Вакуумні вимикачі для комутації конденсаторних бункерів

Компенсація реактивної потужності та комутація конденсаторів у системах електропостачання

Компенсація реактивної потужності є ефективним засобом для підвищення напруги роботи системи, зменшення втрат у мережі та покращення стабільності системи.

Звичайні навантаження у системах електропостачання (типи імпедансу):

• Опір

• Індуктивна реактивність

• Капацитивна реактивність

Вхідний струм під час заряджання конденсатора

При роботі системи електропостачання конденсатори комутуються для покращення коефіцієнта споживання. У момент закриття генерується великий вхідний струм. Це відбувається тому, що при першому зарядженні конденсатор є невзарядженим, а струм, що втекає до нього, обмежений лише контурним імпедансом. Оскільки умови контуру близькі до короткого замикання, а контурний імпеданс дуже малий, великий переходний вхідний струм втекає до конденсатора. Пік вхідного струму відбувається в момент закриття.

Якщо конденсатор повторно заряджається швидко після відключення без достатнього розрядження, результативний вхідний струм може бути до двох разів більшим, ніж при початковому зарядженні. Це відбувається, коли конденсатор все ще має залишковий заряд, а повторне закриття відбувається в момент, коли напруга системи дорівнює за величиною, але протилежна за полярністю до залишкової напруги конденсатора, що призводить до великої різниці напруг та, таким чином, до великого вхідного струму.

Основні питання комутації конденсаторів

• Перезапалення

• Перезамикання

• NSDD (Несприйнятливий Руйнівний Розряд)

Перезапалення допускається під час тестів на комутацію капацитивного струму. Автомати відключення класифікуються на два типи залежно від їхньої продуктивності щодо перезамикання:

• Клас C1: Підтверджено спеціальними типовими тестами (6.111.9.2), демонструє низьку ймовірність перезамикання під час комутації капацитивного струму.

• Клас C2: Підтверджено спеціальними типовими тестами (6.111.9.1), демонструє дуже низьку ймовірність перезамикання, придатний для частих та високих вимог комутації банків конденсаторів.

Покращення успішності вакуумних автоматів відключення для комутації конденсаторів

1. Покращення диелектричної стійкості вакуумних преривачів

Вакуумний преривач є серцевиною вакуумного автомата відключення та відіграє ключову роль у успішній комутації конденсаторів. Виробники повинні оптимізувати конструкцію та матеріали, щоб досягти:

• Рівномірне розподілення електричного поля

• Високу стійкість до зварювання

• Нижчий рівень розрізу струму

Структурні та матеріальні поліпшення є необхідними для забезпечення надійного переривання.

2. Контроль процесу виготовлення вакуумних преривачів

• Мінімізація та видалення заступів під час металевої обробки деталей; покращення якості поверхні та чистоти.

• Виконання ультразвукового очищення компонентів перед збіркою для видалення мікрочастинок.

• Контроль вологості та повітряних частинок у зборочному приміщенні.

• Зменшення часу зберігання контактних компонентів та швидке збирання для мінімізації окислення та забруднення.

3. Покращення проектування та якості збирання автоматів відключення

Забезпечте, щоб механічні характеристики були в оптимальних діапазонах:

• Вирівнювання провідного валу та вертикальна установка для уникнення напруженості.

• Правильна енергія виходу робочого механізму.

• Швидкості закриття та відкриття в допустимих межах.

• Мінімізація відскоку при закритті та відскоку при відкритті.

• Суворий контроль якості компонентів та точності збирання.

4. Робота без навантаження та умови (випалювання)

Після збирання виконайте 300 операцій без навантаження, щоб стабілізувати механічні характеристики. Проведіть умови напруги та великого струму на повному переключачі, щоб усунути мікроскопічні види та зменшити швидкість перезапалення під час комутації конденсаторів.

Умови паралельних конденсаторів можуть швидко підвищити диелектричну стійкість продукту.

5. Оптимізація швидкості відкриття

Після переривання зазор контакту вакуумного автомата відключення повинен витримати подвійну напругу системи (2×Um) протягом до 13 мс. Контакти повинні досягти безпечного відкритого відстані протягом цього часу. Тому швидкість відкриття повинна бути достатньою — особливо для автоматів відключення 40.5 кВ.

6. Умови (старіння) вакуумних преривачів

• Методи з низьким ефектом: умови високої напруги/низького струму, низької напруги/високого струму або імпульсної напруги мають обмежений ефект у зменшенні перезапалення під час комутації конденсаторів.

• Ефективний метод: умови високої напруги та високого струму однофазного типу можуть значно покращити продуктивність.

• Умови синтетичного тестового контуру також використовуються для моделювання реальних умов комутації конденсаторів.

Для загальних застосувань використовуються стандартні умови. Однак, для обов'язків комутації конденсаторів, потрібні спеціальні умови для підвищення електричної продуктивності та початкової здатності переривання.

Параметри умов:

• Умови струму:
  3 кА до 10 кА, 200 мс півхвилин, 12 влучень на полярність (позитивна та негативна).

• Умови тиску:

• Статичний тиск (для контактів з аксіальним магнітним полем): Застосувати 15–30 кН на 10 секунд.

• Умови замикання-розмикання (для контактів з поперечним магнітним полем): Виконати операції замикання-розмикання на тестовому станку, що імітує фактичний рух переривача.

• Умови напруги:
  Застосувати 50 Гц перемінну напругу, яка значно перевищує номінальну (наприклад, 110 кВ для переривача 12 кВ) протягом 1 хвилини.

Параметри тестів для комутації конденсаторів

• GB/T 1984: Банки конденсаторів зворотного зв'язку, вхідний струм 20 кА, частота 4250 Гц.

• IEC 62271-100 / ANSI Standards:

• Комутація банків конденсаторів: струм 600 А, вхідний струм 15 кА, частота 2000 Гц

• Комутаційний струм 1000 А, вхідний струм 15 кА, частота 1270 Гц

• ANSI дозволяє до 1600 А для комутації конденсаторів.

Після правильних умов 12 кВ вакуумний автомат відключення зазвичай може пройти:

• Комутація банків конденсаторів зворотного зв'язку 400 А

• Комутація одного банку конденсаторів 630 А

Однак, для систем 40.5 кВ, це дуже складно. Звичайні рішення включають:

• Використання автоматів відключення з SF₆ з більш помірними характеристиками переривання

• Використання двопереривачів з вакуумними преривачами, де два преривача підключено послідовно. Це значно покращує диелектричну відновлювальну стійкість, дозволяючи їй перевищувати швидкість зростання переходного перепаду напруги під час комутації конденсаторів, що дозволяє успішно згасити дугу.