A través del análisis y cálculo del mecanismo de sobretensión de funcionamiento del disyuntor de vacío y los parámetros técnicos de la corriente doméstica equipo de protección producido, la sobretensión del interruptor del disyuntor de vacío es El daño del voltaje al motor y las medidas a tomar, así como el impacto en el motor después de instalar un protector de sobretensión, especialmente cuando se aplica un disyuntor de vacío en el Circuito del motor, además de las medidas de protección perfectas, también se debe prestar atención a algunas otras cuestiones para aprovechar al máximo el excelente rendimiento de los disyuntores de vacío.
[Palabras clave] Contramedidas de peligro en el circuito del motor de sobretensión del funcionamiento del disyuntor de vacío
En los últimos años, los disyuntores de vacío se han utilizado cada vez más en los sistemas de energía, lo que ha provocado algunos El problema ha También atrajo la atención de la gente. Dado que el disyuntor de vacío generará una sobretensión de funcionamiento cuando se desconecte, se vuelva a encender o se desconecte trifásico, la amplitud de su sobretensión de funcionamiento puede provocar una rotura del aislamiento de los motores y otros equipos, provocando una descarga eléctrica del conductor de interfase, ampliando el accidente y provocando accidentes indebidos. pérdidas. La gente se dio cuenta gradualmente de la gravedad de este peligro, por lo que se desarrollaron varios dispositivos para limitar la sobretensión operativa de los disyuntores de vacío, como descargadores de óxido metálico, absorbedores de resistencia-condensador, protectores combinados de sobretensión y otros productos. Sin embargo, debido a una selección inadecuada o inaplicabilidad del desempeño técnico del equipo protegido o no considerar el equipo protegido.
1. El daño de la sobretensión de operación del disyuntor de vacío al motor.
Hay inductores y condensadores en los lados frontal y posterior del disyuntor de vacío. El inductor es la inductancia equivalente del motor, conductor y transformador. La capacitancia es la capacitancia equivalente de un conductor a tierra y fase, la capacitancia equivalente de un motor, etc. Cuando el disyuntor de vacío rompe el circuito del motor, existen tres peligros: sobretensión de corte, sobretensión de reencendido múltiple y sobretensión de corte simultáneo trifásico.
Sobretensión de intercepción de 1 y 1
Dado que el disyuntor de vacío tiene un buen rendimiento de extinción de arco, al interrumpir una pequeña corriente, el arco de vacío se extinguirá antes del punto de cruce por cero. Debido a que la corriente se corta repentinamente, la energía atrapada en el devanado del inductor del motor inevitablemente cargará la capacitancia parásita del devanado y la convertirá en energía de campo eléctrico. Para motores y transformadores, especialmente cuando están sin carga o cuando la capacidad es pequeña, equivale a una inductancia grande y la capacitancia del bucle es muy pequeña, por lo que se generará una gran sobretensión, especialmente cuando el transformador sin carga está apagado. . Teóricamente, se puede generar una sobretensión muy alta, pero debido a cierta resistencia en los contactos y circuitos que causan pérdidas y averías, tiene un efecto inhibidor considerable sobre la sobretensión. Sin embargo, este efecto inhibidor es limitado y no se puede reducir a pequeña escala. veces.Elimina la sobretensión cuando la corriente fluye. Por lo tanto, especialmente para cargas inductivas, cuando se utiliza un disyuntor de vacío como componente operativo, se debe instalar un dispositivo de protección contra sobretensiones.
