توسعه مانیتورینگ غیرسرزده برای سوئیچینگ راکتیو قطع کننده مدار ولتاژ بالا

چکیده

واژگان کلیدی

مقدمه

خرابی ولتاژ بالای کلید قطع کننده مدار SF₆ در خلال سوئیچینگ راکتیو

ملاحظات سوئیچینگ خازنی

ملاحظات سوئیچینگ راکتور

انواع خرابی شدید

تابش الکترومغناطیس ناپایدار ناشی از سوئیچینگ CB یا تخلیه الکتریکی

تحقیقات قبلی

توصیف پدیده‌های فیزیکی

تابش الکترومغناطیس ناپایدار UHF

R(t) : مقاومت پیش جرقه

C : خازن فضای خالی کنتاکت

:RLC مدار معادل RLC کلید قطع

شکل1. شماتیک مدار معادل کلید قطع CB

سوئیچینگ پدیده‌های الکتریکی

روش‌های اندازه‌گیری

نظارت با استفاده از آنتن اکتیو فرکانس بالا و آنتن پسیو فرکانس پایین

شکل2. آنتن اکتیو(سمت چپ)، آنتن پسیو(سمت راست)

شکل3. مدار معادل آنتن پسیو

سیستم عیب‌یاببا استفاده از آنتن‌های پسیو فرکانس بالا

کاربرد نظارت بر سوئیچینگ راکتور

مشخصات سایت

شکل4. اندازه‌گیری راه اندازی با چهار آنتن نصضب شده

شکل5. نمونه ارزیابی TDOA

شکل6. تفسیر ثبت جریان هسته

Saturation: اشباع

Armature: آرمیچر

 شکل7. وقوع TEE( شکل پایینی) و نمایش جریان‌ها(شکل بالایی).

شکل8. آزمایش‌های میدانی سوئیچینگ راکتیو

 بسته شدن راکتور موازی

باز شدن راکتور موازی

شکل9. شکل موج ولتاژ ثبت شده توسط LFPA‌ها

شکل 10. شکل موج ولتاژ ثبت شده توسط LFPA در طول انجام عمل باز کردن راکتور موازی

آشکارسازی برخور دوباره / اشتعال دوباره

کاربرد برای نظارت سوئیچینگ بانک خازنی

شکل11. احتراق دوباره دو برابر در فاز A. ثبت شده توسط LFPA و HFAA.

زمان بندی عملکرد CB

مشخصات پیش برخورد

شکل12. سنجش برآورد توزیع زمانی پیش از برخورد.

شکل 14. قطع قوس و برخورد دوباره مربوط به TEE مشاهده شده در CBSF₆ 120کیلو ولت.

شکل13. عملکرد بستن با مقاومت‌ها.

