Создавање услови за кратко спојување на стрмнина за апаратурата за дистрибуција на електрична енергија
Детално објаснување на феноменот на текот на струјата и претходното ударување во уредите за прекинување
Во уредите за прекинување, особено во прекинувачите (CB) и прекинувачите за оптоварување (LBS), текот на струјата се однесува на процесот со кој електрична дуга се иницира кога контактите почнуваат да се затворуваат. Овој процес не започнува точно кога контактите физички се допираат, туку може да се случи неколку милисекунди порано поради феномен познат како претходно ударување. Подолу е детално објаснување на овој феномен и неговите импликации.
Претходно ударување: Иницирање на дуга пред физичкото допирање на контактите
Диелектричко спрекидување: Кога контактите се приближуваат едни до други во време на операцијата на затворување, изолаторскиот средина (како ваздух, SF6 или вакум) помеѓу нив подлегнува диелектричко спрекидување. Ова се случува затоа што електричното поле во размакот помеѓу контактите се зголемува како што се приближат. Кога силата на полето надмине диелектричната јачина на изолаторскиот средина, размакот се спрекидува, и се иницира превключувачка дуга.
Градење на електрично поле: Електричното поле помеѓу контактите се гради како што се движеат едни кон други. Овој пол е правопропорционален на напонот помеѓу контактите и обратнопропорционален на растојанието помеѓу нив. Кога полето стане доволно јако, тоа причинува ионизација на гасните молекули во размакот, што доведува до формирање на проводна патека за текот на струјата.
Иницирање на дуга: Дугата се иницира пред да контактите фактички се допре, обично неколку милисекунди порано. Овој рано инициран дуга се нарекува претходно ударување. Во време на претходното ударување, дугата се формира во малата раздалечена површина помеѓу контактите, и текот на струјата почнува да текне низ дугата наместо да чека да контактите направат физички контакт.
Импликации на претходното ударување
Екстремно топење на површините на контактите: Ако енергијата вклучена во претходното ударување е голема, тоа може да причини екстремно топење на површините на контактите. Ова е особено проблематично во услови на краткосречен замок, кога текот на струјата може да биде екстремно висок. Топлата метална површина на контактите може да доведе до сварување на контактите, каде што две површини се спојуваат.
Сварување на контактите: Сварени контактите можат да превентираат превключувачкиот уред од правилно одговорување на следната команда за отворање. Ако оперативниот механизам на уредот за прекинување не пружи доволна сила за прекинување на сварените точки, уредот може да не успее правилно да се отвори, што доведува до потенцијални безбедносни ризици и повреда на опремата.
КарACTERISTIKI на текот на струјата при краткосречен замок: Тековите на струјата при краткосречен замок често содржат DC компонента, што може да причини врвниот вредност на текот на струјата да биде многу повисока од вредноста на чист AC тек на струјата при краткосречен замок. Овој зголемен врвен тек на струјата може да подобри ефектите на претходното ударување, доведувајќи до повеќе сериозна повреда на контактите и сварување.
Зависност од напонот на дугата: Напонот помеѓу дугата (напон на дугата) е многу зависен од прекинувачкиот средина користен во уредот за прекинување. Дури и со многу кратки дуги, може да има значителни паѓања на напон во близина на електродите. Ова е затоа што отпорот на дугата не е униформен по неговата должина, а регионите во близина на електродите тенденција да имаат повисок отпор поради концентрација на топлина и ионизирани частици.
Прекинување при услови на краткосречен замок
Прекинувачи (CB): Во прекинувачите, операцијата на прекинување при услови на краткосречен замок е особено предизвица. Високите нивоа на текот на струјата и присуството на DC компонента може да доведат до интензивна дуга и повреда на контактите. Современите прекинувачи се дизајнирани со напредни материјали и мехизми за хладење за намалување на овие ефекти, но претходното ударување останува загриженост.
Прекинувачи за оптоварување (LBS): Прекинувачите за оптоварување исто така се чувствителни на претходното ударување во време на операцијата на прекинување, особено во примените со висок тек на струјата. Меѓутоа, LBS уредите типички се користат во примените со пониски напони и текови на струјата врз прекинувачите, така што ризикот од сериозна повреда на контактите е општо помал.
Фази на операцијата на прекинување во уредите за прекинување
Операцијата на прекинување на уредите за прекинување може да се подели на неколку фази, како што е прикажано на сликата:
Фаза 1: Почетно приближување на контактите: Контактите почнуваат да се движеат едни кон други, и електричното поле помеѓу нив почнува да се гради. Во оваа фаза, нема тек на струјата, но потенцијалот за претходно ударување се зголемува.
Фаза 2: Формирање на дуга при претходно ударување: Како што контактите се приближат, електричното поле надминува диелектричната јачина на изолаторскиот средина, причинувајќи диелектричко спрекидување. Формира се дуга при претходно ударување, и текот на струјата почнува да текне низ дугата пред да контактите се допре.
Фаза 3: Физичко допирање на контактите и пренос на дуга: Контактите на крајот се физички допираат, и дугата се пренесува од размакот помеѓу контактите на површините на контактите. Текот на струјата продолжува да текне низ сега затворениот цев.
Фаза 4: Стабилна операција: Постојано следејќи го завршувањето на контактите, системот влезува во стабилна операција, и текот на струјата текне низ затворените контакти без дуга.
Стратегии за намалување
За намалување на ефектите на претходното ударување и сварување на контактите, можат да се применат неколку дизајнерски и оперативни стратегии:
Користење на изолаторски средини со висока диелектрична јачина: Користење на изолаторски средини со висока диелектрична јачина, како што е SF6 гас или вакум, може да намали веројатноста за претходно ударување со потреба за повисоко електрично поле за иницирање на спрекидување.
Напредни материјали за контакт: Користење на материјали за контакт со високи точкови на топење и добар термален проводник може да помогне за намалување на повредата на контактите во време на претходно ударување. Материјали како мед-волнезиеви легирови често се користат во високонапонски уреди за прекинување.
Механизми за хладење: Инкорпорирање на механизми за хладење, како што се системи за пуштање или приморан проток на гас, може да помогне за рассејување на топлината од дугата и намалување на температурата на површините на контактите, намалувајќи го ризикот од сварување.
Подобрувања на механички дизајн: Обезбедување дека оперативниот механизам пружува доволна сила за прекинување на било кои сварени точки во време на операцијата на отворање може да превентира уредот за прекинување од невообичаено отворање.
Системи за заштита: Имплементација на системи за заштита, како што се релеи за прекомерен тек на струјата и механизми за детекција на повреди, може да помогне за брзо детектирање и одговор на услови на краткосречен замок, намалувајќи го продолжителноста и интензитетот на дугата.
Заклучок
Феноменот на претходно ударување, кога дугата се иницира пред да контактите физички се допираат, е критичен аспект на операцијата на прекинување во уредите за прекинување. Тој може да доведе до екстремно повреда на контактите, сварување и потенцијална нефункционалност на превключувачкиот уред. Разбирањето на факторите кои допринасуваат до претходното ударување, како што е градењето на електрично поле и карактеристиките на изолаторскиот средина, е суштинско за дизајнирање и функционирање на надежни уреди за прекинување. Со примената на соодветни стратегии за намалување, како што е користење на изолаторски средини со висока диелектрична јачина, напредни материјали за контакт и механизми за хладење, ефектите на претходното ударување можат да се намалат, осигурувајќи безбедно и надежно функционирање на уредите за прекинување како во прекинувачите и прекинувачите за оптоварување.
