Como evitar sobretensão no mecanismo de operação do disjuntor SF6
1. Existem muitas razões para o disparo de sobretensão interna do sistema elétrico:
1. Há sobretensões de frequência de energia causadas pela correspondência de parâmetros de linha e sobretensões operacionais causadas pela reignição do arco durante a operação do interruptor;
2. Além disso, existem sobretensões causadas pelo corte de carga de cargas indutivas e sobretensões ressonantes causadas pela conexão em série indutor-capacitor. Acidentes causados por sobretensões internas, especialmente sobretensões de operação, ocorrem ocasionalmente;
3. De acordo com as estatísticas, a sobretensão de frequência de energia geral não excederá 2 vezes a tensão de fase, a sobretensão operacional causada pelo corte da linha descarregada e a sobretensão causada por arcos intermitentes não excederá 3,5 vezes a tensão de fase, e a sobretensão de ressonância ferromagnética não excederá 3 vezes a tensão de fase.
4. No entanto, a experiência operacional real mostrou que acidentes ocorrem frequentemente quando várias sobretensões são sobrepostas umas às outras, e o múltiplo de sobretensão às vezes chega a ser de 7 a 8 vezes a tensão de fase nominal.
2. Sobretensão de operação:
Em um sistema de ponto neutro de 6-35 kV não aterrado diretamente, quando a carga é iniciada ou interrompida ou ocorre um acidente, o arco entre os contatos do mecanismo de operação do disjuntor SF6 reacende, o estado operacional muda repentinamente, fazendo com que a energia eletromagnética entre o capacitor e o indutor se convertam um no outro, resultando em uma sobretensão oscilante, ou seja, uma sobretensão de operação.
(1) Sobretensão de partida e fechamento do motor:
Teoricamente, quando o motor é fechado e ligado, a sobretensão gerada na extremidade do motor é: onde: é o valor instantâneo da tensão de fechamento; z: é a impedância da onda de choque do motor; Z: é a impedância da onda de choque do cabo. Geralmente, Z = 100-5000 Q, z = 20-50 Q, portanto, quando o motor é fechado e ligado, a sobretensão gerada na extremidade do motor pode atingir o dobro da tensão de fase.
Para o mecanismo de mola do disjuntor SF6 , a pré-ruptura geralmente ocorre antes do fechamento dos contatos, e o arco pode queimar e se extinguir dezenas de vezes. Essa sobretensão de pré-queima tem grande amplitude e uma frente de onda acentuada, o que pode representar uma grande ameaça ao isolamento do motor. O motor pode ser equipado com um protetor de sobretensão do tipo motor quando gera sobretensão.
(2) Sobretensão do motor no estado de partida:
A experiência operacional mostra que, ao desconectar a carga indutiva, a corrente indutiva é forçada a ser cortada quando não está em zero, o que é o chamado corte de corrente, fazendo com que a queima do arco entre os contatos do interruptor seja muito instável, e a forma de onda produza oscilações de alta frequência. A corrente repentina gerada no circuito indutivo induzirá uma tensão muito alta.
1) Sobretensão de corte de corrente Como o disjuntor a vácuo tem um bom desempenho de extinção de arco, ao desconectar uma pequena corrente, o arco a vácuo se extinguirá antes de cruzar zero. Como a corrente é cortada repentinamente, a energia retida no enrolamento indutivo do motor deve carregar a capacitância parasita do enrolamento e convertê-la em energia de campo elétrico. Para motores e transformadores, especialmente quando sem carga ou de pequena capacidade, é equivalente a um grande indutor, e a capacitância do circuito é pequena, portanto, uma grande sobretensão será gerada. Pode gerar sobretensão muito alta, mas devido à perda e à quebra dos contatos e circuitos causadas por uma certa resistência, tem um efeito inibitório considerável no valor da sobretensão. No entanto, esse efeito inibitório é limitado e não pode eliminar a sobretensão. Portanto, especialmente para cargas indutivas, ao usar disjuntores a vácuo como elementos operacionais, protetores de sobretensão devem ser instalados. Existem muitos tipos de protetores de sobretensão, e os usuários podem escolher de acordo com seus próprios objetos de proteção.
