Kufanya masharti chini ya current ya mwisho wa mkondo kwa switchgear

Maelezo Kwa Kina kuhusu Kutengeneza Mfumo wa Kukwea Mkondo na Ukweli wa Pre-Strike katika Vifaa vya Kusakinisha

Katika vifaa vya kusakinisha, hasa katika circuit breakers (CB) na load break switches (LBS), kutengeneza mkondo wa kukwea unatafsiriwa kama mchakato ambao huo anaweza kuanza wakati maegesho yanafanana. Hii haianza moja kwa moja wakati maegesho yanaumia fisikani, lakini inaweza kutokea vitu minne milisecundi mapema kwa sababu ya ukweli wa pre-strike. Chini ni maelezo kwa kina kuhusu hili ukweli na athari zake.

1. Pre-Strike: Anzisho la Arc Kabla ya Maegesho Yanaumia

• Kuchomoka kwa Dielectric: Wakati maegesho yanapopendelea kuelekea kwa ajili ya kufunga, medium ya kuzuia (kama vile hewa, SF6, au vacuum) kati yao huachomoka. Hii hutokea kwa sababu ya field ya umeme kwenye gap kati ya maegesho yakibadilika wakati wanapopendelea. Wakati nguvu ya field ikipanda zaidi kuliko dielectric strength ya medium ya kuzuia, gap huachomoka, na arc ya kusakinisha hunianzishwa.

• Ujenga wa Field ya Umeme: Field ya umeme kati ya maegesho hujengwa wakati wanapopendelea kuelekea kwa ajili ya kufunga. Field hii ni sawa kwa asili ya voltage kwenye maegesho na kinyume cha umbali kati yao. Wakati field hii ikibadilika kuwa ngumu sana, inahatimisha ionization ya molecules za gasi kwenye gap, kuleta undani wa njia ya kusambaza mkondo.

• Anzisho la Arc: Arc huanzishwa kabla ya maegesho yanauumia fisikani, mara nyingi vitu minne milisecundi mapema. Hii inatafsiriwa kama pre-strike. Katika pre-strike, arc huanzishwa kwenye gap ndogo kati ya maegesho, na mkondo huanza kukwea kupitia arc bila kusubiri maegesho yanauumia fisikani.

2. Athari za Pre-Strike

• Melting ya Juu ya Surfaces za Maegesho: Ikiwa energy inayotumika katika pre-strike ni kubwa, inaweza kusababisha melting ya juu ya surfaces za maegesho. Hii ni kwa khasira katika masharti ya short-circuit, ambapo mkondo unaweza kuwa wa juu sana. Metali ya melt kwenye surfaces za maegesho inaweza kusababisha welding ya maegesho, ambako sura mbili zinajirudia pamoja.

• Welding ya Maegesho: Maegesho mewedu yanaweza kupunguza jinsi device ya kusakinisha inajaribu kutumia agizo la kufungua kingine. Ikiwa mechanism ya kufanya kazi ya switchgear haionekane kutoa nguvu ya kutosha kuharibu points mewedu, device inaweza kushindwa kufunguka vizuri, kuleta hatari za salama na madai ya vifaa.

• Sifa za Short-Circuit Current: Mikondo ya short-circuit mara nyingi yanajihusisha na component ya DC, ambayo inaweza kusababisha peak value ya current kuwa kubwa zaidi kuliko ya pure AC short-circuit current. Hii inaweza kubadilisha athari za pre-strike, kuleta damage ya maegesho na welding zaidi.

• Umuhimu wa Arc Voltage: Voltage kwenye arc (arc voltage) unategemea sana kwenye interrupting medium unatumika katika switchgear. Hata na arc lengths fupi, inaweza kuwa na drop ya voltage yenye umuhimu karibu na electrodes. Hii ni kwa sababu resistance ya arc si sawa kwenye urefu wake, na regions karibu na electrodes zinaweza kuwa na resistance kubwa zaidi kwa sababu ya concentration ya heat na particles zenye ionized.

3. Kutengeneza Kwenye Masharti ya Short-Circuit

• Circuit Breakers (CB): Katika circuit breakers, kutengeneza kwenye masharti ya short-circuit ni changamoto kubwa. Nguzo za mkondo kubwa na presence ya component ya DC zinaweza kusababisha arcing na damage ya maegesho. Circuit breakers za zamani zimeundwa na materials mapya na mechanisms za cooling kurekebisha athari hizo, lakini pre-strike bado inaweza kuwa shida.

