Hoge Inrush-stroom bij Condensatorschakeling Voorkomen: Bewijzen Strategieën

Hoe Hoge Inrush-stroom Bij Condensatorschakeling Te Voorkomen?

Inleiding Tot Hoge Inrush-stroom Bij Condensatorschakeling

Toepassingen van capaciteitsschakeling zijn niet beperkt tot capacitieve stromen, maar hebben hun implementatie in het opwekproces van condensatorbanken, bovengrondse lijnen en kabels. Schakelen van condensatorbanken veroorzaakt zeer grote waarden van transitieve spanning over de contacten van de stroomonderbreker.

Capacitieve schakeling wordt gekenmerkt doorgaans door schakelen van lage tot matige stromen in industriële of publieke netwerken, en door een lage stijgsnelheid van herstelspanning. Nieuwe stroomonderbrekers (CB's) die een lange mechanische en elektrische levensduur zonder onderhoud claimen, lijken recentelijk best aangepast aan deze schakeltaak. Recent ontwikkelde SF6-puffer is ontworpen voor betere prestaties met minder onderbrekers per pool, maar een ideaal scenario kan natuurlijk niet bereikt worden.In energienetsystemen waar stroomonderbrekers brede toepassing hebben om schade te voorkomen, kan onevenwichtigheid van spanningen over de klemmen van de stroomonderbreker leiden tot hoge inrush-stroom. Daarom kan elke onderbreking in capacitieve stroom problemen veroorzaken in het dielectrijk gebruikt voor schakeling van apparaten. Condensatoren in condensatorbanken kunnen beschadigd raken door zware inrush-stroom.

In energienetsystemen zijn veel gelokaliseerde condensatorbanken aanwezig om spanning te regelen, het vermogensfactor (PF) te verbeteren en condensatorbanken hebben veel toepassingen in filtratie van hoge harmonischen in het totale systeem.

In het distributieproces van energienetsystemen zijn er kabelnetwerken die capacitieve last genereren. Wanneer een stroomonderbreking optreedt in het systeem, wordt de capacitieve belasting opgeladen en deze lading in condensators blootstelt het circuit aan schade door herontsteking van het dielectrijk samen met het genereren van hoge overspanning.

Wanneer grote inrush-stroom door onderstations begint te vloeien, wordt het systeem geconfronteerd met gevolgen in het beveiligingssysteem en ook tijdens schakeling wanneer de in de lijn aanwezige spanning begint te oscilleren bij iets lagere frequentie, wordt de grootte gelijk aan het dubbele van de piekspanning in het circuit, wat gevaarlijke risico's kan veroorzaken. In dit artikel wordt besproken hoe we de hoge inrush-stroom kunnen minimaliseren en wat de basisaanbevelingen zijn.

Methoden Om Condensators Te Plaatsen Om Inrush-stroom Te Voorkomen

Er zijn twee manieren om condensators te plaatsen zodat inrush geminimaliseerd kan worden tot verwaarloosbaar. Beide methodes worden hier één voor één beschreven.

Een Enkel Condensatorbank Circuit

Eerste Scenario

Laten we het bovenstaande circuit bekijken: het is een eenfasencircuit en heeft gelokaliseerde elementen voor een capacitief circuit. Het heeft een stroomonderbreker die zijn contacten sluit bij elke onderbreking, één condensator en twee spoelen in het circuit, aannemend dat de weerstand van het circuit ongeveer nul is en de waarde van spoel L₁ groter is dan L₂.

Een stroomonderbreker is in het circuit aanwezig om de onderbreking in het circuit te definiëren. Deze circuitvorm heet geïsoleerde condensatorbank.

In dit geval hangt de stroom af van de circuitparameters en de begintoestand van het circuit. Stel dat de condensator geladen is tot spanning v₀ op tijdstip t₀. De stroom kan berekend worden uit de expressie:

Waar:
In dit scenario zal de stroom door demping afnemen en de totale stroom in het circuit zal zich vestigen.

Een Back-to-back Condensatorbank Circuit

Tweede Scenario:
Dit scenario is bekend als bank-naar-bank capacitieve schakeling, laten we het diagram ervoor bekijken.

In dit geval zijn er twee condensatoren en twee spoelen. Wanneer de stroomonderbreker sluit bij onderbreking en er een dielectrische doorbraak optreedt op punt b-b' (d.w.z. spanningsverschil op de twee contacten van de stroomonderbreker), dan kan de stroomuitdrukking berekend worden als
Waar:
Deze stroom kan ongeveer tien keer zo hoog zijn als de piekstroom in het circuit, maar deze stroom beïnvloedt slechts één condensator (lokaal) en de rest van het systeem blijft veilig.

Stappen Om Hoge Inrush-stroom Te Voorkomen

Hier zijn enkele aanbevelingen om van deze hoge inrush-stroom af te komen.

1. Er moet een weerstand in het circuit aanwezig zijn; naarmate de weerstand toeneemt, wordt de stroom tot een certain niveau benut.
2. Extra reactantie kan in het systeem geplaatst worden omdat door plaatsing van extra reactantie er extra energievaltjes in het systeem zullen zijn samen met vermindering van effecten van condensatoren.

Synchrone Schakeling

Aangezien we weten dat hoge overspanning wordt veroorzaakt door doorbraak van het dielectrijk tussen de contacten van de stroomonderbreker, moeten we dit probleem permanent oplossen. Om het probleem van hoge overspanning op te lossen, moet ervoor gezorgd worden dat wanneer in een onderbrekingssituatie een stroomonderbreker sluit, er geen spanningsverschil tussen de contacten van de CB is.

Men kan de ideale situatie niet bereiken omdat de factor plus en min altijd aanwezig is, dus synchrone schakeling is een van de oplossingen. Er is een apparaat gefabriceerd met de naam SmartClose Condensatorschakelaar die elke bank kan omzetten in een synchrone bank door gebruik van sensoren.

Kenmerken En Werking Van SmartClose Schakelaar.

Het heeft 6 spanningssensoren die de spanningsgolfvorm detecteren aan zowel de condensatorzijde als de bronzijde van elke onderbreker. Een sluitcommando uitgegeven door een aparte condensatorbankcontroller zorgt ervoor dat de SmartClose condensatorschakelaar elke onderbreker onafhankelijk sluit wanneer het spanningsverschil over elke onderbreker nul is; dan wordt het sluitcommando aan de SC (SmartClose) uitgegeven wat nulspanningssluiting in alle circuits initieert.

De afzonderlijke controller van elke condensatorbank besluit wanneer de condensatorbank nodig is; de SmartClose schakelaar begrijpt dat en doet het hele proces van synchrone sluiting automatisch.