Paggawa ng kondisyon sa ilalim ng maikling pagkakasunod-sunod na kasaganaan para sa switchgear

Detalyadong Paliwanag ng Pag-ikot ng Kuryente at Pre-Strike Phenomenon sa Switchgear
Sa switchgear, lalo na sa mga circuit breakers (CB) at load break switches (LBS), ang pag-ikot ng kuryente ay tumutukoy sa proseso kung saan isinasimula ang electric arc kapag nagsisimula nang magkakasama ang mga contact. Ang prosesong ito hindi eksaktong nagsisimula kapag pisikal na nagkakasalamuha ang mga contact, ngunit maaaring mangyari ilang milisegundo bago ito dahil sa isang phenomenon na tinatawag na pre-strike. Sa ibaba ay isang detalyadong paliwanag ng phenomenon na ito at ang kanyang implikasyon.
1. Pre-Strike: Pagsisimula ng Arc Bago Magkakasalamuha ang Contact
•    Dielectric Breakdown: Habang lumalapit ang mga contact sa isa't isa sa panahon ng closing operation, ang insulating medium (tulad ng hangin, SF6, o vacuum) sa gitna nila ay nakakaranas ng dielectric breakdown. Ito ay dahil ang electrical field sa gap sa pagitan ng mga contact ay tumataas habang sila'y lumalapit. Kapag lumampas ang lakas ng field sa dielectric strength ng insulating medium, ang gap ay nabubuwag, at isinasimula ang switching arc.
•    Build-Up ng Electrical Field: Ang electrical field sa pagitan ng mga contact ay tumataas habang sila'y lumalapit. Ang field na ito ay proporsiyonal sa voltage sa pagitan ng mga contact at inversely proportional sa distansya sa pagitan nila. Kapag sapat na malakas ang field, ito ay nagdudulot ng ionization ng mga gas molecules sa gap, na nagbibigay daan para sa kuryente upang magsilbing conductive path.
•    Pagsisimula ng Arc: Ang arc ay nasisimula bago pa man magkakasalamuha ang mga contact, karaniwang ilang milisegundo bago ito. Tinatawag itong pre-strike. Sa panahon ng pre-strike, ang arc ay nabubuo sa maliit na gap sa pagitan ng mga contact, at nagsisimula nang magsilbi ang kuryente bilang daan para sa current na magsilbing conductive path sa halip na maghintay na magkakasalamuha ang mga contact.
2. Implikasyon ng Pre-Strike
•    Excessive Melting ng Contact Surfaces: Kung malaki ang enerhiya na kasangkot sa pre-strike, maaari itong magdulot ng excessive melting ng mga contact surfaces. Partikular na problema ito sa short-circuit conditions, kung saan maaaring lubhang mataas ang kuryente. Ang molten metal sa mga contact surfaces ay maaaring magresulta sa welding ng mga contact, kung saan ang dalawang surface ay magkakasama.
•    Welding ng Mga Contact: Ang welded contacts ay maaaring mapigilan ang switching device na maangkop na sumagot sa susunod na opening command. Kung ang operating mechanism ng switchgear ay hindi nagbibigay ng sapat na puwersa upang sirain ang welded points, maaaring mabigo ang device na maangkop na buksan, na nagreresulta sa potensyal na safety hazards at damage sa equipment.
•    Short-Circuit Current Characteristics: Ang short-circuit currents kadalasang naglalaman ng DC component, na maaaring magdulot ng mas mataas na peak value ng kuryente kaysa sa pure AC short-circuit current. Ang taas na peak current na ito ay maaaring palakihin ang epekto ng pre-strike, na nagreresulta sa mas matinding damage sa contact at welding.
•    Dependence ng Arc Voltage: Ang voltage sa pagitan ng arc (arc voltage) ay malaking depende sa interrupting medium na ginagamit sa switchgear. Kahit na may maikling arc lengths, maaaring magkaroon ng significant voltage drops malapit sa mga electrode. Ito ay dahil ang arc resistance ay hindi uniform sa haba nito, at ang mga rehiyon malapit sa mga electrode ay may mas mataas na resistance dahil sa concentration ng heat at ionized particles.
3. Making Under Short-Circuit Conditions
•    Circuit Breakers (CB): Sa circuit breakers, ang making operation under short-circuit conditions ay partikular na mahirap. Ang mataas na antas ng kuryente at ang presence ng DC component ay maaaring magdulot ng intense arcing at contact damage. Ang modernong circuit breakers ay disenyo sa may advanced materials at cooling mechanisms upang iwasan ang mga epekto, ngunit ang pre-strike ay nananatiling isang concern.
