Gaasi kõrgepinge lülitikus olev puhurkatkis

Puhvri-tüübi SF6 lülitiplahviku kaarikaldamise protsessi üksikasjalik selgitus

Puhvri-tüübi SF6 lülitiplahviku puhul on kaarikaldamise protsess kriitiline mehhanism, mis tagab suurete voolude usaldava katkestamise, eriti lühikutel. See protsess hõlmab peamiste kontaktide, kaarikontaktide ja PTFE (polütetrafluooreteen) noolaga interaktsiooni, mis juhib tihendatud SF6 gaasi voolu kaari kadumiseks. Allpool on antud kaarikaldamise protsessi samm-sammuline selgitus:

1. Algseis: Peamised kontaktid avatud, vool ümberkanne kaarikontaktidel 

• Peamised kontaktid: Suuremad ja normaalse töövoolu edastamiseks mõeldud peamised kontaktid asuvad koncentriselt kaarikontaktide väljaspool. Selle algseises seisundis on peamised kontaktid juba avatud ja vool on ümberkannetud (commutated) kaarikontaktidele.

• Kaarikontaktid: Kaarikontaktid on väiksemad ja eraldi disainitud, et toime tulla kõrgete temperatuuride ja rõhkudega kaardumisel. Nad hakkavad avatud, ja kui nad seda teevad, palavik tekib nende vahel.

2. Palaviku tekke: Kaarikontaktide alustav eraldumine 

• Kui kaarikontaktid alustavad eraldumist, jätkub vool nende väikeses vaheleval nedal, moodustades palaviku. Sel ajal on palavik endiselt suhteliselt stabiilne, ja PTFE nool, mis on paigutatud liiguvale kontaktil, alustab tihendatud SF6 gaasi juhib puhvri ruumist palaviku suunas.

• Gaasi vool on alguses piiratud, kuna palaviku ristlik võib olla suur, eriti kõrgetel lühikutel. See fenomeen, kus palaviku ristlik on suurem kui noole kaela läbimõõt, on tuntud kui voolu tukitus. Voolu tukituju puhul takistab palavik osaliselt gaasi voolu, takistes selle efektiivset külmendumist.

3. Gaasi rõhu kasv ja palaviku kitsendamine 

• Mehaaniline liikumine ja soojuse edastamine: Kui kaarikontaktid jätkavad eraldumist, kontaktide mehaaniline liikumine tihendab veelgi SF6 gaasi puhvri ruumis. Lisaks edastatakse palaviku poolt soojus gaasi, mille tulemusena tõuseb selle temperatuur kiiresti. See kombinatsioon mehaanilisest tihendamisest ja soojuse edastamisest viib olulisele gaasi rõhu tõusu puhvri ruumis.

• Lähedus voolu nullpunktile: Kui palavik läheneb oma loomulikule nullpunktile (koht, kus vahelduvvool läbib nulli), alustab palaviku ristlik vähenemist. See ristliku vähenemine lubab tihendatud SF6 gaasil vaba voolu noola kaudu.

• Tugev gaasi plahvatus: Just kui kaarikontaktid täielikult eralduvad, tihendatud gaas puhvri ruumist väljastatakse noola kaudu, lootes tugeva plahvatuse, mis puhub otse palaviku peale. See kõrgekiiruseline gaasi vool külmendab palaviku kiiresti, venib selle ja segab ioniseeritud plasma, viies palaviku kadumiseni.

4. Palaviku kadumine ja dielektrilise tugevuse taastumine 

• Palaviku kadumine: Kui palavik kadub voolu nullpunktil, lõpeb voolu vool, ja palavik enam ei eksisteeri. Palaviku puudumine tähendab, et soojuse allikas on eemaldatud, lubades SF6 gaasil jahedad.

• Gaasi osakeste rekombinatsioon: Pärast palaviku kadumist alustavad dekomponeerunud SF6 gaasi osakesed (nt SF4, S2F10 jms) uuesti sidumist, taastades SF6 algse keemilise struktuuri. See rekombinatsiooniprotsess taastab ka gaasi isoleeriva omaduse.

• Dielektrilise tugevuse taastumine: Kiire rekombinatsioonigaosakeste ja gaasi jahedus viivad kiireks dielektrilise tugevuse taastumise kontaktide vahel. See tagab, et palavik ei taaskäivitu, kui kontaktide vahelise pingetase tõuseb pärast voolu nullpunkti.

• Kontaktide liikumine lõppeb: Palaviku kadumisel ja dielektrilise tugevuse taastumisel lõpetavad kontaktide liikumine. Lülitiplahviku (CB) seesises gaasi rõhu stabiliseerub, ja süsteem naaseb tavalisse mittejuhivasse olekusse.

Olulised punktid:

• Voolu tukitus: Kõrgetel lühikutel võib palaviku ristlik olla suurem kui noole kaela läbimõõt, ajutiselt takistades gaasi voolu. See fenomeen on tuntud kui voolu tukitus. Hoolimata sellest, gaasi rõhu kasv jätkub mehaanilise tihendamise ja soojuse edastamise tõttu palaviku poolt.

• Puhvri ruum ja noola disain: Puhvri ruum on oluline komponent, mis säilitab tihendatud SF6 gaasi, mida seejärel väljastatakse PTFE noola kaudu. Nool on disainitud, et juhib gaasi voolu täpselt palaviku peale, tagades efektiivse külmendumise ja palaviku kadumise.

• Kiire dielektrilise tugevuse taastumine: Üks SF6 gaasi olulisi eeliseid on selle võime kiiresti taastada oma isoleerivad omadused pärast palaviku kadumist. See tagab, et lülitiplahvik saab turvaliselt katkestada suured voolud, vältides palaviku taaskäivitumist.

Järeldus

Puhvri-tüübi SF6 lülitiplahviku kaarikaldamise protsess on väga efektiivne ja usaldusväärne meetod suurte voolude katkestamiseks, eriti lühikutel. Mehaanilise tihendamise, gaasi voolu ja SF6 gaasi unikaalsete omaduste kombinatsioon tagab, et palavik kadub kiiresti, ja dielektrilise tugevus kontaktide vahel taastub kiiresti. See disain võimaldab lülitiplahvikul käsitelda suuri veafaulti voolusid, säilitades elektrisüsteemi terviklikkust ja ohutust.