Uzroci, karakteristike i metode ograničenja udarne struje uključivanja kondenzatora

I. Uzroci udarne struje uključivanja kondenzatora

Osnovni uzrok udarne struje prebacivanja kondenzatora je taj što je kondenzator komponenta za skladištenje energije, a napon na njegovim terminalima ne može se naglo promijeniti. U trenutku uključivanja, to je ekvivalentno "kapacitivnom opterećenju koje se iznenada priključuje na kolo" s izuzetno niskom impedancijom petlje, što rezultira trenutnim velikim udarom struje. Specifični uslovi su detaljno opisani kako slijedi:

 

1. Prvo prebacivanje (nenapunjeno stanje): U trenutku prvog uključivanja kondenzatora njegove ploče su u nenapunjenom stanju, a početni napon na terminalima je 0. Nakon uključivanja u ovom trenutku, napon sistema se trenutno primjenjuje na oba kraja kondenzatora. Budući da se napon kondenzatora ne može naglo promijeniti, trenutna struja punjenja se stvara u kolu. Ova struja je ograničena samo ukupnom impedancijom petlje (uključujući linijsku induktivnost, induktivnost curenja transformatora i sopstveni ekvivalentni serijski otpor ESR kondenzatora). Budući da je ekvivalentna impedansa petlje izuzetno mala (blizu kratkog-stanja spoja) u trenutku uključivanja, stvara se velika udarna struja. Maksimalna udarna struja obično se javlja u trenutku uključivanja (vezano za fazu napona sistema; kada je napon sistema blizu vršne vrijednosti prilikom uključivanja, amplituda udarne struje je relativno veća).

 

2. Ponovno -uključivanje bez dovoljnog pražnjenja (napunjeno prebacivanje): Ako se kondenzator ponovo -uključuje bez dovoljnog pražnjenja nakon što je prekinut i isključen iz rada, amplituda uklopne struje može dostići dvostruko veću od prvog uključivanja (nenapunjeno stanje). Osnovni razlog je taj što nakon što je kondenzator prekinut, zaostala naelektrisanja ostaju na pločama (ako se ne isprazne, preostali napon je blizu nazivnog faznog napona sistema). Prilikom ponovnog-uključivanja, ako su napon sistema i preostali napon kondenzatora tačno u suprotnom faznom stanju "jednake veličine i suprotnog smjera", trenutna razlika potencijala na terminalima kondenzatora je dvostruko veća od nazivnog faznog napona, što dovodi do naglog povećanja struje punjenja, a time i veće struje uključivanja. Stoga, kako bi se izbjegla velika oštećenja opreme udarnom strujom uzrokovana prebacivanjem napunjenih, kondenzator mora biti potpuno ispražnjen (obično ispražnjen na ispod sigurnog napona kroz otpornik za pražnjenje) prije nego što se ponovo - uključi nakon što se isključi i isključi iz rada.

 

II. Povezane karakteristike udarne struje prebacivanja kondenzatora

Amplitudni višekratnik udarne struje uključivanja kondenzatora uglavnom je povezan s dva faktora: prvo, kapacitetom priključenog kondenzatora (što je veći kapacitet, to je obično veća amplituda udarne struje); drugo, kapacitet kratkog-kapaciteta instalacijskog mjesta (što je veći kapacitet kratkog-spoja sistema, to je manja ekvivalentna induktivnost petlje, veća je amplituda udarne struje i veća frekvencija oscilovanja). Ako je kondenzator instaliran u kolu sa velikim kapacitetom kratkog-spoja, induktivnost petlje je mala, a impedansa niska, tako da udarna struja ne samo da ima veliku amplitudu već i značajno veću frekvenciju oscilovanja.

 

Izmjereni podaci pokazuju da je u konvencionalnom elektroenergetskom sistemu amplituda udarne struje uključivanja kondenzatora obično 5~15 puta veća od nazivne struje kondenzatora (na specifičnu vrijednost utiču parametri petlje; na primjer, konfiguracija serijskog reaktora može značajno smanjiti amplitudu udarne struje); frekvencija oscilacije udarne struje je općenito 250~400Hz (pripada visokoj -uletnoj struji); u isto vrijeme, trenutni prenapon je praćen tokom procesa prebacivanja, a njegova amplituda je oko 2~3 puta veća od napona faze sistema (ovaj prenapon je prolazni prenapon s ekstremno kratkim trajanjem, ali još uvijek može utjecati na izolaciju kondenzatora).

