Πλεονεκτήματα & Εφαρμογές των Βυθιστικών Σπάδικων Χαμηλής Τάσης

Υποβαθμικοί Υποβαθμικοί Κατακόπτες Στροφής: Πλεονεκτήματα, Εφαρμογές και Τεχνικές Προκλήσεις

Λόγω της χαμηλότερης τάσης, οι υποβαθμικοί κατακόπτες στροφής έχουν μικρότερη απόσταση επαφής σε σύγκριση με τους μεσοβαθμικούς τύπους. Σε αυτές τις μικρές αποστάσεις, η τεχνολογία παρατηρητικού μαγνητικού πεδίου (TMF) είναι καλύτερη από την αξονική μαγνητική περιοχή (AMF) για τη διακοπή υψηλών ρευμάτων σύντομης σύνδεσης. Κατά τη διακοπή μεγάλων ρευμάτων, η στροφή στροφής τείνει να συγκεντρώνεται σε μια περιορισμένη μορφή, όπου τοπικές περιοχές ερημοποίησης μπορούν να φθάσουν στο σημείο βρασμού του υλικού επαφής.

Χωρίς το κατάλληλο έλεγχο, οι υπερθερμασμένες περιοχές στην επιφάνεια επαφής εκπέμπουν υπερβολικό μεταλλικό ατμό, που μπορεί να οδηγήσει σε διαηλεκτρική κατάρρευση της απόστασης επαφής υπό την προσωρινή ανάκτηση τάσης (TRV) μετά το μηδενικό ρεύμα, επιφέροντας αποτυχία διακοπής. Η εφαρμογή παρατηρητικού μαγνητικού πεδίου - κάθετα στην στήλη στροφής - μέσα στον κατακόπτη στροφής οδηγεί την περιορισμένη στροφή να περιστρέφεται γρήγορα στην επιφάνεια επαφής. Αυτό μειώνει σημαντικά την τοπική ερημοποίηση, προλείβει υπερβολική θερμοκρασία στο μηδενικό ρεύμα και ενισχύει σημαντικά την ικανότητα διακοπής του κατακόπτη.

Πλεονεκτήματα των Κατακόπτων Στροφής:

• Οι επαφές δεν απαιτούν συντήρηση

• Μεγάλη διάρκεια λειτουργίας, με την ηλεκτρική ζωή να είναι σχεδόν ίση με τη μηχανική ζωή

• Οι κατακόπτες στροφής μπορούν να εγκατασταθούν σε οποιαδήποτε προσανατολισμό

• Ησύχια λειτουργία

• Κανένας κίνδυνος πυρκαγιάς ή εκρήξης· η στροφή περιορίζεται πλήρως μέσα στο κλειστό κενό, καθιστώντας τους κατάλληλους για επικίνδυνες, ανεξάρσητες περιβάλλοντα, όπως οι ορυχεία

• Η απόδοση δεν επηρεάζεται από τις περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως η θερμοκρασία, η σκόνη, η υγρασία, η αλμυρή ομίχλη ή η υψομέτρο

• Ικανότητα αντοχής υψηλών τάσεων σε πολύ μικρές αποστάσεις κενού

• Η διακοπή του ρεύματος συνήθως ολοκληρώνεται στην πρώτη διασταύρωση μηδενικού ρεύματος

• Φιλικό προς το περιβάλλον και εύκολα ανακυκλώσιμο

Οι υποβαθμικοί κατακόπτες στροφής μοιράζονται την ίδια πλήρη προστασία, εκτεταμένες μετρικές δυνατότητες και πλούσιες διαγνωστικές λειτουργίες με τους συμβατικούς Κατακόπτες Αέρα (ACBs). Ωστόσο, προσφέρουν υπερίδια πλεονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης της υψηλότερης ηλεκτρικής και μηχανικής αντοχής, μεγαλύτερου αριθμού επιτρεπτών διακοπών ρεύματος σύντομης σύνδεσης, ισχυρότερης ικανότητας στροφής και πραγματικής "μηδενικής στροφής" απόδοσης.

