Preklop prekinitve v plinsko visokonapetostno stikalo

Podroben razloček procesa ugašanja loka v pufirnem prekinitelju SF6

V pufirnem prekinitelju SF6 je proces ugašanja loka ključni mehanizem, ki zagotavlja zanesljivo prekinjanje visokih tokov, še posebej med kratkimi zapori. Proces vključuje interakcijo med glavnimi kontakti, kontaktnimi lokom in cevjo PTFE (politetrafluoreten), ki usmerja pretok stlačenega plina SF6 za ugašanje loka. Spodaj je podroben razloček procesa ugašanja loka, korak za korakom:

1. Začetno stanje: Glavni kontakti odprti, tok preveden na kontaktni lok

• Glavni kontakti: Glavni kontakti, ki so večji in oblikovani za prenašanje običajnega delovnega toka, so postavljeni koncentrično zunaj kontaktnih lokov. V tem začetnem stanju so glavni kontakti že odprti in tok je bil preveden (komutiran) na kontaktni lok.

• Kontaktni lok: Kontaktni lok je manjši in posebno oblikovan za upravljanje visokih temperatur in tlakov, ki nastanejo med lokom. Pravkar se bo odprl in ko to naredi, se bo med njima zagnal lok.

2. Zaganjanje loka: Kontaktni lok začne razdvajati

• Ko se kontaktni lok začne razdvajati, tok nadaljuje s pretokom skozi majhen praznina med njima, formirajoč lok. V tem trenutku je lok še relativno stabilen, in cevja PTFE, ki je pričvrščena na gibljivi kontakt, začne usmerjati stlačen plin SF6 iz pufirne prostornine proti lokom.

• Pretok plina je na začetku omejen, ker se lahko presek loka ob visokih kratkih zaporih pojavlja večji kot premer cevja. Ta pojav, kjer je presek loka večji od premera cevja, se imenuje tlačenje toka. Med tlačenjem toka je pretok plina delno blokiran z lokom, kar preprečuje učinkovito hlajenje loka.

3. Nastajanje tlaka plina in omejevanje loka

• Mehansko gibanje in prenos toplote: Ko se kontaktni lok nadaljuje z razdvajanjem, mehansko gibanje kontaktov dodatno stisne plin SF6 v pufirni prostornini. Poleg tega se toplota iz loka prenaša na plin, kar povzroči hitro porast temperature. To kombinacijo mehanske stiskave in prenosa toplote sledi značilen porast tlaka plina v pufirni prostornini.

• Približevanje ničelnemu preseku toka: Ko se lok približuje svojemu naravno ničelnemu preseku (točka, kjer premenljiv tok preide skozi ničlo), presek loka začne zmanjševati. To zmanjšanje velikosti loka omogoča svobodnejši pretok stlačenega plina SF6 skozi cevjo.

• Močan plinski udarec: Tako kot se kontaktni lok popolnoma razdvoji, se stlačeni plin v pufirni prostornini izpušča skozi cevjo, ustvarja močan udarec, ki neposredno udari lok. Ta visoko hitrostni pretok plina hladilok hitro, ga raztegne in moti ionizirano plazmo, kar vodi do ugašanja loka.

4. Ugašanje loka in obnovitev dielektrične trdnosti

• Ugašanje loka: Ko se lok ugaša pri ničelnem preseku toka, pretok toka ustavi in lok ne obstaja več. Absence loka pomeni, da je vir toplote odstranjen, kar omogoča plinu SF6, da se ohladi.

• Rekombinacija častic plina: Po ugašanju loka se razločene častice plina SF6 (tako kot SF4, S2F10 itd.) začnejo rekombinirati, obnavljajo originalno kemijsko strukturo SF6. Ta rekombinacijski proces tudi obnavlja izolacijske lastnosti plina.

• Obnova dielektrične trdnosti: Hitra rekombinacija častic plina in hlajenje plina vodita do hitre obnove dielektrične trdnosti med kontakti. To zagotavlja, da se lok ne ponovno zagni, ko se napetost med kontakti poveča po prestopu toka skozi ničlo.

• Gibanje kontaktov ustavi: Ko je lok ugašen in dielektrična trdnost obnovljena, gibanje kontaktov ustavi. Tlak plina znotraj prekinitelja (CB) se nato stabilizira, in sistem se vrne v normalno, nevodljivo stanje.

Ključne točke za opomin:

• Tlačenje toka: Ob visokih tokovih kratkih zaporov se presek loka lahko pojavi večji od premera cevja, začasno blokirajoč pretok plina. Ta pojav se imenuje tlačenje toka. Kljub temu se tlak plina nadaljuje s povečevanjem zaradi mehanske stiskave in prenosa toplote iz loka.

• Pufirna prostornina in oblikovanje cevja: Pufirna prostornina je ključni komponent, ki shranjuje stlačen plin SF6, ki se nato izpušča skozi cevjo PTFE. Cevja je oblikovana, da natančno usmerja pretok plina na lok, zagotovljujoč učinkovito hlajenje in ugašanje loka.

• Hitra obnova dielektrične trdnosti: Eden od ključnih prednosti plina SF6 je njegova sposobnost, da hitro obnovi svoje izolacijske lastnosti po ugašanju loka. To zagotavlja, da prekinitelj lahko varno prekine visoke tokove brez tveganja ponovnega zaganjanja loka.

Zaključek

Proces ugašanja loka v pufirnem prekinitelju SF6 je zelo učinkovit in zanesljiv način za prekinjanje visokih tokov, še posebej med kratkimi zapori. Kombinacija mehanske stiskave, pretoka plina in edinstvenih lastnosti plina SF6 zagotavlja, da se lok hitro ugaša in dielektrična trdnost med kontakti hitro obnovi. Ta dizajn omogoča prekinitelju, da upravlja velike tokove kratkih zaporov, hkrati ohranja celost in varnost električnega sistema.