Analisa dan Solusi Masalah Tegangan Lebih Akibat Vacuum Circuit Breaker Switching Capacitor Banks

Tegangan lebih yang dihasilkan ketika pemutus sirkuit vakum mengganti bank kapasitor adalah masalah umum dan signifikan dalam sistem tenaga listrik yang memerlukan perhatian khusus. Tegangan lebih tersebut dapat menimbulkan ancaman terhadap isolasi kapasitor, pemutus arus, dan keseluruhan sistem. Berikut ini adalah analisis sistematis masalah ini dan solusi yang mungkin dilakukan:

Alasan utamanya dapat dikaitkan dengan interaksi antara karakteristik pemutusan pemutus sirkuit vakum dan karakteristik penyimpanan energi bank kapasitor, yang secara khusus diwujudkan sebagai:

1. Mengalihkan arus masuk dan tegangan lebih operasi

2. Mekanisme: Pada saat penutupan, tegangan pada bank kapasitor adalah nol, sedangkan tegangan sistem berada pada nilai sesaat tertentu. Perbedaan tegangan yang besar antara keduanya menyebabkan arus masuk berfrekuensi tinggi dengan amplitudo yang sangat besar dan frekuensi tinggi (hingga beberapa hingga puluhan kali arus pengenal).

Dampak: Arus masuk-frekuensi tinggi menghasilkan penurunan tegangan-frekuensi tinggi pada impedansi sistem, yang dapat ditumpangkan pada tegangan frekuensi daya sehingga menyebabkan tegangan lebih operasi. Dalam kasus beberapa bank kapasitor yang beroperasi secara paralel, ketika bank kapasitor lain dihubungkan ke bank kapasitor (atau sistem) yang terisi daya, perbedaan tegangan mungkin lebih besar, dan masalah arus masuk dan tegangan lebih menjadi lebih parah.

Ini adalah sumber tegangan lebih yang paling umum dan menantang ketika pemutus sirkuit vakum digunakan untuk mengganti kapasitor, terutama terkait dengan karakteristik pemutusan media vakum:

Pemotongan arus: Stabilitas busur vakum buruk. Pada arus rendah (misalnya di bawah puluhan ampere), busur listrik dapat tiba-tiba padam sebelum arus secara alami melewati nol, yang dikenal sebagai "pemutus arus". Energi medan listrik (muatan pada kapasitor) yang berhubungan dengan arus cincang (terutama arus kapasitif) tidak dapat segera dilepaskan, sehingga mengakibatkan tegangan lebih pemutusan arus transien pada kapasitor yang lebih tinggi dari tegangan sistem.

Tegangan lebih yang berulang (yang paling berbahaya): Ini adalah bentuk tegangan lebih yang paling parah.

Pemogokan ulang pertama: Setelah pemutus sirkuit terbuka, celah kontak meningkat secara bertahap. Bila tegangan sisa pada kapasitor (DC atau frekuensi-rendah) berlawanan arah dengan tegangan suplai sistem, tegangan pemulihan di antara kontak dapat melebihi kekuatan pemulihan dielektrik celah vakum pada saat itu, sehingga menyebabkan celah tersebut rusak dan terjadi pemogokan ulang. Pada saat terjadi restrike, tegangan pada kapasitor akan berosilasi menuju tegangan suplai sistem melalui induktansi rangkaian.

Peningkatan "langkah" tegangan: Pemogokan ulang menghasilkan arus osilasi{0}frekuensi tinggi. Pemutus sirkuit vakum sangat mahir dalam memadamkan busur listrik pada titik-persimpangan arus-frekuensi tinggi. Jika busur berhasil diinterupsi pada persilangan nol-pertama atau kedua dari arus-frekuensi tinggi, kapasitor akan "dikunci" pada nilai tegangan baru. Karena adanya proses pelepasan ulang, nilai tegangan baru ini mungkin jauh lebih tinggi dibandingkan dengan tegangan sebelum pemogokan ulang.