Dodatno stručno objašnjenje: U praktičnom inženjeringu, da bi se potisnula udarna struja uključivanja, mali prigušnik (reaktor za suzbijanje inrusne struje) se obično povezuje serijski u kondenzatorsku petlju, što može ograničiti amplitudu udarne struje na 2 ~ 5 puta veću od nazivne struje, a istovremeno smanjiti prolaznu prenaponsku opremu i zaštititi amplitudu kapacitora.

 

III. Metode za ograničavanje udarne struje prebacivanja kondenzatora

Radna struja kondenzatora nije povezana samo sa osnovnim naponom napajanja, već i pozitivno povezana sa frekvencijom napona (prema formuli kapacitivne reaktanse X_C= 1/2πfC): kada je talasni oblik napona napajanja izobličen i na kondenzator se primjenjuje harmonijski napon visokog-reda, budući da je frekvencija harmonika mnogo viša od osnovne frekvencije, kapacitivna reaktanca kondenzatora će se značajno smanjiti, što će dovesti do značajnog povećanja harmoničke struje koja prolazi kroz kapacitor; u isto vrijeme, struja kondenzatora je također pozitivno povezana sa kapacitivnošću. Što je veći kapacitet, to je manja kapacitivna reaktansa i veća je prolazna struja (uključujući osnovnu struju i harmonsku struju), što dodatno pogoršava izobličenje valnog oblika napona i formira začarani krug.

 

1. Da bi se efektivno ograničila udarna struja uključivanja kondenzatora i suzbio uticaj visokog{1}}harmonika u energetskoj mreži na kondenzator, povezivanje reaktora u seriju u kondenzatorskoj petlji je najčešće korištena i efikasna metoda u inženjerstvu. Njegov osnovni princip je:Jinneng Electric Iron-Reaktori sa jezgrom harmoničnih filterapovećati ukupnu induktivnu reaktanciju kola, formirati serijsku rezonanciju sa kapacitivnom reaktancijom kondenzatora (za specifične harmonike), što ne samo da može smanjiti struju pražnjenja kada je kondenzator uključen, već i suzbiti prodor harmoničke struje. Ako su parametri serijskog reaktora pravilno odabrani, struja uključivanja može biti stabilno ograničena unutar dozvoljenog raspona opreme.

Kada se serijski reaktor koristi samo za ograničavanje struje uključivanja, njegov kapacitet (stopa reaktancije) treba odabrati kao malu vrijednost, obično 0,2%~1% nazivnog kapaciteta kondenzatora (stopa reaktancije 0,2%~1%). Inženjerski rad i podaci ispitivanja pokazuju da kada je priključen reaktor sa serijskom stopom reaktancije od 0,2%, udarna struja uključivanja kondenzatora može biti značajno potisnuta kako bi se zadovoljili radni zahtjevi konvencionalne opreme; ako istovremeno treba uzeti u obzir potiskivanje harmonika (kao što je potiskivanje 3. i 5. harmonika), stopa reaktancije se može na odgovarajući način povećati (kao što je 3%, 5%).

 

2.Pored serijskog reaktora, prekidač za prebacivanje kondenzatora bez udarne struje-(kao npr.tiristorski prekidač) je također često korišten uređaj za suzbijanje udarne struje. Ovaj tip prekidača se uglavnom sastoji od dvosmjernog tiristora, okidača, apsorpcionog kruga, zaštitnog kruga i inteligentnog hladnjaka. Oslanjajući se na nezavisno patentiranu tehnologiju uključivanja-uključenja nultog{2}}napona{3}}i nulte{4}}isključivanja{5}}isključivanja, može ostvariti {{6}besplatno i udarno-preključivanje kondenzatora bez udarne struje, sa velikom brzinom odziva i prosječnim vremenom odziva manjim od 10ms. Može učinkovito kompenzirati zahtjeve za reaktivnom snagom udarnih opterećenja, i može dobro zamijeniti tradicionalni sklopni uređaj, izbjegavajući udar luka i problem udarne struje tokom prebacivanja kontaktora.