С непрерывным развитием энергосистем расширяется и применение вакуумных выключателей, что неотделимо от их преимуществ.Однако всегда есть некоторые недостатки. Например, проблема перенапряжения вакуумных выключателей в некоторой степени повлияла на скорость их разработки. Поэтому нам необходимо найти способы смягчить или предотвратить перенапряжение в вакуумных выключателях. Внизу: вакуумный выключатель Huadian|Производитель вакуумных выключателей VS1 объяснит типы перенапряжения и меры защиты, связанные с вакуумными выключателями.
I. Основные типы перенапряжения вакуумных выключателей
Рабочие перенапряжения вакуумных выключателей возникают в основном в процессе размыкания (размыкания), и распространены следующие три типа:
1. Текущее-перенапряжение резки
Механизм. Вакуумные автоматические выключатели обладают чрезвычайно сильной способностью гашения дуги-. При прерывании небольшого переменного тока (например, пускового тока ненагруженного трансформатора или двигателя) ток может быть принудительно отключен (т. е. -отключение тока) до его естественной точки перехода через ноль-. В это время магнитная энергия, запасенная в индуктивной нагрузке (например, обмотках двигателя), преобразуется в энергию электрического поля, заряжая эквивалентную емкость нагрузки, тем самым создавая чрезвычайно высокие перенапряжения.
Характеристики: Амплитуда перенапряжения зависит от величины тока-среза и индуктивности нагрузки. Чем больше значение тока-среза, тем выше перенапряжение. Это наиболее распространенный тип перенапряжения в вакуумных выключателях.
2.Многократное повторное-перенапряжение при зажигании (высоко-частотное многократное-перенапряжение при зажигании)
Механизм: После срабатывания автоматического выключателя расстояние между контактами очень маленькое. Если восстанавливающееся напряжение (восстановительное напряжение промышленной частоты) между контактами превысит прочность изоляции контактной среды во время прерывания, зазор снова разрушится (повторное-возгорание). Из-за чрезвычайно быстрого восстановления вакуумной среды этот процесс может происходить несколько раз в течение микросекунд (высоко-частотное повторное-воспламенение). Каждое повторное-возгорание сопровождается гашением высокочастотного-тока и повторной подачей энергии, непрерывной накачкой энергии в нагрузку за счет кумулятивного эффекта, что приводит к постепенному росту перенапряжения.
Характеристики: Этот тип перенапряжения имеет большую крутизну и большую амплитуду, что представляет значительную угрозу для межвитковой и продольной изоляции двигателей. В основном это происходит при отключении высоковольтных двигателей или ненагруженных трансформаторов.
3. Перенапряжение при прерывании емкостной нагрузки.
Механизм: При отключении батареи конденсаторов возникают перенапряжения большой-амплитуды и-частоты из-за повторного-возгорания дуги. Если автоматический выключатель повторно-воспламеняется после прерывания, это эквивалентно тому, что одна группа уже заряженных конденсаторов разряжается на другую группу конденсаторов через дугу, образуя высокочастотные-колебания, приводящие к резкому увеличению напряжения.
Характеристики: Данная ситуация может привести к чрезвычайно высоким перенапряжениям (обычно в 2-3 раза и даже выше напряжения относительно земли), что серьезно угрожает безопасности самих конденсаторов и автоматических выключателей.
II. Меры защиты от перенапряжения для вакуумных выключателей
Для вышеупомянутых-типов перенапряжения защита обычно достигается за счет сочетания «блокировки» (уменьшения значения тока-среза) и «слива» (обеспечения пути разряда или поглощения энергии). Общие меры защиты включают следующее:
1. Установка резистора-емкостного поглотителя (RC-абсорбционного устройства)
Принцип: Состоит из резистора (R) и конденсатора (C), соединенных последовательно и параллельно на стороне нагрузки.
Конденсатор (C): снижает импульсное сопротивление нагрузки, замедляет рост перенапряжения и, таким образом, уменьшает высокочастотную-компоненту повторного перенапряжения.
Резистор (R): рассеивает энергию, подавляет колебания и предотвращает резонанс между конденсатором и индуктивностью нагрузки.
Применимые сценарии: в основном используется для защиты двигателей и трансформаторов, особенно эффективен при подавлении многократного повторного перенапряжения и перенапряжений-отключения тока.
Преимущества: Стабильный защитный эффект, ограничивающий как амплитуду, так и крутизну перенапряжений.
Недостатки: больший размер, более высокая стоимость и энергопотребление из-за длительного-нагревания резистора.
2. Установка ограничителей перенапряжения из оксида цинка (МОА).
