آموزش های پایه ای برقبانک خازنی

جریان هجومی بالا در سوئیچینگ خازن – و راه های جلوگیری از آن

جریان هجومی بالا در سوئیچینگ (کلید زنی) خازن و راه های جلوگیری از آن.

چگونه می توان از جریان هجومی بالا در سوئیچینگ خازن جلوگیری کرد؟فهرست مطالب
• آشنایی با جریان هجومی بالا در سوئیچینگ (کلید زنی) خازن
• روش ها برای قرار دادن خازن ها به منظور جلوگیری از جریان هجومی
• یک مدار بانک خازنی منفرد
• یک مدار بانک خازن پشت به پشت
• مراحل پیشگیری از جریان هجومی زیاد بانک خازنی
• سوئیچینگ همزمان (کلید زنی سنکرون)
• ویژگی ها و عملکرد کلید های بسته شونده هوشمند

پاورقی: در این مقاله منظور از سوئیچینگ همان کلید زنی است.

آشنایی با جریان هجومی بالا در سوئیچینگ خازن

کاربردهای سوئیچینگ خازن فقط به جریانهای خازنی محدود نمی شوند بلکه در فرآیند برق دار کردن بانکهای خازنی ، خطوط هوایی و کابلها نیز کاربرد دارند. سوئیچینگ بانک های خازن به دلیل ایجاد مقدار بسیار زیاد ولتاژ گذرا در کنتاکت های کلید های قدرت شناخته شده اند.
سوئیچینگ خازنی معمولاً با ویژگی های زیر مشخص می شوند ، حالت سوئیچینگ جریان های سرعت پایین در شبکه های صنعتی یا عمومی و با سرعت نرخ پایین افزایش ولتاژ بازیابی. کلید های قدرت که یک عمر مکانیکی و الکتریکی طولانی و بدون تعمیر و نگهداری را دارند به نظر می رسد به بهترین وجه با این وظیفه سوئیچینگ تطبیق یافته اند و کلید های SF6 که به تازگی طراحی شده اند برای عملکرد بهتر قطع کنندگی جریان در هر فاز طراحی شده اند اما بدیهی است که یک حالت کاملا ایده آل قابل دستیابی نیست.

جریان هجومی بالا در سوئیچینگ خازن

در مدارهای سیستم نیروگاهی که کلید های قدرت کاربردهای گسترده ای برای جلوگیری از آسیب دیدگی و عدم تعادل ولتاژ در امتداد ترمینال کلید قدرت دارند می تواند به جریان هجومی زیاد منجر شود به همین دلیل هرگونه قطع جریان خازنی می تواند باعث ایجاد مشکلاتی در دی الکتریک (عایق)کلید های قدرت شوند. خازن های موجود در بانک خازن ها به دلیل جریان زیاد هجومی می توانند آسیب ببینند.

در سیستم قدرت

، بسیاری از بانکهای خازنی بزرگ برای تنظیم ولتاژ ، برای بهبود PF (ضریب توان) وجود دارند

و همچنین بانکهای خازن کاربرد زیادی در فیلتر کردن هارمونیک های بالا در سیستم کلی دارند.

در فرآیند توزیع سیستم برق ، شبکه های کابلی وجود دارد که بار خازنی ایجاد می کند. در صورت بروز هرگونه وقفه جریان (قطع جریان) بار ، ظرفیت خازنی سیستم شارژ می شود و این شارژ در خازن ها باعث می شود که به دی الکتریک به خاطر ایجاد ولتاژ بالا ، آسیب بزند.

هنگامی که جریان هجومی بزرگ از طریق پست های برق جریان پیدا کند ، سیستم باید شرایط ایجاد شده در سیستم حفاظت و همچنین در هنگام کلید زنی را تحمل کند هنگامی که ولتاژ در خط وجود دارد این ولتاژ با فرکانس تقریبا کم شروع به نوسان کرده و اندازه آن دو برابر پیک ولتاژ موجود در مدار می شود ، که می تواند خطرات جدی ایجاد کند. در این مقاله بحث خواهد شد که چگونه می توان جریان هجومی زیاد را به حداقل رساند و توصیه های اساسی برای آن چیست؟

روش ها برای قرار دادن خازن ها به منظور جلوگیری از جریان هجومی

دو روش برای قرار دادن خازن ها به گونه ای وجود دارد که می توان میزان جریان هجومی آن را تا حد قابل توجهی به حداقل رساند. هر دو روش در اینجا توضیح داده می شوند.

یک مدار بانک خازن منفرد

اولین سناریو

مدار بانک خازن منفرد

یک مدار بانک خازن منفرد

بیایید مدار بالا را یک مدار یک فاز بدانیم.این مدار دارای یک کلید یک خازن و دو سلف است و فرض بر این است مقاومت مدار تقریباً صفر است و مقدار سلف L1 از L2 بیشتر است.

