تجزیه و تحلیل و حل مشکلات اضافه ولتاژ ناشی از سوئیچینگ مدار خلاء بانک خازن

اضافه ولتاژ ایجاد شده در هنگام تعویض مدارشکن های خلاء در بانک های خازن یک مسئله رایج و مهم در سیستم های قدرت است که نیاز به توجه دقیق دارد. چنین اضافه ولتاژی ممکن است تهدیدی برای عایق بندی خازن ها، قطع کننده های مدار و کل سیستم باشد. در زیر تجزیه و تحلیل سیستماتیک این مشکل و راه حل های بالقوه ارائه شده است:

دلیل اصلی را می توان به برهمکنش بین ویژگی های شکست مدارشکن های خلاء و ویژگی های ذخیره انرژی بانک های خازن نسبت داد که به طور خاص به صورت زیر ظاهر می شود:

1. سوئیچینگ جریان هجومی و اضافه ولتاژ عملیات

2. مکانیسم: در لحظه بسته شدن، ولتاژ دو طرف بانک خازن صفر است، در حالی که ولتاژ سیستم در یک مقدار آنی مشخص است. اختلاف ولتاژ زیاد بین این دو باعث ایجاد جریان هجومی با فرکانس بالا با دامنه بسیار زیاد و فرکانس بالا (تا چندین تا ده ها برابر جریان نامی) می شود.

تأثیر: جریان هجومی فرکانس بالا-یک افت ولتاژ فرکانس بالا-در سرتاسر امپدانس سیستم ایجاد می‌کند، که ممکن است بر روی ولتاژ فرکانس توان قرار داده شود تا یک ولتاژ اضافی عملیاتی ایجاد کند. در مورد چندین بانک خازنی که به صورت موازی کار می کنند، هنگامی که یک بانک خازنی دیگر به بانک (یا سیستم) خازن شارژ شده متصل می شود، ممکن است اختلاف ولتاژ حتی بیشتر شود و مشکلات جریان هجومی و اضافه ولتاژ شدیدتر می شود.

این معمولی ترین و چالش برانگیزترین منبع اضافه ولتاژ زمانی است که از قطع کننده های مدار خلاء برای سوئیچ کردن خازن ها استفاده می شود که عمدتاً مربوط به ویژگی های شکست محیط خلاء است:

خرد کردن فعلی: پایداری قوس خلاء ضعیف است. در جریان های کم (مانند زیر ده ها آمپر)، قوس ممکن است به طور ناگهانی خاموش شود قبل از اینکه جریان به طور طبیعی از صفر عبور کند، که به عنوان "خرد جریان" شناخته می شود. انرژی میدان الکتریکی (بار روی خازن) متناظر با جریان قطع شده (عمدتاً جریان خازنی) نمی تواند فوراً آزاد شود و در نتیجه یک جریان گذرا بر روی خازن اضافه ولتاژ قطع می کند که بالاتر از ولتاژ سیستم است.

اضافه ولتاژ محدود کننده چندگانه (خطرناک ترین): این شدیدترین شکل اضافه ولتاژ است.

اولین راه اندازی مجدد: پس از باز شدن مدار شکن، فاصله تماس به تدریج افزایش می یابد. هنگامی که ولتاژ باقیمانده روی خازن (DC یا فرکانس پایین) در جهت مخالف ولتاژ منبع تغذیه سیستم باشد، ولتاژ بازیابی بین کنتاکت ها ممکن است در آن زمان از قدرت بازیابی دی الکتریک شکاف خلاء فراتر رود، و باعث شکسته شدن شکاف و ایجاد بازرسی شود. در لحظه شروع مجدد، ولتاژ خازن از طریق اندوکتانس مدار به سمت ولتاژ تغذیه سیستم نوسان می کند.

افزایش "گام" ولتاژ: ضربه مجدد یک جریان نوسانی با فرکانس بالا- تولید می کند. قطع کننده های مدار خلاء مخصوصاً در خاموش کردن قوس ها در -تقاطع جریان های فرکانس بالا-صفر ماهر هستند. اگر قوس با موفقیت در اولین یا دومین صفر -تقاطع جریان فرکانس بالا-قفل شود، خازن در یک مقدار ولتاژ جدید "قفل" خواهد شد. با توجه به فرآیند تخلیه مجدد، این مقدار ولتاژ جدید ممکن است بسیار بیشتر از ولتاژ قبل از شروع مجدد باشد.

