Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Energiesystemen nimmt auch der Einsatz von Vakuum-Leistungsschaltern zu, was untrennbar mit ihren Vorteilen verbunden ist.Es gibt jedoch immer einige Nachteile. Beispielsweise hat das Überspannungsproblem von Vakuum-Leistungsschaltern deren Entwicklungsgeschwindigkeit in gewissem Maße beeinträchtigt. Daher müssen wir Wege finden, Überspannungen in Vakuum-Leistungsschaltern zu mildern oder zu verhindern. Unten: Huadian Vakuum-Leistungsschalter|Der Hersteller des Vakuum-Leistungsschalters VS1 erklärt die Arten von Überspannung und Schutzmaßnahmen im Zusammenhang mit Vakuum-Leistungsschaltern.
I. Hauptüberspannungstypen von Vakuum-Leistungsschaltern
Betriebsüberspannungen von Vakuum-Leistungsschaltern treten hauptsächlich während des Ausschaltvorgangs auf. Die folgenden drei Arten sind häufig:
1. Strom-Schneiden von Überspannung
Mechanismus: Vakuum-Leistungsschalter verfügen über extrem starke Lichtbogenlöschfähigkeiten. Beim Unterbrechen eines kleinen Wechselstroms (z. B. des Anlaufstroms eines unbelasteten Transformators oder Motors) kann der Strom vor seinem natürlichen Nulldurchgangspunkt zwangsweise unterbrochen werden (d. h. Stromunterbrechung). Zu diesem Zeitpunkt wird die in der induktiven Last (z. B. Motorwicklungen) gespeicherte magnetische Energie in elektrische Feldenergie umgewandelt, wodurch die entsprechende Kapazität der Last aufgeladen wird und dadurch extrem hohe Überspannungen erzeugt werden.
Eigenschaften: Die Überspannungsamplitude hängt von der Größe des Strom-Schnittwerts und der Lastinduktivität ab. Je größer der Strom-Schnittwert ist, desto höher ist die Überspannung. Dies ist die häufigste Überspannungsart bei Vakuum-Leistungsschaltern.
2.Mehrfache Wiederzündungsüberspannung (Hochfrequenz-Mehrfachwiederzündungsüberspannung)
Mechanismus: Nach dem Auslösen eines Leistungsschalters ist der Abstand zwischen den Kontakten sehr gering. Wenn die Wiederkehrspannung (Netzfrequenzwiederkehrspannung) zwischen den Kontakten während der Unterbrechung höher ist als die Isolationsfestigkeit des Kontaktmediums, bricht die Lücke wieder zusammen (Wiederzündung). Aufgrund der extrem schnellen Erholung des Vakuummediums kann dieser Vorgang innerhalb von Mikrosekunden mehrmals auftreten (hochfrequente Wiederzündung). Jede Wiederzündung geht mit dem Erlöschen eines hochfrequenten Stroms und der erneuten Energieeinspeisung einher, wodurch durch einen kumulativen Effekt kontinuierlich Energie in die Last gepumpt wird, wodurch die Überspannung schrittweise ansteigt.
Eigenschaften: Diese Art von Überspannung hat eine hohe Steilheit und große Amplitude und stellt eine erhebliche Gefahr für die Windungs- und Längsisolierung von Motoren dar. Es tritt hauptsächlich beim Unterbrechen von Hochspannungsmotoren oder unbelasteten Transformatoren auf.
3. Überspannung bei kapazitiver Lastunterbrechung
Mechanismus: Beim Unterbrechen einer Kondensatorbank werden durch die Wiederzündung des Lichtbogens Überspannungen mit hoher Amplitude und hoher Frequenz erzeugt. Wenn der Leistungsschalter nach einer Unterbrechung erneut zündet, ist dies gleichbedeutend damit, dass sich eine Gruppe bereits geladener Kondensatoren über den Lichtbogen in eine andere Gruppe von Kondensatoren entlädt, wodurch hochfrequente Schwingungen entstehen, die zu einem starken Spannungsanstieg führen.
Merkmale: In dieser Situation können extrem hohe Überspannungen entstehen (normalerweise das Zwei- bis Dreifache oder sogar höher als die Spannung gegen Erde), die die Sicherheit der Kondensatoren und Leistungsschalter selbst ernsthaft gefährden.