Αυτά τα χαρακτηριστικά τους καθιστούν ιδιαίτερα κατάλληλους για απαιτητικά περιβάλλοντα και υψηλότερες τάσεις χαμηλής συχνότητας, όπως τα AC690V και 1140V σε διαμορφώσεις TN, TT και IT - συνηθισμένα σε εφαρμογές φωτοβολταϊκών και ανεμογεννήτριων. Επιτρέπουν συστήματα συλλογής υψηλής τάσης που μειώνουν τις απώλειες μεταφοράς. Πέρα από την προστασία της γραμμής, αυτοί οι κατακόπτες μπορούν επίσης να προστατεύουν κινητήρες (συμμορφούμενοι με τα πρότυπα GB50055) και γεννήτριες (συμμορφούμενοι με τα πρότυπα GB755), παρέχοντας στους χρήστες μια ασφαλέστερη, πιο αξιόπιστη και πλήρη λύση προστασίας χαμηλής τάσης.

Γιατί οι Κατακόπτες Στροφής Δεν Χρησιμοποιούνται Πιο Ευρέως σε Υποβαθμικές Εφαρμογές;

Η βασική αιτία βρίσκεται στη σημαντική ενεργειακή απαίτηση του μηχανισμού λειτουργίας:

Οι υποβαθμικοί κατακόπτες συνήθως χρησιμοποιούν ελαφρύς μηχανισμός λειτουργίας με συμπαγή συστατικά. Σε αντίθεση, οι κατακόπτες στροφής απαιτούν σημαντικά περισσότερη ενέργεια λειτουργίας - ειδικά εκείνοι που σχεδιάζονται για εφαρμογές υψηλής διακοπής. Λόγω της μικρής απόστασης επαφής, η εξαφάνιση της στροφής απαιτεί έντονη ενέργεια. Για να αντιμετωπίσουν τις ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις κατά τη διακοπή σφάλματος, είναι απαραίτητη υψηλή πίεση επαφής. Για παράδειγμα:

• Ένας 31.5kA κατακόπτης στροφής απαιτεί περίπου 3200N δύναμη επαφής.

• Για τη διατήρηση αρκετής πίεσης μετά την ξεφόρτωση επαφής, απαιτείται διαδρομή επαφής 4mm.

• Ως αποτέλεσμα, η συνολική ενέργεια που απαιτείται από την επαφή μέχρι την πλήρη κλείσιμο είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη των κατακόπτων αέρα.

Συγκεκριμένες ενεργειακές απαιτήσεις περιλαμβάνουν:

• 45 ίουλια για έναν 40kA κατακόπτη (δύναμη επαφής: 4200N)

• 63 ίουλια για έναν 50kA κατακόπτη (δύναμη επαφής: 6200N)

Επομένως, ο μηχανισμός λειτουργίας πρέπει να ενισχυθεί σημαντικά για να ανταποκριθεί σε αυτές τις απαιτήσεις. Για μια υποβαθμική εφαρμογή 100kA, η ενέργεια που απαιτείται από έναν κατακόπτη στροφής υπερβαίνει την ικανότητα των κανονικών μηχανισμών λειτουργίας χαμηλής τάσης.

Είναι απαραίτητη μια πλήρης ενημέρωση - μεγαλύτερα ενεργειακά σπιράλ, μεγαλύτερη στροφή συμπίεσης, κλπ. Μερικοί υπάρχοντες μηχανισμοί έχουν ελάχιστη συμπίεση (π.χ., μόνο 25mm), και ακόμη και η αύξηση της στιγμής δεν μπορεί να παρέχει αρκετή ενέργεια. Αντίθετα, απαιτούνται μηχανισμοί με μεγαλύτερη διαδρομή. Όπως φαίνεται στους μεσοβαθμικούς κατακόπτες στροφής, τα ελατήρια με κίνηση καμπύλης συχνά εκτείνονται πάνω από 50mm, επιτρέποντας αρκετή ενεργειακή αποθήκευση. Επιπλέον, η συνολική μηχανική δύναμη, σκληρότητα και ακαμψία του μηχανισμού λειτουργίας πρέπει να ενισχυθεί για να αντιμετωπίσει τις υψηλές δυνάμεις που συμπεριλαμβάνονται.