تکرار فرآیند: با ادامه افزایش فاصله تماس، ولتاژ بازیابی دوباره افزایش می‌یابد و ممکن است ضربه‌های دوم، سوم یا بیشتر رخ دهد. هر ضربه مجدد ممکن است باعث افزایش "گام" در ولتاژ خازن شود. از نظر تئوری، پس از چندین بار تکرار، اوج اضافه ولتاژ در هر دو انتهای خازن ممکن است به سه برابر یا حتی بیشتر از ولتاژ فاز سیستم برسد.

1. برای خود خازن: اضافه ولتاژ مستقیماً عایق عناصر خازن را تهدید می کند، پیر شدن دی الکتریک را تسریع می کند و اثرات طولانی مدت ممکن است منجر به خرابی شود و باعث انفجار خازن شود.

2. برای قطع کننده های مدار خلاء: احتراق های متعدد می تواند ولتاژهای بازیابی و جریان های احتراق بسیار بالایی ایجاد کند، که سایش الکتریکی کنتاکت ها را تشدید می کند و به طور بالقوه باعث آسیب عایق به خود قطع کننده مدار می شود.

3. برای سایر تجهیزات موجود در سیستم: اضافه ولتاژ ممکن است از طریق خطوط منتقل شود و عایق ترانسفورماتورهای متصل، ترانسفورماتورهای ابزار، کابل ها و سایر تجهیزات را به خطر بیندازد.

4. راه‌اندازی عملکرد نادرست یا عدم اجرای حفاظت: فرآیند گذرا با فرکانس بالا ممکن است در نمونه‌برداری و قضاوت منطقی دستگاه‌های حفاظتی مبتنی بر میکروکامپیوتر تداخل ایجاد کند.

رویکردهای راه‌حل اصلی حول محور «محدود کردن جریان هجومی»، «جلوگیری از احتراق مجدد» و «جذب/محدود کردن اضافه ولتاژ» می‌چرخند.

انتخاب و استفاده از کلیدهای مدار را بهینه کنید.

1. انتخاب مدار شکن های خلاء با درجه C2 یا قطع کننده جریان خازنی: این اساسی ترین و مؤثرترین معیار است. این کلیدهای مدار از طریق آزمایش‌های نوع دقیق تأیید شده‌اند و می‌توانند اطمینان حاصل کنند که هنگام شکستن جریان خازنی نامی، هیچ محدودیتی اتفاق نمی‌افتد یا احتمال قطع آن بسیار کم است. مواد تماس آنها، طرح های میدان مغناطیسی و فرآیندهای تولید همگی برای بارهای خازنی بهینه شده اند.

از استفاده از قطع کننده های مدار همه منظوره یا فقط آزمایش شده "L75" خودداری کنید: قطع کننده های مدار عمومی-ممکن است الزامات قطع بارهای القایی را برآورده کنند، اما نمی توانند عملکرد قطعی بارهای خازنی را تضمین کنند.

اطمینان از ویژگی های مکانیکی پایدار: مطمئن شوید که سرعت باز شدن کلید مدار به اندازه کافی سریع و پایدار است تا به سرعت فاصله باز شدن کافی ایجاد شود و قدرت بازیابی دی الکتریک افزایش یابد.

2. نصب و راه اندازی دستگاه های حفاظت از اضافه ولتاژ

مهار کننده اکسید فلز (MOA): به صورت موازی در ابتدای بانک خازن یا در سمت شینه متصل می شود، یک پیکربندی استاندارد برای محدود کردن دامنه اضافه ولتاژ است. می تواند اضافه ولتاژ را به سطح ایمن برساند. مدل مناسب با ولتاژ کار مداوم مناسب و ولتاژ باقیمانده باید تا حد امکان نزدیک به بانک خازن انتخاب و نصب شود.

مدار جذب میرایی RC: یک مدار خازن{0}مقاومتی موازی در سراسر کنتاکت های قطع کننده یا بین بانک خازن و شکن نصب شده است.

عملکرد: کاهش نرخ افزایش ولتاژ بازیابی (du/dt)؛ برای ارائه یک مسیر امپدانس پایین-برای جریان فرکانس بالا-که ممکن است پس از محدود کردن و مصرف انرژی آن رخ دهد. برای سرکوب اضافه ولتاژ قطع جریان.

کلید طراحی: برای دستیابی به بهترین اثر میرایی، پارامترها (مقادیر R و C) باید بر اساس پارامترهای سیستم محاسبه شوند.

