Paggawa ng kondisyon sa ilalim ng maikling pagkakasunog ng kuryente para sa switchgear
Detalyadong Paliwanag ng Pagpapalaganap ng Kuryente at Pre-Strike Phenomenon sa Switchgear
Sa switchgear, lalo na sa circuit breakers (CB) at load break switches (LBS), ang pagpapalaganap ng kuryente ay tumutukoy sa proseso kung saan isinasimula ang isang electric arc kapag nagsisimulang magtakbo ang mga kontak. Ang prosesong ito ay hindi eksaktong nagsisimula kapag pisikal na nagkakasentuhan ang mga kontak, ngunit maaaring mangyari ilang milisegundo bago dahil sa isang phenomenon na kilala bilang pre-strike. Sa ibaba ay detalyadong paliwanag ng phenomenon na ito at ang mga implikasyon nito.
Pre-Strike: Pagsisimula ng Arc Bago Makasentuhan ang Kontak
Dielectric Breakdown: Habang lumalapit ang mga kontak sa isa't isa sa panahon ng operasyon ng pagtakbo, ang insulating medium (tulad ng hangin, SF6, o vacuum) sa pagitan nila ay nakakaranas ng dielectric breakdown. Ito ay nangyayari dahil ang elektrikal na field sa gap sa pagitan ng mga kontak ay lumalaki habang sila'y lumalapit. Kapag ang lakas ng field ay lumampas sa dielectric strength ng insulating medium, ang gap ay bumabagsak, at isinasimula ang switching arc.
Paggawa ng Electrical Field: Ang elektrikal na field sa pagitan ng mga kontak ay nabubuo habang sila'y lumalapit sa isa't isa. Ang field na ito ay proporsyonado sa voltage sa pagitan ng mga kontak at inversely proportional sa distansya sa pagitan nila. Kapag sapat na malakas ang field, ito ay nagdudulot ng ionization ng mga gas molecule sa gap, na humahantong sa pagbuo ng conductive path para sa kuryente na magsimulang takbo.
Pagsisimula ng Arc: Ang arc ay isinasimula bago pa man ang mga kontak makasentuhan, 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 kontak, at ang kuryente ay nagsisimulang takbo sa pamamagitan ng arc kaysa sa maghintay para sa mga kontak na makasentuhan pisikal.
Mga Implikasyon ng Pre-Strike
Excessive Melting ng Contact Surfaces: Kung malaki ang enerhiyang kasangkot sa pre-strike, ito ay maaaring magdulot ng excessive melting ng mga contact surfaces. Ito ay partikular na problema sa short-circuit conditions, kung saan maaaring lubhang mataas ang kuryente. Ang molten metal sa mga contact surfaces ay maaaring humantong sa welding ng mga kontak, kung saan ang dalawang surface ay sumasama.
Welding ng Contacts: Ang welded contacts ay maaaring mapigilan ang switching device na tugunan ang susunod na opening command. Kung ang operating mechanism ng switchgear ay hindi nagbibigay ng sapat na lakas upang sirain ang welded points, maaaring mabigo ang device na buksan nang maayos, na humahantong sa potensyal na mga panganib sa kaligtasan at pinsala sa equipment.
Short-Circuit Current Characteristics: Karaniwang may DC component ang short-circuit currents, 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 humahantong sa mas malubhang damage sa kontak at welding.
Dependence ng Arc Voltage: Ang voltage sa pagitan ng arc (arc voltage) ay highly dependent sa interrupting medium na ginagamit sa switchgear. Kahit may maikling arc lengths, maaari pa ring mayroong significant voltage drops malapit sa mga electrode. Ito ay dahil ang resistance ng arc 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.
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 humantong sa intense arcing at damage sa kontak. Ang mga 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 ang susceptible sa pre-strike sa panahon ng making operation, lalo na sa high-current applications. Gayunpaman, ang mga LBS devices ay tipikal na ginagamit sa lower-voltage at lower-current applications kumpara sa circuit breakers, kaya ang risk ng severe contact damage ay pangkalahatan ay mas mababa.
Stages ng Making Operation sa Switchgear
Ang making operation ng switchgear ay maaaring hatiin sa maraming yugto, tulad ng ipinapakita sa larawan:
Stage 1: Initial Approach ng Contacts: Nagsisimula ang mga kontak na lumapit sa isa't isa, at ang elektrikal na field sa pagitan nila ay nagsisimulang nabubuo. Sa stage na ito, walang kuryente ang tumatakbo, ngunit ang potential para sa pre-strike ay lumalaki.
Stage 2: Formation ng Pre-Strike Arc: Habang lumalapit ang mga kontak, ang elektrikal na field ay lumalampas sa dielectric strength ng insulating medium, na nagdudulot ng dielectric breakdown. Nabubuo ang pre-strike arc, at nagsisimulang takbo ang kuryente sa pamamagitan ng arc bago pa man ang mga kontak makasentuhan.
Stage 3: Contact Touch at Arc Transfer: Sa wakas, ang mga kontak ay nakakasentuhan pisikal, at ang arc ay inililipat mula sa gap sa pagitan ng mga kontak patungo sa mga contact surfaces. Ang kuryente ay patuloy na tumatakbo sa ngayong saradong circuit.
Stage 4: Steady-State Operation: Pagkatapos na fully closed ang mga kontak, ang sistema ay pumapasok sa steady-state operation, at ang kuryente ay tumatakbo sa pamamagitan ng saradong kontak nang walang arcing.
Strategies ng Mitigation
Upang mabawasan ang mga 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 bawasan ang likelihood ng pre-strike sa pamamagitan ng paghingi ng mas mataas na elektrikal na field upang simulan ang breakdown.
Advanced Contact Materials: Ang paggamit ng contact materials na may mataas na melting points at mabuting thermal conductivity ay maaaring tumulong sa pagbawas ng damage sa kontak sa panahon ng pre-strike. Ang mga materyales tulad ng copper-tungsten alloys ay karaniwang ginagamit sa high-voltage switchgear.
Cooling Mechanisms: Ang pag-integrate ng cooling mechanisms, tulad ng puffer systems o forced gas flow, ay maaaring tumulong sa pag-dissipate ng init mula sa arc at pagbawas ng temperatura ng mga contact surfaces, na minimizes ang risk ng welding.
Mechanical Design Enhancements: Ang pag-ensure na ang operating mechanism ay nagbibigay ng sapat na lakas upang sirain anumang welded points sa panahon ng opening operation ay maaaring mapigilan ang switchgear mula sa pag-fail na buksan nang maayos.
Protection Systems: Ang pag-implement 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 nagbabawas ng duration at intensity ng arc.
Kasimpulan
Ang pre-strike phenomenon, kung saan ang arc ay isinasimula bago pa man ang mga kontak makasentuhan pisikal, ay isang critical aspect ng making operation sa switchgear. Ito ay maaaring humantong sa excessive contact damage, welding, at potensyal na failure ng switching device. Ang pag-unawa sa mga factor na nakakaimpluwensiya sa pre-strike, tulad ng build-up ng elektrikal na field at 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 bawasan ang mga epekto ng pre-strike, na nag-aasureng safe at reliable operation ng switchgear sa parehong circuit breakers at load break switches.