Proses berulang: Ketika jarak kontak terus meningkat, tegangan pemulihan meningkat lagi, dan serangan ulang kedua, ketiga, atau lebih dapat terjadi. Setiap pemogokan ulang dapat menyebabkan peningkatan "langkah" tegangan pada kapasitor. Secara teoritis, setelah beberapa kali pemukulan ulang, puncak tegangan lebih pada kedua ujung kapasitor dapat mencapai tiga kali atau bahkan lebih tinggi dari tegangan fasa sistem.

1. Untuk kapasitor itu sendiri: Tegangan berlebih secara langsung mengancam isolasi elemen kapasitor, mempercepat penuaan dielektrik, dan efek jangka panjangnya dapat mengakibatkan kerusakan, sehingga menyebabkan kapasitor meledak.

2. Untuk pemutus sirkuit vakum: Pengulangan berulang kali dapat menghasilkan tegangan pemulihan dan arus penyalaan kembali yang sangat tinggi, meningkatkan keausan listrik pada kontak dan berpotensi menyebabkan kerusakan isolasi pada pemutus sirkuit itu sendiri.

3. Untuk peralatan lain dalam sistem: Tegangan lebih dapat disalurkan melalui saluran, sehingga membahayakan isolasi trafo yang terhubung, trafo instrumen, kabel, dan peralatan lainnya.

4. Memicu pengoperasian yang salah atau kegagalan pengoperasian perlindungan: Proses transien frekuensi tinggi dapat mengganggu pengambilan sampel dan penilaian logis perangkat perlindungan berbasis komputer mikro.

Pendekatan solusi utama berkisar pada "membatasi arus masuk", "mencegah penyalaan kembali" dan "menyerap/membatasi tegangan lebih".

Optimalkan pemilihan dan penggunaan pemutus sirkuit.

1.Pilih pemutus sirkuit vakum "kelas C2" atau "pemutus arus kapasitif khusus": Ini adalah ukuran yang paling mendasar dan efektif. Pemutus sirkuit ini telah diverifikasi melalui pengujian tipe yang ketat dan dapat memastikan bahwa tidak terjadi pembatasan ulang atau kemungkinan pembatasan ulang sangat rendah ketika memutus arus kapasitif pengenal. Bahan kontak, desain medan magnet, dan proses manufaktur semuanya dioptimalkan untuk beban kapasitif.

Hindari penggunaan pemutus sirkuit-untuk tujuan umum atau hanya yang diuji "L75": Pemutus sirkuit-untuk tujuan umum mungkin memenuhi persyaratan pemutusan beban induktif, namun tidak dapat menjamin kinerja pemutusan untuk beban kapasitif.

Pastikan karakteristik mekanis yang stabil: Pastikan kecepatan pembukaan pemutus sirkuit cukup cepat dan stabil untuk dengan cepat menetapkan jarak pembukaan yang cukup dan meningkatkan kekuatan pemulihan dielektrik.

2. Pemasangan Alat Proteksi Tegangan Lebih

Metal Oxide Arrester (MOA): Dihubungkan secara paralel di awal bank kapasitor atau di sisi busbar, ini adalah konfigurasi standar untuk membatasi amplitudo tegangan lebih. Itu dapat menjepit tegangan lebih ke tingkat yang aman. Model yang sesuai dengan tegangan operasi kontinu dan tegangan sisa yang sesuai harus dipilih dan dipasang sedekat mungkin dengan bank kapasitor.

Sirkuit Penyerapan Redaman RC: Rangkaian kapasitor-resistor paralel dipasang pada kontak pemutus atau antara bank kapasitor dan pemutus.

Fungsi : Untuk mengurangi laju kenaikan tegangan pemulihan (du/dt); untuk menyediakan jalur-impedansi rendah untuk arus-frekuensi tinggi yang mungkin terjadi setelah menyetel ulang dan menghabiskan energinya; untuk menekan gangguan arus tegangan lebih.

Kunci Desain: Parameter (nilai R dan C) perlu dihitung berdasarkan parameter sistem untuk mencapai efek redaman terbaik.

