Bobina de supresión de arco
La función de la bobina de extinción de arco es extinguir el arco. Esta bobina inductiva con núcleo de hierro se conecta entre el neutro del transformador (o generador) y tierra, formando un sistema de puesta a tierra. Las líneas de transmisión del sistema eléctrico se conectan a tierra mediante bobinas de extinción de arco, un tipo de sistema de puesta a tierra de baja corriente. Durante el funcionamiento normal, no circula corriente por la bobina. Cuando un rayo impacta la red eléctrica o se produce una puesta a tierra de arco monofásico, el potencial del neutro se eleva hasta la tensión de fase. En este momento, la corriente inductiva que fluye por la bobina de extinción de arco y la corriente de falla capacitiva de la puesta a tierra monofásica se compensan mutuamente, compensando la corriente de falla. La corriente residual tras la compensación se vuelve muy pequeña e insuficiente para mantener el arco, extinguiéndolo por sí sola. De esta forma, la falla a tierra se puede eliminar rápidamente sin causar sobretensión.
Cuando ocurre una falla de cortocircuito, la corriente del condensador de compensación evita la bobina inductiva generada por el arco, que es un tipo de sistema de puesta a tierra de baja corriente.
Principio de funcionamiento:
La función de la bobina de supresión de arco es compensar la corriente capacitiva que fluye a través del punto de falla cuando se produce una falla a tierra monofásica en la red eléctrica. La bobina de supresión de arco proporciona corriente inductiva para reducir la corriente en el punto de falla por debajo de 10 A, lo que ayuda a prevenir la reencendido del arco tras el cruce por cero, logrando así el objetivo de supresión de arco, reduciendo la probabilidad de sobretensión de alta amplitud y evitando que el accidente se extienda aún más. Una bobina de supresión de arco correctamente ajustada no solo reduce eficazmente la probabilidad de sobretensión a tierra del arco, sino que también suprime eficazmente la amplitud de la sobretensión, a la vez que minimiza el daño térmico en el punto de falla y la tensión de la red de tierra.
Desde la perspectiva del uso de la bobina de supresión de arco, cuanto menor sea el valor absoluto del grado de desintonización, mejor. Es recomendable que esté en un estado completamente compensado, es decir, ajustado al punto de resonancia. Sin embargo, durante el funcionamiento normal de la red eléctrica, las bobinas de supresión de arco con una pequeña desintonización generarán diversas sobretensiones resonantes. Por ejemplo, en una red eléctrica de una mina de carbón de 6 kV, cuando la bobina de supresión de arco está en un estado completamente compensado, la tensión de desplazamiento del punto neutro de la red en funcionamiento normal en estado estacionario es de 10 a 25 veces mayor que la de la red no compensada, lo que se conoce comúnmente como sobretensión resonante en serie. Además, diversas operaciones de la red eléctrica (como la entrada de grandes motores, el cierre asíncrono de interruptores, etc.) pueden generar sobretensiones peligrosas. Por lo tanto, durante el funcionamiento normal de la red eléctrica o en otras fallas que no sean fallas a tierra monofásicas, la pequeña bobina de supresión de arco con desintonización no representa un factor de seguridad, sino un riesgo para la red eléctrica. En resumen, cuando no hay una falla a tierra monofásica en la red eléctrica, es conveniente que la bobina de supresión de arco funcione lejos del punto de resonancia. La bobina de supresión de arco, que funciona en estado completo, suele incorporar resistencias de amortiguación para suprimir la sobretensión por resonancia, y la experiencia práctica ha demostrado buenos resultados.
Características estructurales:
Las características de la bobina de supresión de arco magnético polarizada son: control eléctrico continuo, estructura totalmente estática, sin piezas móviles internas, sin contactos, amplio rango de ajuste, alta confiabilidad y rápida velocidad de ajuste. El principio básico de funcionamiento de esta bobina consiste en aplicar una corriente de excitación continua para modificar la resistencia magnética del núcleo de hierro, modificando así el valor de reactancia de la bobina. Permite ajustar el valor de inductancia en milisegundos con alto voltaje.
