Mga Kahalagahan at Paggamit ng Low-Voltage Vacuum Circuit Breakers

Breaker ng Vacuum na Low-Voltage: mga Advantages, Application, at Teknikal na Hamon

Dahil sa mas mababang rating ng voltage, ang mga breaker ng vacuum na low-voltage ay may mas maliit na contact gap kumpara sa mga mid-voltage. Sa ganitong maliliit na gaps, ang teknolohiya ng transverse magnetic field (TMF) ay mas mahusay kaysa axial magnetic field (AMF) para sa pag-interrupt ng mataas na short-circuit currents. Kapag nag-interrupt ng malalaking current, ang vacuum arc ay may tendensyang makonsentrado sa isang constricted arc mode, kung saan ang mga lokal na erosion zones ay maaaring maabot ang boiling point ng contact material.

Kung walang wastong kontrol, ang mga sobrang mainit na lugar sa contact surface ay nagsisilbing pinagmulan ng excessive metal vapor, na maaaring maging sanhi ng dielectric breakdown ng contact gap sa ilalim ng transient recovery voltage (TRV) pagkatapos ng current zero, na siya namang nagresulta sa interruption failure. Ang pag-apply ng transverse magnetic field—perpendicular sa arc column—sa loob ng vacuum interrupter ay nagpapakilos ng constricted arc upang mabilis na umikot sa buong contact surface. Ito ay significantly reduces localized erosion, prevents excessive temperature rise sa current zero, at thereby greatly enhances ang interrupting capability ng breaker.

Mga Advantages ng Vacuum Circuit Breakers:

• Ang mga contacts ay hindi nangangailangan ng maintenance

• Mahabang operational life, na ang electrical life ay halos katumbas ng mechanical life

• Ang mga vacuum interrupters ay maaaring ilagay sa anumang orientation

• Silent operation

• Walang panganib ng apoy o explosion; ang arc ay fully contained sa loob ng sealed vacuum chamber, kaya ito ay suitable para sa hazardous, explosion-proof environments tulad ng coal mines

• Ang performance ay hindi naapektuhan ng mga kondisyon ng kapaligiran tulad ng temperatura, dust, humidity, salt fog, o altitude

• Capable of withstanding high voltages across very small vacuum gaps

• Ang current interruption ay karaniwang natatapos sa unang current zero crossing

• Environmentally friendly at madaling i-recycle

Ang mga low-voltage vacuum circuit breakers ay may parehong comprehensive protection, extensive measurement capabilities, at rich diagnostic features bilang conventional Air Circuit Breakers (ACBs). Gayunpaman, sila ay nagbibigay ng superior advantages, kasama ang mas mataas na electrical at mechanical endurance, mas maraming rated short-circuit breaking operations, mas malakas na arc-quenching capability, at true "zero arc flash" performance.

Ang mga characteristics na ito ay ginagawang lalo silang suitable para sa harsh environments at high-voltage low-frequency systems tulad ng AC690V at 1140V sa TN, TT, at IT configurations—na karaniwan sa photovoltaic at wind power applications. Sila ay nagbibigay ng high-voltage collector systems na nagbabawas ng transmission losses. Bukod sa line protection, ang mga breakers na ito ay maaari ring protektahan ang motors (nagpapatupad ng GB50055 requirements) at generators (nagpapatupad ng GB755 standards), nagbibigay ng mas ligtas, mas reliable, at comprehensive na low-voltage power distribution protection solution sa mga user.

Bakit Hindi Mas Widespread ang Paggamit ng Vacuum Circuit Breakers sa Mga Low-Voltage Applications?

Ang pangunahing dahilan ay nasa significant energy demands ng operating mechanism:

Ang mga low-voltage circuit breakers ay karaniwang gumagamit ng lightweight operating mechanisms na may compact components. Sa kabilang banda, ang mga vacuum circuit breakers ay nangangailangan ng substantially more operating energy—lalo na para sa mga designed para sa high-breaking-capacity applications. Dahil sa kanilang maliit na contact gap, ang pag-extinguish ng arc ay nangangailangan ng intense energy. Upang matiis ang electromagnetic forces sa panahon ng fault interruption, ang mataas na contact pressure ay essential. Halimbawa:

• Ang 31.5kA vacuum breaker ay nangangailangan ng humigit-kumulang 3200N contact force.

• Upang panatiliin ang sapat na presyon pagkatapos ng contact wear, kinakailangan ng 4mm contact travel.

• Kaya, ang total energy required mula sa contact engagement hanggang sa full closure ay mas mataas kaysa sa air circuit breakers.

Ang specific energy requirements ay kinabibilangan ng:

• 45 joules para sa 40kA breaker (contact force: 4200N)

• 63 joules para sa 50kA breaker (contact force: 6200N)

Kaya, ang operating mechanism ay kailangang significantly reinforced upang matugunan ang mga demands na ito. Para sa 100kA low-voltage application, ang energy required ng vacuum interrupter ay lumalampas sa capacity ng standard low-voltage operating mechanisms.

Kinakailangan ng complete upgrade—mas malalaking energy storage springs, increased spring compression stroke, atbp. Ang ilang existing mechanisms ay may minimal compression (halimbawa, lang 25mm), at kahit pa ang pag-increase ng stiffness ng spring ay hindi sapat na nagbibigay ng sapat na energy. Kaya, ang mga mechanisms na may mas mahaba na stroke ang kinakailangan. Tulad ng nakikita sa medium-voltage vacuum breakers, ang cam-driven springs madalas na lumalampas sa 50mm, nagbibigay ng sapat na energy storage. Kasama rito, ang overall mechanical strength, hardness, at rigidity ng operating mechanism ay kailangang palakasin upang matiis ang mataas na forces involved.