Prednosti i primjene niskonaponskih vakuumskih prekidača
Niskonaponski vakuumski prekidači: prednosti, primjena i tehnička izazova
Zbog njihove niže naponske ocjene, niskonaponski vakuumski prekidači imaju manji kontaktan razmak u usporedbi s srednjonaponskim tipovima. Pod takvim malim razmacima, tehnologija transverzalnog magnetskog polja (TMF) je superiornija od aksijalnog magnetskog polja (AMF) za prekid velikih strujnih krugova. Kada se prekidaju velike struje, vakuumski luk ima tendenciju koncentrirati u ograničeni način rada luka, gdje lokalizirane zone erozije mogu doći do točke vrebanja materijala kontakta.
Bez pravilnog upravljanja, pregrejani područja na površini kontakta emitiraju previše metalne para, što može dovesti do dielektričnog propusta kontaktnog razmaka pod privremenom oporavkom napona (TRV) nakon nule struje, što rezultira neuspjehom prekida. Primjena transverzalnog magnetskog polja - okomitog na stupac luka - unutar vakuumskog prekidnika pomaže da ograničeni luk brzo rotira po površini kontakta. To značajno smanjuje lokaliziranu eroziju, sprečava previše porasta temperature na nuli struje, i time značajno poboljšava sposobnost prekida prekidača.
Prednosti vakuumskih prekidača:
Kontakti ne zahtijevaju održavanje
Dugačak radni život, s električnim životom gotovo jednakim mehaničkom životu
Vakuumski prekidnici mogu biti montirani u bilo kojoj orijentaciji
Tihi rad
Nema rizika od požara ili eksplozije; luk je potpuno sadržan unutar zapečaćenog vakuumskog prostora, što ih čini prikladnim za opasne, eksplozivne okruženja poput ugljenokopova
Prestaža nije utjecana okolnim uvjetima kao što su temperatura, prljavština, vlaga, solana magla ili nadmorska visina
Sposobnost izdržavanja visokih napona kroz vrlo male vakuumne razmake
Prekid struje obično završava na prvom prelasku struje kroz nulu
Ekološki prihvatljivi i lako reciklabilni
Niskonaponski vakuumski prekidači dijele ista kompozitna zaštita, široka mjerenja i bogate dijagnostičke značajke kao konvencionalni Zračni prekidači (ACBs). Međutim, nude superiornije prednosti, uključujući veću električnu i mehaničku otpornost, veći broj nominalnih prekida kratkih struja, jaču sposobnost ugasevanja luka i stvarno "bez luka" performanse.
Ove karakteristike čine posebno prikladne za teška okruženja i visokonaponske niskofrekventne sustave poput AC690V i 1140V u TN, TT i IT konfiguracijama - često se nalaze u fotovoltačkim i vjetroelektraničkim aplikacijama. Omogućuju visokonaponske skupne sustave koji smanjuju gubitke prijenosa. Osim zaštite linija, ovi prekidači također mogu zaštititi motore (ispunjavajući zahtjeve GB50055) i generatora (ispunjavajući zahtjeve GB755), pružajući korisnicima sigurniju, pouzdaniju i kompleksnu rješenja za zaštitu niskonaponskog distribucijskog sustava.
Zašto niskonaponski vakuumski prekidači nisu više korišteni u niskonaponskim aplikacijama?
Glavni razlog leži u značajnim energetskim zahtjevima operativnog mehanizma:
Niskonaponski prekidači obično koriste lagane operativne mehanizme s kompaktnim komponentama. U suprotnosti, vakuumski prekidači zahtijevaju značajno više operativne energije - posebno oni dizajnirani za visoke prekidne kapacitete. Zbog njihovog malog kontaktanog razmaka, gašenje luka zahtijeva intenzivnu energiju. Da bi se izdržale elektromagnetske sile tijekom prekida greške, visoki kontaktan pritisak je nužan. Na primjer:
31,5kA vakuumski prekidač zahtijeva približno 3200N kontaktne sile.
Da bi se održao zadovoljavajući pritisak nakon erosije kontakta, potreban je put kontakta od 4mm.
Stoga, ukupna potrebna energija od angažmana kontakta do potpunog zatvaranja je mnogo veća nego kod zračnih prekidača.
Specifični energetski zahtjevi uključuju:
45 džula za 40kA prekidač (kontaktne snage: 4200N)
63 džula za 50kA prekidač (kontaktne snage: 6200N)
Stoga, operativni mehanizam mora biti značajno pojačan kako bi ispunio ove zahtjeve. Za 100kA niskonaponsku aplikaciju, potrebna je energija vakuumskog prekidnika premašuje kapacitet standardnih niskonaponskih operativnih mehanizama.
Potreban je potpuni nadogradnja - veće spranje za skladištenje energije, povećana duljina hoda spranga itd. Neki postojeći mehanizmi imaju minimalan hlad (na primjer, samo 25mm), i čak povećanjem tvrdosti spranga ne može dostići dovoljnu energiju. Umjesto toga, potrebni su mehanizmi s dužim hodom. Kao što se vidi u srednjonaponskim vakuumskim prekidačima, spranje pokreveno kamom često prošireno preko 50mm, omogućujući dovoljno skladištenje energije. Također, ukupna mehanička čvrstoća, tvrdota i stabilnost operativnog mehanizma mora biti pojačana kako bi se obradili visoki sili.
