Gasspuffert avbryting i høyspenningsbryter
Detaljert Forklaring av Buekvælning i en Puffer-Type SF6 Sirkuitbryter
I en puffer-type SF6 sirkuitbryter er buekvælningsprosessen et kritisk mekanisme som sikrer pålitelig avbrudd av høystrøm, spesielt under kortslutningsforhold. Prosessen involverer interaksjonen mellom hovedkontaktene, bukontaktene og en PTFE (Polytetrafluoreten) duse, som veileder strømmen av komprimert SF6-gass for å kvæle bua. Nedenfor følger en detaljert forklaring av buekvælningsprosessen, steg for steg:
Inngangstillstand: Hovedkontakter Åpne, Strøm Overført til Bukontakter
Hovedkontakter: Hovedkontaktene, som er større og designet for å bære normal laststrøm, er plassert koncentrisk utenfor bukontaktene. I denne inngangstillstanden har hovedkontaktene allerede åpnet, og strømmen har blitt overført (kommutert) til bukontaktene.
Bukontakter: Bukontaktene er mindre og spesielt designet for å håndtere de høye temperaturer og trykk som oppstår under bue. De er i ferd med å åpne, og da de gjør det, vil en bu tennes mellom dem.
Buetennelse: Bukontakter Begynner å Separere
Når bukontaktene begynner å separere, fortsetter strømmen å flyte gjennom den lille gapen mellom dem, formende en bu. På dette punktet er buna fortsatt relativt stabil, og PTFE-dusen, som er fastsatt til den bevegelige kontakten, begynner å veilede den komprimerte SF6-gassen fra puffer-volumet mot buna.
Gassflyten er initielt begrenset fordi bue-seksjonen kan være stor, spesielt ved høy kortslutningsstrøm. Dette fenomenet, der bue-seksjonen er større enn dusens halsdiameter, kalles strøm-stopping. Under strøm-stopping blir gassflyten delvis blokkert av buna, noe som forhindrer at den effektivt kjøler buna.
Trykksbygging av Gass og Buesammenpressing
Mekanisk Bevegelse og Varmetransfer: Når bukontaktene fortsetter å separere, fører mekanisk bevegelse av kontaktene til ytterligere komprimering av SF6-gassen i puffer-volumet. I tillegg overføres varme fra buna til gassen, noe som fører til rask økning i temperaturen. Den kombinasjonen av mekanisk komprimering og varmetransfer fører til en betydelig økning i gasstrykket inne i puffer-volumet.
Tilnærming til Strøm Null-Kryssing: Når buna nærmer seg dens naturlige null-kryssing (punktet hvor den alternerende strømmen passerer gjennom null), begynner bue-seksjonen å minkes. Denne reduksjonen i bu-størrelse tillater at den komprimerte SF6-gassen flyter mer fritt gjennom dusen.
Kraftig Gassblast: Akkurat når bukontaktene fullstendig separerer, slipper den komprimerte gassen i puffer-volumet seg gjennom dusen, skapende en kraftig blast som blåser rett inn på buna. Denne høyhastighets gassflyten kjøler buna raskt, strekker den ut og forstyrrer den ioniserte plasma, noe som fører til buekvælning.
Buekvælning og Dielektrisk Styrke Gjenoppretting
Buekvælning: Når buna kvæles ved strøm null-kryssing, opphører strømflyten, og buna eksisterer ikke lenger. Fraværet av buna betyr at varmekilden fjernes, noe som tillater at SF6-gassen kjøles ned.
Omgjøring av Gasspartikler: Etter at buna er kvælt, begynner de nedbrytede SF6-gasspartiklene (som SF4, S2F10, etc.) å omgjøres, gjenoppretter den originale kjemiske strukturen til SF6. Denne omgjøringsprosessen gjenoppretter også gassens isolerende egenskaper.
Gjenoppretting av Dielektrisk Styrke: Den raske omgjøringen av gasspartikler og kjøling av gassen fører til rask gjenoppretting av dielektrisk styrke mellom kontaktene. Dette sikrer at buna ikke tenner på nytt når spenningen over kontaktene øker etter at strømmen har passert null.
Kontaktbevegelse Stopper: Med buna kvælt og dielektrisk styrke gjenopprettet, stopper bevegelsen av kontaktene. Gasspressingen inne i sirkuitbryteren (CB) stabiliserer seg, og systemet returnerer til en normal, ikke-ledende tilstand.
Viktige Punkter å Merke Seg:
Strøm-Stopping: Ved høy kortslutningsstrøm kan bue-seksjonen være større enn dusens halsdiameter, midlertidig blokkerer gassflyten. Dette fenomenet kalles strøm-stopping. Til tross for dette, fortsetter gasstrykket å bygges opp på grunn av mekanisk komprimering og varmetransfer fra buna.
Puffer-Volum og Dusedesign: Puffer-volumet er en viktig komponent som lagrer den komprimerte SF6-gassen, som så slipper seg gjennom PTFE-dusen. Dusen er designet for å veilede gassflyten nøyaktig inn på buna, sikrer effektiv kjøling og buekvælning.
Rask Gjenoppretting av Dielektrisk Styrke: En av de viktigste fordeler med SF6-gass er dens evne til rask gjenoppretting av isolerende egenskaper etter buekvælning. Dette sikrer at sirkuitbryteren kan sikkert avbryte høy strøm uten risiko for bue-tent på nytt.
Konklusjon
Buekvælningsprosessen i en puffer-type SF6 sirkuitbryter er en høyt effektiv og pålitelig metode for å avbryte høy strøm, spesielt under kortslutningsforhold. Kombinasjonen av mekanisk komprimering, gassflyt, og de unike egenskapene til SF6-gass sikrer at buna raskt kvæles, og dielektrisk styrke mellom kontaktene hurtig gjenopprettes. Dette designet lar sirkuitbryteren håndtere store feilstrømmer samtidig som integriteten og sikkerheten i elektriske systemet beholdes.