Método de control:
El uso de la compensación dinámica resuelve fundamentalmente la contradicción entre la sobretensión resonante en serie del sistema de compensación y la compensación óptima. Como es bien sabido, las bobinas de supresión de arco no ofrecen ninguna ventaja durante el funcionamiento normal de las redes eléctricas de alta tensión. Si se ajustan a un estado de compensación completa o casi completa en este momento, puede producirse una sobretensión de resonancia en serie, lo que provoca un aumento de la tensión en el punto neutro. Diversas operaciones normales en la red eléctrica y diversas fallas fuera de la puesta a tierra monofásica también pueden generar sobretensiones peligrosas. Por lo tanto, durante el funcionamiento normal de la red eléctrica, ajustar la bobina de supresión de arco para seguir los cambios en la corriente de capacitancia de la red es perjudicial. Por esta razón, el departamento de energía estipula que "las bobinas de supresión de arco fijas no pueden funcionar en estado de compensación completa o casi completa". Dispositivos de compensación automática similares en China son sistemas de seguimiento que ajustan la bobina de supresión de arco a un estado de compensación completa antes de que se produzca una falla a tierra en la red eléctrica, esperando a que ocurra. Esto se hace para evitar una sobretensión de resonancia en serie excesiva mediante la conexión de una resistencia de amortiguación en serie con la bobina de supresión de arco. Esta resistencia limita la sobretensión de resonancia en estado estacionario a un rango aceptable y no resuelve el problema de la sobretensión de resonancia transitoria. Además, debido a la limitación de potencia de la resistencia, esta debe desconectarse rápidamente tras una falla a tierra, lo que sin duda añade un factor de riesgo a la red eléctrica. La bobina de supresión de arco magnético polarizada no utiliza el método de limitación de la sobretensión de resonancia en serie, sino que adopta un método de compensación dinámica que evita el punto de resonancia, lo que previene fundamentalmente la aparición de resonancia en serie. Es decir, durante el funcionamiento normal de la red eléctrica, no se aplica corriente de excitación y la bobina de supresión de arco se sintoniza a un estado alejado del punto de resonancia, pero la magnitud de la corriente de capacitancia de la red eléctrica se detecta en tiempo real. Cuando se produce una conexión a tierra monofásica en la red eléctrica, la bobina de supresión de arco se ajusta instantáneamente (aproximadamente 20 ms) para lograr una compensación óptima.
Características ventajosas:
La puesta a tierra monofásica del punto neutro a través de la bobina de supresión de arco en la red eléctrica tiene las siguientes características:
(1) Al igual que en una red eléctrica sin conexión a tierra neutra, el voltaje de tierra relativo a la falla es cero y el voltaje de tierra relativo sin falla aumenta hasta el voltaje de línea, lo que da como resultado un voltaje de secuencia cero, que es mayor o igual que el voltaje de fase durante el funcionamiento normal de la red eléctrica, así como una corriente de secuencia cero.
(2) El voltaje en ambos extremos de la bobina de supresión de arco es voltaje de secuencia cero, y la corriente de la bobina de supresión de arco pasa a través del punto de falla de conexión a tierra y la fase de falla de la línea de falla, pero no a través de la línea sin falla.
(3) Si el sistema adopta un método de compensación completa, la corriente de secuencia cero de las líneas con y sin falla es su propia corriente de capacitancia a tierra, y la dirección de esta corriente va del bus a la línea. Por lo tanto, es imposible utilizar la magnitud y la dirección de la corriente de estado estacionario para determinar la falla.
(4) Cuando el sistema adopta el método de sobrecompensación, la corriente de secuencia cero que fluye a través de la línea de falla es igual a la suma de la corriente de capacitancia de tierra y la corriente residual en el punto de puesta a tierra de la línea. Su dirección es la misma que la de la corriente de secuencia cero de la línea sin falla, apuntando desde la barra colectora hacia la línea y con la misma fase. Por lo tanto, es imposible utilizar la diferencia de dirección para distinguir entre la línea de falla y la línea sin falla. En segundo lugar, debido al bajo grado de sobrecompensación, también es difícil utilizar la diferencia en la magnitud de la corriente de secuencia cero para identificar líneas defectuosas, como en un sistema sin neutro puesto a tierra.
