คู่มือที่ครอบคลุมเกี่ยวกับกลไกการทำงานของเบรกเกอร์วงจรแรงดันสูงและแรงดันกลาง

อะไรคือกลไกการทำงานด้วยสปริงในตัวตัดวงจรแรงดันสูงและกลาง?

กลไกการทำงานด้วยสปริงเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในตัวตัดวงจรแรงดันสูงและกลาง มันใช้พลังงานศักย์อิลัสติกที่เก็บไว้ในสปริงเพื่อเริ่มการเปิดและปิดของตัวตัดวงจร สปริงจะถูกชาร์จโดยมอเตอร์ไฟฟ้า เมื่อตัวตัดวงจรทำงาน พลังงานที่เก็บไว้จะถูกปล่อยออกมาเพื่อขับเคลื่อนคอนแทคที่เคลื่อนที่

คุณสมบัติหลัก:

• กลไกสปริงใช้พลังงานอิลัสติกที่เก็บไว้ในสปริง

• มันเริ่มการเปิดและปิดของตัวตัดวงจร

• สปริงจะถูกชาร์จโดยมอเตอร์และปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ระหว่างการทำงานเพื่อขับเคลื่อนคอนแทคที่เคลื่อนที่

กลไกการทำงานไฮโดรลิกในตัวตัดวงจรแรงดันสูงทำงานอย่างไร?

กลไกการทำงานไฮโดรลิกในตัวตัดวงจรแรงดันสูงใช้ในการเปิดหรือปิดคอนแทคของตัวตัดวงจร มันทำงานตามพลศาสตร์ของของเหลวไฮโดรลิกเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของตัวตัดวงจร เมื่อต้องการให้งาน เกิดแรงดันไฮโดรลิกที่ปล่อยออกมาทำให้คอนแทคเปิดหรือปิดตามความต้องการ ความไม่สามารถบีบอัดและความไหลของระบบไฮโดรลิกทำให้มันเหมาะสมสำหรับการส่งแรงที่รวดเร็วและทรงพลังที่ต้องการในการสลับวงจรแรงดันสูง

หมายเหตุ: แผนภาพด้านล่างแสดงหลักการของกลไกสปริง-ไฮโดรลิก ซีรีย์ HMB เป็นผู้บุกเบิกที่มีชื่อเสียงในเทคโนโลยีนี้

คุณสมบัติหลัก:

• กลไกไฮโดรลิกใช้พลศาสตร์ของของเหลวในการควบคุมการทำงานของตัวตัดวงจร

• แรงดันไฮโดรลิกจะถูกปล่อยออกมาเพื่อเปิดหรือปิดคอนแทคเมื่อจำเป็น

• ความไม่สามารถบีบอัดและความไหลของระบบทำให้มันเหมาะสมสำหรับการดำเนินการที่รวดเร็วและแรงสูงในแอพพลิเคชัน HV

บทบาทของกลไกการทำงานด้วยมอเตอร์ในตัวตัดวงจรแรงดันสูงคืออะไร?

กลไกการทำงานด้วยมอเตอร์ใช้ในการควบคุมการสลับวงจรในตัวตัดวงจรแรงดันสูง กลไกนี้ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อชาร์จสปริงหรือขับเคลื่อนส่วนที่เคลื่อนที่โดยตรง มอเตอร์หมุนเพื่อขดสปริงหรือเคลื่อนย้ายส่วนต่างๆ ทำให้เปิดหรือปิดวงจร การออกแบบนี้ให้ความแม่นยำและความควบคุมสูง ซึ่งจำเป็นสำหรับการจัดการระบบแรงดันสูง

หมายเหตุ: หลังจาก ABB แนะนำกลไกการทำงานด้วยมอเตอร์ บริษัทในประเทศหลายแห่ง (เช่น PG) ได้พัฒนาการออกแบบที่คล้ายคลึงกันมากกว่าสิบปีที่แล้ว แต่โครงการส่วนใหญ่เหล่านี้ได้ถูกยกเลิกในที่สุดและหายากที่จะเห็นในปัจจุบัน

คุณสมบัติหลัก:

• กลไกการทำงานด้วยมอเตอร์ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าในการควบคุมการทำงานของตัวตัดวงจร

• มอเตอร์ชาร์จสปริงหรือเคลื่อนย้ายส่วนต่างๆ เพื่อเปิดหรือปิดวงจร

• มันให้ความแม่นยำและความควบคุมสูง ซึ่งจำเป็นสำหรับแอพพลิเคชันแรงดันสูง

กลไกการทำงานด้วยแม่เหล็กในตัวตัดวงจรแรงดันกลาง

กลไกการทำงานด้วยแม่เหล็กในตัวตัดวงจรแรงดันกลางใช้แรงแม่เหล็กในการทำงานของตัวตัดวงจร มันประกอบด้วยโซลินอยด์ คือวงจรขดลวดที่สร้างสนามแม่เหล็กเมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่าน เมื่อได้รับพลังงาน สนามแม่เหล็กจะดึงคอนแทคออกจากกันอย่างรวดเร็ว ทำให้วงจรขาด กลไกนี้มีความเชื่อถือได้สูงและให้การกระทำที่รวดเร็ว ทำให้เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับแอพพลิเคชัน MV