3. بهبود روش های عملیات

استفاده از کلیدهای سنکرون (دستگاه های بسته شدن/خاموش انتخاب فاز): با کنترل قطع کننده مدار برای بسته شدن در لحظه ای که اختلاف بین ولتاژ سیستم و ولتاژ باقیمانده خازن کوچک ترین است (مانند عبور از صفر ولتاژ)، می توان جریان هجومی و اضافه ولتاژ در هنگام بسته شدن را کاهش داد ***. به طور مشابه، همچنین می توان آن را کنترل کرد که دقیقاً در نقطه عبور جریان از صفر حرکت کند و خطر قطع جریان را کاهش دهد. این در حال حاضر یک فناوری پیشرفته برای سرکوب اضافه ولتاژ عملیات است.

توالی عملکرد را بهینه کنید: برای بانک های خازن موازی، توصیه می شود که ترتیب عملکرد به شرح زیر باشد: هنگامی که برق خاموش است، ابتدا کلید مدار را جدا کنید، سپس کلید جداسازی را قطع کنید. هنگامی که برق روشن است، ابتدا کلید جداسازی و سپس کلید مدار را ببندید. از کارکرد خازن های شارژ شده با سوئیچ جدا کننده خودداری کنید.

4. ملاحظات جانبی{1}}سیستم

راکتورهای سری: راکتورهای سری با نرخ راکتانس معین (معمولاً 0.5٪ تا 1٪ برای محدود کردن جریان هجومی و 5٪ تا 6٪ برای سرکوب تقویت هارمونیک) در مدار بانک خازن متصل می شوند.

توابع: دامنه و فرکانس جریان هجومی را محدود کنید. یک شاخه فیلتر با خازن تشکیل دهید. همچنین می تواند پارامترهای فرآیند گذرا را تا حدی تغییر دهد و بر شرایط محدود کننده تأثیر بگذارد.

چیدمان الکتریکی معقول: طول خط اتصال بین بانک خازن و قطع کننده مدار را کوتاه کنید، سلف حلقه را کاهش دهید.

مشکل اضافه ولتاژ ناشی از کلیدهای مدار خلاء سوئیچینگ بانک های خازن اساساً به دلیل تضاد بین قطع جریان و ویژگی های محدود کننده قوس های خلاء و ویژگی های ذخیره انرژی خازن ها است.

استراتژی های راه حل باید از سلسله مراتب زیر پیروی کنند:

1. ابتدا پیشگیری ( رسیدگی به علت اصلی ) : در مراحل طراحی و تدارکات، فقط کلیدهای مدار «گرید C2» یا خلاء که به طور خاص برای سوئیچینگ بانک خازن طراحی شده اند و توسط مراجع معتبر تایید شده اند، باید انتخاب شوند.

2. حفاظت به عنوان یک سپر (در رسیدگی به علائم): استاندارد کردن پیکربندی برقگیرهای اکسید فلزی (MOA) به عنوان آخرین خط دفاعی در برابر اضافه ولتاژ.

3. بهینه سازی به عنوان یک اقدام کمکی (افزایش بهره وری): بسته به اهمیت و بودجه پروژه، نصب مدارهای میرایی RC، سوئیچ های سنکرون و پیکربندی منطقی راکتورهای سری را در نظر بگیرید.

4. بهره برداری و نگهداری به عنوان پایه و اساس: به طور منظم ویژگی های مکانیکی قطع کننده های مدار و وضعیت برقگیرها را بازرسی کنید و روش های عملکرد صحیح را به شدت دنبال کنید.

در مهندسی عملی، یک مقایسه فنی و اقتصادی باید با در نظر گرفتن عواملی مانند سطح ولتاژ سیستم، ظرفیت بانک خازن، حالت کار و هزینه انجام شود تا یک یا چند اقدام سرکوب ترکیبی برای اطمینان از عملکرد ایمن و قابل اعتماد سیستم انتخاب شود.

مدار شکن خلاء داخلی کوچک ZN85B-40.5یک محصول کوچک 40.5 کیلو ولتی است که توسط شرکت ما طراحی و توسعه یافته است. می تواند کاملا جایگزین ترولی های کفی سری VD4-40.5 و HD4-40.5 تولید شده توسط ABB شود. این سری عمدتاً شامل دو سری مکانیزم آهنربای دائمی و مکانیزم فنری است. این یک جزء تابلو برق داخلی با ولتاژ نامی 40.5KV، AC 50HZ است.

Shaanxi West Power Tongzhong Electrical Co., Ltd.
تماس: خانم گریس لیو (مدیر بخش فروش)

ایمیل:xdtz04@westpowerelectric.com

تلفن همراه: +86 18091765882(WhatsApp/facebook)

وب سایت: https://www.xdtzelectrical.com

اضافه کنید: روستای نانپو، خیابان چنکانگ، منطقه جین تای، شهر بائوجی، استان شانشی، چین