بانک خازنی, مقالات
جریان هجومی بالا در سوئیچینگ خازن
خرداد
جریان هجومی بالا در سوئیچینگ (کلید زنی) خازن و راه‌های جلوگیری از آن.
چگونه می‌توان از جریان هجومی بالا در سوئیچینگ خازن جلوگیری کرد؟
فهرست مطالب
1- آشنایی با جریان هجومی بالا در سوئیچینگ (کلید زنی) خازن
2- روش‌ها برای قرار دادن خازن ها به منظور جلوگیری از جریان هجومی
3- یک مدار بانک خازنی منفرد
4- یک مدار بانک خازن پشت به پشت
5- مراحل پیشگیری از جریان هجومی زیاد بانک خازنی
6- سوئیچینگ همزمان (کلید زنی سنکرون)
7- ویژگی ها و عملکرد کلید های بسته شونده هوشمند
توجه شود که 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 نمی‌شوند 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 کنتاکت‌های کلید‌های قدرت شناخته شده‌اند.
سوئیچینگ خازنی معمولاً با ویژگی‌های زیر مشخص می‌شوند ، حالت سوئیچینگ جریان های سرعت پایین در شبکه‌های 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 می‌رسد به بهترین وجه با این وظیفه سوئیچینگ تطبیق یافته‌اند و کلید‌های SF6 که به تازگی طراحی شده‌اند برای عملکرد بهتر قطع کنندگی جریان در هر فاز طراحی شده‌اند اما بدیهی‌است که یک حالت کاملا ایده آل قابل دستیابی نیست.
در مدارهای سیستم نیروگاهی که کلید‌های قدرت کاربردهای گسترده‌ای 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 می‌تواند باعث ایجاد مشکلاتی در دی الکتریک (عایق)کلید‌های قدرت شوند. خازن‌های موجود در بانک خازن‌ها به دلیل جریان زیاد هجومی می‌توانند 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 هارمونیک‌های بالا در سیستم کلی دارند.
در فرآیند توزیع سیستم برق ، شبکه‌های کابلی وجود دارد که بار خازنی ایجاد می‌کند. در صورت بروز هرگونه وقفه جریان (قطع جریان) بار ، ظرفیت خازنی سیستم شارژ می شود و این شارژ در خازن ها باعث میشود 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 میشود ، 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 توصیه‌های اساسی برای آن چیست؟
روش‌ها برای قرار دادن خازن ها به منظور جلوگیری از جریان هجومی
دو روش برای قرار دادن خازن ها به گونه‌ای وجود دارد که می توان میزان جریان هجومی آن را تا حد قابل توجهی به حداقل رساند.
هر دو روش در اینجا توضیح داده‌می‌شوند.
یک مدار بانک خازن منفرد
اولین سناریو
یک مدار بانک خازن منفرد
بیایید مدار بالا را یک مدار یک فاز بدانیم.این مدار دارای یک کلید یک خازن و دو سلف‌است و فرض بر این‌است مقاومت مدار تقریباً صفر است و مقدار سلف L1 از L2 بیشتر‌است.
یک کلید قدرت در مدار برای قطع مدار وجود دارد. این شکل مدار ، بانک خازنی منفرد نامیده میشود.در این حالت جریان به پارامترهای مدار و وضعیت اولیه مدار بستگی‌دارد.
فرض کنید خازن با ولتاژ v0 در زمان t0 شارژ شده‌است.جریان را می‌توان از عبارت زیر محاسبه کرد.
جایی که:
در این سناریو جریان میرایی کاهش یافته و جریان کلی در مدار برقرار میشود.
یک مدار بانک خازن پشت به پشت
سناریوی دوم:
این سناریو به عنوان سوئیچینگ بانک خازنی پشت به پشت شناخته میشود .اجازه دهید نمودار را برای آن در نظر بگیریم.
مدار بانک خازن پشت به پشت.
در این حالت زمانی که کلید بسته‌می‌شود دو خازن و دو سلف وجود‌دارد 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) وجود‌دارد و می‌توان فرمول جریان را محاسبه‌کرد.
جایی که:
در این حالت جریان می‌تواند حدود ده برابر بیشتر از جریان ماکزیمم موجود در مدار باشد.اما این جریان فقط روی یک خازن (محلی) اثر‌دارد و بقیه سیستم ایمن‌است گام‌هایی برای جلوگیری از جریان زیاد هجومی در اینجا چند توصیه برای خلاص‌شدن از شر جریان هجومی ارائه‌شده‌است.
- 1. باید مقاومت در مدار وجود داشته باشد زیرا مقاومت با افزایش جریان ، تا حدی جلوگیری‌می‌کند.
- 2- می‌توان راکتاانس اضافی را در سیستم قرارداد زیرا با قراردادن راکتانس اضافی در سیستم تلفات انرژی اضافی همراه با کاهش اثرات خازن‌ها به‌وجودمی‌آید.
سوئیچینگ همزمان (سنکرون)
از آنجا که می‌دانیم اضافه ولتاژ بالا با شکست دی الکتریک بین کنتاکت‌های کلید قدرت ایجادمی‌شود ، باید این موضوع را برای همیشه از بین ببریم. بنابراین برای رفع مشکل اضافه ولتاژ بالا باید اطمینان حاصل‌کرد که در صورت قطع‌شدن یک کلید قدرت ، هیچگونه اختلاف ولتاژ بین کنتاکنت‌های CB در زمان وصل آن وجودنداشته‌باشد.
نمی توان وضعیت ایده آل را برای سوئیچینگ براحتی به دست‌آورد زیرا ولتاژ با سرعت بالا در حال تغییر‌است بنابراین سوئیچینگ همزمان (سنکرون) یکی از راه حل‌هاست.
بنابراین دستگاهی با نام سوییچ (کلید‌های وصل هوشمند خازن) SmartClose Capacitor ساخته‌شده‌است که می‌تواند با استفاده از سنسورها ، هر بانک خازنی را به یک بانک خازن با وصل سنکرون تبدیل‌کند.
ویژگی‌ها و عملکرد (کلید‌های وصل هوشمند بانک خازن) SmartClose Switch.
این کلید دارای 6 سنسور ولتاژ‌است که شکل موج ولتاژ را در هر دو طرف خازن و سمت منبع اندازه‌گیری‌می‌کند. وقتی فرمان وصل از رگولاتور بانک خازنی داده‌می‌شود این کلید هوشمند لحظه ای که اختلاف ولتاژ صفر‌‍است بانک خازنی را برقدارمی‌کند. در واقع این کلید به صورت سنکرون بانک خازنی را متصل‌می‌کند.
لینک مرتبط مقاله:
جریان هجومی ترانسفورماتور : محاسبه و تئوری
لینک زبان اصلی:
High Inrush Current in Capacitor Switching and Ways to Prevent It.