คุณสมบัติหลัก:

• กลไกแม่เหล็กใช้แรงที่สร้างโดยสนามแม่เหล็กในการทำงานของตัวตัดวงจร

• มันประกอบด้วยโซลินอยด์ (วงจรขดลวด) ที่สร้างสนามแม่เหล็กเมื่อได้รับพลังงาน

• แรงแม่เหล็กแยกคอนแทคออกจากกันอย่างรวดเร็ว ทำให้การดำเนินการที่รวดเร็วและเชื่อถือได้ ซึ่งเหมาะสมสำหรับระบบ MV

การเลือกกลไกการทำงานมีผลต่อประสิทธิภาพของตัวตัดวงจรอย่างไร?

การเลือกกลไกการทำงานมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของตัวตัดวงจร แต่ละประเภท ได้แก่ สปริง ไฮโดรลิก ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ และแม่เหล็ก มีข้อดีเฉพาะตัวและเหมาะสมกับระดับแรงดันและแอพพลิเคชันที่แตกต่างกัน

• กลไกสปริงถูกใช้อย่างกว้างขวางเนื่องจากความเรียบง่ายและความเชื่อถือได้

• กลไกไฮโดรลิกให้การควบคุมที่แม่นยำและมีกำลังสูง เหมาะสมสำหรับแอพพลิเคชันแรงดันสูง

• กลไกขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ให้ความแม่นยำและโปรแกรมได้สูง

• กลไกแม่เหล็กมีความเชื่อถือได้สูงและตอบสนองอย่างรวดเร็ว เหมาะสมสำหรับตัวตัดวงจรแรงดันกลางแบบสุญญากาศ

ในที่สุด การเลือกขึ้นอยู่กับความต้องการเฉพาะของแอพพลิเคชัน รวมถึงระดับแรงดัน สภาวะโหลด และปัจจัยสิ่งแวดล้อม

สรุป:

• การเลือกกลไกการทำงานมีผลต่อประสิทธิภาพของตัวตัดวงจรอย่างมาก

• แต่ละประเภท (สปริง ไฮโดรลิก ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ และแม่เหล็ก) มีข้อดีเฉพาะตัวสำหรับแรงดันและใช้งานที่แตกต่างกัน

• ควรเลือกตามความต้องการเฉพาะของแอพพลิเคชัน ไม่ใช่แค่ค่าใช้จ่าย

แนวโน้มอนาคตของกลไกการทำงานตัวตัดวงจร

เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้า เราสามารถคาดหวังว่าจะมีนวัตกรรมที่จะกำหนดอนาคตของกลไกการทำงาน:

• วิทยาศาสตร์วัสดุอาจนำไปสู่สปริงที่ทนทานและมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับกลไกสปริง

• การปรับปรุงเทคโนโลยีไฮโดรลิกอาจทำให้ระบบมีความแม่นยำและเชื่อถือได้มากขึ้น

• เทคโนโลยีมอเตอร์อาจทำให้กลไกขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์มีขนาดเล็กและประหยัดพลังงานมากขึ้น

• เทคโนโลยีแม่เหล็กอาจได้รับการปรับปรุงเพื่อให้การกระทำที่รวดเร็วและแข็งแกร่งมากขึ้น

การพัฒนานี้จะนำไปสู่กลไกการทำงานที่มีประสิทธิภาพ กะทัดรัด และเชื่อถือได้มากขึ้น

สรุป:

• ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีจะกำหนดอนาคตของกลไกการทำงาน

• การพัฒนาในด้านวัสดุ ไฮโดรลิก มอเตอร์ และแม่เหล็ก จะทำให้ประสิทธิภาพดีขึ้น

• กลไกในอนาคตจะมีประสิทธิภาพ เชื่อถือได้ และกะทัดรัดมากขึ้น

ความต้องการบำรุงรักษาสำหรับกลไกการทำงานตัวตัดวงจรที่แตกต่างกัน

ความต้องการบำรุงรักษามีความแตกต่างกันตามประเภทของกลไก:

• กลไกสปริง: ต้องการการตรวจสอบและการหล่อลื่นอย่างสม่ำเสมอเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของสปริงและความราบรื่นของกลไก

• กลไกไฮโดรลิก: ต้องการการตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอสำหรับการรั่วไหลของน้ำมันและสภาพของของเหลว ซีลและวาล์วอาจเสื่อมสภาพตามเวลา

• กลไกขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์: ต้องการการตรวจสอบสุขภาพของมอเตอร์ แปรง (ถ้ามี) และการเชื่อมต่อไฟฟ้า

• กลไกแม่เหล็ก: ทั่วไปแล้วมีการบำรุงรักษาต่ำ แต่ควรตรวจสอบโซลินอยด์และการเชื่อมต่อไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอ

สรุป:

• ความต้องการบำรุงรักษามีความแตกต่างกันตามประเภทของกลไก

• กลไกสปริงและไฮโดรลิกต้องการการบำรุงรักษาทางกลไกมากกว่า ขณะที่กลไกขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ต้องการการตรวจสอบทางไฟฟ้า

• กลไกแม่เหล็กมีการบำรุงรักษาต่ำ แต่ยังต้องการการตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอ

กลไกการทำงานมีผลต่อค่าใช้จ่ายของตัวตัดวงจรอย่างไร?

