مزايا وتطبيقات مفاتيح الدائرة ذات الجهد المنخفض بتقنية الفراغ
المقاطع الكهربائية ذات الضغط المنخفض تحت الفراغ: المزايا والتطبيقات والتحديات التقنية
بسبب تصنيفها بجهد منخفض، فإن المقاطع الكهربائية ذات الضغط المنخفض تحت الفراغ تتميز بفجوة اتصال أصغر مقارنة بأنواع الجهد المتوسط. تحت هذه الفجوات الصغيرة، تعتبر تقنية المجال المغناطيسي العرضي (TMF) أفضل من المجال المغناطيسي المحوري (AMF) لقطع التيار القصير العالي. عند قطع تيارات كبيرة، يميل القوس الكهربائي تحت الفراغ إلى التركيز في وضع قوس ضيق، حيث يمكن أن تصل المناطق المحلية للتآكل إلى نقطة الغليان للمادة المستخدمة في الاتصال.
بدون السيطرة المناسبة، تصدر المناطق الساخنة على سطح الاتصال بخارًا معدنيًا زائدًا، مما قد يؤدي إلى انهيار كهربائي للفجوة الاتصالية تحت الجهد العابر للتعافي (TRV) بعد انقطاع التيار، مما يؤدي إلى فشل القطع. تطبيق مجال مغناطيسي عرضي -عمودي على عمود القوس- داخل المقاطع الكهربائية تحت الفراغ يدفع القوس الضيق ليدور بسرعة عبر سطح الاتصال. هذا يقلل بشكل كبير من التآكل المحلي ويمنع الارتفاع الزائد في درجة الحرارة عند انقطاع التيار، وبالتالي يعزز بشكل كبير قدرة المقاطع الكهربائية على القطع.
مزايا المقاطع الكهربائية تحت الفراغ:
لا تتطلب نقاط الاتصال صيانة
حياة تشغيل طويلة، مع حياة كهربائية تقريبًا مساوية للحياة الميكانيكية
يمكن تركيب المقاطع الكهربائية تحت الفراغ بأي اتجاه
عمل صامت
لا يوجد خطر من الحريق أو الانفجار؛ القوس محتوى تمامًا داخل الغرفة الفراغية المغلقة، مما يجعلها مناسبة للبيئات الخطرة مثل المناجم
أداء غير متأثر بالظروف البيئية المحيطة مثل درجة الحرارة والغبار والرطوبة والضباب المالح أو الارتفاع
قادرة على تحمل جهود عالية عبر فجوات فراغ صغيرة جدًا
عادة ما يتم إكمال قطع التيار عند أول عبور للتيار الصفر
صديقة للبيئة وقابلة لإعادة التدوير بسهولة
تشارك المقاطع الكهربائية ذات الضغط المنخفض تحت الفراغ نفس الحماية الشاملة وقدرات القياس الواسعة وميزات التشخيص الغنية كالمقاطع الكهربائية الهوائية التقليدية (ACBs). ومع ذلك، توفر مزايا متقدمة، بما في ذلك صمود كهربائي وميكانيكي أعلى، وعدد أكبر من عمليات قطع التيار القصير المعتمدة، وقوة قطع القوس الأقوى، والأداء الحقيقي "صفر شرارة قوس".
هذه الخصائص تجعلها خاصة مناسبة للبيئات القاسية وأنظمة الجهد العالي ذات التردد المنخفض مثل AC690V و1140V في التكوينات TN وTT وIT - التي توجد بشكل شائع في تطبيقات الطاقة الشمسية والرياح. تمكن هذه المقاطع من أنظمة جمع الجهد العالي التي تقلل من خسائر النقل. بالإضافة إلى حماية الخطوط، يمكن لهذه المقاطع أيضًا حماية المحركات (وفقاً لمتطلبات GB50055) والمولدات (وفقاً لمعايير GB755)، مما يوفر للمستخدمين حل حماية توزيع طاقة منخفض الجهد أكثر أمانًا وموثوقية وشمولية.
لماذا لا تستخدم المقاطع الكهربائية تحت الفراغ بشكل واسع في التطبيقات ذات الجهد المنخفض؟
السبب الرئيسي يكمن في الطلب الكبير على الطاقة للآلية التشغيلية:
تستخدم المقاطع الكهربائية ذات الجهد المنخفض عادة آليات تشغيل خفيفة الوزن بمكونات صغيرة. على الجانب الآخر، تتطلب المقاطع الكهربائية تحت الفراغ طاقة تشغيل أكبر بكثير - خاصة تلك المصممة لتطبيقات قدرة القطع العالية. بسبب فجوة الاتصال الصغيرة، يتطلب إخماد القوس طاقة عالية. لتتحمل القوى الكهرومغناطيسية أثناء قطع العطل، يكون الضغط العالي على الاتصال ضروريًا. على سبيل المثال:
تحتاج المقاطع الكهربائية ذات الجهد 31.5kA إلى حوالي 3200N من قوة الاتصال.
للحفاظ على ضغط كافٍ بعد ارتداء الاتصال، تكون هناك حاجة إلى سفر اتصال بطول 4mm.
وبالتالي، تكون الطاقة الإجمالية المطلوبة من بداية الاتصال حتى الإغلاق الكامل أعلى بكثير من المقاطع الكهربائية الهوائية.
تشمل المتطلبات الطاقية الخاصة:
45 جول للمقاطع الكهربائية ذات الجهد 40kA (قوة الاتصال: 4200N)
63 جول للمقاطع الكهربائية ذات الجهد 50kA (قوة الاتصال: 6200N)
وبالتالي، يجب تعزيز الآلية التشغيلية بشكل كبير لتلبية هذه المتطلبات. بالنسبة لتطبيق جهد منخفض بـ 100kA، تتجاوز الطاقة المطلوبة للمقاطع الكهربائية تحت الفراغ قدرة الآليات التشغيلية ذات الجهد المنخفض القياسية.
من الضروري إجراء تحديث كامل - ربيع تخزين طاقة أكبر، زيادة مسافة ضغط الربيع، وما إلى ذلك. بعض الآليات الموجودة لديها ضغط ضئيل (مثل 25mm فقط)، وحتى زيادة صلابة الربيع لا يمكنها توفير الطاقة الكافية. بدلاً من ذلك، تكون هناك حاجة إلى آليات بمسافات ضغط أطول. كما هو الحال في المقاطع الكهربائية ذات الجهد المتوسط تحت الفراغ، غالبًا ما تمتد الربيع الموجه بواسطة الكاميرا لأكثر من 50mm، مما يسمح بتخزين طاقة كافية. بالإضافة إلى ذلك، يجب تعزيز القوة الميكانيكية الكلية والصلابة والصلابة العامة للآلية التشغيلية لمعالجة القوى العالية المعنية.