II. Überspannungsschutzmaßnahmen für Vakuum-Leistungsschalter
Für die oben-erwähnten Überspannungsarten wird der Schutz typischerweise durch eine Kombination aus „Blockierung“ (Reduzierung des Stroms-Schnittwerts) und „Entleerung“ (Bereitstellung eines Entladungspfads oder Aufnahme von Energie) erreicht. Zu den gängigen Schutzmaßnahmen gehören:
1. Installation eines Widerstands-Kondensatorabsorbers (RC-Absorptionsgerät)
Prinzip: Besteht aus einem Widerstand (R) und einem Kondensator (C), die lastseitig in Reihe und parallel geschaltet sind.
Kondensator (C): Reduziert den Wellenwiderstand der Last, verlangsamt den Anstieg der Überspannung und reduziert so die Hochfrequenzkomponente der Wiederzündungsüberspannung.
Widerstand (R): Leitet Energie ab, unterdrückt Schwingungen und verhindert Resonanzen zwischen dem Kondensator und der Lastinduktivität.
Anwendbare Szenarien: Hauptsächlich zum Schutz von Motoren und Transformatoren verwendet, besonders wirksam bei der Unterdrückung mehrfacher Wiederzündungsüberspannungen und Stromunterbrechungsüberspannungen.
Vorteile: Stabile Schutzwirkung, Begrenzung der Amplitude und Steilheit von Überspannungen.
Nachteile: Größere Größe, höhere Kosten und Energieverbrauch aufgrund der langfristigen Widerstandserwärmung.
2. Installation von Zinkoxid-Überspannungsableitern (MOA)
Prinzip: Nutzung der hervorragenden nichtlinearen Volt-Ampere-Eigenschaften von Zinkoxid-Varistoren. Bei normaler Betriebsspannung befindet sich der Ableiter in einem hochohmigen Zustand (Ableitstrom im Mikroampere-Bereich); Wenn eine Überspannung auftritt und die Betriebsschwelle überschreitet, leitet sie schnell, entlädt die Überspannungsenergie zur Erde und begrenzt so die Spannung auf einen Bereich, dem die Geräteisolierung standhalten kann.
Typunterscheidung:
Überspannungsableiter vom Typ „Normalverteilung“: Werden hauptsächlich zur Begrenzung von Blitzüberspannungen verwendet.
Spezielle Überspannungsableiter für rotierende Maschinen: Speziell zum Schutz von Motoren entwickelt, mit geringerer Restspannung und besserer Anpassung an den Isolationsgrad des Motors.
Anwendbare Szenarien: Wird hauptsächlich zur Begrenzung von Überspannungen bei der Stromabschaltung verwendet. Es ist zu beachten, dass gewöhnliche Überspannungsableiter bei steilen Wellenanstiegsflanken eine langsame Reaktionsgeschwindigkeit auf mehrfache Wiederzündungsüberspannungen haben und die Schutzwirkung möglicherweise begrenzt ist; Sie müssen normalerweise in Verbindung mit RC (Resistant Current Arresters) verwendet werden.
3. Installieren Sie einen Induktor--Kondensatorfilter (L-C).
Prinzip: Eine Induktivität (L) ist in Reihe mit einem Kondensator (C) parallel auf der Lastseite geschaltet. Der Induktor blockiert hochfrequenten Strom und der Kondensator reduziert die Spannungsänderungsrate (du/dt). Die Kombination filtert hochfrequente Schwingungskomponenten effektiv heraus und verlangsamt so den Überspannungsaufbau grundlegend.
Anwendbare Szenarien: Standorte mit extrem hohen Anforderungen an den Überspannungsschutz (z. B. Spezialmotoren, kritische Geräte).
