Pagsasalarawan ng mga pangunahing mga parinamang nangyayari sa panahon ng pagbabago ng circuit breaker sa grid

Ang terminolohiya ng pag-switch ng circuit breaker maaaring maintindihan sa pamamagitan ng pag-consider ng isang aktwal na pangyayari.
Ipinalalatag ang mga Figure 1 hanggang 3 ang trace ng close-open (CO) three-phase unearthed fault current test sa isang vacuum circuit breaker (trace courtesy of KEMA).
Sa bawat figure nang sunod-sunod, ang terminolohiya ay kasunod:

Sequence ng Pag-trip ng Circuit Breaker at Related Quantities

Mula sa Figure 1, maaari nating mapansin ang sumusunod na sequence ng mga pangyayari nang detalyado:

1. Initial State:

• Nagsisimula ang circuit breaker sa bukas na posisyon.

• Ipinapaloob ang closing signal sa closing coil upang simulan ang proseso ng closing operation.

2. Closing Process:

Pagkatapos ng maikling electrical delay, nagsisimulang mag-move ang moving contact (tulad ng ipinapakita sa ilalim na curve ng travel graph) at sa huli ay nagkakasundo ito sa stationary contacts. Tinatawag itong contact engagement o contact closure. Sa praktikal, dahil sa pre-breakdown sa pagitan ng mga contact, maaaring mangyari ang aktwal na electrical connection kaunti bago ang mechanical contact.

Ang time interval mula sa application ng closing signal hanggang sa moment ng contact engagement ay kilala bilang mechanical closing time.

3. Closed State and Fault Current:

• Kapag sarado na, ang circuit breaker ay nagdadala ng fault current. Ipinapaloob ang tripping signal sa tripping coil, na nagsisimula ng opening (o tripping) process ng circuit breaker.

• Pagkatapos ng maikling electrical delay, nagsisimulang lumayo ang moving contact mula sa stationary contacts, na nagreresulta sa kanilang mechanical separation. Tinatawag itong contact parting, contact separation, o contact opening.

• Ang time interval mula sa application ng tripping signal hanggang sa moment ng contact parting ay kilala bilang mechanical opening time.

4. Arc Formation and Current Interruption:

• Umusbong ang electric arc sa pagitan ng mga contact habang sila'y naghihiwalay. Sinusubukan ng current na mag-interrupt sa zero-crossing points, una sa phase b, susunod na phase a, at sa huli ay matagumpay sa phase c.

•  Ang phase c ang unang phase na matagumpay na nagkaroon ng complete interruption, na may arc duration (ang oras sa pagitan ng contact parting at current interruption) na humigit-kumulang sa kalahati ng cycle. Ang interrupting time (o tinatawag din na breaker time) para sa phase c ay ang suma ng mechanical opening time at arc duration.

5. Current Distribution During Interruption:

• Sa oras ng current interruption sa phase c, ang currents sa phases a at b ay nagsi-shift ng 30°, naging equal sa magnitude pero opposite sa polarity. Ang current sa leading phase (phase a) ay may shortened half-cycle, samantalang ang current sa lagging phase (phase b) ay may extended half-cycle.

• Ang total clearing time ay ang suma ng mechanical opening time at maximum arc duration na napatunayan sa phase a o phase b.

Circuit breaker switching current-related quantities:

Maaaring makita nang masinsin sa figure 2 na:

•  Para sa fault na nagsimula sa voltage peak, ang current ay magiging symmetrical. Symmetrical ibig sabihin ang bawat half-cycle ng current, na kilala rin bilang loop ng current, ay magiging identical sa nakaraang half-cycle ng current. Ang current sa a-phase ay malapit na symmetrical dahil sa fault initiation bago ang voltage peak.

• Ang currents sa b-phase at c-phase ay asymmetrical at binubuo ng mahabang at maikling loops ng current, na tinatawag na major loops at minor loops, respectively.
  Ang maximum asymmetry ay nangyayari kapag ang fault ay nagsimula sa voltage zero crossing.

Circuit Breaker Switching Voltage-Related Quantities

Mula sa Figure 3, maaari nating mapansin ang sumusunod na sequence ng mga pangyayari nang detalyado:

Current Zero Crossings:
Nagaganap ang current zero crossing tuwing 60 seconds. Pagkatapos ang mga contact ay nag-part, ang pole na pinakamalapit sa susunod na zero crossing ay susubukan munang i-interrupt ang current. Sa kasong ito, ang b-phase pole, bilang pinakamalapit sa unang zero crossing, ay susubukan munang i-interrupt ang current.

2. Initial Current Interruption Attempts:

Sinubukan ng b-phase pole na i-interrupt ang current ngunit nabigo dahil ang mga contact ay masyadong malapit upang matiis ang Transient Recovery Voltage (TRV), na nagresulta sa re-ignition.
 Susunod, sinubukan rin ng a-phase pole na i-interrupt ang current ngunit nabigo rin at nag-re-ignition.

3. Successful Current Interruption:

 Sa wakas, ang c-phase pole ay matagumpay na nai-interrupt ang current, na nagbalik ng system sa TRV at alternating recovery voltage (AC recovery voltage).

4. Transient Recovery Voltage (TRV):

•  Definition: Ang TRV ay ang transient oscillation na nangyayari habang ang voltage sa power side ng circuit breaker ay bumabalik sa pre-fault system voltage.

• Behavior: Ang TRV ay lumilihis sa paligid ng AC recovery voltage, na ito ang target point o axis ng oscillation. Ang peak value ng TRV ay depende sa damping sa circuit.

• Oscillation Duration: Tulad ng ipinapakita sa waveform, ang TRV ay lumilihis sa loob ng one-quarter ng power frequency cycle (i.e., 90 degrees).

• Impact on Poles: Ang unang pole na natanggal (sa kasong ito, ang c-phase) ay nakakaranas ng pinakamataas na TRV, dahil ito ay nakakaranas ng buong transient oscillation.

5.    Subsequent Pole Clearing:

• Ang a-phase at b-phase poles ay natatanggal 90 degrees later kaysa sa c-phase.

• Para sa mga poles na ito, ang TRV values ay mas mababa kaysa sa mga ito na nakaranas ng c-phase at may opposite polarities.

• Ang AC recovery voltage ay ang line voltage, na inaahon sa pagitan ng dalawang phases.