Hoge inschakelstroom bij het schakelen van condensatoren en manieren om dit te voorkomen.

Hoe de hoge inschakelstroom bij het schakelen van condensatoren voorkomen?

Inleiding tot hoge inschakelstroom bij het schakelen van condensatoren

Toepassingen van capaciteitsschakeling zijn niet alleen beperkt tot capacitieve stromen, maar ze hebben ook hun implementatie in het bekrachtigingsproces van condensatorbanken, bovenleidingen en kabels. Het is bekend dat het schakelen tussen condensatorbanken de oorzaak is van een zeer grote waarde van transiënte spanning over de contacten van de stroomonderbreker.

Het capacitieve schakelen dat wordt gekenmerkt door het vaak schakelen van stromen met lage naar matige snelheid in industriële of openbare netwerken, en door een lage stijging van de herstelspanning. Nieuwe stroomonderbrekers (CB's) die pleiten voor een lange mechanische en elektrische levensduur zonder onderhoud, lijken het best te zijn aangepast aan deze schakeltaak. De recent ontwikkelde SF6-puffer is ontworpen voor betere prestaties met minder onderbreker per pool, maar een ideaal scenario kan natuurlijk niet worden bereikt. In stroomcircuits waar stroomonderbrekers brede toepassingen hebben om schade te voorkomen, onbalans van spanningen langs de klemmen van de stroomonderbreker kan leiden tot een hoge inschakelstroom. Daarom kan elke onderbreking in capacitieve stroom problemen veroorzaken in het diëlektricum dat wordt gebruikt voor het schakelen van apparaten. Condensatoren in condensatorenbank kunnen beschadigd raken door zware inschakelstroom .

In het voedingssysteem zijn veel gegroepeerde condensatorbanken aanwezig om de spanning te regelen, om de PF (powerfactor) te verbeteren en ook condensatorbanken hebben veel toepassingen bij het filteren van hoge harmonischen in de algemeen systeem.

In het distributieproces van het stroomsysteem zijn er kabelnetwerken die capacitieve belasting genereren. Wanneer er een stroomonderbreking optreedt in het systeem, wordt de capacitieve belasting opgeladen en deze lading in condensatoren stelt het circuit bloot aan beschadiging door herontsteking van het diëlektricum en het genereren van een hoge overspanning.

Wanneer grote inschakelstroom door onderstations begint te stromen, wordt het systeem opgelegd om de gevolgen onder ogen te zien die optreden in het beveiligingssysteem en ook tijdens het schakelen wanneer de aanwezige spanning in de lijn begint te oscilleren met een enigszins lage frequentie de grootte ervan wordt gelijk aan het dubbele van de piekspanning in het circuit die ernstige gevaren kan veroorzaken. In dit artikel wordt besproken hoe we de hoge inschakelstroom kunnen minimaliseren en wat de basisaanbevelingen daarvoor zijn

Methoden om condensatoren in te voegen om inschakelstroom te voorkomen

Er zijn twee manieren om condensatoren zo te plaatsen dat de inschakelstroom tot verwaarloosbaar kan worden geminimaliseerd. Beide methoden worden hier één voor één beschreven.

Een enkel condensatorbankcircuit

Eerste scenario

Laten we eens kijken of het circuit erboven een eenfasecircuit is en heeft samengevoegde elementen voor een capacitief circuit. Het heeft een stroomonderbreker die zijn contacten sluit bij elke onderbreking, één condensator en twee spoelen aanwezig in het circuit, ervan uitgaande dat de weerstand van het circuit ongeveer nul is en de waarde van de spoel L₁ is groter dan L₂ .

Er is een stroomonderbreker aanwezig in het circuit om de onderbreking in het circuit te definiëren. Deze circuitvorm wordt geïsoleerde condensatorbank genoemd.

In dit geval hangt de stroom af van de circuitparameters en de begintoestand van het circuit. Stel dat de condensator is opgeladen tot spanning v0 op het tijdstip t0. Stroom kan worden berekend uit uitdrukking;

Waar:
In dit scenario zal de dempingsstroom afnemen en zal de algehele stroom in het circuit tot stand komen.

Een back-to-back condensatorbankcircuit

Tweede scenario:
Dit scenario staat bekend als capacitief schakelen tussen banken, laten we eens kijken naar het diagram ervoor.

In dit geval zijn er twee condensatoren en twee inductoren wanneer de stroomonderbreker onderbroken is gesloten als er een diëlektrische doorslag optreedt op punt b-b' (d.w.z. verschil in spanning bij twee contacten van de stroomonderbreker), dan kan de uitdrukking van stroom worden berekend als
Waar:
In deze stroom kan ongeveer tien keer meer zijn dan de piekstroom in het circuit, maar dit stroom kan slechts één condensator (lokaal) beïnvloeden en de rest van het systeem is veilig.

Stappen om hoge inschakelstroom te voorkomen

Hier zijn enkele aanbevelingen om van deze hoge inschakelstroom af te komen.

1. Er moet een weerstand in het circuit aanwezig zijn, omdat de weerstand de stroom zal verhogen tot een bepaald niveau.
2. Extra reactantie kan in het systeem worden geplaatst omdat door het plaatsen van extra reactantie er extra energieverliezen in het systeem optreden, samen met vermindering van de effecten van condensatoren.

Synchroon schakelen

Omdat we weten dat een hoge overspanning wordt gecreëerd door het doorbreken van het diëlektricum tussen de contacten van de stroomonderbreker, moeten we dit probleem permanent verwijderen. Dus om het probleem van hoge overspanning te voorkomen, moet ervoor worden gezorgd dat wanneer in een onderbrekingssituatie een stroomonderbreker wordt gesloten, er geen spanningsverschil mag zijn tussen de contacten van CB.

Je kunt de ideale situatie niet bereiken omdat de factor plus en min altijd aanwezig is, dus synchroon schakelen is een oplossing. Er is dus een apparaat gemaakt met de naam SmartClose Capacitor-schakelaar die elke bank kan converteren naar een synchrone bank met behulp van sensoren.

Functies en werking van SmartClose Switch .

Het heeft 6 spanningssensoren die de spanningsgolfvorm detecteren aan zowel de condensatorzijde als de bronzijde van elke onderbreker. Er is een close-commando gegeven door een afzonderlijke condensatorbankcontroller, waardoor de SmartClose-condensatorschakelaar elke onderbreker onafhankelijk sluit wanneer het spanningsverschil over elke onderbreker nul is, waarna een close-commando wordt gegeven aan de SC (SmartClose) zal de nulspanning starten alle circuits.

De afzonderlijke controller van elke condensatorbank beslist wanneer de condensatorbank nodig is; de SmartClose-schakelaar begrijpt dat en doet het hele ding door automatisch synchroon te sluiten.