Повторне запалення та restrike у вакуумних вимикачах при комутації конденсаторних батарей — різниця і чому це важливо

Комутація конденсаторних батарей (для компенсації реактивної потужності чи фільтрації гармонік) електрично важча для вимикача, ніж комутація звичайного навантаження: при відключенні конденсатор залишається зарядженим до пікового значення напруги, тоді як напруга мережі по інший бік вимикача через півперіоду вже змінила полярність. Це створює на розімкнених контактах напругу, яка може досягати приблизно подвоєного пікового значення — і саме при такому навантаженні різниця між повторним запаленням (re-ignition) і restrike, визначена в IEC 62271-100, набуває прямого практичного значення.

Визначення: інтервал нульового струму як розділова риса

IEC 62271-100 визначає обидва явища на основі того, як довго струм між контактами залишається нульовим після відключення вимикачем, вираженого в частках періоду промислової частоти:

• Повторне запалення (re-ignition): відновлення струму між контактами з інтервалом нульового струму менше чверті періоду після початкового відключення струму.
• Restrike: відновлення струму між контактами з інтервалом нульового струму чверть періоду або більше після початкового відключення струму.

Обидва явища являють собою пробій проміжку між контактами після того, як вимикач вже "відключив" струм — різниця полягає виключно в часі, що минає до виникнення цього пробою, а не у фізичній причині (яка в обох випадках є поєднанням надмірної відновлюваної напруги з ще недостатньо міцним діелектричним середовищем між контактами).

Примітка: точна межа в чверть періоду та точні умови випробувань, за яких ця різниця встановлюється в типових випробуваннях, визначені самим стандартом IEC 62271-100 і повинні перевірятися за актуальним текстом стандарту; ця стаття викладає основну логіку різниці, а не повну процедуру випробувань.

Restrike як критерій непридатності для комутаційних завдань конденсаторних батарей

Для вимикачів, спеціально призначених для комутації конденсаторних батарей (позначених класом комутації C1 або суворішим C2 за IEC 62271-100), діє правило: виникнення restrike під час типового випробування вважається відмовою вимикача для цього застосування. Restrike вказує на те, що діелектричне середовище між контактами не відновилося достатньо швидко, щоб витримати наростання відновлюваної напруги, що призводить до нового кидка струму, який додатково навантажує механічно та електрично комутоване коло — і сам вимикач — а також може призвести до значної перенапруги в мережі.

Повторне запалення, з коротшим інтервалом нульового струму, не обов'язково оцінюється так само, як restrike, але залишається так само значущою ознакою недостатнього діелектричного відновлення комутаційного середовища одразу після відключення.

Чому вакуумні вимикачі потребують тут особливої уваги

Вакуумні вимикачі зазвичай відновлюють свою діелектричну міцність між контактами дуже швидко після відключення струму, що в більшості застосувань робить їх дуже придатними. Однак при комутації ємнісних струмів (конденсаторні батареї, а також довгі, слабо навантажені кабелі) проблемою є не сама швидкість діелектричного відновлення, а поєднання цього швидкого відключення струму з високою відновлюваною напругою, що специфічно виникає при ємнісних комутаційних завданнях. З цієї причини вакуумний вимикач, що застосовується для комутаційних завдань конденсаторних батарей, явно специфікується класифікацією C1 чи C2 згідно з IEC 62271-100, а не передбачається придатним виключно на основі його загальної класифікації силового вимикача.

NSDD як окреме, відмінне явище

Окрім повторного запалення та restrike, IEC 62271-100 визначає третє, окреме явище: неперервний розрядний пробій (NSDD, non-sustained disruptive discharge). NSDD — це пробій проміжку між контактами, що відбувається після того, як вимикач вже відключив струм (зазвичай струм короткого замикання), але який не призводить до відновлення струму промислової частоти — розряд самостійно гасне. NSDD тому не прирівнюється до restrike чи повторного запалення і зазвичай оцінюється інакше в типових випробуваннях: обмежена кількість NSDD вважається допустимою в деяких випробуваннях, тоді як restrike при комутаційному завданні конденсаторної батареї є відмовою.

Практична значущість

Під час вибору чи оцінювання вакуумного вимикача для установки конденсаторної батареї (див. також гід про компенсацію реактивної потужності та гід про розстроєні реактори та резонанс у конденсаторних батареях) важливо явно перевірити, чи класифікований вимикач згідно зі своєю заводською табличкою та сертифікатом типового випробування для ємнісних комутаційних завдань (C1/C2) за IEC 62271-100, а не передбачати, що будь-який вакуумний вимикач, придатний для звичайної комутації навантаження, автоматично придатний і для комутації конденсаторних батарей.

Типові помилки

1. Застосування вакуумного вимикача без класифікації C1/C2 для комутаційних завдань конденсаторних батарей з припущення, що сама швидка діелектрична регенерація вакуумної техніки дає достатній захист від restrike.
2. Розгляд restrike і повторного запалення як одного й того самого явища, тоді як IEC 62271-100 явно розрізняє їх за тривалістю інтервалу нульового струму, з різними критеріями оцінювання в типових випробуваннях.
3. Плутанина NSDD з restrike, тоді як NSDD не викликає відновлення струму промислової частоти і, отже, є принципово іншим, загалом менш критичним явищем.
4. Недооцінка відновлюваної напруги при комутації конденсаторних батарей без розуміння того, що фазовий зсув між напругою конденсатора та напругою мережі може підняти її приблизно до подвоєного нормального пікового значення.

Пов'язане

• Компенсація реактивної потужності
• Розстроєні реактори та резонанс у конденсаторних батареях
• Незалежний розчіплювач (MX) проти розчіплювача мінімальної напруги (MN)