Wie entstehen stromabreißende Überspannungen, wenn ein Vakuum-Leistungsschalter einen Reaktor unterbricht? - Blog

Bei Feldeinsätzen kann es gelegentlich zu einem scharfen „Knall“ kommen, wenn aVakuum-Leistungsschalterunterbricht eine Nebenschlussdrossel – oft gefolgt von einem Fehler in der Drossel oder einem Kabelabschluss. Untersuchungen deuten häufig auf eine „stromabreißende Überspannung“ als Ursache hin. Wie genau entsteht diese Überspannung? Es ist eigentlich ganz einfach.

Three Technical Bottlenecks Of Our Country's Intelligent Vacuum Circuit Breakers Still Need To Be Overcome.

Stromhacken: Unterbrechen des Stroms, bevor er Null erreicht

Vakuum-Leistungsschalterbesitzen eine außergewöhnlich starke Lichtbogenlöschfähigkeit. Beim Unterbrechen kleiner induktiver Ströme kann der Leistungsschalter den Lichtbogen gewaltsam löschen, während der Strom noch mehrere Ampere beträgt, anstatt darauf zu warten, dass er seinen natürlichen Nulldurchgangspunkt erreicht. Dieses Phänomen wird als „Current Chopping“ bezeichnet. Da es sich bei einer Drossel um eine induktive Last handelt, kann die in der Induktivität gespeicherte magnetische Energie durch den plötzlichen Abfall des Stroms auf Null nicht mehr entweichen; Es wird in die im Stromkreis vorhandene Streukapazität gezwungen.

Energieübertragung treibt die Spannung in die Höhe

Kapazitäten – wie die Kapazität der Drossel gegen Erde oder die Kapazität des Kabels – bilden zusammen mit der Induktivität einen LC-Schwingkreis. Die gespeicherte magnetische Energie fließt in die Kondensatoren, lädt sie auf einen Spitzenwert auf und entlädt sich dann wieder, wodurch eine Schwingung entsteht. In dem Moment, in dem die magnetische Energie vollständig in elektrische Feldenergie umgewandelt wird, steigt die Spannung an den Kondensatoren auf ein sehr hohes Niveau – dies ist die stromzerhackende Überspannung. Die Schwingungsfrequenz kann mehrere Kilohertz erreichen, wobei die Amplitude möglicherweise um ein Vielfaches höher ist als die Systemspannung.

Höhere Zerhackerwerte und geringere Kapazität führen zu stärkeren Überspannungen

Ein größerer Abhackstromwert bedeutet mehr gespeicherte magnetische Energie, was zu einer höheren Überspannung führt. Ebenso führt eine kleinere Schaltungskapazität zu einem höheren Wellenwiderstand, was die Überspannung weiter verstärkt. Während der Hackstrom für aVakuum-LeistungsschalterLiegt die Spannung typischerweise bei etwa 5 A, können bestimmte Stromkreisparameter dazu führen, dass diese Überspannung Werte erreicht, die die Windungsisolierung der Drossel oder die Integrität der Kabelanschlüsse gefährden.

Der wahre Übeltäter ist oft nicht der aktuelle Hacker selbst

Ein entscheidendes Detail wird häufig übersehen: bei Feldtests mit 35 kVVakuum-LeistungsschalterBei der Unterbrechung von Drosselspulen ist die Überspannung, die allein durch Stromabreißer verursacht wird, oft nicht der gravierendste Faktor. Vielmehr ist es die „Wiederzündung“ in der ersten Phase bis zur Löschung, die anschließend eine gleichzeitige Unterbrechung über alle drei Phasen hinweg auslösen kann, die als primäre Ursache für diese hochfrequenten Überspannungen mit hoher Amplitude dient. Als Auslöser fungiert ein Stromabriss, während eine Wiederzündung die Situation eskaliert.

Das Verständnis dieses Mechanismus bildet die Grundlage für die Auswahl geeigneter RC-Dämpfer oder Überspannungsableiter, um sicherzustellen, dass Schaltüberspannungen innerhalb der Grenzen der Widerstandsfähigkeit der Isolierung bleiben.

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