Con el continuo desarrollo de los sistemas de energía, la aplicación de disyuntores de vacío también está aumentando, lo que es inseparable de sus ventajas.Sin embargo, siempre hay algunos inconvenientes. Por ejemplo, el problema de sobretensión de los disyuntores de vacío ha afectado en cierta medida su velocidad de desarrollo. Por lo tanto, necesitamos encontrar formas de mitigar o prevenir la sobretensión en los disyuntores de vacío. Abajo, disyuntor de vacío Huadian|El fabricante de disyuntores de vacío VS1 explicará los tipos de sobretensión y las medidas de protección relacionadas con los disyuntores de vacío.
I. Principales tipos de sobretensión de disyuntores en vacío
Las sobretensiones operativas de los disyuntores de vacío ocurren principalmente durante el proceso de apertura (rotura), y son comunes los siguientes tres tipos:
1. Sobretensión de corte-actual
Mecanismo: los disyuntores de vacío tienen capacidades de extinción de arco- extremadamente potentes. Al interrumpir una pequeña corriente CA (como la corriente de arranque de un transformador o motor descargado), la corriente puede cortarse a la fuerza (es decir,-corte de corriente) antes de su punto de cruce por cero-natural. En este momento, la energía magnética almacenada en la carga inductiva (como los devanados del motor) se convertirá en energía de campo eléctrico, cargando la capacitancia equivalente de la carga, generando así sobretensiones extremadamente altas.
Características: la amplitud de la sobretensión está relacionada con la magnitud del valor de corte- actual y la inductancia de carga. Cuanto mayor sea el valor de corte-actual, mayor será la sobretensión. Este es el tipo más común de sobretensión en los disyuntores de vacío.
2.Sobretensión de reencendido múltiple-(sobretensión de reencendido múltiple-de alta-frecuencia)
Mecanismo: Después de que se dispara un disyuntor, la distancia entre los contactos es muy pequeña. Si el voltaje de recuperación (voltaje de recuperación de frecuencia industrial) entre los contactos es mayor que la resistencia del aislamiento del medio de contacto durante la interrupción, el espacio se romperá nuevamente (re-reencendido). Debido a la recuperación extremadamente rápida del medio de vacío, este proceso puede ocurrir varias veces en microsegundos (reencendido de alta-frecuencia-). Cada re-encendido va acompañado de la extinción de una corriente de alta-frecuencia y la reinyección de energía, bombeando continuamente energía a la carga a través de un efecto acumulativo, lo que hace que la sobretensión aumente paso a paso.
Características: este tipo de sobretensión tiene una gran pendiente y una gran amplitud, lo que representa una amenaza importante para el aislamiento entre espiras y el aislamiento longitudinal de los motores. Ocurre principalmente al interrumpir motores de alto-voltaje o transformadores descargados.
3. Sobretensión de interrupción de carga capacitiva
Mecanismo: al interrumpir un banco de condensadores, se generan sobretensiones de alta-amplitud y alta-frecuencia debido al reencendido del arco. Si el disyuntor se vuelve a encender después de una interrupción, es equivalente a que un grupo de capacitores ya cargados se descargue a otro grupo de capacitores a través del arco, formando oscilaciones de alta-frecuencia, lo que lleva a un fuerte aumento en el voltaje.
Características: Esta situación puede generar sobretensiones extremadamente altas (normalmente 2-3 veces o incluso superiores a la tensión a tierra), lo que amenaza seriamente la seguridad de los condensadores y disyuntores.
II. Medidas de protección contra sobretensiones para disyuntores en vacío
Para los tipos de sobretensión-mencionados anteriormente, la protección generalmente se logra mediante una combinación de "bloqueo" (reduciendo el valor de corte-corriente) y "drenaje" (proporcionando una ruta de descarga o absorbiendo energía). Las medidas de protección comunes incluyen las siguientes:
1. Instalación de una resistencia-Absorbedor de condensador (dispositivo de absorción RC)
Principio: Consta de una resistencia (R) y un condensador (C) conectados en serie y en paralelo en el lado de la carga.
Condensador (C): reduce la impedancia de sobretensión de la carga, retarda el aumento de la sobretensión y, por lo tanto, reduce el componente de alta-frecuencia de la sobretensión de reencendido.
Resistencia (R): disipa energía, suprime la oscilación y evita la resonancia entre el condensador y la inductancia de carga.
Escenarios aplicables: se utiliza principalmente para proteger motores y transformadores, especialmente eficaz para suprimir múltiples sobretensiones de reencendido y sobretensiones de corte de corriente-.