• Load Break Switches (LBS): Load break switches pia zinaweza kuwa na pre-strike katika kutengeneza, hasa katika applications za mkondo wa juu. Lakini, LBS devices zinatumika zaidi katika applications za voltage chache na mkondo chache kuliko circuit breakers, hivyo hatari ya damage ya maegesho kubwa ni chache zaidi.

4. Stages za Kutengeneza katika Switchgear

Operation ya kutengeneza katika switchgear inaweza kugawanyika kwenye stages kadhaa, kama inavyoonekana kwenye figure:

• Stage 1: Approach ya Awali ya Maegesho: Maegesho yanafanana kuelekea kwa ajili ya kufunga, na field ya umeme kati yao hujengwa. Hapa hakuna mkondo unakwea, lakini potential ya pre-strike inabadilika.

• Stage 2: Formation ya Arc ya Pre-Strike: Wakati maegesho yanapokaribia, field ya umeme humpanda zaidi kuliko dielectric strength ya medium ya kuzuia, kusababisha dielectric breakdown. Arc ya pre-strike huanzishwa, na mkondo huanza kukwea kupitia arc kabla ya maegesho yanauumia.

• Stage 3: Touch ya Maegesho na Arc Transfer: Maegesho yanauumia fisikani, na arc hutanasha kutoka gap kati ya maegesho hadi surfaces za maegesho. Mkondo huanza kukwea kupitia circuit iliokuwa imefunga.

• Stage 4: Steady-State Operation: Baada ya maegesho kuwa amefunga kamili, mfumo huanza kufanya kazi kwa steady-state, na mkondo huanza kukwea kupitia maegesho imetofautiwa bila arcing.

5. Strategies za Mitigation

Ili kupunguza athari za pre-strike na welding ya maegesho, strategies kadhaa za design na operation zinaweza kutumiwa:

• Tumia Mediums za Insulating ya High-Dielectric-Strength: Tumia mediums za insulating yenye high dielectric strength, kama vile gasi ya SF6 au vacuum, inaweza kupunguza likelihood ya pre-strike kwa kuhitaji field ya umeme kubwa zaidi kuanza breakdown.

• Materials Mapya za Maegesho: Tumia materials za maegesho yenye melting points magumu na thermal conductivity nzuri zinaweza kusaidia kupunguza damage ya maegesho katika pre-strike. Materials kama copper-tungsten alloys zinatumika kwa mara nyingi katika switchgear ya high-voltage.

• Mechanisms za Cooling: Kuboresha mechanisms za cooling, kama vile puffer systems au forced gas flow, inaweza kusaidia kuharibu heat kutoka arc na kupunguza temperature ya surfaces za maegesho, kupunguza risk ya welding.

• Enhancements za Design ya Mechanical: Hakikisha kuwa mechanism ya kufanya kazi inatoa nguvu ya kutosha kuharibu points mewedu wakati wa kufungua inaweza kupunguza switchgear kutoshindwa kufunguka vizuri.

• Systems za Protection: Tumia systems za protection, kama vile overcurrent relays na mechanisms za kudhulumi dhiki, inaweza kusaidia kutambua na kutaja kwa haraka kwa masharti ya short-circuit, kupunguza duration na intensity ya arc.

Mwisho

Ukweli wa pre-strike, ambapo arc huanzishwa kabla ya maegesho yanauumia fisikani, ni muhimu katika operation ya kutengeneza katika switchgear. Inaweza kusababisha damage ya maegesho kubwa, welding, na potential ya failure ya device ya kusakinisha. Kuelewa factors zinazosaidia pre-strike, kama vile build-up ya field ya umeme na sifa za medium ya kuzuia, ni muhimu kwa ajili ya kutengeneza na kufanya kazi switchgear sahihi. Kwa kutumia strategies za mitigation sahihi, kama vile tumia mediums za insulating yenye high-dielectric-strength, materials mapya za maegesho, na mechanisms za cooling, athari za pre-strike zinaweza kupunguzwa, kuhakikisha kusafiri na kufanya kazi ya switchgear katika circuit breakers na load break switches.