3 Setembro 2020
Usando os benefícios do disjuntor Tavrida para chaveamento capacitivo
Introdução
Como muitos de nossos clientes vem comentando, disjuntores Tavrida oferecem extrema vida longa mecânica e elétrica – com quantidade de operações similar a um contator, e também oferece toda a funcionalidade completa do disjuntor.Esta combinação de parâmetros é bastante singular, o que resulta em uma série de perguntas dos nossos clientes dispostos a beneficiar destes em sua aplicação.
Não é demais dizer que a maioria das solicitações se referem a correção de fator de potência ou de comutação filtro harmônico. A razão é muito simples - essa carga é trocada pelo menos três vezes ao dia para compensar as perdas da rede ou distorção harmônica causadas pelas flutuações de consumo diário. Brusco aumento da geração distribuída faz o número de operações de chaveamento de tais instalações ainda maiores necessárias para a produção de energia que muda durante o dia .
Somado a tudo isso, o disjuntor deve realizar pelo menos mil operações por ano. Obviamente, nenhum operador está disposto a realizar inspeções em no disjuntor todos os anos e, e realizar serviços de manutenção. É aí que Tavrida fornecerá uma grande vantagem.
No entanto, provavelmente todos já ouviram que a carga de chaveamento como capacitores, reatores shunt ou filtros harmônicos tem algumas peculiaridades. Abaixo nós descrevemos de forma pratica a fornecer-lhes um guia de como obter todos os disjuntores benefícios que você precisa quando utilizado para compensação da potência capacitiva e filtros harmônicos de comutação.
Chaveamento de capacitores
Todo profissional da área de elétrica sabe que o disjuntor interrompe a corrente alternada em seu zero. Portanto, depois que um capacitor é desligado, ele está totalmente carregado com a amplitude da tensão nominal da rede. Isto significa que no meio ciclo depois TH, interruptor o vácuo recebe o dobro da tensão de rede. Ou seja, temos o dobro da tensão através no disjuntor!O que aconteceria se o gap de vácuo (ocasionalmente) quebrasse neste exato momento? Um processo transiente iria começar a recarregar o capacitor para a tensão da rede, no entanto, com um efeito de overshoot de um processo de oscilação. Quando a corrente do capacitor for zero novamente, o disjuntor irá interrompê-lo facilmente (lembre-se que o disjuntor está aberto). No entanto, este tempo de descarga do capacitor é3x a amplitude da tensão nominal da rede. Agora temos 4x a tensão de amplitude no Disjuntor a vácuo em meio período. Caso n ocorre novamente, se obtém 5x no capacitor, etc ... Com certeza alguma peça de equipamento conectado a essa rede vai falhar sob estas condições.
A uma primeira vista, por que a primeira queda pode ocorrer? Mesmo a tensão duplicada no gap de vácuo ainda é muito pequena para causar problemas para o disjuntor a vácuo projetado para suportar a tensão de frequência Industrial. Por exemplo, de 13,8 kV rede com 11.3kV entre fase-terra ligado à terra, mesmo duplicado, fornece 22.6kV através gap . Um gap projetado para suportar picos de 54kV (com base em 38kV PFWV RMS). Isso parece mais do que o dobro do permitido, então por que essa tensão seria um problema?
Extrema Complexidade
Trocando em miúdos, (que inúmeros Cientistas, incluindo o nosso P & D já investigou exaustivamente) raramente, vácuo do disjuntor pode quebrar quando durante o chaveamento da carga capacitiva porque há alguns “detritos ” no intervalo de vácuo e rugosidade pegado ao contato das superfícies, após o disparo causado pela energização do capacitor . Por quê? Porque em comparação com qualquer outro tipo de carga, a corrente do capacitor aumenta muito rapidamente após a quebra inicial do da rigidez dielétrica do disjuntor a vácuo no processo de fechamento. Tão rápido que a corrente atinge valores significativos ou mesmo máximos enquanto a ampola a vácuo ainda não está fechada mecanicamente. Esta corrente iria aquecer uma porção muito pequena da superfície de contato com o material e fundi-lo. Imediatamente após o fechamento mecânico, esse material se fundiria completamente.Posteriormente, quando necessário o trip do disjuntor, essas fissuras derretidas em numerosas partículas de tamanhos diferentes, preenchem o intervalo e, juntamente com a rugosidade do contato no ponto de fusão, reduzirá a distância dielétrica do vácuo, que é necessária para suportar a elevação de tensão.
