Alacsony feszültségű vakuum átmenetek előnyei és alkalmazásai
Alacsonynapi tisztavillamos átkapcsolók: Előnyök, alkalmazás és technikai kihívások
Az alacsony feszültség miatt az alacsonynapi tisztavillamos átkapcsolók kevesebb kapcsoló távolsággal rendelkeznek, mint a középnapi típusok. Ilyen kis távolságok mellett a transzverzális mágneses mező (TMF) technológia jobb megoldást nyújt a nagy rövidzárló áramok megszakításához, mint az axiális mágneses mező (AMF). A nagy áramok megszakítása során a tisztavillam koncentrált villam módba kerül, ahol a helyi eróziós zónák elérhetik a kapcsolóanyag forrása.
A kontroll nélküli túlmelegedés esetén a kapcsolófelületen található túlmelegedett területek túl sok fémtökmagot bocsátanak ki, ami időben vezethet dielektrikus romlásig a kapcsoló távolságban a tranzienst követő helyreálló feszültség (TRV) hatására az áramnulla után, ami megszakítási hibát okozhat. A transzverzális mágneses mező (merőleges a villam oszlopjára) alkalmazása a tisztavillamos átkapcsolóban gyorsan forgatja a koncentrált villamot a kapcsoló felületén, ami jelentősen csökkenti a helyi eróziót, megelőzi a túlmelegedést az áramnulla pillanatában, és így jelentősen javítja a kapcsoló megszakítási képességét.
A tisztavillamos átkapcsolók előnyei:
A kapcsolók nem igényelnek karbantartást
Hosszú üzemélet, ahol az elektromos élettartam majdnem egyenlő a mechanikai élettartammal
A tisztavillamos átkapcsolók bármilyen orientációban telepíthetők
Csendes működés
Nincs tűz vagy robbanás kockázata; a villam teljesen bezárva van a tisztavillamos kamrában, ami alkalmas veszélyes, robbanásvédett környezetekre, például szénbányákra
A teljesítmény nem befolyásolódik a környezeti feltételekkel, mint például a hőmérséklet, por, páratartalom, sóhaj, vagy magasság
Képes nagy feszültségekkel szemben állni nagyon kis tisztavillamos távolságokon
Az áram megszakítása általában az első áramnulla hatáskeresztezőn történik
Környezetbarát és könnyen újrahasznosítható
Az alacsonynapi tisztavillamos átkapcsolók ugyanolyan komplex védelmi, mértani és diagnosztikai funkciókat biztosítanak, mint a hagyományos Lég Átkapcsolók (ACBs). Azonban több előnnyel is rendelkeznek, beleértve a magasabb elektromos és mechanikai tartóságot, a nagyobb számú nominális rövidzárló megszakítási műveleteket, a nagyobb villamtörlési képességet, és a valódi "nulla villamugrás" teljesítményt.
Ezek a jellemzők különösen alkalmasak a súlyos környezeti körülményekre és a magasfeszültségű, alacsonyfrekvenciás rendszerekre, mint például az AC690V és 1140V TN, TT, IT konfigurációk, amelyek gyakran előfordulnak fotovoltaikus és szélerőműalkalmazásokban. Ezek lehetővé teszik a magasfeszültségű gyűjtőrendszereket, amelyek csökkentik az átviteli veszteségeket. A vonalvédelem mellett ezek a kapcsolók motorokat (GB50055 követelmények szerint) és generátort (GB755 normák szerint) is védhetnek, biztonságosabb, megbízhatóbb és teljes körű alacsonyfeszültségű energiaosztály védelmi megoldást nyújtva a felhasználóknak.
Miért nem használják szélesebb körben az alacsonyfeszültségű alkalmazásokban a tisztavillamos átkapcsolókat?
A fő oka a működtető mechanizmus jelentős energiakérelméhez köthető:
Az alacsonyfeszültségű átkapcsolók általában könnyű működtető mechanizmust és kompakt elemeket használnak. Ellenben a tisztavillamos átkapcsolók jelentősen több működési energiát igényelnek, különösen a nagy megszakítási képességű alkalmazásokban. A kis kapcsoló távolság miatt a villam kitörlése intenzív energiát igényel. A hibamegszakítás során fellépő elektromágneses erőkkel szemben nagy kapcsolóerő szükséges. Például:
Egy 31,5kA tisztavillamos átkapcsoló körülbelül 3200N kapcsolóerőt igényel.
A kapcsoló súrlódás utáni megfelelő nyomás fenntartásához 4mm-es kapcsolóutast kell biztosítani.
Így a teljes szükséges energia a kapcsoló bekapcsolásától a teljes lezárásig jelentősen nagyobb, mint a lég átkapcsolók esetében.
Konkrét energiakérelmek:
45 dzsoul egy 40kA átkapcsoló esetén (kapcsolóerő: 4200N)
63 dzsoul egy 50kA átkapcsoló esetén (kapcsolóerő: 6200N)
Tehát a működtető mechanizmussal jelentősen erősíteni kell, hogy ezen igényeket kielégítse. Egy 100kA alacsonyfeszültségű alkalmazás esetén a tisztavillamos átkapcsoló által igényelt energia meghaladja a szabványos alacsonyfeszültségű működtető mechanizmusok kapacitását.
Teljes frissítés szükséges - nagyobb energiatároló rugók, növekedett rugó nyomóút, stb. Néhány létező mechanizmus minimalis nyomóúttal rendelkezik (pl. csak 25mm), és még a rugó merevségének növelése sem tudja megfelelő energiát biztosítani. Ehelyett hosszabb nyomóútú mechanizmusok szükségesek. Ahogy a közepesfeszültségű tisztavillamos átkapcsolók esetében is látható, a cam-hajtott rugók gyakran 50mm-nél is hosszabbak, ami megfelelő energiatárolást tesz lehetővé. Továbbá a működtető mechanizmus teljes mechanikai ereje, merevsége és rigideitása növelésre szorul, hogy a nagy erőket kezelni tudja.