4. Wählen Sie einen Vakuum-Leistungsschalter mit einem niedrigen Strom--Abschaltwert
Prinzip: Die Überspannung an ihrer Quelle bekämpfen. Der Strom-Schaltwert eines Vakuum-Leistungsschalters hängt eng mit dem Kontaktmaterial zusammen. Durch die Verwendung von Kontaktmaterialien mit niedrigem-Strom-Schneidwert- (z. B. CuCr-Material (Kupfer-Chrom) mit spezieller Verarbeitung) kann der Strom-Schnittwert auf ein sehr niedriges Niveau (z. B. 0,5 A - 2A) gesenkt werden, wodurch die Amplitude der Überspannung an ihrer Quelle erheblich verringert wird.
Bewertung: Dies ist die idealste Schutzmaßnahme, muss jedoch aufgrund von Materialverarbeitungs- und Kostenbeschränkungen manchmal in Verbindung mit anderen Schutzvorrichtungen verwendet werden.
5. Installieren Sie einen Parallelwiderstand oder Kondensator
Prinzip: Schließen Sie einen Widerstand oder Kondensator parallel an die Kontakte des Leistungsschalters an.
Parallelwiderstand: Reduziert die Geschwindigkeit des Anstiegs der Erholungsspannung während der Wiederzündung und verringert so die Wahrscheinlichkeit einer Wiederzündung.
Parallelkondensator: Reduziert die Steilheit der Erholungsspannung zwischen den Kontakten.
Bewertung: Diese Methode ist typischerweise in die interne Konstruktion des Leistungsschalters integriert; Eine Feldinstallation ist selten.
Zusammenfassung und Auswahlempfehlungen
In praktischen Ingenieuranwendungen wird eine einzelne Maßnahme häufig nicht isoliert verwendet. Stattdessen wird eine Kombination von Schutzmaßnahmen eingesetzt, die sich am Wert und der Bedeutung des Schutzobjekts orientiert:
Für gewöhnliche Transformatoren/Leitungen: Typischerweise werden Vakuum-Leistungsschalter mit niedrigem {{0}Strom-Schneidwert-ausgewählt, wobei auf der Sammelschienenseite für den Reserveschutz Allzweck-Überspannungsableiter aus Zinkoxid installiert sind.
Für Hochspannungsmotoren: Motoren haben einen geringeren Isolationsgrad und reagieren empfindlich auf starke Überspannungen. Empfohlen wird ein kombiniertes Schutzschema mit RC-Absorbern (zur Unterdrückung von Rückzündungsüberspannungen und zur Verringerung der Steilheit) und speziellen Überspannungsableitern für rotierende elektrische Maschinen (zur Begrenzung energiebedingter Überspannungen).
Für Kondensatorbänke: Es wird empfohlen, lückenlose Zinkoxid-Überspannungsableiter (zum Schutz der Kondensatoren) auf der Seite des Leistungsschalters zu installieren, vorzugsweise in der Nähe der Kondensatoren. Manchmal werden auch Vorschaltdrosseln benötigt, um Einschaltströme und Überspannungen zu unterdrücken.
Shaanxi Huadian Electric Co., Ltd. wurde 2007 gegründet und beschäftigt sich seit fünfzehn Jahren intensiv mit der Steuerungsausrüstung für Stromverteilungsschalter. Wir beteiligten uns nicht nur an der Forschung und Entwicklung des gängigen Permanentmagnet-Vakuum-Leistungsschalters VS1/VEGM für Privathaushalte, sondern investieren auch fast 7 %-8 % unseres Jahresumsatzes in Forschung und Entwicklung, ausschließlich um die Schwachstellen der Branche zu überwinden und den sicheren Betrieb von Stromversorgungssystemen zu gewährleisten. Unsere Hauptserie VEGM verfügt über ein solides-abgedichtetes Stangendesign. Mithilfe der APG-Technologie sind die Vakuumschaltröhre sowie die oberen und unteren Abgangsklemmen vollständig in Hochleistungs-Epoxidharz eingebettet. Dadurch wird nicht nur das Problem der Staub- und Feuchtigkeitserosion der Isolierung vollständig gelöst, sondern auch die Widerstandsfähigkeit des Leistungsschalters gegenüber mechanischen Stößen erhöht. Ob in der extremen Kälte großer Höhen oder in der staubigen Umgebung von Industrieanlagen, die Leistungsschalter von Shaanxi Huadian können stabil arbeiten. Bitte kontaktieren Sie uns:pannie@hdswitchgear.com.