•    Load Break Switches (LBS): Ang load break switches ay din susceptible sa pre-strike during the making operation, lalo na sa high-current applications. Gayunpaman, ang LBS devices ay karaniwang ginagamit sa lower-voltage at lower-current applications kumpara sa circuit breakers, kaya ang risk ng severe contact damage ay pangkalahatan ay mas mababa.
4. Stages ng Making Operation sa Switchgear
Ang making operation ng switchgear ay maaaring hatiin sa maraming stage, tulad ng ipinapakita sa figure:
•    Stage 1: Initial Approach ng Contacts: Nagsisimula ang mga contact na lumapit sa isa't isa, at ang electrical field sa pagitan nila ay nagsisimula nang tumaas. Sa stage na ito, walang kuryente na lumilipad, ngunit ang potential para sa pre-strike ay tumaas.
•    Stage 2: Formation ng Pre-Strike Arc: Habang lumalapit ang mga contact, ang electrical field ay lumalampas sa dielectric strength ng insulating medium, nagdudulot ng dielectric breakdown. Nabubuo ang pre-strike arc, at nagsisimula nang magsilbi ang kuryente bilang daan para sa current na magsilbing conductive path bago pa man magkakasalamuha ang mga contact.
•    Stage 3: Contact Touch at Arc Transfer: Nagsisimula nang magkakasalamuha ang mga contact, at ang arc ay inililipat mula sa gap sa pagitan ng mga contact sa contact surfaces. Ang kuryente ay patuloy na lumilipad sa ngayong closed circuit.
•    Stage 4: Steady-State Operation: Pagkatapos na fully closed ang mga contact, ang sistema ay nagsisimula ng steady-state operation, at ang kuryente ay lumilipad sa ngayong closed contacts nang walang arcing.
5. Mitigation Strategies
Upang minimisahan ang epekto ng pre-strike at contact welding, maraming design at operational strategies na maaaring gamitin:
•    Use ng High-Dielectric-Strength Insulating Mediums: Ang paggamit ng insulating mediums na may mataas na dielectric strength, tulad ng SF6 gas o vacuum, ay maaaring bawasan ang likelihood ng pre-strike sa pamamagitan ng paghingi ng mas mataas na electrical field upang simulan ang breakdown.
•    Advanced Contact Materials: Ang paggamit ng contact materials na may mataas na melting points at good thermal conductivity ay maaaring makatulong na bawasan ang contact damage during pre-strike. Ang mga material tulad ng copper-tungsten alloys ay karaniwang ginagamit sa high-voltage switchgear.
•    Cooling Mechanisms: Ang pagbabawas ng heat mula sa arc at pagbawas ng temperatura ng mga contact surfaces, sa pamamagitan ng puffer systems o forced gas flow, ay maaaring makatulong na bawasan ang risk ng welding.
•    Mechanical Design Enhancements: Ang pagtiyak na ang operating mechanism ay nagbibigay ng sapat na puwersa upang sirain ang anumang welded points during the opening operation ay maaaring mapigilan ang switchgear na mabigo na maangkop na buksan.
•    Protection Systems: Ang pag-implement ng protection systems, tulad ng overcurrent relays at fault detection mechanisms, ay maaaring makatulong na madetekta at sumagot sa short-circuit conditions nang mas mabilis, na nagreresulta sa pagbawas ng duration at intensity ng arc.
Conclusion
Ang pre-strike phenomenon, kung saan ang arc ay nasisimula bago pa man magkakasalamuha ang mga contact, ay isang critical aspect ng making operation sa switchgear. Ito ay maaaring magresulta sa excessive contact damage, welding, at potential failure ng switching device. Ang pag-unawa sa mga factor na nakakaimpluwensya sa pre-strike, tulad ng build-up ng electrical field at characteristics ng insulating medium, ay essential para sa disenyo at operasyon ng reliable switchgear. Sa pamamagitan ng paggamit ng appropriate mitigation strategies, tulad ng paggamit ng high-dielectric-strength insulating mediums, advanced contact materials, at cooling mechanisms, maaaring minimisahan ang epekto ng pre-strike, na nagse-sure ng safe at reliable operation ng switchgear sa parehong circuit breakers at load break switches.