یک کلید قدرت در مدار برای قطع مدار وجود دارد. این شکل مدار ، بانک خازنی منفرد نامیده می شود.

در این حالت جریان به پارامترهای مدار و وضعیت اولیه مدار بستگی دارد.

فرض کنید خازن با ولتاژ v0 در زمان t0 شارژ شده است.

جریان را می توان از عبارت زیر محاسبه کرد.

جایی که:

در این سناریو جریان میرایی کاهش یاففته و جریان کلی در مدار برقرار می شود.

یک مدار بانک خازن پشت به پشت

سناریوی دوم:
این سناریو به عنوان سوئیچینگ بانک خازنی پشت به پشت شناخته می شود .

اجازه دهید نمودار را برای آن در نظر بگیریم.

مدار بانک خازن پشت به پشت

مدار بانک خازن پشت به پشت.
در این حالت زمانی که کلید بسته می شود دو خازن و دو سلف وجود دارد که کلید قدرت در هنگام قطع شدن در صورت وقوع هرگونه خرابی دی الکتریک در نقطه b-b (یعنی اختلاف ولتاژ بین دو کنتاکت کلید قدرت) وجود دارد و می توان فرمول جریان را محاسبه کرد.

جایی که:

در این حالت جریان می تواند حدود ده برابر بیشتر از جریان ماکزیمم موجود در مدار باشد.

اما این جریان فقط روی یک خازن (محلی) اثر دارد و بقیه سیستم ایمن است.
گام هایی برای جلوگیری از جریان زیاد هجومی
در اینجا چند توصیه برای خلاص شدن از شر جریان هجومی ارائه شده است.

۱٫ باید مقاومت در مدار وجود داشته باشد زیرا مقاومت با افزایش جریان ، تا حدی جلوگیری می کند
۲- می توان راکتاانس اضافی را در سیستم قرار داد زیرا با قرار دادن راکتانس اضافی در سیستم تلفات انرژی اضافی همراه با کاهش اثرات خازن ها به وجود می آید.

سوئیچینگ همزمان (سنکرون)

از آنجا که می دانیم اضافه ولتاژ بالا با شکست دی الکتریک بین کنتاکت های کلید قدرت ایجاد می شود ، باید این موضوع را برای همیشه از بین ببریم. بنابراین برای رفع مشکل اضافه ولتاژ بالا باید اطمینان حاصل کرد که در صورت قطع شدن یک کلید قدرت ، هیچگونه اختلاف ولتاژ بین کنتاکنت های CB در زمان وصل آن وجود نداشته باشد.

نمی توان وضعیت ایده آل را برای سوئیچینگ به راحتی به دست آورد زیرا ولتاژ با سرعت بالا در حال تغییر است بنابراین سوئیچینگ همزمان (سنکرون) یکی از راه حل هاست. بنابراین دستگاهی با نام سوییچ (کلید های وصل هوشمند خازن) SmartClose Capacitor ساخته شده است که می تواند با استفاده از سنسورها ، هر بانک خازنی را به یک بانک خازن با وصل سنکرون تبدیل کند

ویژگی ها و عملکرد (کلید های وصل هوشمند بانک خازن) SmartClose Switch.

جریان هجومی بالا

این کلید دارای ۶ سنسور ولتاژ است که شکل موج ولتاژ را در هر دو طرف خازن و سمت منبع اندازه گیری می کند. وقتی فرمان وصل از رگولاتور بانک خازنی داده می شود این کلید هوشمند لحظه ای که اختلاف ولتاژ صفر است بانک خازنی را برقدار می کند. در واقع این کلید به صورت سنکرون بانک خازنی را متصل می کند.

لینک مرتبط مقاله:

جریان هجومی ترانسفورماتور : محاسبه و تئوری

لینک زبان اصلی:

High Inrush Current in Capacitor Switching and Ways to Prevent It.

 

محسن ترابی

مهندس برق قدرت، فوق لیسانس برق قدرت از دانشگاه سراسری یزد، موسس ماه صنعت، متخصص در ژنراتور، دیزل، طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی، سنکرون و سیستم های حفاظت الکتریکی به خصوص حفاظت ژنراتور. دارای گواهی ثبت اختراع ساخت موتور PMSM‌ معکوس گرد. هدف از ایجاد این وبسایت و مقالات آن آموزش در راستای توسعه ی صنعت برق کشور عزیزمان ایران می باشد و سعی می کنم مقالات کاربردی در راستای این هدف در وبسایت انتشار بدهم

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن
بستن