Årsager, karakteristika og begrænsende metoder til kondensatoromskifter-indkoblingsstrøm

I. Årsager til kondensatorskiftende startstrøm

Kerneårsagen til kondensatorskiftende startstrøm er, at en kondensator er en energilagringskomponent, og spændingen over dens terminaler kan ikke ændres brat. I tændingsøjeblikket svarer det til, at en "kapacitiv belastning pludselig er forbundet til kredsløbet" med ekstrem lav sløjfeimpedans, hvilket resulterer i en øjeblikkelig stor strømpåvirkning. De specifikke betingelser er detaljeret som følger:

 

1. Første omskiftning (uladet tilstand): I øjeblikket for kondensatorens første omskiftningsoperation er dens plader i en uladet tilstand, og startspændingen over terminalerne er 0. Efter tænding på dette tidspunkt påføres systemspændingen øjeblikkeligt til begge ender af kondensatoren. Da kondensatorspændingen ikke kan ændres brat, genereres en øjeblikkelig ladestrøm i kredsløbet. Denne strøm er kun begrænset af den totale sløjfeimpedans (inklusive linjeinduktans, transformatorlækageinduktans og kondensatorens egen ækvivalente seriemodstand ESR). Fordi den ækvivalente sløjfeimpedans er ekstremt lille (tæt på en kort-kredsløbstilstand) i det øjeblik, den tændes, genereres en stor startstrøm. Den maksimale startstrøm opstår sædvanligvis i tidspunktet for indkobling (relateret til fasen af ​​systemspændingen; når systemspændingen er tæt på spidsværdien under tænding, er startstrømmens amplitude relativt større).

 

2. Gen-omkobling uden tilstrækkelig afladning (ladet kobling): Hvis kondensatoren gen-tændes uden tilstrækkelig afladning efter at være blevet afbrudt og taget ud af drift, kan amplituden af ​​koblingsstartstrømmen nå det dobbelte af den første kobling (uladet tilstand). Kerneårsagen er, at efter at kondensatoren er afbrudt, forbliver restladninger på pladerne (hvis de ikke aflades, er restspændingen tæt på systemets nominelle fasespænding). Ved gen-tænding, hvis systemspændingen og kondensatorens restspænding er nøjagtigt i en modsat fasetilstand af "lige størrelse og modsat retning", er den øjeblikkelige potentialforskel på tværs af kondensatorterminalerne det dobbelte af den nominelle fasespænding, hvilket fører til en kraftig stigning i ladestrømmen og dermed en større koblingsstartstrøm. Derfor, for at undgå store indkoblingsstrømskader på udstyr forårsaget af ladet switching, skal kondensatoren være helt afladet (normalt afladet til under den sikre spænding gennem en afladningsmodstand), før den gen-tændes efter at være blevet afbrudt og taget ud af drift.

 

II. Beslægtede karakteristika for kondensatoromskifterindkoblingsstrøm

Amplitudemultiplet af kondensatoromskifterstartstrømmen er hovedsageligt relateret til to faktorer: For det første kapaciteten af ​​den tilsluttede kondensator (jo større kapacitet, jo større er startstrømamplituden normalt); for det andet, installationsstedets kortslutningskapacitet (jo større systemkortslutningskapacitet-, jo mindre er den ækvivalente sløjfeinduktans, jo større er startstrømamplituden og jo højere oscillationsfrekvens). Hvis kondensatoren er installeret i et kredsløb med stor kort-kredsløbskapacitet, er sløjfeinduktansen lille og impedansen lav, så startstrømmen har ikke kun en stor amplitude, men også en væsentlig højere oscillationsfrekvens.

 

Målte data viser, at i et konventionelt strømsystem er amplituden af ​​kondensatorens omskiftningsstartstrøm normalt 5 ~ 15 gange kondensatorens nominelle strøm (den specifikke værdi påvirkes af loop-parametre; for eksempel kan konfigurationen af ​​en seriereaktor reducere indkoblingsstrømmens amplitude betydeligt); indkoblingsstrømmens oscillationsfrekvens er generelt 250~400Hz (tilhørende høj-startstrøm); på samme tid ledsages en øjeblikkelig overspænding under omskiftningsprocessen, og dens amplitude er omkring 2~3 gange systemfasespændingen (denne overspænding er en forbigående overspænding med en ekstrem kort varighed, men den kan stadig påvirke kondensatorisoleringen).

