Hoher Einschaltstrom beim Schalten von Kondensatoren und Möglichkeiten, ihn zu verhindern.

Wie kann man den hohen Einschaltstrom beim Kondensatorschalten verhindern?

Einführung in hohen Einschaltstrom beim Schalten von Kondensatoren

Anwendungen des Kapazitätsschaltens sind nicht nur auf kapazitive Ströme beschränkt, sondern finden ihre Anwendung im Einschaltvorgang von Kondensatorbänken, Freileitungen und Kabeln. Es ist bekannt, dass das Schalten von Kondensatorbänken die Ursache für einen sehr großen Wert von transienter Spannung über den Kontakten des Leistungsschalters ist.

Das kapazitive Schalten ist in Industrie- oder öffentlichen Netzen durch das häufige Schalten von Strömen mit niedriger bis mittlerer Rate und durch eine geringe Anstiegsrate der Wiederkehrspannung gekennzeichnet. Neue Leistungsschalter (CBs), die für eine lange mechanische und elektrische Lebensdauer ohne Wartung sprechen, scheinen für diese Schaltaufgabe am besten geeignet zu sein. Der kürzlich entwickelte SF6-Puffer wurde für eine bessere Leistung mit weniger Unterbrecher pro Pol entwickelt, aber offensichtlich kann ein ideales Szenario nicht erreicht werden. In Stromkreisen, in denen Leistungsschalter breite Anwendung finden, um Schäden zu vermeiden, Ungleichgewicht der Spannungen entlang der Klemmen des Leistungsschalters kann zu einem hohen Einschaltstrom führen, weshalb jede Unterbrechung des kapazitiven Stroms Probleme im Dielektrikum verursachen kann, das zum Schalten von Geräten verwendet wird. Kondensatoren in der Kondensatorbank können durch starken Einschaltstrom beschädigt werden .

In Stromversorgungssystemen sind viele konzentrierte Kondensatorbänke vorhanden, um die Spannung zu regulieren, den PF (Leistungsfaktor) zu verbessern, und auch Kondensatorbänke werden häufig bei der Filterung hoher Oberschwingungen in der verwendet Gesamtsystem.

Im Verteilungsprozess des Stromversorgungssystems gibt es Kabelnetze, die kapazitive Lasten erzeugen. Wenn im System eine Stromunterbrechung auftritt, wird die kapazitive Last aufgeladen, und diese Ladung in den Kondensatoren setzt die Schaltung einer Beschädigung durch Wiederzündung des Dielektrikums und der Erzeugung einer hohen Überspannung aus.

Wenn ein großer Einschaltstrom durch Umspannwerke zu fließen beginnt, wird das System mit Konsequenzen konfrontiert, die im Schutzsystem und auch beim Schalten auftreten, wenn die in der Leitung vorhandene Spannung dann mit einer leicht niedrigen Frequenz zu schwingen beginnt Seine Größe wird gleich dem Doppelten der im Stromkreis vorhandenen Spitzenspannung, die schwere Gefahren verursachen kann. In diesem Artikel wird diskutiert, wie wir den hohen Einschaltstrom minimieren können und was die grundlegenden Empfehlungen dafür sind

Methoden zum Einfügen von Kondensatoren zur Vermeidung von Einschaltströmen

Es gibt zwei Möglichkeiten, Kondensatoren so zu platzieren, dass der Einschaltstrom auf einen vernachlässigbaren Wert minimiert werden kann. Beide Methoden werden hier einzeln beschrieben.

Ein einzelner Kondensatorbankschaltkreis

Erstes Szenario

Betrachten wir die Schaltung darüber als eine einphasige Schaltung und hat konzentrierte Elemente für eine kapazitive Schaltung. Es hat einen Leistungsschalter, der seine Kontakte bei jeder Unterbrechung schließt, einen Kondensator und zwei Induktoren, die in der Schaltung vorhanden sind, vorausgesetzt, dass der Widerstand der Schaltung ungefähr Null ist und der Wert der Induktivität L₁ ist größer als L₂ .

