Høyspenningsbryter

Buevoltage i gassirkuitsparker

I gassirkuitsparker er buevoltage et kritisk parameter som påvirker avbrytningsprosessen og den generelle ytelsen til sparkeren. Buevoltaget kan variere fra noen hundre volt til flere kilovolt, avhengig av ulike faktorer. Nedenfor følger en detaljert forklaring av de viktigste faktorene som påvirker buevoltage:

1. Buelengde

• Prinsipp: Spenningsfallet over bua er direkte proporsjonalt med lengden av bua. Jo lenger bua blir, jo større spenning kreves for å vedlikeholde bua.

• Forklaring: Når kontaktpunktene i en gassirkuitspark separeres, dannes en bu mellom dem. Buelengden kan være mye lenger enn det opprinnelige kontaktkjøpet grunnet bevegelse av bua (buestrekking) som påvirkes av magnetiske felt eller gassstrøm. Jo lenger bua, jo større spenningsfallet over den, noe som gjør det lettere å slukke bua fordi mer energi kreves for å vedlikeholde den.

2. Gastype

• Prinsipp: Buevoltage avhenger av de fysiske egenskapene til omgivende gassmedium, som dens trykk, temperatur og ioniseringsstatus.

• Forklaring: Forskjellige gasser har ulike dielektriske styrker og varmeledningskapasiteter, som påvirker hvor lett bua kan vedligeholdes. For eksempel brukes svovelhexafluorid (SF₆) ofte i høyspenningsparker på grunn av dets fremragende isolerende egenskaper og evnen til rask deionisering etter at strømmen passer null. Gasser med høyere dielektrisk styrke krever høyere spenninger for å vedlikeholde bua, noe som bidrar til buutslukking.

3. Kontaktmateriale

• Prinsipp: Materialet av bukontaktene har en liten innvirkning på buevoltage, primært ved å påvirke spenningsfallet i anode- og katodeområdene.

• Forklaring: Det hovedspenningsfallet i en gassbue forekommer over selve bukroppen, ikke ved kontaktflater. Imidlertid kan kontaktmaterialet påvirke det lokale spenningsfallet nær anoden og katoden, kjent som katode- og anodefall. Materialer med lavere arbeidsfunksjoner (f.eks. kobber, sølv) har tendens til å ha lavere katodefall, men denne effekten er relativt liten sammenlignet med det totale buevoltage. Derfor har valget av kontaktmateriale en marginell innvirkning på det totale buevoltage.

4. Kjøling av bua

• Prinsipp: Den interne effekten av bua er produktet av strømmen og buevoltage. Hvis bua mister mer varme på grunn av kjøling, vil den øke sin effekt ved å øke buevoltage.

• Forklaring: Kjøling av bua kan skje gjennom konduksjon, konveksjon og stråling. I gassirkuitsparker hjelper gassstrøm (ofte indusert av puffermekanismer eller magnetiske blåstekoiler) med å kjøle bua og redusere dens temperatur. Når bua kjøles, blir den mindre lederaktig, noe som fører til en økning i buevoltage. Denne økte spenningen gjør det vanskeligere for bua å vedlikeholde seg selv, noe som bidrar til utslukking.

5. Strøm gjennom bua

• Prinsipp: Gassbuer viser en negativ spenning-strøm karakteristikk, noe som betyr at buevoltage øker når strømmen minker og vice versa.

• Forklaring: Når strømmen nærmer seg null under strømnulpunktet, har tendens til buevoltage å stige skarpt. Dette skyldes at bua blir mindre stabil ved lave strømmer, og den reduserte mengden ladningsbærere fører til høyere motstand, noe som resulterer i høyere spenningsfallet. Omvendt, ved høyere strøm, er bua mer stabil, og spenningsfallet er lavere. Dette oppførselen er viktig for å forstå hvordan bua oppfører seg nær strømnulpunktet, der vellykket avbrudd er kritisk.

6. Tilfeldige utflakninger og sammenbrudd av buevoltage nær strømnulpunktet

• Prinsipp: Nær strømnulpunktet viser buevoltage tilfeldige utflakninger og sammenbrudd, som er kritiske for buutslukking.

• Forklaring: Når strømmen nærmer seg null, blir bua stadig mer ustabil. Buevoltage kan fluktuerer tilfeldig på grunn av raske endringer i buens fysiske tilstand, som tettheten av ladete partikler og temperaturen. Disse fluktuasjonene kan føre til plutselige spik i buevoltage, som fører til et sammenbrudd av bua. Hvis buevoltage stiger tilstrekkelig, kan den overskride systemets gjenopprettingsvoltage, noe som fører til at bua slukkes. Dette fenomenet er avgjørende for å sikre at bua blir vellykket avbrutt ved strømnulpunktet.

Sammendrag

Buevoltage i gassirkuitsparker påvirkes av flere faktorer, inkludert buelengde, gastype, kontaktmateriale, kjølingseffekter og strøm gjennom bua. Buevoltage spiller en viktig rolle i avbrytningsprosessen, spesielt nær strømnulpunktet, hvor tilfeldige utflakninger og sammenbrudd kan bestemme om bua blir vellykket slukket. Å forstå disse faktorene er essensielt for design og drift av effektive og pålitelige gassirkuitsparker.