Como já se deve ter percebido, existem duas maneiras de resolver o problema:
1) Aumentar o gap do contato para suporta a tensão, independente de quaisquer partículas dentro dele
2) Diminuir a quantidade de partículas que, por sua vez, diminuem a tensão de ruptura do gap
Capacidade de resistência dielétrica no vácuo
Como aumentar o gap de vácuo para suportar essa situação? A maneira óbvia é aumentar seu tamanho, mas não. Basta olhar para o gráfico abaixo [1] que mostra a rigidez dielétrica do disjuntor a vácuo dependendo do tamanho do intervalo. A tensão de ruptura aumenta gradualmente, no entanto, quanto maior a lacuna, menor o aumento.Nota! Nunca tente alcançar a tensão de frequência industrial de 160kV industrial em um disjuntor a vácuo no intervalo de 5 mm. O gráfico abaixo é aplicável para superfícies com tratamento ideal em condições de laboratório na qual pode-se verificar no artigo original. No entanto, o efeito em si é claro.
Imagine que você escolha entre retirar 2 gaps de 5 mm ou uma de 10 mm. Primeira opção irá fornecer quase o dobro da sua capacidade!
Espaço de vácuo mais limpo
Um espaço de vácuo mais limpo de vácuo na tensão de pico é fornecido por menor pontos de derretimento no pré-fechamento. Embora não possamos definir diretamente o tamanho de tal ponto, aqui estão alguns conceitos dos critérios elétricos para avaliar a aplicação disjuntor a partir deste ponto de vista. Na Tavrida, usamos valores simples, mas comprovados em campo, de um pico de corrente de energização de um capacitor.Por sua vez, a corrente de pico de energização do capacitor é influenciada por:
1) tamanho Capacitor – quanto maior ele for, maior será o pico.
2) Indutância em série. Quanto maior a indutância entre a fonte de alimentação e o capacitor, menor será a corrente de pico de energização. qualquer indutância entre a fonte de alimentação e o capacitor contribuirá para este efeito - barramentos, linhas aéreas, transformadores, indutância dedicada, etc.
Para estimar se o disjuntor pode ser usado para chaveamento capacitivo em um ponto específico da rede, profissional da área de energia deve saber o valor seguro da corrente de energização de pico para um disjuntor a vácuo específico. na Tavrida, fizemos várias pesquisas para definir esse valor. A corrente de energização de pico real deve ser calculada para a aplicação e comparada com aquela segura para o disjuntor.
Para auxiliar nossos clientes na seleção adequada do disjuntor a vácuo, realizamos pesquisas sobre a aplicabilidade do disjuntor, mediante solicitação. Para executar o levantamento, consideramos um diagrama unifilar da instalação elétrica completa. Não só o capacitor, mas também os elementos próximos, como capacitores ligados em paralelo ou segmentos de rede maiores, podem influenciar o resultado. Executamos o cálculo da corrente de energização de pico para vários ângulos de fase de fechamento do disjuntor para definir o pior cenário. Um dos exemplos de cálculo de corrente de pico a energização é mostrada na figura abaixo.
Conclusão
A aplicação de disjuntores a vácuo para comutação de filtros capacitivos e harmônicos requer experiência do fabricante do disjuntor, que deve conhecer o valor crítico da corrente de energização de pico do capacitor e os parâmetros de capacidade de resistência do interruptor a vácuo. Isso é necessário para oferecer o tipo de disjuntor adequado e avaliar sua aplicação considerando a corrente máxima de pico de energização do capacitor que pode ocorrer na instalação.[1] CIGRE WG A3.27, “The Impact of the Application of Vacuum Switchgear at Transmission Voltages”, CIGRE Technical Brochure 589, p. 17, 2014
