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

Detalyadong Paliwanag ng Pagpapalakad ng Kuryente at Pre-Strike Phenomenon sa Switchgear
Sa switchgear, lalo na sa circuit breakers (CB) at load break switches (LBS), ang pagpapalakad ng kuryente ay tumutukoy sa proseso kung saan isinasimula ang electric arc kapag nagsisimulang mag-close ang mga contact. Ang prosesong ito hindi eksaktong nagsisimula nang ang mga contact ay pisikal na nagkakasalamuha, ngunit maaaring mangyari ilang milisegundo bago dahil sa isang phenomenon na tinatawag na pre-strike. Sa ibaba ay detalyadong paliwanag ng phenomenon na ito at ang kanyang implikasyon.
1. Pre-Strike: Pagsisimula ng Arc Bago ang Contact Touch
•    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 pagitan nila ay nagdurusa ng dielectric breakdown. Ito ay nangyayari dahil ang electrical field sa gap sa pagitan ng mga contact ay lumalaki habang sila ay lumalapit. Kapag ang lakas ng field ay lumampas sa dielectric strength ng insulating medium, ang gap ay bumabagsak, at isinasimula ang switching arc.
•    Electrical Field Build-Up: Ang electrical field sa pagitan ng mga contact ay lumalaki habang sila ay galaw-galaw patungo sa isa't isa. Ang field na ito ay proporsyon sa voltage sa pagitan ng mga contact at inversely proportional sa layo sa pagitan nila. Kapag ang field ay sapat na malakas, ito ay nagdudulot ng ionization ng mga gas molecule sa gap, na nagiging sanhi ng pagkakaroon ng conductive path para sa kuryente na magsalakad.
•    Arc Initiation: Ang arc ay isinasimula bago pa man ang mga contact ay aktwal na nagkakasalamuha, karaniwang ilang milisegundo bago. Ang maagang pagsisimula ng arc na ito ay tinatawag na pre-strike. Sa panahon ng pre-strike, ang arc ay nabubuo sa maliit na gap sa pagitan ng mga contact, at ang kuryente ay nagsisimulang magsalakad sa pamamagitan ng arc sa halip na maghintay para sa mga contact na gawin ang pisikal na contact.
2. Implikasyon ng Pre-Strike
•    Excessive Melting ng Contact Surfaces: Kung ang enerhiya na kasangkot sa pre-strike ay malaki, ito ay maaaring magdulot ng excessive melting ng contact surfaces. Ito ay partikular na problema sa short-circuit conditions, kung saan ang kuryente ay maaaring lubhang mataas. Ang molten metal sa contact surfaces ay maaaring magresulta sa welding ng mga contact, kung saan ang dalawang surface ay sumasama.
•    Welding ng Contacts: Ang welded contacts ay maaaring mapigilan ang switching device mula sa tamang pag-respond sa susunod na opening command. Kung ang operating mechanism ng switchgear ay hindi nagbibigay ng sapat na puwersa upang sirain ang welded points, ang device ay maaaring mabigo na buksan nang maayos, na nagreresulta sa potensyal na safety hazards at damage sa equipment.
•    Short-Circuit Current Characteristics: Ang short-circuit currents kadalasang may DC component, na maaaring magdulot ng peak value ng kuryente na mas mataas kaysa sa pure AC short-circuit current. Ang pinakamataas na peak current na ito ay maaaring palakihin ang epekto ng pre-strike, na nagreresulta sa mas severe na contact damage at welding.
•    Arc Voltage Dependence: Ang voltage sa pagitan ng arc (arc voltage) ay highly dependent sa interrupting medium na ginagamit sa switchgear. Kahit sa napakamaliit na arc lengths, maaari pa ring maging significant ang 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 init 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 challenging. Ang mataas na antas ng kuryente at ang presence ng DC component ay maaaring magdulot ng intense arcing at contact damage. Ang modern na circuit breakers ay disenyo ng 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 sa panahon ng 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 yugto, tulad ng ipinapakita sa figure:
•    Stage 1: Initial Approach ng Contacts: Ang mga contact ay nagsisimulang galaw patungo sa isa't isa, at ang electrical field sa pagitan nila ay nagsisimulang lumaki. Sa stage na ito, walang kuryente ang nagsasalakad, ngunit ang potential para sa pre-strike ay lumalaki.
•    Stage 2: Pre-Strike Arc Formation: Habang ang mga contact ay lumalapit, ang electrical field ay lumalampas sa dielectric strength ng insulating medium, na nagdudulot ng dielectric breakdown. Ang pre-strike arc ay nabubuo, at ang kuryente ay nagsisimulang magsalakad sa pamamagitan ng arc bago pa man ang mga contact ay makasalamuha.
•    Stage 3: Contact Touch at Arc Transfer: Ang mga contact ay huling nagkakasalamuha, at ang arc ay inililipat mula sa gap sa pagitan ng mga contact sa contact surfaces. Ang kuryente ay patuloy na magsasalakad sa pamamagitan ng ngayon na closed circuit.
•    Stage 4: Steady-State Operation: Pagkatapos na ang mga contact ay ganap na nagsasara, ang sistema ay pumapasok sa steady-state operation, at ang kuryente ay magsasalakad sa pamamagitan ng closed contacts nang walang anumang arcing.
5. Mitigation Strategies
Upang mabawasan ang epekto ng pre-strike at contact welding, maaaring gamitin ang ilang disenyo at operational strategies:
•    Paggamit 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 mabawasan 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 mahusay na thermal conductivity ay maaaring mabawasan ang contact damage sa panahon ng pre-strike. Ang mga materyales tulad ng copper-tungsten alloys ay karaniwang ginagamit sa high-voltage switchgear.
•    Cooling Mechanisms: Ang paglalapat ng cooling mechanisms, tulad ng puffer systems o forced gas flow, ay maaaring mabawasan ang heat mula sa arc at mabawasan ang temperatura ng contact surfaces, na mababawasan ang risk ng welding.
•    Mechanical Design Enhancements: Ang sigurado na ang operating mechanism ay nagbibigay ng sapat na puwersa upang sirain ang anumang welded points sa panahon ng opening operation ay maaaring mapigilan ang switchgear mula sa mabigo na buksan nang maayos.
•    Protection Systems: Ang paglalapat ng protection systems, tulad ng overcurrent relays at fault detection mechanisms, ay maaaring tumulong sa pag-detect at pag-respond sa short-circuit conditions nang mas mabilis, na mababawasan ang duration at intensity ng arc.
Kasimpulan
Ang pre-strike phenomenon, kung saan ang arc ay isinasimula bago ang mga contact ay pisikal na nagkakasalamuha, ay isang critical aspect ng making operation sa switchgear. Ito ay maaaring magdulot ng excessive contact damage, welding, at potensyal na failure ng switching device. Ang pag-unawa sa mga factor na nag-contribute sa pre-strike, tulad ng electrical field build-up at ang characteristics ng insulating medium, ay mahalaga 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 mabawasan ang epekto ng pre-strike, na nagse-secure ng safe at reliable operation ng switchgear sa parehong circuit breakers at load break switches.