 سوئیچینگ بانک خازنی با مقاومت‌های بسته شدن

مانیتورینگ برخورد دوباره

نتیجه‌گیری

قطع کننده‌های مدار ولتاژ بالا در زمره مهمترین تجهیزات برای تضمین عملکرد کارا و ایمن سیستم‌های قدرت الکتریکی به شمار می‌آید. به هنگام نیاز، ممکن استعملکردهای قطع کننده مدار قصد داشته باشند تا بررسی کنند که تجهیزات مورد استفاده به طور رضایت بخش کار می‌کنند و آیا سیستم‌های سوئیچینگ کنترل شده، کنترل فشار قابل اطمینان و تکرارپذیری را انجام می‌دهند. نظارت بر شکل موج‌های ولتاژ و جریان در خلال انجام سوئیچینگ و استفاده از روش‌های موجود، اطلاعاتی را درباره دامنه فرکانس تغییرات ولتاژ به عنوان نتیجه ای از اشتعال و برخورد دوباره را ارائه خواهد داد. اگر چه، اندازه‌گیری شکل موج فرکانس بالا مستلزم قطع کلیدهای قطع کننده مدار و استفاده از تجهیزات ویژه ای می‌باشد.دو شرکت Hydro-Quebec کانادا و Power link Queensland استرالیا، در زمینه توسعه و کاربرد یک سیستم تشخیص غیرسرزده، مقرون به صرفه و قابل تغییر برای مانیتورینگ قطع کننده‌های مدار ولتاژ بالا برای سوئیچینگ راکتیو فعالیت می‌کنند. روش تشخیص ارائه شده به ارزیابی غیرسرزده پارامترهای کلیدی نظیر زمان‌های عملیاتی، مشخصه‌های پیش از برخورد، آشکارسازی اشتعال و برخورد دوباره استناد می‌کند. تابش الکترومغناطیسی گذرا به عنوان یک روش مناسب برای ارزیابی پارامترهای غیرسرزده اشاره شده در بالا تعریف شده‌اند. این مقاله دو روش مکمل توسعه یافته به طور همزمان توسط Power link و Hydro-Quebec را توصیف می‌کند. همچنین نتیجه آزمایشات انجام شده در موردکاربرد بانک خازنی و سوئیچینگ راکتور موازی ارائه می‌شود.

آزمایش میدانی نشان داده است که سوئیچینگ خازنی و سوئیچینگ راکتور موازی به دلیل وجود تنش‌های الکتریکی و مکانیکی مختلف که ممکن است باعث وجود مشکل در ارتباط ایمن پرسنل و تجهیزات بشوند، در زمره سخت ترین کارهای کلیدهای قطع کننده مدار ولتاژ بالا هستند.راکتورهای موازی و بانک‌های خازنی عموماً به طور متغیری، اغلب به صورت روزانه، سوئیچ می‌شوند. اضافه ولتاژ ممکن است به دلیل جریان هجومی یا برخورد دوباره در مورد بانک‌های خازنی و قطع جریان یا احتراق دوبارهدر مورد راکتورهای موازی اتفاق بیفتد. اضافه ولتاژهای زودگذر نوسانی قابل توجه ناشی از تقویت ولتاژ داخلی در ترانسفورماتورهای EHV در خلال سوئیچینگ بانک خازنی به تازگی گزارش شده اند. همچنین گزارش شده است که راکتورهای محدود کننده جریان برای حفاظت در برابر جریان معیوب نیز می‌توانند ولتاژهای برگشتی گذرا متجاوز از توان نامی CB‌ها را تولید کند. بنابراین، بررسی شرایط این CB‌های تحت بار مطلوب می‌باشد. نظارت برشکل موج‌های ولتاژ و جریان سیستم، در صورتی که این عمل به طور مقتضی و با وضوح بالا انجام شود، اطلاعات متغیری درباره دامنه و فرکانس اشتعال و برخورد دوباره ارائه می‌دهد که می‌تواند یک پیش آگاهی برایخرابی کلید قطع باشد. این کار ممکن است بررسی کامل موقعیت‌های ولتاژ و جریان برای ثبت ولتاژ در حین سوئیچینگ را بر عهده بگیرد. در حالی که آزمایش‌ها اطلاعات مهمی را ارائه می‌دهند، به تجهیزات گران قیمت و زمان پایان قابل ملاحظه ای نیاز دارند. تامین انرژی مجدد خطوط یا تجهیزات جایگزین در شبکه‌های HVبارگذاری شده عمومی امروزی بسیار مشکل تر است. به علاوه، تصمیم گیری در مورد نصب یک سیستم مانیتورینگ آنلاین یا CB ولتاژ بالا آسان نیست؛ به طوریکه آنها همواره به لحاظ اقتصادی کارا نیستند. در واقع، سیستم‌های مانیتورینگ نوعی برای CB‌هایی که پیش از این در سرویس بودند، مناسب نمی‌باشد؛ زیرا آنها دارای هزینه به روز رسانی بالا برای اضافه نمودن سنسورهای سرزده مانند سنسورهای فشار و سنسورهای جابجا کردن کنتاکت می‌باشند.