Prekid prekidača s plinom u visokonaponskim prekidačima
Detaljno objašnjenje procesa ugasevanja luku u pufirnom SF6 prekidaču
U pufirnom SF6 prekidaču, proces ugasevanja luku je ključni mehanizam koji osigurava pouzdan prekid visokih struja, posebno tokom uslova kratkog spoja. Proces uključuje interakciju između glavnih kontakata, lukovitih kontakata i cevi od PTFE (politetrafluoretilena), koja vodi strujanje sužetog SF6 gasa kako bi ugasi se luk. Ispod sledi detaljno objašnjenje procesa ugasevanja luku, korak po korak:
Početno stanje: Glavni kontakti otvoreni, struja prebacena na lukovite kontakte
Glavni Kontakti: Glavni kontakti, koji su veći i dizajnirani za prenos normalne radne struje, smješteni su koncentrično vanjski od lukovitih kontakata. U ovom početnom stanju, glavni kontakti su već otvoreni, a struja je prebačena (komutovana) na lukovite kontakte.
Lukoviti Kontakti: Lukoviti kontakti su manji i specifično dizajnirani da nose visoke temperature i pritiske generisane tokom luka. Oni su na putu da se otvore, i kada to urade, luk će zapaliti između njih.
Zapaljivanje Luka: Lukoviti kontakti počinju da se razdvajaju
Kako lukoviti kontakti počnu da se razdvajaju, struja nastavlja da teče 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 da vodi sužeti SF6 gas iz pufirnog volumena prema luku.
Strujanje gasa je inicijalno ograničeno jer se presjek luka može biti velik, posebno pri visokim strujama kratkog spoja. Ovaj fenomen, gdje je presjek luka veći od prečnika grla cevi, poznat je kao zategnutost struje. Tijekom zategnutosti struje, strujanje gasa je djelomično blokirano lukom, što sprečava efektivno hlađenje luka.
Nastanak pritiska gasa i sužavanje luka
Mehaničko kretanje i prenos toplote: Dok lukoviti kontakti nastavljaju da se razdvajaju, mehaničko kretanje kontakata dalje sužava SF6 gas u pufirnom volumenu. Također, toplina od luka prenosi se na gas, što uzrokuje brzo povećanje temperature gasa. Ova kombinacija mehaničkog sužavanja i prenosa toplote dovodi do značajnog povećanja pritiska gasa unutar pufirnog volumena.
Približavanje nultoj tački struje: Kako luk približava svoju prirodnu nultu tačku (tj. tačku kada izmjenjiva struja prolazi kroz nulu), presjek luka počinje da se smanjuje. Ovo smanjenje veličine luka omogućava sužetom SF6 gasu da slobodnije teče kroz cev.
Moćan gasni udar: Uporno kada lukoviti kontakti potpuno rastanu, sužeti gas u pufirnom volumenu otpušten je kroz cev, stvarajući moćan udar koji direktno udara na luk. Ova visokobrzinska struja gasa brzo hladila luk, istegla ga i prekinula ionizovanu plazmu, što dovodi do ugasevanja luka.
Ugasevanje luka i oporavak dielektrične čvrstoće
Ugasevanje Luka: Nakon što se luk ugasi u nultoj tački struje, struja prestaje, a luk više ne postoji. Odsustvo luka znači da je izvor toplote uklonjen, omogućavajući SF6 gasu da se ohladi.
Rekombinacija čestica gasa: Nakon ugasevanja luka, dekomponirane čestice SF6 gasa (poput SF4, S2F10, itd.) počinju da se rekombiniraju, vraćajući originalnu hemijsku strukturu SF6. Taj proces rekombinacije takođe obnavlja izolativne osobine gasa.
Oporavak Dielektrične Čvrstoće: Brza rekombinacija čestica gasa i hlađenje gasa dovode do brzog oporavka dielektrične čvrstoće između kontakata. To osigurava da luk ne zapali ponovo kada napon između kontakata poraste nakon što struja prođe kroz nulu.
Kretanje kontakata prestaje: S lukom ugaseanim i dielektričnom čvrstoćom obnovljene, kretanje kontakata prestaje. Pritisak gasa unutar prekidača (CB) zatim se stabilizira, a sistem se vraća u normalno, neprovodno stanje.
Važne tačke za napomenuti:
Zategnutost Struje: Pri visokim strujama kratkog spoja, presjek luka može biti veći od prečnika grla cevi, privremeno blokirajući strujanje gasa. Taj fenomen se naziva zategnutost struje. Unatoč tome, pritisak gasa nastavlja da se povećava zbog mehaničkog sužavanja i prenosa toplote od luka.
Pufirni Volumen i Dizajn Cevi: Pufirni volumen je ključna komponenta koja čuva sužeti SF6 gas, koji se zatim ispusta kroz cev od PTFE. Cev je dizajnirana da upravljano strujanje gasa točno na luk, osiguravajući efektivno hlađenje i ugasevanje luka.
Brzi Oporavak Dielektrične Čvrstoće: Jedna od ključnih prednosti SF6 gasa je njegova sposobnost brzog oporavka izolativnih osobina nakon ugasevanja luka. To osigurava da prekidač može sigurno prekinuti visoke struje bez rizika od ponovnog zapaljivanja luka.
Zaključak
Proces ugasevanja luka u pufirnom SF6 prekidaču je vrlo učinkovita i pouzdana metoda za prekid visokih struja, posebno tokom uslova kratkog spoja. Kombinacija mehaničkog sužavanja, strujanja gasa i jedinstvenih osobina SF6 gasa osigurava da se luk brzo ugasi, a dielektrična čvrstoća između kontakata brzo se obnavlja. Taj dizajn omogućava prekidaču da obrađuje velike struje greške dok održava integritet i sigurnost električnog sistema.