1, 2 sobretensión de reencendido múltiple
La sobretensión de reencendido repetido es causada por el reencendido repetido de la separación del arco y la carga múltiple del capacitor del motor por parte de la fuente de alimentación. suministrar. Cuando el disyuntor de vacío corta la corriente, un lado del contacto es la fuente de alimentación de frecuencia industrial y el otro lado es la fuente de alimentación de oscilación, que se utiliza para cargar y descargar el circuito LC. Si la distancia de apertura entre los contactos no es lo suficientemente grande, los dos voltajes se superpondrán para causar una ruptura entre los espacios del arco y el voltaje de recuperación del disyuntor aumentará. Si la distancia entre los contactos no es lo suficientemente grande, se producirá un reencendido secundario, extinción del arco y reencendido, lo que provocará múltiples reencendidos, múltiples oscilaciones de carga y descarga, y el voltaje de recuperación entre los contactos aumentará paso a paso, lo que provocará que la carga El voltaje en la terminal también seguirá aumentando, provocando múltiples sobretensiones de reencendido y daños a los equipos eléctricos. Los experimentos han demostrado que el daño al aislamiento entre vueltas del motor es causado principalmente por el aumento gradual del voltaje causado por la quema repetida del disyuntor de vacío, especialmente cuando se corta la corriente de arranque del motor, es probable que se produzca sobretensión. .
Sobretensión de funcionamiento trifásico simultáneo 1, 3
La sobretensión de corte simultáneo trifásico es causada por el alto voltaje que fluye a través de la separación del arco de fase cuando el disyuntor rompe por primera vez el arco de fase espacio para causar el reencendido, la corriente de alta frecuencia hace que la corriente de frecuencia industrial en los otros espacios del arco de dos fases cruce rápidamente cero, causando que las fases ininterrumpidas se corten, provocando que las corrientes en los otros espacios del arco de dos fases. a cerca de un grado similar, lo que resulta en una mayor sobretensión de operación, lo que se suma al aislamiento de la interfaz superior. Al apagar motores de pequeña y mediana capacidad o cargas livianas, es probable que se produzcan voltajes de apagado simultáneos trifásicos.
2. Se deben tomar medidas para la aplicación de disyuntores de vacío en circuitos de motores.
Debido a que hay una gran inductancia en el devanado del motor, hay capacitancia entre vueltas, capacitancia de conexión a tierra y capacitancia parásita en el devanado, lo que es equivalente a un circuito de oscilación LC. De acuerdo con el mecanismo de sobretensión operativa de los disyuntores de vacío, la sobretensión se genera fácilmente al cortar pequeñas corrientes. Se deben tomar medidas para limitar la sobretensión operativa para proteger el funcionamiento seguro y confiable de los equipos eléctricos y ampliar el alcance de aplicación de los disyuntores de vacío. En la actualidad, las medidas tomadas en China incluyen la instalación de pararrayos de óxido metálico (MOA), protectores de sobretensión Trident (TBP), protectores combinados de sobretensión (JPB), etc. Los tres dispositivos anteriores utilizan discos de válvula de óxido de zinc como componentes principales. Los principales parámetros técnicos de cada dispositivo de protección se muestran en la Tabla 1.
Donde K es el coeficiente de impacto, K=1,15.
Para motor de 6 kV y generador de 6,3 kV, Us=15,9~16,6(kV).
Para motor de 10 kV y generador de 10,5 kV, Us=25,6~26,8(kV).
Tensión de prueba con el motor en marcha: us′= 1,5 UE.
Para motor de 6kV, US′= 9kV (valor efectivo), valor de impacto US″ = 12,7kV
Para motor de 10kV, Us′= 15kv (valor efectivo), valor de impacto. Nosotros″=21,2kV.
Según los requisitos de la normativa de coordinación de aislamiento, el nivel mínimo de tensión soportada debe superar el nivel de protección 15. Al mismo tiempo, si el pararrayos no está conectado a tierra o sin una bobina de supresión de arco en un sistema de 10 kV o menos, se sobrecalentará y dañará gravemente. Cuando se produce una conexión a tierra monofásica, el voltaje de la fase de sonido aumenta a la línea. voltaje y se deja funcionar durante 2 horas. A juzgar por el voltaje de prueba calculado del motor y los niveles de protección enumerados en la tabla, el descargador MOA tiene el peor nivel de protección para el motor. Aunque TBP y JPB son mejores que MOA, la diferencia es demasiado pequeña y el rendimiento de la protección aún no es ideal. Por lo tanto, cuando el disyuntor de vacío genera una sobretensión de funcionamiento, no puede proteger bien el motor.