Clasificación de las bobinas de supresión de arco:
El tipo de ajuste por entrehierro pertenece al sistema de compensación de seguimiento. La bobina de supresión de arco posee una estructura de núcleo móvil que logra un ajuste continuo de la inductancia modificando la resistencia magnética del circuito magnético mediante el movimiento del núcleo de hierro. Sin embargo, este ajuste solo puede realizarse en condiciones de baja o nula tensión, y la relación entre los límites superior e inferior de su rango de ajuste de inductancia es de 2,5 veces. En condiciones normales de funcionamiento de la red eléctrica del sistema de control, ajuste la bobina de supresión de arco hasta una compensación casi completa y conecte una resistencia de aproximadamente 100 ohmios en serie con la bobina. Esto se utiliza para limitar la sobretensión de resonancia en serie y mantener el valor de sobretensión en estado estacionario dentro del rango admisible (tensión de fase con un aumento del potencial del punto neutro inferior al 15%). En caso de conexión a tierra monofásica, la resistencia debe cortocircuitarse en 0,2 segundos para lograr una compensación óptima; de lo contrario, existe riesgo de explosión. Las principales desventajas de este producto son cuatro:
Debido a su estructura con piezas móviles ascendentes y descendentes, la bobina de supresión de arco de núcleo dinámico produce un ruido de vibración considerable al someterse a alta tensión. Además, a medida que aumenta el tiempo de uso, la holgura interna se acentúa, lo que resulta en un aumento del ruido. La resistencia en serie es de aproximadamente 3 kW y 100 Ω. Cuando la corriente de compensación es de 50 A, se requiere una resistencia de 250 kW para un funcionamiento prolongado. Por lo tanto, tras la conexión a tierra, la resistencia debe desconectarse rápidamente; de lo contrario, existe riesgo de explosión. Esto afecta la fiabilidad de todo el dispositivo.
Debido a que incluso pequeños cambios en el entrehierro pueden causar cambios significativos en la inductancia, la precisión del ajuste del entrehierro mediante componentes mecánicos en los motores dista mucho de ser suficiente. El coste del ajuste hidráulico es excesivo.
Durante el funcionamiento normal de la red eléctrica, la bobina de supresión de arco se encuentra en un estado de compensación completa o casi completa. Si bien existe una resistencia resonante en serie para limitar la sobretensión resonante en estado estacionario dentro del rango admisible, diversas perturbaciones en la red eléctrica (como la conmutación de motores de gran potencia, el cierre asíncrono, etc.) agravan el riesgo de sobretensión transitoria.
Después de instalar este producto, el dispositivo de selección de línea de puesta a tierra monofásica direccional de energía existente en la red eléctrica no puede seguir utilizándose.
Este dispositivo pertenece a un sistema de compensación de seguimiento, y la única diferencia entre él y el tipo de entrehierro es que la bobina de supresión de arco de tipo núcleo dinámico se reemplaza por una bobina de supresión de espiras en carga. Este tipo de bobina de supresión de arco es una modificación de la bobina de supresión de espiras manual original mediante el uso de un interruptor de ajuste en carga para cambiar el número de espiras del devanado de trabajo, con el fin de ajustar la inductancia. Su modo de funcionamiento es exactamente el mismo que el tipo de entrehierro, y también utiliza resistencias en serie para limitar la sobretensión por resonancia. En comparación con el tipo de entrehierro, este dispositivo elimina el alto ruido de la bobina de supresión de arco, pero sacrifica el efecto de compensación. La bobina de supresión de arco no puede ser ajustada continuamente y solo puede ser ajustada en etapas discretas, lo que resulta en un efecto de compensación deficiente. También tiene las desventajas de alto nivel de sobretensión, imposibilidad de utilizar el dispositivo de selección de puesta a tierra direccional original en la red eléctrica y el riesgo de explosión causado por la resistencia conectada en serie. Además, este dispositivo es relativamente desordenado y consta de cuatro partes de equipo (transformador de puesta a tierra, bobina de supresión de arco, caja de resistencia, gabinete de control), lo que hace que la instalación y la construcción sean más complejas.