Ein Leistungsschalter ist im Stromkreis vorhanden, um die Unterbrechung im Stromkreis zu definieren. Diese Schaltungsform wird als isolierte Kondensatorbank bezeichnet

In diesem Fall hängt der Strom von den Schaltungsparametern und dem Anfangszustand der Schaltung ab. Angenommen, der Kondensator wird zum Zeitpunkt t0 auf die Spannung v0 aufgeladen. Der Strom kann aus dem Ausdruck berechnet werden;

Wo:
In diesem Szenario nimmt der Strom aufgrund der Dämpfung ab und der Gesamtstrom in der Schaltung wird aufgebaut.

Eine Back-to-Back-Kondensatorbankschaltung

Zweites Szenario:
Dieses Szenario ist als kapazitives Umschalten von Bank zu Bank bekannt, betrachten wir das Diagramm dafür.

In diesem Fall gibt es zwei Kondensatoren und zwei Induktivitäten Wenn der Leistungsschalter bei Unterbrechung geschlossen ist, wenn es zu einem dielektrischen Durchschlag am Punkt b-b' kommt (d. h. Spannungsdifferenz an zwei Kontakten des Leistungsschalters), kann der Ausdruck des Stroms berechnet werden als
Wo:
Dabei kann dieser Strom aber etwa zehnmal so hoch sein wie der Spitzenstrom, der in der Schaltung vorhanden ist Strom kann nur einen Kondensator (lokal) beeinflussen und der Rest des Systems ist sicher.

Schritte zur Vermeidung von hohem Einschaltstrom

Hier sind einige Empfehlungen, um diesen hohen Einschaltstrom loszuwerden.

1. Es muss ein Widerstand in der Schaltung vorhanden sein, da der Widerstand den Strom erhöht und bis zu einem gewissen Grad verwendet wird.
2. Zusätzliche Reaktanzen können in das System eingebaut werden, da es durch die Platzierung von zusätzlichen Reaktanzen zu zusätzlichen Energieverlusten im System und zu einer Verringerung der Auswirkungen von Kondensatoren kommt.

Synchrones Umschalten

Da wir wissen, dass eine hohe Überspannung durch den Zusammenbruch des Dielektrikums zwischen den Kontakten des Leistungsschalters entsteht, müssen wir dieses Problem dauerhaft beseitigen. Um das Problem der hohen Überspannung zu beseitigen, muss also sichergestellt werden, dass, wenn in einer Unterbrechungssituation ein Leistungsschalter geschlossen ist, keine Spannungsdifferenz zwischen den Kontakten des Leistungsschalters bestehen sollte.

Man kann die ideale Situation nicht erreichen, da Plus- und Minusfaktoren immer vorhanden sind, also ist synchrones Schalten eine Lösung. So wurde unter dem Namen SmartClose Kondensatorschalter ein Gerät hergestellt, das jede Bank durch die Verwendung von Sensoren in eine synchrone Bank umwandeln kann.

Funktionen und Funktionsweise von SmartClose Switch .

Es verfügt über 6 Spannungssensoren, die die Spannungswellenform erkennen sowohl auf der Kondensatorseite als auch auf der Sourceseite jedes Unterbrechers. Ein Schließbefehl, der von einem separaten Kondensatorbankcontroller ausgegeben wurde, bewirkt, dass der SmartClose-Kondensatorschalter jeden Unterbrecher unabhängig schließt, wenn die Spannungsdifferenz über jedem Unterbrecher Null ist, dann wird der Schließbefehl an den SC (SmartClose) ausgegeben, um das Schließen der Nullspannung auszulösen alle Schaltung.

Die separate Steuerung jeder Kondensatorbank entscheidet, wann die Kondensatorbank benötigt wird; der SmartClose-Schalter begreift das und erledigt das Ganze durch synchrones Schließen automatisch.