Paghimo sa kondisyon sa ilahad nga kuryente alang sa switchgear

Detalyadong Pagsulti sa Pagbuhat sa Kasagaran nga Pagdagan ug Pre-Strike Phenomenon sa Switchgear

Sa switchgear, partikular sa mga circuit breakers (CB) ug load break switches (LBS), ang pagbuhat sa kasagaran nga pagdagan nagrefer sa proseso diin ang elektrisidad nga ark initihi kung ang mga contact magsugod sa pagpadayon. Kini nga proseso dili eksakto mag-start kung ang mga contact fisikal na migsugdan sa pagtumok apan mahimong molabay sa daghan ka milisegundo labi-an tungod sa usa ka phenomenon nga gitawag og pre-strike. Ania ang detalyadong pagsulti niining phenomenon ug ang iyang implikasyon.

1. Pre-Strike: Pag-initiha sa Ark Bago ang Contact Tumok

• Dielectric Breakdown: Tungod kay ang mga contact magsugod sa paglapit sa uban isip bahin sa proseso sa pagpadayon, ang insulating medium ( sama sa hangin, SF6, o vacuum) sa ilaha molaas sa dielectric breakdown. Kini mahitabo tungod kay ang elektrisidad nga field sa gap sa mga contact madaghan kung mas lapit na sila. Kung ang lakas sa field adunay lisud nga makataas sa dielectric strength sa insulating medium, ang gap molaas, ug ang switching ark initihi.

• Electrical Field Build-Up: Ang elektrisidad nga field sa mga contact mabuo kung sila magsugod sa paglapit sa uban. Kini proporsyonal sa voltage sa mga contact ug inversely proportional sa distansya sa ilaha. Kung ang field nahimo na kalakihan, kini mocaon sa ionization sa gas molecules sa gap, resulta sa pagbuto sa conductive path para sa current moadto.

• Arc Initiation: Ang ark initihi bago ang mga contact fisikal na tumok, karanihon sa daghan ka milisegundo labi-an. Kini nga maong pag-initiha sa ark gitawag og pre-strike. Sa panahon sa pre-strike, ang ark mibuto sa gamay nga gap sa mga contact, ug ang current magsugod sa pagdagan sa ark basta wala pa ang contacts fisikal na tumok.

2. Implikasyon sa Pre-Strike

• Excessive Melting sa Contact Surfaces: Kung ang energia involbar sa pre-strike adunay lisud, kini mahimong mocaon sa excessive melting sa contact surfaces. Kini kasagaran problema sa short-circuit conditions, diin ang current mahimong ekstremo ka taas. Ang molten metal sa contact surfaces mohimo og welding sa contacts, diin ang duha nga surfaces mifuse sa uban.

• Welding sa Contacts: Ang welded contacts mahimong mapanggana sa switching device sa pag-responde sa sunod nga pagbukas. Kung ang operating mechanism sa switchgear wala maka-provide sa sufficient force sa pag-break sa welded points, ang device mohimo og failure sa pagbukas, resulta sa potential safety hazards ug equipment damage.

• Short-Circuit Current Characteristics: Ang short-circuit currents kasagaran adunay DC component, diin kini mahimong mocaon sa peak value sa current nga mas taas kay sa pure AC short-circuit current. Kini nga increased peak current mohimo og mas severe contact damage ug welding.

• Arc Voltage Dependence: Ang voltage sa arc (arc voltage) highly dependent sa interrupting medium gisulti sa switchgear. Bisag sa very short arc lengths, mahimong adunay significant voltage drops near the electrodes. Kini tungod kay ang arc resistance dili uniform along its length, ug ang regions near the electrodes tend to have higher resistance tungod sa concentration of heat ug ionized particles.

3. Making Under Short-Circuit Conditions

• Circuit Breakers (CB): Sa circuit breakers, ang making operation under short-circuit conditions kasagaran challenging. Ang high current levels ug presence of a DC component mohimo og intense arcing ug contact damage. Ang modern circuit breakers designed with advanced materials ug cooling mechanisms sa pag-mitigate niining effects, pero pre-strike remains a concern.

• Load Break Switches (LBS): Ang Load break switches usab susceptible sa pre-strike during the making operation, especially in high-current applications. Pero, LBS devices typically used in lower-voltage ug lower-current applications compared to circuit breakers, so the risk of severe contact damage generally lower.

4. Stages of the Making Operation in Switchgear

Ang making operation of switchgear mabuhat sa several stages, as shown in the figure:

• Stage 1: Initial Approach of Contacts: Ang contacts magsugod sa paglapit sa uban, ug ang electrical field sa ilaha mabuo. Sa this stage, wala pa ang current moadto, pero ang potential for pre-strike increasing.

• Stage 2: Pre-Strike Arc Formation: Kung ang contacts molaas, ang electrical field exceeds the dielectric strength sa insulating medium, causing a dielectric breakdown. A pre-strike ark mibuto, ug ang current magsugod sa pagdagan through the ark before the contacts touch.

• Stage 3: Contact Touch and Arc Transfer: Ang contacts finally make physical contact, ug ang ark transfer from the gap between the contacts to the contact surfaces. Ang current continues to flow through the now-closed circuit.

• Stage 4: Steady-State Operation: After the contacts fully closed, ang system enters steady-state operation, ug ang current flows through the closed contacts without any arcing.

5. Mitigation Strategies

To minimize the effects of pre-strike ug contact welding, several design ug 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 ug good thermal conductivity can help reduce contact damage during pre-strike. Materials like copper-tungsten alloys 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 ark ug 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 ug fault detection mechanisms, can help detect ug respond to short-circuit conditions more quickly, reducing the duration ug intensity of the ark.

Conclusion

Ang pre-strike phenomenon, diin ang ark initihi bago ang contacts physically touch, critical aspect sa making operation sa switchgear. Kini mahimong mocaon 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 ug characteristics of the insulating medium, essential for designing ug operating reliable switchgear. By employing appropriate mitigation strategies, such as using high-dielectric-strength insulating mediums, advanced contact materials, ug cooling mechanisms, ang effects of pre-strike can be minimized, ensuring safe ug reliable operation of switchgear in both circuit breakers ug load break switches.