Durante el funcionamiento normal de la red eléctrica, la bobina de supresión de arco de espira ajustable mide la amplitud de la corriente que fluye a través de ella en tiempo real para calcular la corriente de capacitancia a tierra en el modo de corriente de la red eléctrica. Con base en el valor mínimo de corriente residual preestablecido, el controlador ajusta la toma de regulación de voltaje en carga al nivel de compensación requerido. Cuando se produce una falla a tierra, se compensa la corriente de capacitancia durante la conexión a tierra para limitar la corriente residual en el punto de falla dentro del rango establecido.
Básicamente, se conectan en paralelo varios conjuntos de condensadores con silicio controlable (o interruptor de vacío) en el lado secundario de la bobina de supresión de arco para ajustar el valor de la impedancia de capacitancia del condensador del lado secundario. Según el principio de conversión de impedancia, el ajuste de la impedancia de capacitancia del lado secundario permite satisfacer la necesidad de modificar la corriente de inductancia del lado primario.
La bobina de supresión de arco de silicio controlable se utiliza para conectar el devanado primario de un transformador de alta impedancia de cortocircuito, como devanado de trabajo, al punto neutro de la red de distribución, y el devanado secundario como devanado de control, que se cortocircuita mediante dos silicios controlables conectados en sentido inverso. El ángulo de conducción del silicio controlable se ajusta de 0 a 180°, de modo que su impedancia equivalente varía entre infinito y cero. La corriente de compensación de salida se puede ajustar de forma continua y continua entre cero y el valor nominal. El silicio controlable funciona en un circuito sin condensadores conectado en serie con un inductor, y sus condiciones de operación están exentas de la amenaza de picos de tensión y del impacto de cambios bruscos de corriente, lo que garantiza su fiabilidad. Sus características son las siguientes:
(1) Al utilizar la tecnología de tiristores, la corriente de compensación se puede ajustar de forma continua e infinita dentro del rango de 0 a 100 % de la corriente nominal, logrando una compensación precisa en un amplio rango y adaptándose a los diferentes requisitos de capacidad de la red de distribución en diferentes etapas de desarrollo.
(2) Al utilizar la impedancia de cortocircuito como impedancia de trabajo, las características de voltio amperio mantienen una excelente linealidad dentro del rango de 0-110 % UN, lo que permite una compensación precisa.
(3) La bobina de supresión de arco es ajustable y no requiere la instalación de resistencias de amortiguación o resonancia en serie, lo que no solo mejora la confiabilidad de la operación sino que también simplifica el equipo.
(4) Después de que ocurre una falla de conexión a tierra monofásica, la bobina de supresión de arco puede generar una corriente de compensación en 5 ms como máximo para suprimir la luz del arco y evitar el cortocircuito de fase a fase causado por la ionización del aire causada por la luz del arco; al mismo tiempo, puede eliminar eficazmente fallas de conexión a tierra monofásicas consecutivas con intervalos cortos.
(5) El conjunto completo de equipos no tiene transmisión ni mecanismo giratorio, es de alta confiabilidad, bajo nivel de ruido y su operación y mantenimiento son sencillos.
La bobina de supresión de arco magnético polarizada no utiliza el método de limitación de sobretensión resonante en serie. Esta bobina utiliza un segmento de núcleo de hierro magnetizado dispuesto dentro de la bobina de CA. Al modificar la magnitud de la corriente de excitación de CC aplicada, se modifica la conductividad magnética del núcleo de hierro, logrando así modificar el valor de reactancia de la bobina. Cuando la red eléctrica funciona con normalidad, no se aplica corriente de excitación y la bobina de supresión de arco se sintoniza a un estado alejado del punto de resonancia, pero la magnitud de la corriente de capacitancia de la red se detecta en tiempo real. Cuando la red eléctrica está conectada a tierra monofásicamente, la bobina de supresión de arco se ajusta instantáneamente (aproximadamente 20 ms) para lograr una compensación óptima.
Estándar del producto:
GB/T 1094.6-2011IEC 60076-6 ： 2007
GB/T 1094.1-2011 IEC 60076-1 ： 2011
GB/T 1094.3-2017IEC 60076-3 ： 2013
Aviso de pedido:
Estamos dispuestos a servirle con nuestro profesionalismo, sinceridad e integridad.
