Говоря о переключении шунтирующего реактора HV (на фото: переменный шунтирующий реактор максимум 345 кВ, кредит: directindustry.com)
Продолжение с первой части: Разговор о переключении реакторов с помощью шунтирования HV (часть 1)
содержание
- Область действия (поясняется в предыдущей части)
- Применение шунтирующих реакторов (объяснено в предыдущей части)
- Операция закрытия (поясняется в предыдущей части)
- Открытие операции
- Выводы
Открытие операции
В случае шунтирующих реакторов прерываемый ток очень мал (как правило, менее нескольких сотен ампер) по сравнению с разрывной способностью выключателей: их часто называют « малыми индуктивными токами ».
После открытия выключателя ток течет через дугу между контактами. Эта дуга стабильна при больших токах, но в случае малых индуктивных токов это не так, и очень часто происходит прерывание тока до нулевого нулевого тока (текущая измельчение).
Возникающие в результате изнашивающиеся перенапряжения (также называемые перенапряжением подавления) и особенно перенапряжения из-за последующих воспламенений могут вызывать беспокойство. Эти перенапряжения берутся из-за электромагнитной энергии, накопленной в индуктивности реактора в момент измельчения.
На следующем рисунке показана однофазная модель системы у субъекта, достаточно полная для целей настоящей статьи.
Однофазная модель системы
В верхней части автоматического выключателя сторона источника представлена синусоидальным источником напряжения:
U - номинальное напряжение системы, включая реактор. Индуктивность и емкость на землю исходной стороны системы представлены соответственно L s и C s. Параллельная емкость C p является параметром автоматического выключателя. Обычно C s >> C p. Реактор представлен его индуктивностью L, паразитной емкостью C L и индуктивностью ее соединений вплоть до автоматического выключателя L b.
Даже если это не показано, оба соединения и реактор имеют свою резистивную часть, создающую эффект демпфирования, который будет проявляться на графике тока / напряжения.
Если прерывание тока происходит при прохождении для нулевого значения тока, то C L заряжается при максимальном напряжении (ток отстает примерно на 90 ° от напряжения):
Параллельная схема C L // L начинает колебаться с частотой
и напряжение никогда не превышает максимальное напряжение системы.
Предположим, что измельченный ток I ch ≠ 0. Электростатическая энергия, хранящаяся в емкостях, такая же, как в предыдущем случае. Но, кроме того, электромагнитная энергия сохраняется в индуктивности:
Общая энергия будет качаться вперед и назад в следующей схеме:
Индуктивность L b пренебрежимо мала, и C s >> C p заменили только связанную емкость с C p. Таким образом, индуктивность L теперь параллельна емкости (C p + C L). Энергия, хранящаяся в схеме, теперь:
Пиковое перенапряжение подавления достигается, как только вся энергия заряжает емкость (C p + C L):
Можно показать, что для воздушных прерывателей, масляных и элегазовых выключателей ток прерывания пропорционален квадратному корню общей емкости, наблюдаемому от клемм выключателя. В схеме в объекте, заданной параллелью Cp с серией C s и C L.
В предположении, что C s >> C L, можно написать:
Где N - количество прерывистых камер на полюс. Номер прерывания λ является характеристикой автоматического выключателя и может считаться константой для различных типов выключателей, за исключением вакуумных выключателей.
Типичными диапазонами измельчения являются:
| Тип выключателя |
Номер прерывания (λ) (AF 0, 5) |
| Минимальная нефть | 7 - 10 x 10 4 |
| Воздушный поток | 15 - 24 x 10 4 |
| SF 6 | 4 - 17 x 10 4 |
Учитывая, что
, выражение (1) можно записать в pu максимального напряжения
:
Пик напряжения восстановления
Резонансная частота на стороне реактора теперь
(около 1 ÷ 5 кГц).