Ventajas: Efecto de protección estable, que limita tanto la amplitud como la pendiente de las sobretensiones.
Desventajas: mayor tamaño, mayor costo y consumo de energía debido al calentamiento de resistencia-a largo plazo.
2. Instalación de supresores de sobretensiones de óxido de zinc (MOA)
Principio: Utilizar las excelentes características no lineales de vol-amperios de los varistores de óxido de zinc. Bajo voltaje de funcionamiento normal, el descargador se encuentra en un estado de alta-resistencia (corriente de fuga de nivel de microamperios-); cuando ocurre una sobretensión y excede el umbral de operación, conduce rápidamente, descargando la energía de la sobretensión a tierra, manteniendo así la tensión dentro del rango que el aislamiento del equipo puede soportar.
Diferenciación de tipos:
Descargadores de sobretensiones de tipo distribución ordinaria: Se utilizan principalmente para limitar las sobretensiones de los rayos.
Protectores de sobretensiones dedicados tipo máquina giratoria: diseñados específicamente para proteger motores, presentando un voltaje residual más bajo y coincidiendo mejor con el nivel de aislamiento del motor.
Escenarios aplicables: se utiliza principalmente para limitar las sobretensiones de corte-de corriente. Cabe señalar que los pararrayos ordinarios tienen una velocidad de respuesta lenta a múltiples sobretensiones de reencendido en bordes de ataque de onda pronunciados, y el efecto de protección puede ser limitado; Por lo general, deben usarse junto con RC (pararrayos de corriente resistentes).
3. Instale un filtro de inductor-condensador (L-C)
Principio: Un inductor (L) se conecta en serie con un condensador (C) en paralelo en el lado de la carga. El inductor bloquea la corriente de alta-frecuencia y el condensador reduce la tasa de cambio de voltaje (du/dt). La combinación filtra eficazmente los componentes de oscilación de alta-frecuencia, lo que fundamentalmente ralentiza el proceso de acumulación de sobretensión.
Escenarios aplicables: Ubicaciones con requisitos de protección contra sobretensiones extremadamente altos (p. ej., motores especiales, equipos críticos).
4. Seleccione un disyuntor de vacío con un valor de corte-de corriente bajo.
Principio: Abordar la sobretensión en su origen. El valor de corte- actual de un disyuntor de vacío está estrechamente relacionado con el material del contacto. El uso de materiales de contacto de bajo valor de-corriente-corte-(p. ej., material CuCr (cobre-cromo) con procesamiento especial) puede reducir el valor de corte-corriente a un nivel muy bajo (p. ej., 0,5 A - 2A), lo que reduce significativamente la amplitud de la sobretensión en su fuente.
Evaluación: Esta es la medida de protección más ideal, pero debido al procesamiento del material y las limitaciones de costos, a veces es necesario usarla junto con otros dispositivos de protección.
5. Instale una resistencia o condensador en paralelo.
Principio: Conecte una resistencia o condensador en paralelo a través de los contactos del disyuntor.
Resistencia paralela: Reduce la tasa de aumento del voltaje de recuperación durante el reencendido, disminuyendo la probabilidad de reencendido.
Condensador paralelo: Reduce la pendiente de la tensión de recuperación entre contactos.
Evaluación: este método suele estar integrado en el diseño interno del disyuntor; La instalación en campo es rara.
Recomendaciones de resumen y selección
En aplicaciones prácticas de ingeniería, a menudo no se utiliza una única medida de forma aislada. En cambio, se emplea una combinación de medidas de protección basadas en el valor y la importancia del objeto protegido:
Para transformadores/líneas comunes: normalmente se seleccionan disyuntores de vacío-de bajo-corriente-valor de corte-, con protectores contra sobretensiones de óxido de zinc de uso general-instalados en el lado de la barra colectora para protección de respaldo.
Para motores de alto-voltaje: los motores tienen niveles de aislamiento más bajos y son sensibles a sobretensiones pronunciadas. Se recomienda un esquema de protección combinado que utilice absorbedores RC (para suprimir las sobretensiones de reencendido y reducir la pendiente) y descargadores de sobretensiones dedicados para máquinas eléctricas rotativas (para limitar las sobretensiones de tipo energético-.
Para bancos de capacitores: Se recomienda instalar descargadores de sobretensiones de óxido de zinc sin espacios (dedicados a la protección de capacitores) en el lado del disyuntor, preferiblemente cerca de los capacitores. A veces, también se necesitan reactores en serie para suprimir las corrientes de irrupción y las sobretensiones.
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