Paghimo sa kondisyon sa ilalum sa short circuit current para sa switchgear

Detayadong Pagsulti sa Pagbuhat sa Kasagaran ug Pre-Strike Phenomenon sa Switchgear
Sa switchgear, partikular sa circuit breakers (CB) ug load break switches (LBS), ang pagbuhat sa kasagaran nagrefer sa proseso kung diin ang arkus elektriko mibug-os kon ang mga contact migsugod mopasabot. Kini nga proseso dili mag-umpisahang eksakto kon ang mga contact fisikal nimo-tumos, apan mahimong mohitabo samtang pila ka milisegundo mas maayo tungod sa usa ka phenomenon nga gitawag og pre-strike. Sumala ang detalladong pagsulti niining phenomenon ug sa iyang implikasyon.
1. Pre-Strike: Pag-Initiate sa Arkus Sa Wala Pa Tumos ang Mga Contact
•    Dielectric Breakdown: Kon ang mga contact migsugod moadto sa usa sa uban samtang ang operasyon sa pagtutok, ang insulating medium (tulad sa hangin, SF6, o vacuum) gisulob sa dielectric breakdown. Mahitabo kini tungod kay ang elektrikal field sa gap sa pagitan sa mga contact madako kon sila mobati-bati. Kon ang lakas sa field mas taas sa dielectric strength sa insulating medium, ang gap mibreak down, ug ang switching arc mibug-os.
•    Electrical Field Build-Up: Ang elektrikal field sa pagitan sa mga contact madako kon sila mogalilii sa usa sa uban. Kini nga field proporsyonado sa voltage sa pagitan sa mga contact ug inversely proportional sa distansya sa pagitan nila. Kon ang field madako kaayo, ini mosiguro sa ionization sa gas molecules sa gap, resulta sa pagbana sa conductive path aron ang kasagaran makapasa.
•    Arc Initiation: Ang arkus mibug-os wala pa ang mga contact mobati-bati, tipikal samtang pila ka milisegundo mas maayo. Kini nga early initiation sa arkus gitawag og pre-strike. Sa panahon sa pre-strike, ang arkus mibana sa gamay nga gap sa pagitan sa mga contact, ug ang kasagaran migsugod mopasa truksa sa arkus wala pa ang mga contact mobati-bati fisikal.
2. Implikasyon sa Pre-Strike
•    Excessive Melting sa Contact Surfaces: Kon ang energia involbar sa pre-strike dako, mahimong mag-resulta sa excessive melting sa mga contact surfaces. Kini labi na problema sa short-circuit conditions, diin ang kasagaran kaayo ka dako. Ang molten metal sa mga contact surfaces mahimong magresulta sa welding sa mga contact, diin ang duha ka surfaces mag-fuse sama.
•    Welding sa Contacts: Ang welded contacts mahimong mag-prevent sa switching device sa pagresponde sa sunod nga opening command. Kon ang operating mechanism sa switchgear wala mosugyot sa sufficient force aron maputli ang welded points, ang device mahimong magfail sa pagtukod sa husto, resulta sa potential safety hazards ug equipment damage.
•    Short-Circuit Current Characteristics: Ang short-circuit currents kasagaran adunay DC component, diin mahimong mag-resulta sa peak value sa kasagaran kaayo ka dako kay sa pure AC short-circuit current. Kini nga increased peak current mahimong mag-exacerbate sa epekto sa pre-strike, resulta sa mas severe contact damage ug welding.
•    Arc Voltage Dependence: Ang voltage sa pagitan sa arkus (arc voltage) highly dependent sa interrupting medium gigamit sa switchgear. Kahit sa gamay kaayo nga arc lengths, mahimong adunay significant voltage drops near the electrodes. Kini tungod kay ang arc resistance dili uniform sa iyang length, ug ang regions near the electrodes tend to have higher resistance due to the concentration of heat and ionized particles.
3. Making Under Short-Circuit Conditions
•    Circuit Breakers (CB): Sa circuit breakers, ang making operation under short-circuit conditions labi na challenging. Ang taas nga lebel sa kasagaran ug ang presence sa DC component mahimong mag-resulta sa intense arcing ug contact damage. Ang modern circuit breakers designed with advanced materials and cooling mechanisms to mitigate these effects, but pre-strike remains a concern.
•    Load Break Switches (LBS): Ang Load break switches usab susceptible to pre-strike during the making operation, especially in high-current applications. But, LBS devices typically used in lower-voltage and lower-current applications compared to circuit breakers, so the risk of severe contact damage is generally lower.
4. Stages of the Making Operation in Switchgear
Ang making operation sa switchgear mahimong ma-divide sa pipila ka stages, as shown in the figure:
•    Stage 1: Initial Approach of Contacts: Ang mga contact migsugod moadto sa usa sa uban, ug ang elektrikal field sa pagitan nila migsugod mopuno. Sa karon, wala pa ang kasagaran mopasa, pero ang potensyal para sa pre-strike nag-increase.
•    Stage 2: Pre-Strike Arc Formation: Kon ang mga contact mobati-bati, ang elektrikal field exceed the dielectric strength sa insulating medium, causing a dielectric breakdown. A pre-strike arc is formed, ug ang kasagaran migsugod mopasa truksa sa arkus wala pa ang mga contact mobati-bati.
•    Stage 3: Contact Touch and Arc Transfer: Ang mga contact finally make physical contact, ug ang arkus transfer from the gap between the contacts to the contact surfaces. Ang kasagaran continues to flow through the now-closed circuit.
•    Stage 4: Steady-State Operation: After the contacts have fully closed, ang system enters steady-state operation, ug ang kasagaran flows through the closed contacts without any arcing.
5. Mitigation Strategies
To minimize the effects of pre-strike and contact welding, several design and operational strategies can be employed:
•    Use of High-Dielectric-Strength Insulating Mediums: Using insulating mediums with high dielectric strength, such as SF6 gas or vacuum, can reduce the likelihood of pre-strike by requiring a higher electrical field to initiate breakdown.
•    Advanced Contact Materials: Using contact materials with high melting points and good thermal conductivity can help reduce contact damage during pre-strike. Materials like copper-tungsten alloys are commonly used in high-voltage switchgear.
•    Cooling Mechanisms: Incorporating cooling mechanisms, such as puffer systems or forced gas flow, can help dissipate heat from the arc and reduce the temperature of the contact surfaces, minimizing the risk of welding.
•    Mechanical Design Enhancements: Ensuring that the operating mechanism provides sufficient force to break any welded points during the opening operation can prevent the switchgear from failing to open properly.
•    Protection Systems: Implementing protection systems, such as overcurrent relays and fault detection mechanisms, can help detect and respond to short-circuit conditions more quickly, reducing the duration and intensity of the arc.
Conclusion
Ang pre-strike phenomenon, diin ang arkus mibug-os wala pa ang mga contact mobati-bati, usa ka critical aspect sa making operation sa switchgear. Kini mahimong mag-resulta sa excessive contact damage, welding, ug potential failure sa switching device. Understanding the factors that contribute to pre-strike, such as the electrical field build-up and the characteristics of the insulating medium, is essential for designing and operating reliable switchgear. By employing appropriate mitigation strategies, such as using high-dielectric-strength insulating mediums, advanced contact materials, and cooling mechanisms, the effects of pre-strike can be minimized, ensuring safe and reliable operation of switchgear in both circuit breakers and load break switches.