Forskyldninger & Anvendelser af Lavspændingsvakuumkredsløbsbrydere

Lavspændingsvakuumkredsløbsbrydere: Fordele, anvendelse og tekniske udfordringer

På grund af deres lavere spændingsklasse har lavspændingsvakuumkredsløbsbrydere en mindre kontaktgap end mellemspændingstyper. Under sådanne små gaps er tvær magnetfelt (TMF) teknologi bedre end akseparallelt magnetfelt (AMF) for at afbryde høje kortslutningsstrømme. Når store strømme afbrydes, tendere vakuumbue til at koncentrere sig i en indsnævret bueform, hvor lokale erosionsoverskriftszone kan nå kogepunktet for kontaktmaterialer.

Uden passende kontrol emitterer overophedede områder på kontaktoverfladen ekcessiv metalvapour, hvilket kan føre til dielektrisk nedbrydning af kontaktgappen under midlertidig genoprettelsesspænding (TRV) efter strøm nul, hvilket resulterer i afbrydelsesfejl. Ved at anvende et tvær magnetfelt - vinkelret på buen - i vakuumafbryderen driver den indsnævrede bue hurtigt rundt over kontaktoverfladen. Dette reducerer betydeligt lokal erosion, forhindrer excessiv temperaturstigning ved strøm nul, og forbedrer dermed betydeligt bryderens afbrydelsesevne.

Fordele ved vakuumkredsløbsbrydere:

• Kontakter kræver ingen vedligeholdelse

• Lang levetid, med elektrisk levetid næsten lig med mekanisk levetid

• Vakuumafbrydere kan monteres i enhver orientering

• Stille drift

• Ingen brand- eller eksplosionsrisiko; bogen er fuldt indkapslet i den forsegrede vakuumkammer, gør dem egnet til farlige, eksplosionsfri miljøer som kulminer

• Ydeevnen påvirkes ikke af omgivelsernes forhold som temperatur, støv, fugt, saltfugt eller højde

• Kan modstå høje spændinger over meget små vakuumgapper

• Strømafbrydelse typisk fuldført ved første strøm nuloverskridelse

• Miljøvenlig og nemt recyclerbar

Lavspændingsvakuumkredsløbsbrydere deler samme omfattende beskyttelse, omfattende målingsevner og rige diagnosticke funktioner som konventionelle luftkredsløbsbrydere (ACBs). De tilbyder dog superiøre fordele, herunder højere elektrisk og mekanisk holdbarhed, flere rated kortslutningsafbrydelsesoperationer, stærkere buekvælningskapacitet og sand "nul bueblitz" ydeevne.

Disse egenskaber gør dem særligt egnet til hårde miljøer og højspændingslavfrekvenssystemer som AC690V og 1140V i TN, TT og IT-konfigurationer - ofte fundet i solcelle- og vindkraftapplikationer. De muliggør højspændingsindsamlingssystemer, der reducerer transmissionsforskud. Ud over linjebeskyttelse kan disse brydere også beskytte motorer (opfylder GB50055-krav) og generatorer (opfylder GB755-standarder), og giver brugerne en sikrere, mere pålidelig og omfattende lavspændingskraftdistributionbeskyttelsesløsning.

Hvorfor anvendes vakuumkredsløbsbrydere ikke bredere i lavspændingsapplikationer?

Den primære årsag ligger i de betydelige energikrav af drivmekanismen:

Lavspændingskredsløbsbrydere anvender typisk lette drivmekanismer med kompakte komponenter. I modsætning hertil kræver vakuumkredsløbsbrydere betydeligt mere driftenergi - især de designet til høje afbrydelseskapaciteter. På grund af deres lille kontaktgap, kræver det intens energi for at kvæle bogen. For at modstå elektromagnetiske kræfter under fejlafbrydelse er høj kontakttryk nødvendigt. For eksempel:

• En 31.5kA vakuum bryder kræver ca. 3200N kontakttryk.

• For at opretholde tilstrækkeligt tryk efter kontaktwear, er en kontaktrejse på 4mm nødvendig.

• Dermed er den samlede energi, der kræves fra kontaktengagement til fuld lukning, meget højere end for luftkredsløbsbrydere.

Specifikke energikrav inkluderer:

• 45 joule for en 40kA bryder (kontakttryk: 4200N)

• 63 joule for en 50kA bryder (kontakttryk: 6200N)

Derfor skal drivmekanismen være betydeligt forstærket for at møde disse krav. For en 100kA lavspændingsapplikation overstiger den energi, der kræves af en vakuumafbryder, kapaciteten af standard lavspændingsdrivmekanismer.

En komplet opgradering er nødvendig - større energilagringsfjederer, øget fjederkompressionsstød, osv. Nogle eksisterende mekanismer har minimal kompression (f.eks. kun 25mm), og selv ved at øge fjederstivhed kan der ikke leveres tilstrækkelig energi. I stedet er mekanismer med længere slag nødvendige. Som set hos mellemspændingsvakuum brydere, udvider kam-styret fjederer ofte over 50mm, hvilket gør det muligt at lagre tilstrækkelig energi. Desuden skal den samlede mekaniske styrke, hårdhed og rigiditet af drivmekanismen forbedres for at håndtere de høje kræfter involveret.