Supplerende professionel forklaring: I praktisk ingeniørarbejde er en lille reaktor (indgangsstrømundertrykkelsesreaktor) normalt forbundet i serie i kondensatorsløjfen for at undertrykke koblingsstrømmen, hvilket kan begrænse startstrømmens amplitud til 2 ~ 5 gange den nominelle strøm og samtidig reducere den transiente overspændingsamplitude for at beskytte kondensatoren og sløjfeudstyret.

 

III. Metoder til at begrænse kondensatoromskiftningsindkoblingsstrøm

Kondensatorens driftsstrøm er ikke kun relateret til strømforsyningens grundspænding, men også positivt relateret til spændingsfrekvensen (ifølge den kapacitive reaktansformel X_C= 1/2πfC): når strømforsyningsspændingens bølgeform er forvrænget og høj-harmonisk spænding påføres kondensatoren, da den harmoniske frekvens er meget højere end grundfrekvensen, vil den kapacitive reaktans af kondensatoren blive væsentligt reduceret, hvilket fører til en væsentlig stigning i den kapacitive strømstyrke; samtidig er kondensatorstrømmen også positivt relateret til kapacitansen. Jo større kapacitansen er, jo mindre er den kapacitive reaktans, og jo større er den passerende strøm (inklusive grundstrøm og harmonisk strøm), hvilket yderligere forværrer spændingsbølgeformsforvrængningen og danner en ond cirkel.

 

1.For effektivt at begrænse kondensatorens omskiftningsstartstrøm og undertrykke virkningen af ​​høj-overtoner i strømnettet på kondensatoren, er seriekobling af en reaktor i kondensatorkredsen den mest almindeligt anvendte og effektive metode inden for teknik. Dens kerneprincip er:Jinneng elektriske jern-Kernereaktorer med harmoniske filterøge den totale induktive reaktans af kredsløbet, danne serieresonans med kondensatorens kapacitive reaktans (for specifikke harmoniske), hvilket ikke kun kan reducere afladningsstrømmen, når kondensatoren er tændt, men også undertrykke indtrængen af ​​harmonisk strøm. Hvis parametrene for seriereaktoren er korrekt valgt, kan koblingsstartstrømmen begrænses stabilt inden for udstyrets tilladte område.

Når seriereaktoren kun bruges til at begrænse koblingsstartstrømmen, bør dens kapacitet (reaktanshastighed) vælges som en lille værdi, normalt 0,2%~1% af kondensatorens nominelle kapacitet (reaktanshastighed 0,2%~1%). Teknisk drift og testdata viser, at når en reaktor med en seriereaktanshastighed på 0,2% er tilsluttet, kan kondensatorens omskiftningsstartstrøm undertrykkes betydeligt for at opfylde driftskravene til konventionelt udstyr; hvis harmonisk undertrykkelse (såsom undertrykkelse af 3. og 5. harmoniske) skal overvejes på samme tid, kan reaktanshastigheden øges passende (såsom 3 %, 5 %).

 

2.Ud over seriereaktoren er den indgangsstrøm-fri kondensatoromskifter (f.eks.tyristorkontakt) er også en almindeligt anvendt anordning til undertrykkelse af startstrøm. Denne type switch er hovedsageligt sammensat af en tovejs tyristor, triggerkredsløb, absorptionskredsløb, beskyttelseskredsløb og intelligent køleplade. Ved at stole på den uafhængigt patenterede nul-spændingskoblings-til og nul-strømsluknings-teknologi kan den realisere indkoblingsstrøm-fri og slag-fri omskiftning af kondensatorer med hurtig responshastighed og en gennemsnitlig responstid på mindre end 10ms. Det kan effektivt kompensere for det reaktive effektbehov for stødbelastninger og kan godt erstatte den traditionelle kontaktoromskifteranordning, hvilket undgår buestød og indkoblingsstrømproblem under kontaktorskift.