Принцип: использование превосходных нелинейных вольт-амперных характеристик варисторов на основе оксида цинка. При нормальном рабочем напряжении разрядник находится в состоянии высокого-сопротивления (ток утечки на уровне микроампер-); когда возникает перенапряжение и превышает рабочий порог, оно быстро проводит ток, разряжая энергию перенапряжения на землю, тем самым фиксируя напряжение в диапазоне, который может выдержать изоляция оборудования.
Типовая дифференциация:
Ограничители перенапряжения обычного распределительного типа: в основном используются для ограничения грозовых перенапряжений.
Специальные ограничители перенапряжения вращающегося типа: специально разработаны для защиты двигателей, имеют более низкое остаточное напряжение и лучше соответствуют уровню изоляции двигателя.
Применимые сценарии: в основном используется для ограничения текущих-перенапряжений. Следует отметить, что обычные ограничители перенапряжения имеют низкую скорость реакции на многократное повторное возникновение перенапряжения на крутых передних фронтах волны, и эффект защиты может быть ограничен; их обычно необходимо использовать вместе с RC (устойчивыми разрядниками тока).
3. Установите фильтр индуктивности-конденсатора (L-C).
Принцип: Индуктор (L) подключается последовательно с конденсатором (C) параллельно на стороне нагрузки. Индуктор блокирует высокочастотный-ток, а конденсатор снижает скорость изменения напряжения (du/dt). Эта комбинация эффективно отфильтровывает высокочастотные компоненты колебаний, существенно замедляя процесс нарастания перенапряжения.
Применимые сценарии: Места с чрезвычайно высокими требованиями к защите от перенапряжения (например, специальные двигатели, критическое оборудование).
4. Выберите вакуумный выключатель с низким значением тока-размыкания.
Принцип: Устранение перенапряжения в его источнике. Сила тока-размыкания вакуумного выключателя тесно связана с материалом контактов. Использование материалов контактов с низким -током-среза-(например, CuCr (медь-хром) со специальной обработкой) может снизить силу тока-среза до очень низкого уровня (например, 0,5 А - 2 А), тем самым значительно уменьшая амплитуду перенапряжения в его источнике.
Оценка: Это самая идеальная защитная мера, но из-за ограничений по обработке материалов и стоимости ее иногда необходимо использовать в сочетании с другими защитными устройствами.
5. Установите параллельно резистор или конденсатор.
Принцип: Подключите резистор или конденсатор параллельно контактам выключателя.
Параллельный резистор: снижает скорость восстановления напряжения при повторном зажигании, уменьшая вероятность повторного зажигания.
Параллельный конденсатор: уменьшает крутизну восстанавливающегося напряжения между контактами.
Оценка: этот метод обычно интегрирован во внутреннюю конструкцию выключателя; установка в полевых условиях встречается редко.
Резюме и рекомендации по выбору
В практических инженерных приложениях одна мера часто не используется изолированно. Вместо этого используется комбинация мер защиты, основанная на ценности и важности охраняемого объекта:
Для обычных трансформаторов/линий: обычно выбираются вакуумные выключатели с малым-током-среза-с защитными устройствами общего-назначения из оксида цинка, установленными на стороне шин для резервной защиты.
Для двигателей высокого-напряжения: двигатели имеют более низкий уровень изоляции и чувствительны к резким скачкам напряжения. Рекомендуется комбинированная схема защиты с использованием RC-поглотителей (для подавления повторных перенапряжений и уменьшения крутизны) и специальных ограничителей перенапряжений для вращающихся электрических машин (для ограничения перенапряжений энергетического-типа).
Для конденсаторных батарей: рекомендуется устанавливать бесзазорные разрядники на основе оксида цинка (предназначенные для защиты конденсаторов) на стороне выключателя, желательно рядом с конденсаторами. Иногда последовательные реакторы также необходимы для подавления пусковых токов и перенапряжений.
Компания Shaanxi Huadian Electric Co., Ltd., основанная в 2007 году, уже пятнадцать лет активно занимается разработкой оборудования для управления распределительными переключателями. Мы не только участвовали в исследованиях и разработках распространенных отечественных вакуумных выключателей с постоянными магнитами VS1/VEGM, но также инвестировали почти 7%-8% нашего годового дохода в исследования и разработки исключительно для преодоления болевых точек отрасли и обеспечения безопасной эксплуатации энергосистем. В нашей основной серии VEGM используется конструкция с цельной-герметичной опорой. Используя технологию APG, вакуумный прерыватель, а также верхние и нижние выходные клеммы полностью залиты высокоэффективной эпоксидной смолой. Это не только полностью решает проблему пылевой и влажной эрозии изоляции, но и повышает устойчивость выключателя к механическим ударам. Автоматические выключатели Shaanxi Huadian могут работать стабильно как в условиях сильного холода на больших высотах, так и в пыльной среде промышленных предприятий. Пожалуйста, свяжитесь с нами:pannie@hdswitchgear.com.
