Prekid strujnog toka puferom u plinskoj visokonaponskoj prekidačkoj opremi
Detaljno objašnjenje procesa ugašenja luka u prekidniku tipa puffer s SF6 gasom
U prekidniku tipa puffer s SF6 gasom, proces ugašenja luka je ključni mehanizam koji osigurava pouzdan prekid velikih struja, posebno tijekom uskočnih stanja. Proces uključuje interakciju između glavnih kontakata, lukokrivih kontakata i cevi od PTFE (politetrafluoretilena), koja vodi protok pritiska SF6 gasa kako bi ugasi luk. Ispod slijedi detaljno objašnjenje procesa ugašenja luka, korak po korak:
Početno stanje: Glavni kontakti otvoreni, struja prebačena na lukokrive kontakte
Glavni kontakti: Glavni kontakti, koji su veći i dizajnirani za prijenos normalne radne struje, smješteni su koncentrično van lukokrivih kontakata. U ovom početnom stanju, glavni kontakti su već otvoreni, a struja je prebačena (komutirana) na lukokrive kontakte.
Lukokrivi kontakti: Lukokrivi kontakti su manji i specifično dizajnirani za upravljanje visokim temperaturama i tlacima generiranim tijekom lukovanja. Oni se spremaju da se otvore, a kada to urade, luk će se između njih zapaliti.
Zapaljivanje luka: Lukokrivi kontakti počinju razdvajati
Kako lukokrivi kontakti počnu razdvajati, struja nastavlja teći kroz mali razmak između njih, formirajući luk. U tom trenutku, luk je još relativno stabilan, a cev od PTFE, koja je fiksna na pokretnom kontaktu, počinje voditi pritisak SF6 gasa iz puffer volumena prema luku.
Protok gaza je početno ograničen jer može biti velika presjeka luka, posebno kod visokih uskočnih struja. Ovaj fenomen, gdje je presjeka luka veća od promjera grla cevi, zove se zagušenje struje. Tijekom zagušenja struje, protok gaza je djelomično blokiran lukom, što sprečava učinkovito hlađenje luka.
Nastanak pritiska gaza i sužavanje luka
Mehanički pokret i prijenos toplote: Kako lukokrivi kontakti nastavljaju razdvajati, mehanički pokret kontakata dalje komprimiruje SF6 gas u puffer volumenu. Također, toplina od luka prenosi se na gas, uzrokujući brzo povišenje temperature. Ova kombinacija mehaničke kompresije i prijenosa toplote dovodi do značajnog povećanja pritiska gaza unutar puffer volumena.
Pristup nultoj točki struje: Kako luk pristupa svojoj prirodnoj nultoj točki (točka gdje alterativna struja prolazi kroz nulu), presjeka luka počinje smanjivati. To smanjenje veličine luka omogućuje pritisku SF6 gaza da slobodnije teče kroz cev.
Moćni zračni udar: U trenutku kada lukokrivi kontakti potpuno razdvojene, pritisnuti gas u puffer volumenu ispušten je kroz cev, stvarajući moćan udar koji direktno udara u luk. Ovaj visokobrzinski protok gaza brzo hlađi luk, prozira ga i perturbira ionizirano plazmu, što dovodi do ugašenja luka.
Ugašenje luka i oporavak dielektrične čvrstoće
Ugašenje luka: Nakon što luk ugase na nultoj točki struje, protok struje prestaje, a luk više ne postoji. Nedostatak luka znači da je izvor toplote uklonjen, omogućujući SF6 gasu da se ohladi.
Rekombinacija čestica gaza: Nakon ugašenja luka, dekomponirane čestice SF6 gaza (poput SF4, S2F10 itd.) počinju rekombinirati, vraćajući originalnu kemijsku strukturu SF6. Taj proces rekombinacije također obnavlja izolacijska svojstva gaza.
Oporavak dielektrične čvrstoće: Brza rekombinacija čestica gaza i hlađenje gaza dovode do brzog oporavka dielektrične čvrstoće između kontakata. To osigurava da luk ne ponovo zapali kada napon između kontakata poraste nakon što struja prođe kroz nulu.
Pokret kontakata prestaje: S lukom ugašenim i dielektričnom čvršću obnovljenim, pokret kontakata prestaje. Pritisak gaza unutar prekidnika (CB) tada stabilizira, a sustav se vraća u normalno, nekonduktivno stanje.
Važne točke za napomenuti:
Zagušenje struje: Kod visokih uskočnih struja, presjeka luka može biti veća od promjera grla cevi, privremeno blokirajući protok gaza. Taj fenomen zove se zagušenje struje. Unatoč tome, pritisak gaza nastavlja rasti zbog mehaničke kompresije i prijenosa toplote od luka.
Puffer volumen i dizajn cevi: Puffer volumen je ključni dio koji skuplja pritisnut SF6 gas, koji se zatim ispušta kroz cev od PTFE. Cev je dizajnirana da precizno usmjeri protok gaza na luk, osiguravajući učinkovito hlađenje i ugašenje luka.
Brzi oporavak dielektrične čvrstoće: Jedno od ključnih prednosti SF6 gaza je njegova sposobnost brzog oporavka izolacijskih svojstava nakon ugašenja luka. To osigurava da prekidnik može sigurno prekinuti visoke struje bez rizika od ponovnog zapaljenja luka.
Zaključak
Proces ugašenja luka u prekidniku tipa puffer s SF6 gasom je vrlo učinkovita i pouzdana metoda za prekid velikih struja, posebno tijekom uskočnih stanja. Kombinacija mehaničke kompresije, protoka gaza i jedinstvenih svojstava SF6 gaza osigurava da luk brzo ugase, a dielektrična čvrstoća između kontakata brzo obnovi. Taj dizajn omogućuje prekidniku da obrađuje velike struje grešaka, održavajući integritet i sigurnost električnog sustava.