2) Sobretensão de desconexão simultânea trifásica:
A sobretensão de desconexão simultânea trifásica ocorre porque, quando o disjuntor desconecta pela primeira vez o arco de fase para gerar a reignição, a corrente de alta frequência que flui através do arco de fase faz com que a corrente de frequência de energia nas duas aberturas de arco de fase restantes ultrapasse rapidamente zero, causando o corte da fase não interrompida, e um fenômeno de interceptação de grande escala semelhante é gerado nas duas aberturas de arco de fase restantes, gerando assim uma sobretensão operacional mais alta. A sobretensão gerada é adicionada ao isolamento entre as fases. A sobretensão de desconexão trifásica é propensa a ocorrer ao desconectar motores de pequena e média capacidade ou cargas leves, portanto, um protetor de sobretensão combinado trifásico deve ser instalado.
3. Sobretensão de ressonância:
Sistemas elétricos complexos são compostos por uma série de circuitos oscilantes com diferentes frequências de auto-oscilação. A condição de oscilação é que a reatância indutiva e a reatância capacitiva sejam iguais, ou seja, 1, ou ∞L =, portanto, a frequência de ressonância (frequência natural de auto-oscilação) fo =. Quando operações de comutação são realizadas ou ocorre aterramento monofásico do sistema, a forma de onda de potência causará algumas alterações devido ao processo transitório, e a forma de onda de potência não senoidal contém uma série de harmônicos. Quando uma das frequências de auto-oscilação no circuito é exatamente igual a uma das frequências harmônicas da fonte de alimentação, ocorrerá uma sobretensão ressonante dessa frequência. A ressonância é um fenômeno estável e a duração da sobretensão ressonante pode ser muito longa. Uma vez que ocorre, geralmente causa consequências graves.
Sobretensão de ressonância ferromagnética
Em circunstâncias normais, a indutância no circuito é maior que a capacitância, mas por algum motivo, a tensão da indutância aumenta, a indutância fica magneticamente saturada, a reatância indutiva diminui e a reatância indutiva é igual à reatância capacitiva, ou mesmo a reatância indutiva é menor que a reatância capacitiva para formar uma reversão de fase, causando ressonância ferromagnética, excitando uma sobretensão de ressonância ferromagnética contínua de alta amplitude, e a sobretensão de ressonância ferromagnética não excederá 3 vezes a tensão de fase.
A prática mostra que a maioria deles está entre 1,5 e 2 vezes. A ressonância ferromagnética pode ser ressonância fundamental, ressonância harmônica de alta ordem e ressonância subharmônica. Embora a amplitude da sobretensão gerada por essa ressonância não seja alta, como a frequência de sobretensão é frequentemente muito menor que a frequência nominal, o núcleo está em um estado altamente saturado. Sua manifestação pode ser um aumento na tensão relativa, corrente de excitação excessiva ou oscilação de baixa frequência, causando flashover de isolamento, explosão de pára-raios, geração de componente de tensão de sequência zero de alto valor, fenômeno de aterramento virtual e indicação de aterramento incorreta. Em casos graves, também pode induzir mau funcionamento da proteção ou sobrecorrente no transformador de potencial, causando a queima da TV. Embora o 10kV esteja equipado com um dispositivo de dessintonização primário, o dispositivo de dessintonização primário não funcionará até que a ressonância ocorra. A ressonância ferromagnética pode durar muito tempo, mas devido à ação do dispositivo de dessintonização primário, a duração da ressonância é muito curta, mas não pode eliminar a ressonância da fonte.
Seja sobretensão operacional, ressonância linear ou ressonância ferromagnética, protetores de sobretensão e dispositivos de desafinação primários devem ser instalados no lado do barramento de 10 kV.
