Typpigasvaihtolohkon puhalluskatkaisu
Yksityiskohtainen selitys kaasupuhurun SF6-sulkeimen kaarilopettamisprosessista
Kaasupuhurun SF6-sulkeimessa kaarilopettamisprosessi on kriittinen mekanismi, joka varmistaa suuria sähkövirtauksia, erityisesti lyhytkutsumääräyksissä. Prosessi sisältää pääkontaktien, kaarien kontaktien ja PTFE (polytetrafluoreteeni) suuttimen välisen vuorovaikutuksen, joka ohjaa pakattua SF6-kaasua kaaren lopettamiseksi. Alla on yksityiskohtainen selitys kaarilopettamisprosessista vaiheittain:
Alkutila: Pääkontaktit avautuneet, virta siirretty kaarien kontekteihin
Pääkontaktit: Pääkontaktit, jotka ovat suurempia ja suunniteltu normaalille kuormitukselle, sijoitetaan keskitetysti kaarien kontaktien ulkopuolelle. Tässä alkutilassa pääkontaktit ovat jo avautuneet, ja virta on siirtynyt (kommutoitu) kaarien kontekteihin.
Kaarien kontaktit: Kaarien kontaktit ovat pienempiä ja erityisesti suunniteltu käsittelemään korkeita lämpötiloja ja paineita, jotka syntyvät kaaren muodostuessa. Ne ovat avautumaisillaan, ja kun ne avautuvat, kaari syttyy niiden välillä.
Kaaren syttyminen: Kaarien kontaktit alkavat erota toisistaan
Kun kaarien kontaktit alkavat erota toisistaan, virta jatkuu niiden välisen pienen kuilun kautta, muodostaen kaaren. Tässä vaiheessa kaari on vielä suhteellisen vakaa, ja PTFE-suutin, joka on kiinnitetty liikkuvan kontaktin, alkaa ohjata pakattua SF6-kaasua puhurivolumesta kaaren suuntaan.
Kaasun virtaus on alussa rajoitettu, koska kaaren poikkipinta-ala voi olla suuri, erityisesti korkeissa lyhytkutusvirtoissa. Tämä ilmiö, jossa kaaren poikkipinta-ala on suurempi kuin suuttimen kapein kohta, tunnetaan virtajampiksi. Virtajampissa kaasun virtaus on osittain estetty kaarena, mikä estää sen tehokasta jäädytystä.
Kaasupaineen kasvu ja kaaren supistuminen
Mekaaninen liike ja lämmön siirtyminen: Kun kaarien kontaktit jatkavat erottelua, kontaktien mekaaninen liike lisää SF6-kaasun puhurivolumessa. Lisäksi kaaren tuoma lämpö siirtyy kaasuun, jolloin sen lämpötila nousee nopeasti. Mekaanisen puristuksen ja lämmön siirtymisen yhdistelmä aiheuttaa merkittävän kaasupaineen kasvun puhurivolumessa.
Lähentyminen virtan nollakulmaan: Kun kaari lähenee luonnollista nollakulmaansa (kohta, jossa vaihtovirta kulkee nollan kautta), kaaren poikkipinta-ala alkaa pienentyä. Tämä kaaren koon pienentyminen mahdollistaa pakatun SF6-kaasun vapaammaksi virtauksen suuttimen kautta.
Voimakas kaasupuhallus: Heti, kun kaarien kontaktit ovat täysin erotettu, puhurivolumessa oleva pakattu kaasu vapautetaan suuttimen kautta, minkä seurauksena syntyy voimakas puhallus, joka vaikuttaa suoraan kaareen. Tämä nopea kaasun virtaus jäädyttää kaaren nopeasti, venyttää sitä ja häiritsee ionisoitunutta plasmia, mikä johtaa kaaren sammumiseen.
Kaaren sammuminen ja dielektrinen vahvuuden palautuminen
Kaaren sammuminen: Kun kaari on sammutettu virtan nollakulmassa, virran virtaus loppuu, ja kaarta ei enää ole. Kaaren puuttuminen tarkoittaa, että lähdetekijä on poistunut, mikä mahdollistaa SF6-kaasun jäätymisen.
Kaasupartikkelien uudelleenyhdistyminen: Kaaren sammumisen jälkeen hajoamassa olleet SF6-kaasupartikkelit (kuten SF4, S2F10 jne.) alkavat uudelleenyhdistyä, palauttaen SF6:n alkuperäisen kemiallisen rakenteen. Tämä uudelleenyhdistyminen palauttaa myös kaasun eristävät ominaisuudet.
Dielektrisen vahvuuden palautuminen: Nopea kaasupartikkelien uudelleenyhdistyminen ja kaasun jäätyminen johtavat nopeaan dielektrisen vahvuuden palautumiseen kontaktien välillä. Tämä varmistaa, että kaari ei sytty nykyään, kun jännite kontaktien välillä nousee virtan nollakulman jälkeen.
Kontaktien liikkeen loppuminen: Kaaren sammumisen ja dielektrisen vahvuuden palautumisen jälkeen kontaktien liike loppuu. Sulkeimen (CB) sisällä oleva kaasupaine stabiloituu, ja järjestelmä palautuu normaaliin, ei-johtavaan tilaan.
Tärkeitä huomioita:
Virtajamme: Korkeissa lyhytkutusvirtoissa kaaren poikkipinta-ala voi olla suurempi kuin suuttimen kapein kohta, mikä estää väliaikaisesti kaasun virtauksen. Tämä ilmiö tunnetaan virtajampina. Huolimatta tästä, kaasupaine jatkaa kasvuaan mekaanisen puristuksen ja lämmön siirtymisen ansiosta.
Puhurivolumen ja suuttimen suunnittelu: Puhurivolume on tärkeä komponentti, joka tallentaa pakatun SF6-kaasun, joka sitten vapautetaan PTFE-suuttimen kautta. Suutin on suunniteltu ohjaamaan kaasun virtausta tarkasti kaaren päälle, varmistamaan tehokas jäädytys ja kaaren lopettaminen.
Nopea dielektrisen vahvuuden palautuminen: Yksi SF6-kaasun tärkeimmistä etuista on sen kyky nopeasti palauttaa eristävät ominaisuutensa kaaren sammumisen jälkeen. Tämä varmistaa, että sulkeima voi turvallisesti katkaista suuria virtoja ilman, että riski kaaren uudelleensytymisestä on olemassa.
Johtopäätös
Kaasupuhurun SF6-sulkeimen kaarilopettamisprosessi on erittäin tehokas ja luotettava menetelmä suurten virtojen katkaisemiseksi, erityisesti lyhytkutsumääräyksissä. Mekaanisen puristuksen, kaasun virtauksen ja SF6-kaasun ainutlaatuisen ominaisuuden yhdistelmä varmistaa, että kaari sammuu nopeasti, ja dielektrinen vahvuus kontaktien välillä palautuu nopeasti. Tämä suunnitelma mahdollistaa sulkeiman käsittelyn suuria syyvirtoja samalla, kun säilytetään sähköjärjestelmän eheyden ja turvallisuuden.