3. Memperbaiki metode pengoperasian

Mengadopsi sakelar sinkron (perangkat penutup/pelepasan pemilihan fase): Dengan mengontrol pemutus sirkuit agar menutup pada saat perbedaan antara tegangan sistem dan tegangan sisa kapasitor adalah yang terkecil (seperti pada titik persilangan nol tegangan), arus masuk dan tegangan lebih pada penutupan dapat **sangat dikurangi**. Demikian pula, ia juga dapat dikontrol agar trip tepat pada titik perlintasan nol arus, sehingga mengurangi risiko gangguan arus. Ini saat ini merupakan teknologi canggih untuk menekan tegangan berlebih operasi.

Urutan pengoperasian optimal: Untuk bank kapasitor paralel, disarankan agar urutan pengoperasian sebagai berikut: saat daya mati, lepaskan pemutus arus terlebih dahulu, kemudian sakelar isolasi; ketika listrik menyala, tutup saklar isolasi terlebih dahulu, baru kemudian pemutus arus. Hindari mengoperasikan kapasitor bermuatan dengan sakelar isolasi.

4. Pertimbangan-sisi sistem

Reaktor Seri: Reaktor seri dengan tingkat reaktansi tertentu (biasanya 0,5% hingga 1% untuk membatasi arus masuk dan 5% hingga 6% untuk menekan amplifikasi harmonik) dihubungkan dalam rangkaian bank kapasitor.

Fungsi: Membatasi amplitudo dan frekuensi arus masuk; membentuk cabang filter dengan kapasitor; juga dapat mengubah parameter proses sementara sampai batas tertentu dan mempengaruhi kondisi yang membatasi.

Tata Letak Listrik yang Wajar: Memperpendek panjang jalur koneksi antara bank kapasitor dan pemutus sirkuit, mengurangi induktan loop

Masalah tegangan lebih yang disebabkan oleh pemutus sirkuit vakum yang mengganti bank kapasitor pada dasarnya disebabkan oleh konflik antara gangguan arus dan karakteristik pemblokiran busur vakum dan karakteristik penyimpanan energi kapasitor.

Strategi solusi harus mengikuti hierarki berikut:

1. Pencegahan terlebih dahulu (mengatasi akar permasalahan): Selama tahap desain dan pengadaan, hanya pemutus sirkuit "kelas C2" atau vakum yang dirancang khusus untuk peralihan bank kapasitor yang telah disertifikasi oleh badan berwenang yang harus dipilih.

2. Proteksi sebagai tameng (mengatasi gejala): Standarisasi konfigurasi arester oksida logam (MOA) sebagai garis pertahanan terakhir terhadap tegangan lebih.

3. Optimasi sebagai tindakan tambahan (meningkatkan efisiensi): Tergantung pada kepentingan dan anggaran proyek, pertimbangkan untuk memasang sirkuit redaman RC, sakelar sinkron, dan mengkonfigurasi reaktor seri secara rasional.

4. Pengoperasian dan pemeliharaan sebagai landasan: Periksa secara teratur karakteristik mekanis pemutus sirkuit dan status arester, dan ikuti dengan ketat prosedur pengoperasian yang benar.

Dalam rekayasa praktis, perbandingan teknis dan ekonomi harus dilakukan dengan mempertimbangkan faktor-faktor seperti tingkat tegangan sistem, kapasitas bank kapasitor, mode operasi dan biaya, untuk memilih satu atau lebih tindakan penekanan gabungan untuk memastikan pengoperasian sistem yang aman dan andal.

ZN85B-40.5 pemutus sirkuit vakum dalam ruangan miniadalah produk miniatur 40.5kV yang dirancang dan dikembangkan oleh perusahaan kami. Ini dapat dengan sempurna menggantikan troli lantai seri VD4-40.5 dan HD4-40.5 yang diproduksi oleh ABB. Seri ini terutama mencakup dua seri: mekanisme magnet permanen dan mekanisme pegas. Ini adalah komponen switchgear dalam ruangan tegangan pengenal 40,5KV, AC 50HZ.

Shaanxi West Power Tongzhong Listrik Co, Ltd.
Kontak: Ms.Grace Liu (Direktur Departemen Penjualan)

Surel:xdtz04@westpowerelectric.com

Seluler: +86 18091765882(WhatsApp/facebook)

Situs web: https://www.xdtzelectrical.com

Tambahkan: Desa Nanpo, Chencang Avenue Distrik Jintai Kota Baoji, Provinsi Shaanxi, Tiongkok