензатори

• Поновно запалинување

• Поновно ударање

• NSDD (Неподдржување на деструктивна разрад)

Поновното запалинување е дозволено во тестови на управување со капацитивна стрuja. Прекинувачите се класифицирани во две категории според нивната перформанса при поновно ударање:

• Класа C1: Верификувана со специфични типови на тестови (6.111.9.2), прикажувајќи ниска веројатност за поновно ударање при управување со капацитивна стрuja.

• Класа C2: Верификувана со специфични типови на тестови (6.111.9.1), прикажувајќи многу ниска веројатност за поновно ударање, пригодна за често и високо-искано управување со банки на кондензатори.

Подобрување на успешноста на прекинувачите со вакуум за управување со кондензатори

1. Подобрување на диелектричната јачина на прекинувачите со вакуум

Прекинувачите со вакуум се срцевината на прекинувачите со вакуум и играат критична улога во успешното управување со кондензатори. Производителите мораат да оптимизираат дизајнот и материјалите за да постигнат:

• Еднакво распределение на електричното поле

• Висока отпорност на сварување

• Ниско ниво на секирање на стрuja

Структурните и материјалните подобрувања се есенцијални за осигурување на надежно прекинување.

2. Контрола на производствената процеса на прекинувачите со вакуум

• Минимизирање и елиминација на бурките при обработката на метални делови; подобрување на површинскиот финиш и чистота.

• Извршување на ултразвучна чистка на компонентите пред аsembliranje за елиминација на микрочастички.

• Контрола на влажноста и ваздушните честици во собата за аsembliranje.

• Сманкување на временото на складирање на контактните компоненти и брзо аsembliranje за минимизирање на оксидација и контаминација.

3. Подобрување на дизајнот и качеството на аsembliranje на прекинувачот

Осигурување дека механичките карактеристики се во оптимални опсеги:

• Алармирање на проводната цев и вертикална инсталација за избегнување на стрес.

• Правилна енергија на излезот на оперативната механизма.

• Брзини на затворање и отворање во прифатливи лимити.

• Минимизирање на отскокот при затворање и отскачување при отворање.

• Строга контрола на квалитетот на компонентите и прецизноста на аsembliranje.

4. Работа без оптоварување и кондиционирање (burn-in)

После аsembliranje, извршете 300 операции без оптоварување за стабилизирање на механичките карактеристики. Изведете кондиционирање со напруга и висока стрuja на целосниот прекинувач за елиминација на микроскопски избучувања и намалување на резултантната веројатност за поновно запалинување при управување со кондензатори.

Паралелното кондиционирање на кондензаторите може брзо да подобри диелектричната јачина на продуктот.

5. Оптимизација на брзината на отворање

После прекинувањето, разликата на контакти на прекинувачот со вакуум мора да издържи двапати системската напруга (2×Um) до 13 мс. Контактите мораат да достигнат сигурна отворена разлика во тоа време. Затоа, брзината на отворање мора да биде доволна - особено за прекинувачи на 40.5 kV.

6. Кондиционирање (стареење) на прекинувачите со вакуум

• Методи со ниско влијание: Кондиционирање со висока напруга/ниска стрuja, ниска напруга/висока стрuja или импулсна напруга имаат ограничен ефект во намалувањето на поновното запалинување при управување со кондензатори.

• Ефективен метод: Кондиционирање со висока напруга и висока стрuja на еднофазен модел значително подобрува перформансата.

• Синтетички тестови на кружница за кондиционирање се користат и за симулирање на реални услови на управување со кондензатори.

За општи применувања, се применува стандардно кондиционирање. Меѓутоа, за дути на управување со кондензатори, потребно е специјално кондиционирање за подобрување на електричната перформанса и иницијалната способност за прекинување.

Параметри на кондиционирање:

• Кондиционирање со стрuja:
  3 kA до 10 kA, 200 ms полу-волната, 12 изстрели по поларитет (позитивен и негативен).

• Кондиционирање со притисок:

• Статички притисок (за контакти со аксијално магнетно поле): Применете 15–30 kN за 10 секунди.

• Кондиционирање со замкнување и отварање (за контакти со трансверзално магнетно поле): Изведете операции на замкнување и отварање на тест рама која симулира движението на прекинувачот.

• Кондиционирање со напруга:
  Применете 50 Hz AC напруга далеч над номиналната напруга (на пример, 110 kV за прекинувач на 12 kV) за 1 минута.

Параметри на тестови за управување со кондензатори

• GB/T 1984: Паралелни банки на кондензатори, приливна стрuja 20 kA, фреквенција 4250 Hz.

• IEC 62271-100 / ANSI Стандарди:

• Управување со банки на кондензатори: стрuja 600 A, прилив 15 kA, фреквенција 2000 Hz

• Управување со стрuja 1000 A, прилив 15 kA, фреквенција 1270 Hz

• ANSI дозволува до 1600 A за управување со кондензатори.

После правилно кондиционирање, прекинувач со вакуум на 12 kV типично може да премине:

• 400 A управување со паралелни банки на кондензатори

• 630 A управување со една банка на кондензатори

Меѓутоа, за системи на 40.5 kV, ова е екстремно предизвикателно. Обични решенија вклучуваат:

• Користење на SF₆ прекинувачи со помеки карактеристики на прекинување

• Користење на прекинувачи со вакуум со двојно прекинување, каде што два прекинувача се поврзани во серија. Ова значително подобрува диелектричната восстановена јачина, што ја дозволува да надмине брзината на транзиентното повишување на напругата при управување со кондензатори, со тоа постигнувајќи успешна гашење на дуг.