گسیل کننده بادکش در دستگاه قطع کننده ولتاژ بالا گازی

پردازش جامد از فرآیند خاموش کردن قوس الکتریکی در سوئیچ برش SF6 نوع پافر

در سوئیچ برش SF6 نوع پافر، فرآیند خاموش کردن قوس الکتریکی یک مکانیزم حیاتی است که مطمئن می‌شود جریان‌های بالا به ویژه در شرایط کوتاه مدار به طور مطمئن قطع شوند. این فرآیند شامل تعامل بین تماس‌های اصلی، تماس‌های قوسی و نازل PTFE (پلی تترافلوئورواتیلن) است که جریان گاز SF6 فشرده را هدایت می‌کند تا قوس الکتریکی را خاموش کند. زیرا توضیح دقیقی از فرآیند خاموش کردن قوس الکتریکی، مرحله به مرحله آمده است:

1. حالت اولیه: تماس‌های اصلی باز شده، جریان به تماس‌های قوسی منتقل می‌شود 

• تماس‌های اصلی: تماس‌های اصلی که بزرگتر و برای حمل جریان بار عادی طراحی شده‌اند، خارج از تماس‌های قوسی مرکزی قرار دارند. در این حالت اولیه، تماس‌های اصلی باز شده‌اند و جریان به تماس‌های قوسی منتقل شده است.

• تماس‌های قوسی: تماس‌های قوسی کوچکتر هستند و به طور خاص برای مقابله با دماهای بالا و فشارهای ایجاد شده در طول قوس الکتریکی طراحی شده‌اند. آنها در حال باز شدن هستند و همزمان با باز شدن، یک قوس بین آنها روشن می‌شود.

2. روشن شدن قوس: تماس‌های قوسی شروع به جدا شدن می‌کنند 

• با شروع جدا شدن تماس‌های قوسی، جریان ادامه می‌یابد و از طریق فاصله کوچک بین آنها می‌گذرد و یک قوس ایجاد می‌کند. در این نقطه، قوس هنوز نسبتاً پایدار است و نازل PTFE که به تماس متحرک متصل است، شروع به هدایت گاز SF6 فشرده از حجم پافر به سمت قوس می‌کند.

• جریان گاز در ابتدا محدود است زیرا مقطع قوس ممکن است بزرگ باشد، به ویژه در جریان‌های کوتاه مدار بالا. این پدیده که مقطع قوس بزرگ‌تر از قطر گلوی نازل است، به عنوان "سد کردن جریان" شناخته می‌شود. در طول سد کردن جریان، جریان گاز بخشی از توسط قوس مسدود می‌شود و از خنک کردن موثر قوس جلوگیری می‌کند.

3. افزایش فشار گاز و تنگ شدن قوس 

• حرکت مکانیکی و انتقال حرارت: با ادامه جدا شدن تماس‌های قوسی، حرکت مکانیکی تماس‌ها گاز SF6 را در حجم پافر بیشتر فشرده می‌کند. علاوه بر این، حرارت از قوس به گاز منتقل می‌شود و دمای آن به سرعت افزایش می‌یابد. این ترکیب از فشرده شدن مکانیکی و انتقال حرارت منجر به افزایش قابل توجه فشار گاز در حجم پافر می‌شود.

• نزدیک شدن به عبور صفر جریان: با نزدیک شدن قوس به عبور صفر طبیعی (نقطه‌ای که جریان متناوب از صفر می‌گذرد)، مقطع قوس شروع به کاهش می‌کند. این کاهش اندازه قوس اجازه می‌دهد تا گاز SF6 فشرده بیشتر از طریق نازل جریان یابد.

• تفنگ گاز قوی: همینطور که تماس‌های قوسی به طور کامل جدا می‌شوند، گاز فشرده در حجم پافر از طریق نازل آزاد می‌شود و یک تفنگ قوی ایجاد می‌کند که مستقیماً به سمت قوس می‌تابد. این جریان گاز با سرعت بالا قوس را به سرعت خنک می‌کند، آن را کش می‌دهد و پلاسمای یونیزه را مختل می‌کند و منجر به خاموش شدن قوس می‌شود.

4. خاموش شدن قوس و بازیابی قدرت دی الکتریکی 

• خاموش شدن قوس: یک بار که قوس در عبور صفر جریان خاموش می‌شود، جریان متوقف می‌شود و قوس دیگر وجود ندارد. عدم وجود قوس به معنای حذف منبع گرمایی است که اجازه می‌دهد گاز SF6 خنک شود.

• ترکیب مجدد ذرات گاز: پس از خاموش شدن قوس، ذرات گاز SF6 تجزیه شده (مانند SF4، S2F10 و غیره) شروع به ترکیب مجدد می‌کنند و ساختار شیمیایی اصلی SF6 را بازیابی می‌کنند. این فرآیند ترکیب مجدد همچنین خصوصیات عایقی گاز را بازیابی می‌کند.

• بازیابی قدرت دی الکتریکی: ترکیب مجدد سریع ذرات گاز و خنک شدن گاز منجر به بازیابی سریع قدرت دی الکتریکی بین تماس‌ها می‌شود. این امر تضمین می‌کند که قوس بعد از افزایش ولتاژ بین تماس‌ها پس از عبور صفر جریان دوباره روشن نشود.

• توقف حرکت تماس‌ها: با خاموش شدن قوس و بازیابی قدرت دی الکتریکی، حرکت تماس‌ها متوقف می‌شود. فشار گاز در داخل سوئیچ برش (CB) پایدار می‌شود و سیستم به حالت عادی و غیرهالکتریکی بازمی‌گردد.

نکات مهمی که باید توجه داشت:

• سد کردن جریان: در جریان‌های کوتاه مدار بالا، مقطع قوس ممکن است بزرگ‌تر از قطر گلوی نازل باشد که به طور موقت جریان گاز را مسدود می‌کند. این پدیده به عنوان "سد کردن جریان" شناخته می‌شود. با این حال، فشار گاز به دلیل فشرده شدن مکانیکی و انتقال حرارت از قوس ادامه می‌یابد.

• حجم پافر و طراحی نازل: حجم پافر یک مؤلفه حیاتی است که گاز SF6 فشرده را ذخیره می‌کند که سپس از طریق نازل PTFE آزاد می‌شود. نازل به گونه‌ای طراحی شده است که جریان گاز را دقیقاً به سمت قوس هدایت کند و اطمینان حاصل کند که خنک کردن و خاموش کردن قوس موثر باشد.

• بازیابی سریع قدرت دی الکتریکی: یکی از مزایای کلیدی گاز SF6 این است که قادر به بازیابی سریع خصوصیات عایقی خود پس از خاموش شدن قوس است. این امر تضمین می‌کند که سوئیچ برش می‌تواند جریان‌های بالا را بدون خطر روشن شدن مجدد قوس به طور ایمن قطع کند.

نتیجه‌گیری

فرآیند خاموش کردن قوس الکتریکی در سوئیچ برش SF6 نوع پافر یک روش بسیار کارآمد و قابل اعتماد برای قطع جریان‌های بالا، به ویژه در شرایط کوتاه مدار است. ترکیب فشرده شدن مکانیکی، جریان گاز و خصوصیات منحصر به فرد گاز SF6 اطمینان می‌دهد که قوس به سرعت خاموش شود و قدرت دی الکتریکی بین تماس‌ها به سرعت بازیابی شود. این طراحی امکان می‌دهد تا سوئیچ برش جریان‌های خطای بزرگ را مدیریت کند در حالی که تمامیت و ایمنی سیستم الکتریکی حفظ می‌شود.