Со стороны источника с достаточно протяженной сетью Ls и Cs достаточно высоки, чтобы сказать, что имеются незначительные перенапряжения и отсутствие колебаний: можно предположить, что напряжение сети остается постоянным при
, Когда колебательное напряжение на реакторе достигает противоположного пика (после полупериода), последующее пиковое напряжение восстановления может превышать способность к диэлектрической прочности, которая еще не полностью восстановлена, что приводит к восстанию. Повторное зажигание будет генерировать высокочастотные переходные процессы, обычно сотни кГц, как в напряжении реактора, так и в токе через автоматический выключатель.
Фактически при повторном зажигании осциллирующая цепь определяется:
Осциллирующий контур
Две емкости разряжаются один друг на друга через малую индуктивность соединений с частотой
, Последовательное зажигание может происходить по тем же причинам:
Напряжение питания и нагрузки
Интервал между последующими повторными воспламенениями увеличивается в результате постепенного повышения противостоящей способности изолирующей среды, каждый раз способной выдерживать значительные восстановительные напряжения.
Разница между напряжениями источника и нагрузки непосредственно перед каждым повторным зажиганием увеличивается время от времени, и поэтому перерегулирование происходит при повторном зажигании. Но потенциальная опасность для реактора на самом деле происходит от крутого переходного процесса напряжения, который накладывается на реактор при каждом пробое напряжения, связанном с повторным зажиганием.
На самом деле крутые передние напряжения могут быть неравномерно распределены по обмотке реактора, при этом особое внимание уделяется входным виткам с высокими взаимными перенапряжениями с последующим риском прокола изоляции обмотки.
Крутизна определяется только частотой второго параллельного колебательного контура, который, в свою очередь, зависит от схемы схемы.
Иными словами, первое перенапряжение подавления связано с относительно низкими частотами, поэтому соответствующее напряжение напряжения равномерно распределено и как-то более приемлемо.
Шунт-реакторы обычно защищены от перенапряжений, которые ограничивают перенапряжения земли до приемлемых уровней. Но разрядники не могут уменьшить крутизну колебаний напряжения, связанных с перевоспламенением. Фактически способ эффективного ограничения напряжений напряжения на реакторах проходит через предотвращение повторного зажигания.
Перейти к содержанию ↑
Выводы
Цель снижения электрического напряжения и избежания вредных переходных процессов может быть достигнута путем принятия следующих мер:
Управляемое открывающее устройство,
обеспечение разделения контактов раньше нулевого тока, поэтому максимизация времени дуги и устранение риска повторного зажигания 3; в дополнение к этому, контролируемое закрытие также может быть реализовано для минимизации пусковых токов и токов нулевой последовательности во время включения шунтирующего реактора; управляемые коммутационные устройства, доступные на рынке в настоящее время, могут выполнять как открытое, так и закрытое контролируемое переключение, что является преимуществом для реактора, а также автоматического выключателя (минимальные интервалы технического обслуживания);
Однополюсные автоматические выключатели,
подходит для использования с управляемыми коммутационными устройствами. Рекомендуется класс механической выносливости M2 и класс электрической устойчивости E2, особенно для часто переключаемых реакторов (что относится к шунтирующим реакторам, связанным с возобновляемыми электростанциями или преобразователями HVDC).
3 Контакты не расстаются вблизи момента максимального напряжения между землей, соответствующего минимуму тока, как можно было бы ожидать, но примерно в тот момент, когда напряжение равно нулю.
Таким образом, ток достаточно высок, чтобы получить стабильную дугу в течение достаточного времени, позволяя зазору между контактами быть большими, когда малый ток будет измельчен. Оптимальное время дуги находится в диапазоне 4-7 мс.
Перейти к содержанию ↑
Библиография
- «Руководство по применению CB CB» - ABB
- «Руководство для покупателей HV Live Tank Circuit Breakers Ed5 en» - ABB
- «Trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica» - Н. Фалетти, П. Чиццолини
- «Переключение шунтирующих реакторов» - Roy W Alexander, NeilA. McCord PE
- «Секреты шунтирующего реактора HV для инженеров-защитников» - Зоран Гаджич, Биргер Хиллстрем, Фахрудин Мекич