En la actualidad, algunos fabricantes han desarrollado y producido nuevos productos, absorbentes de condensadores de resistencia RC, para limitar la sobretensión operativa de los disyuntores de vacío que pone en peligro el aislamiento del motor y pueden reducir la sobretensión operativa de la mayoría de los circuitos al máximo. voltaje máximo de la fuente de alimentación 2 ~ 2,5 veces o menos. En la actualidad, existen tres tipos de protectores RC: protectores RC ordinarios con un punto neutro directamente conectado a tierra; protectores RC con un punto neutro sin conexión a tierra y protección contra sobretensiones RC bidireccional; Un problema común con los protectores RC es que cuando ocurre un cortocircuito monofásico, la corriente del capacitor es demasiado grande, lo que hace que todos los circuitos de alimentación se disparen, especialmente donde hay componentes de alta frecuencia, lo que provoca que la resistencia del protector RC se queme. Aunque los protectores RC sin conexión a tierra resuelven los problemas de disparo y quema de resistencias debido a una corriente excesiva del capacitor, no eliminan la oscilación de alta frecuencia entre fases, lo que resulta en una tasa de accidentes ligeramente mayor. El protector de sobretensión RC bidireccional no solo resuelve el problema; Oscilación de alta frecuencia en el bucle de tierra. También resuelve el problema de la corriente de tierra excesiva y la resistencia quemada de los dispositivos R-C.
Sin embargo, no importa qué tipo de protector RC se use en un sistema sin conexión a tierra, según las regulaciones, cuando la corriente del capacitor no es mayor a 3~4A, puede funcionar con carga durante 2 horas. Los condensadores en circuitos RC sin duda aumentarán la corriente capacitiva del circuito. Si excede o se acerca al valor especificado en la normativa, puede ser necesario instalar una bobina de supresión de arco o una resistencia de puesta a tierra, lo que aumenta el equipamiento y la inversión. La selección debe analizarse correctamente.
Según los datos de cada fabricante, la capacitancia del dispositivo RC es de 0,1μF, la resistencia es de 100ω y su reactancia capacitiva es XC = 1/ωc, ω= 2πfn. Su corriente capacitiva en un circuito de 10kV es:
Ic=Ue/Xc=Ue2πfnC
=10×2×3.14×50×0.1
=0.32 ( A)
En un circuito de 6kV, la corriente del capacitor es:
IC = 6×2×3.14×50×0.1 = 0.2(A)
Según De acuerdo con el cálculo anterior, la corriente capacitiva de cada dispositivo RC alcanzará 0,2 ~ 0,32 A. Si se conectan 5 ~ 10 dispositivos RC a un bus, la corriente capacitiva del circuito del motor puede exceder el valor permitido especificado en las regulaciones. y el neutro del motor debe estar conectado. Instale bobinas o resistencias de supresión de arco para proteger el funcionamiento seguro del equipo.
Por lo tanto, al seleccionar equipos en un circuito de motor, especialmente en un circuito de generador, es necesario considerar no solo la corriente capacitiva del circuito del motor, sino también la capacitancia de conexión a tierra de la rama y la corriente capacitiva del dispositivo RC utilizado para proteger. el disyuntor de vacío, y los diseñadores, fabricantes y gerentes operativos a menudo los pasan por alto.
3. ¿A qué cuestiones se debe prestar atención al utilizar disyuntores de vacío en circuitos de generadores?
