Paggawa ng kondisyon sa ilalim ng short circuit current 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 electric arc kapag nagsisimula nang lumapit ang mga contact. Ang prosesong ito ay hindi eksaktong nagsisimula kapag pisikal na nagkakasalamuha ang mga contact, ngunit maaaring mangyari ilang milisegundo bago dahil sa isang phenomenon na tinatawag na pre-strike. Narito ang detalyadong paliwanag ng phenomenon na ito at ang mga implikasyon nito.
Pre-Strike: Pagsisimula ng Arc Bago Magkakasalamuha ang Contacts
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 nakakaranas ng dielectric breakdown. Ito ay dahil ang elektrikal na field sa gap sa pagitan ng mga contact ay tumataas 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.
Build-Up ng Electrical Field: Ang elektrikal na field sa pagitan ng mga contact ay lumalaki habang sila ay lumalapit sa isa't isa. Ang field na ito ay proporsyonal sa voltage sa pagitan ng mga contact 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 nagdudulot ng pagkakaroon ng conductive path para sa kuryente upang magsimula ang pagdaloy.
Pagsisimula ng Arc: Ang arc ay isinasimula bago pa man talaga ang mga contact ay magkakasalamuha, 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 nagsisimula ang kuryente na magdaloy sa pamamagitan ng arc sa halip na maghintay para sa mga contact na gumawa ng pisikal na contact.
Mga Implikasyon ng Pre-Strike
Excessive Melting ng Contact Surfaces: Kung malaki ang enerhiya na 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 napaka-taas ang kuryente. Ang molten metal sa mga contact surfaces ay maaaring humantong sa welding ng mga contact, kung saan ang dalawang surface ay nagbibigay-daan sa isa't isa.
Welding ng Contacts: Ang welded contacts ay maaaring mapigilan ang switching device mula sa tamang tugon sa 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 nagdudulot ng potensyal na mga panganib sa kaligtasan at pinsala sa kagamitan.
Short-Circuit Current Characteristics: Ang short-circuit currents madalas ay may DC component, na maaaring maging sanhi ng peak value ng kuryente na mas mataas kaysa sa pure AC short-circuit current. Ang taas ng peak current na ito ay maaaring palakihin ang epekto ng pre-strike, na nagdudulot ng mas malubhang damage sa contact 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, maaaring 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.
Paggawa sa Panahon ng Short-Circuit Conditions
Circuit Breakers (CB): Sa circuit breakers, ang making operation sa panahon ng short-circuit conditions ay partikular na mahirap. Ang mataas na antas ng kuryente at ang presensya ng DC component ay maaaring magdulot ng intense arcing at damage sa contact. Ang modernong circuit breakers ay disenyo ng may advanced materials at cooling mechanisms upang i-minimize ang mga epekto, ngunit ang pre-strike ay patuloy na 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.
Mga Stage ng Making Operation sa Switchgear
Ang making operation ng switchgear ay maaaring hatiin sa ilang stage, tulad ng ipinapakita sa larawan:
Stage 1: Initial Approach ng Contacts: Ang mga contact ay nagsisimula nang lumapit sa isa't isa, at ang elektrikal na field sa pagitan nila ay nagsisimula nang lumaki. Sa stage na ito, walang kuryente ang nagdadaloy, ngunit ang potential para sa pre-strike ay lumalaki.
Stage 2: Formation ng Pre-Strike Arc: Habang lumalapit ang mga contact, ang elektrikal na field ay lumalampas sa dielectric strength ng insulating medium, na nagdudulot ng dielectric breakdown. Isinasimula ang pre-strike arc, at nagsisimula ang kuryente na magdaloy sa pamamagitan ng arc bago pa man talaga ang mga contact ay magkakasalamuha.
Stage 3: Contact Touch at Arc Transfer: Ang mga contact ay huling gumagawa ng pisikal na contact, at ang arc ay inililipat mula sa gap sa pagitan ng mga contact sa mga contact surfaces. Ang kuryente ay patuloy na nagdadaloy sa ngayon na closed circuit.
Stage 4: Steady-State Operation: Pagkatapos na ang mga contact ay ganap na nagsara, ang sistema ay pumapasok sa steady-state operation, at ang kuryente ay nagdadaloy sa pamamagitan ng closed contacts nang walang arcing.
Mga Strategy sa Mitigation
Upang i-minimize ang epekto ng pre-strike at contact welding, maraming disenyo at operational strategies ang maaaring gamitin:
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 posibilidad 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 magandang thermal conductivity ay maaaring tumulong sa pagbawas ng damage sa contact 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-disperse ng init mula sa arc at pagbawas ng temperatura ng mga contact surfaces, na minimizes ang risk ng welding.
Mechanical Design Enhancements: Ang sigurado 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 pagkabigo 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.
Kakulungan
Ang pre-strike phenomenon, kung saan ang arc ay isinasimula bago pa man talaga ang mga contact ay magkakasalamuha, ay isang critical aspect ng making operation sa switchgear. Ito ay maaaring magdulot ng excessive contact damage, welding, at potensyal na pagkabigo ng switching device. Ang pag-unawa sa mga factor na nagkontributo sa pre-strike, tulad ng build-up ng electrical field at characteristics ng insulating medium, ay essential 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 i-minimize ang epekto ng pre-strike, na nag-aangkin ng ligtas at reliable operation ng switchgear sa parehong circuit breakers at load break switches.
