Cálculo de distribución de voltaje con condensador de clasificación

El condensador de clasificación se utiliza en los interruptores automáticos EHV para lograr una distribución uniforme del voltaje entre los contactos del interruptor automático multiruptura. El disyuntor de ruptura múltiple aquí significa que un solo interruptor tiene más de una unidad interruptora. Estos capacitores están conectados en paralelo con cada una de las unidades interruptoras. En esta publicación, discutiremos el efecto del capacitor de clasificación en la distribución de voltaje a través de los contactos del interruptor. Para esto, pasaremos por el cálculo de la distribución de voltaje con Grading Capacitor a través de los contactos del interruptor.

Consideremos un interruptor automático de doble ruptura por el bien de nuestro análisis. Un interruptor automático de ruptura doble tiene dos unidades interruptoras conectadas en serie. A través de cada una de las unidades interruptoras, se conecta un capacitor de clasificación que tiene un valor típico de 500 pF. La siguiente figura muestra el diagrama simplificado de un interruptor automático de doble ruptura montado sobre el aislador de soporte.

Las dos unidades interruptoras se muestran mediante el Interruptor-1 y el Interruptor-2. En la figura anterior, no se muestra el condensador de clasificación. Este interruptor tendrá tres tipos de capacitancia:

Capacitancia de la unidad interruptora con contactos en condición abierta en medio dieléctrico SF6 (Ci)
Capacitancia parte viva a tierra de aislador soporte columna (Ce)
Condensador de clasificación conectado a través de cada unidad interruptora (C)

Teniendo en cuenta los tres tipos anteriores de capacitancia asociada, el circuito eléctrico equivalente del interruptor anterior será como se muestra a continuación.

Supongamos que,

Voltaje a través del interruptor-1 = V1

Voltaje a través del interruptor-2 = V2

Dado que Ci y C están conectados en paralelo y Ci, C y Ce también están conectados en paralelo, por lo tanto, el circuito equivalente anterior se puede representar como

Ahora bien, según el regla de división de voltaje

V2 = (Ci+C) / [(Ci+C)+(Ci+C+Ce)]

= (Ci+C) / (2Ci+2C+Ce)

Dado que el espacio libre en la columna del aislador de soporte es casi el doble del espacio libre en la unidad interruptora, se justifica asumir Ce = 0.5Ci

V2 = (Ci+C) / (2Ci+2C+0,5Ci)

= (Ci+C) / (2,5Ci+2C)

Dado que el valor de la capacitancia de la unidad interruptora con contactos abiertos (Ci) es normalmente muy, muy menor que el valor del capacitor de clasificación, por lo tanto, Ci puede ignorarse frente a C.

V2 = C / 2C

= 1/2

Por lo tanto, a partir de la expresión anterior, podemos concluir que el voltaje a través de cada unidad interruptora se distribuye a aproximadamente el 50 % del voltaje aplicado. Esto significa que, si se utiliza un interruptor automático de ruptura doble con capacitor de clasificación en un sistema de 400 kV, el voltaje en cada uno de los contactos del interruptor se distribuirá por igual. Esto significa que el voltaje a través de cada unidad interruptora será de aproximadamente 200 kV.

La ecualización de voltaje mediante el uso de condensadores de clasificación tiene una gran ventaja. Debido a esto, es posible el diseño de interruptores para alta tensión, es decir, 765 kV. Normalmente, en un sistema de 765 kV, una interrupción del circuito tiene cuatro unidades interruptoras. Entonces, el voltaje en cada interruptor será de aproximadamente 192 kV. Por lo tanto, se eligen contactos de interruptor, aislamiento, presión de gas SF6, etc. para este nivel de voltaje.