La mayoría de los disyuntores de vacío producidos actualmente son disyuntores de vacío de distribución ordinarios, que se han utilizado ampliamente en algunas unidades hidroeléctricas pequeñas y medianas, circuitos de motores y unidades pequeñas en empresas. Los usuarios también consideran que es más simple y conveniente que los disyuntores sin aceite, con menos trabajo de mantenimiento, un tamaño más pequeño y una instalación y reemplazo más rápidos. También consideran instalar dispositivos de protección contra sobretensión. Aun así, existen algunos inconvenientes y desventajas al instalar un disyuntor de vacío de distribución regular en el circuito del generador. ① A medida que aumenta el tiempo de funcionamiento, el nivel de aislamiento del generador disminuye gradualmente y la sobretensión de funcionamiento del disyuntor de vacío no es muy diferente del nivel de aislamiento del motor. (2) Los disyuntores del generador tienen estrictos requisitos de rendimiento técnico y duras condiciones de uso. Por ejemplo, el estándar para cortar la derivación de CC requiere que el disyuntor del generador corte la corriente de corte nominal con un valor de componente de CC superior a 60 u 80, lo cual es difícil de lograr para los disyuntores de vacío de distribución ordinarios (3) debido a; la capacitancia del generador en sí (rueda hidráulica) (el generador es más grande que el generador de turbina) y la capacitancia generada por la línea de salida más larga y la línea secundaria. Si se usa un protector de sobretensión RC, la capacitancia del protector también debe aumentarse. De esta manera, cuando se produce una conexión a tierra monofásica, la corriente de capacitancia es grande, lo que provocará disparos innecesarios o aumentará el equipo del punto neutro (como bobinas de supresión de arco y resistencias de conexión a tierra), lo que complicará la protección contra cortes de energía.
En la etapa de diseño preliminar del proyecto, una tarea importante es la selección del equipo. Para seleccionar el equipo adecuado, es necesario realizar una estimación preliminar de la corriente capacitiva del generador. Existen muchas fórmulas de cálculo para la capacitancia del generador. Algunas requieren la aplicación de parámetros relevantes de cálculos electromagnéticos, que están limitados en el diseño preliminar. Se puede utilizar la fórmula de cálculo relativamente simple de la empresa estadounidense GE:
Cf. =3KdSn/√Un (1 0.08Un)
Donde: el Kd del motor de polo saliente amortiguado es 0.0317; Sn es la capacidad del generador; Un es la tensión nominal del generador.
Después de obtener la capacitancia del generador, la corriente de capacitancia del motor se puede obtener de acuerdo con la tensión nominal de fase del generador Ux: Icr=ωCfUx×10-6.
Donde: Ux es la tensión nominal de fase (V) del generador.
Al calcular condiciones como la capacitancia y la corriente del circuito del generador, se puede determinar si se utiliza un disyuntor de vacío en el circuito del generador. De ser así, qué medidas se deben tomar para limitar la sobretensión de funcionamiento y. Determine el método de puesta a tierra del punto neutro del generador.
4. Conclusión
Al analizar y calcular el mecanismo de sobretensión del funcionamiento del disyuntor en vacío y los parámetros técnicos de los equipos de protección actualmente producidos en el país, se señala que al instalar un circuito en vacío. disyuntor en el circuito del motor. Debe haber un equipo de protección completo para limitar la sobretensión operativa del disyuntor de vacío y proteger mejor el equipo principal para expandir continuamente el alcance de aplicación del disyuntor de vacío y hacer que el sistema de energía funcione de manera segura, confiable y económica. . Especialmente cuando se utiliza un disyuntor de vacío en el circuito del generador, se debe tener más cuidado y no se puede utilizar a ciegas. Además de las medidas de protección completas, también se deben considerar factores como la coordinación del nivel de aislamiento, la corriente capacitiva del circuito del generador y los requisitos para cortar los componentes de CC para aprovechar al máximo el excelente rendimiento del disyuntor de vacío.
Realice el examen y contribuya
1. Disyuntor de vacío de Wang Xiumei y otros. Beijing: Prensa de la industria de maquinaria 1983.
2. Manual de Ingeniería Eléctrica. Beijing: Prensa de la industria de maquinaria. 1997.
3. Los peligros y las contramedidas del rebote del cierre del disyuntor de vacío. La era eléctrica. 2001(11)
4. Sobretensión de funcionamiento de los disyuntores de vacío que operan en la red eléctrica. Equipos de alta tensión. 1997(3)
5. Aplicación de disyuntores de vacío en circuitos de motores. Conservación del agua rural y energía hidroeléctrica de China 2005438 0 (6)
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