Interrupció de pòmer en CB HV de gas
Explicació detallada del procés d'extinció de l'arc en un interruptor de circuit puffer tipus SF6
En un interruptor de circuit puffer tipus SF6, el procés d'extinció de l'arc és un mecanisme crític que assegura la interrupció fiable de corrents altes, especialment durant condicions de curtcircuí. El procés implica la interacció entre els contactes principals, els contactes d'arc i una boquilla de PTFE (Politetrafluoroetilè), que guia el flux de gas SF6 comprimit per extingir l'arc. A continuació es presenta una explicació detallada del procés d'extinció de l'arc, pas a pas:
Estat inicial: Contactes principals oberts, corrent commutada als contactes d'arc
Contactes principals: Els contactes principals, que són més grans i dissenyats per portar la corrent de càrrega normal, estan situats concèntricament fora dels contactes d'arc. En aquest estat inicial, els contactes principals ja s'han obert, i la corrent s'ha transferit (commutada) als contactes d'arc.
Contactes d'arc: Els contactes d'arc són més petits i específicament dissenyats per gestionar les altes temperatures i pressions generades durant l'arc. Estan a punt d'obrir-se, i quan ho fan, s'encendrà un arc entre ells.
Ignició de l'arc: Els contactes d'arc comencen a separar-se
Quan els contactes d'arc comencen a separar-se, la corrent continua fluixint a través de la petita fenda entre ells, formant un arc. En aquest moment, l'arc encara és relativament estable, i la boquilla de PTFE, que està fixada al contacte mòbil, comença a guiar el gas SF6 comprimit des del volum del puffer cap a l'arc.
El flux de gas inicialment està limitat perquè la secció transversal de l'arc pot ser gran, especialment a corrents de curtcircuí altes. Aquest fenomen, on la secció transversal de l'arc és més gran que el diàmetre de la gàrgola de la boquilla, s'anomena obstrucció de corrent. Durant l'obstrucció de corrent, el flux de gas queda parcialment bloquejat per l'arc, impedint que refredi efectivament l'arc.
Augment de la pressió del gas i restricció de l'arc
Moviment mecànic i transferència de calor: Com els contactes d'arc continuen separant-se, el moviment mecànic dels contactes comprimeix més el gas SF6 al volum del puffer. A més, el calor de l'arc es transmet al gas, fent que la seva temperatura augmenti ràpidament. Aquesta combinació de compressió mecànica i transferència de calor porta a un increment significatiu de la pressió del gas dins el volum del puffer.
Aproximació al creuat zero de la corrent: Quan l'arc s'apropa al seu creuat zero natural (el punt on la corrent alternada passa pel zero), la secció transversal de l'arc comença a disminuir. Aquesta reducció de la mida de l'arc permet que el gas SF6 comprimit flueixi més lliurement a través de la boquilla.
Potent raig de gas: Just quan els contactes d'arc s'han separat completament, el gas comprimit al volum del puffer es lliura a través de la boquilla, creant un potent raig que sopla directament sobre l'arc. Aquest flux de gas d'alta velocitat refreda ràpidament l'arc, l'estira i interromp el plasma ionitzat, conduint a l'extinció de l'arc.
Extinció de l'arc i recuperació de la resistència dielèctrica
Extinció de l'arc: Un cop l'arc s'ha extingit al creuat zero de la corrent, el flux de corrent cessa, i l'arc ja no existeix. La absència de l'arc significa que la font de calor s'ha eliminat, permetent que el gas SF6 es refredi.
Recombinació de les partícules de gas: Després de l'extinció de l'arc, les partícules de gas SF6 descompostes (com el SF4, S2F10, etc.) comencen a recombinar-se, restablint l'estructura química original del SF6. Aquest procés de recombinació també restaura les propietats aïllants del gas.
Recuperació de la resistència dielèctrica: La recombinació ràpida de les partícules de gas i el refredament del gas porten a una ràpida recuperació de la resistència dielèctrica entre els contactes. Això assegura que l'arc no es reinici quan la tensió entre els contactes augmenti després que la corrent hagi passat pel zero.
El moviment dels contactes satura: Amb l'arc extingit i la resistència dielèctrica restaurada, el moviment dels contactes satura. La pressió del gas dins l'interruptor de circuit (IC) llavors es stabilitza, i el sistema torna a un estat normal, no conductor.
Punts clau a tenir en compte:
Obstrucció de corrent: A corrents de curtcircuí altes, la secció transversal de l'arc pot ser més gran que el diàmetre de la gàrgola de la boquilla, bloquejant temporalment el flux de gas. Aquest fenomen s'anomena obstrucció de corrent. Malgrat això, la pressió del gas continua augmentant degut a la compressió mecànica i la transferència de calor de l'arc.
Volum del puffer i disseny de la boquilla: El volum del puffer és un component crucial que emmagatzema el gas SF6 comprimit, que llavors es lliura a través de la boquilla de PTFE. La boquilla està dissenyada per dirigir el flux de gas precisament sobre l'arc, assegurant un refredament eficient i l'extinció de l'arc.
Ràpida recuperació de la resistència dielèctrica: Una de les principals avantatges del gas SF6 és la seva capacitat per recuperar ràpidament les seves propietats aïllants després de l'extinció de l'arc. Això assegura que l'interruptor de circuit pugui interrompre corrents altes sense arriesgar la reiniciació de l'arc.
Conclusió
El procés d'extinció de l'arc en un interruptor de circuit puffer tipus SF6 és un mètode altament eficient i fiable per interrompre corrents altes, especialment durant condicions de curtcircuí. La combinació de compressió mecànica, flux de gas i les propietats úniques del gas SF6 asseguren que l'arc s'extingui ràpidament, i la resistència dielèctrica entre els contactes es recupera ràpidament. Aquest disseny permet que l'interruptor de circuit gestioni grans corrents de defecte mentre manté la integritat i seguretat del sistema elèctric.