ประเภทของกลไกมีผลโดยตรงต่อค่าใช้จ่ายของตัวตัดวงจร:

• กลไกสปริงมักมีค่าใช้จ่ายต่ำเนื่องจากการออกแบบที่เรียบง่ายและทนทาน

• กลไกไฮโดรลิก ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ และแม่เหล็กมีความซับซ้อนและมักจะมีค่าใช้จ่ายสูงกว่า

อย่างไรก็ตาม การเลือกไม่ควรพิจารณาเพียงแค่ค่าใช้จ่ายเท่านั้น ต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ อาทิ ระดับแรงดัน โปรไฟล์โหลด สภาพสิ่งแวดล้อม และความต้องการด้านความเชื่อถือได้ กลไกสปริงทั่วไปมีพลังงานการทำงานต่ำ ในขณะที่กลไกไฮโดรลิกส่งมอบกำลังการทำงานที่สูง

สรุป:

• ประเภทของกลไกมีผลต่อค่าใช้จ่ายโดยรวม

• กลไกสปริงมีค่าใช้จ่ายต่ำ ขณะที่กลไกไฮโดรลิก ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ และแม่เหล็กมีค่าใช้จ่ายสูงกว่า

• การเลือกควรพิจารณาตามความต้องการทางเทคนิค ไม่ใช่เพียงแค่ค่าใช้จ่ายเริ่มต้น

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของกลไกการทำงานตัวตัดวงจรที่แตกต่างกัน

กลไกที่แตกต่างกันมีผลกระทบที่แตกต่างกันต่อสิ่งแวดล้อม:

• กลไกสปริง: มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อย พวกเขาพึ่งพาพลังงานกล ไม่มีของเหลวหรือการปล่อยไอเสีย

• กลไกไฮโดรลิก: มีความเสี่ยงจากการรั่วไหลของน้ำมัน ซึ่งอาจทำให้ดินและน้ำถูกปนเปื้อน การกำจัดของเหลวไฮโดรลิกต้องจัดการอย่างรอบคอบ

• กลไกขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์: ใช้พลังงานไฟฟ้า ทำให้เพิ่มการใช้พลังงานในการดำเนินการและคาร์บอนฟุตพริ้นท์

• กลไกแม่เหล็ก: ทั่วไปแล้วเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม แต่ต้องใช้พลังงานในการสร้างสนามแม่เหล็ก

สรุป:

• ผลกระทบที่มีต่อสิ่งแวดล้อมแตกต่างกันตามกลไก

• ระบบไฮโดรลิกมีความเสี่ยงจากการรั่วไหล ขณะที่ระบบขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์เพิ่มการใช้พลังงาน

• กลไกแม่เหล็กเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม แต่ควรมีการพิจารณาการใช้พลังงาน

สรุป: ความเชื่อถือได้ของกลไกสปริงในแอพพลิเคชันแรงดันสูง (35kV ขึ้นไป)

สำหรับตัวตัดวงจรแรงดันสูง (35kV ขึ้นไป) กลไกสปริงมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและทฤษฎีแล้วมีความเชื่อถือได้มากกว่า แต่ประสบการณ์การดำเนินงานของระบบไฟฟ้าในปัจจุบันแสดงให้เห็นว่ากลไกสปริงยังมีปัญหา รวมถึง:

• ความเหนื่อยของสปริงทำให้การเปิดหรือปิดไม่สมบูรณ์

• การติดของส่วนล็อกทำให้ไม่สามารถทำงานได้

• การเปลี่ยนรูปของรูเพลาทำให้คุณสมบัติการทริปเปลี่ยนแปลง ทำให้เกิดการทำงานผิดพลาดหรือล้มเหลว

นอกจากนี้ สปริงของซีรีย์ BLK ได้แสดงกรณีของการแตกของสปริงเนื่องจากการทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่ดี (เช่น อุณหภูมิ ความชื้น)

เพื่อตรวจพบข้อบกพร่องในตัวตัดวงจรและกลไกของพวกเขาระหว่างการทดสอบประจำ ได้มีการวิจัยอย่างกว้างขวางทั่วโลก แม้ว่าจะมีอุปกรณ์ทดสอบและวิธีการวิเคราะห์มากมาย แต่การใช้สัญญาณทดสอบและวิเคราะห์ขั้นสูงเพื่อประเมินและปรับปรุงความเชื่อถือได้ของกลไกยังคงเป็นงานที่ท้าทายและดำเนินอยู่