Переваги та застосування низьковольтних вакуумних автоматів безпеки
Низковольтні вакуумні автоматичні вимикачі: переваги, застосування та технічні виклики
Завдяки нижчому класу напруги, низковольтні вакуумні автоматичні вимикачі мають меншу зазор між контактами порівняно з середньовольтними типами. При таких малих зазорах технологія поперечного магнітного поля (TMF) є більш ефективною для переривання великого короткочасного струму, ніж осьове магнітне поле (AMF). При перериванні великих струмів вакуумна дуга схильна концентруватися у вузьку дугу, де локальні зони ерозії можуть досягти точки кипіння матеріалу контакту.
Без належного контролю, перегріті ділянки поверхні контакту виділяють надмірну металеву пару, що може призвести до диелектричного пробою зазору контакту під впливом переходного відновлення напруги (TRV) після проходження через нуль струму, що призводить до невдалого переривання. Застосування поперечного магнітного поля, перпендикулярного стовпу дуги, в межах вакуумного переривача заставляє вузьку дугу швидко обертатися по поверхні контакту. Це значно зменшує локальну ерозію, запобігає надмірному підвищенню температури при проходженні через нуль струму, і таким чином значно підвищує здатність вимикача до переривання.
Переваги вакуумних автоматичних вимикачів:
Контакти не потребують обслуговування
Довгий термін служби, з електричним життям, яке майже дорівнює механічному
Вакуумні переривачі можна монтувати в будь-якому положенні
Тиха робота
Відсутність ризику пожежі або вибуху; дуга повністю утримується в герметичній вакуумній камері, що робить їх придатними для небезпечних, взрывозащищенных середовищ, таких як вугільні шахти
Робота не впливає на оточуючі умови, такі як температура, пил, вологість, солончана мряка або висота
Здатність витримувати високі напруги на дуже маленьких вакуумних зазорах
Переривання струму, як правило, завершується на першому переході через нуль струму
Екологічна безпечність та легка переробка
Низковольтні вакуумні автоматичні вимикачі мають такі ж всебічні захист, широкі вимірювальні можливості та багаті діagnostичні функції, як і традиційні автоматичні вимикачі повітря (ACBs). Однак вони пропонують більш вигідні переваги, включаючи більшу електричну та механічну витривалість, більше кількість номінальних операцій переривання короткочасного струму, більш сильну здатність гасіння дуги та справжню "нульову" дугову відблиск.
Ці характеристики роблять їх особливо придатними для складних умов та високовольтних систем низької частоти, таких як AC690V та 1140V в конфігураціях TN, TT та IT, які часто зустрічаються в фотovoltaic та вітрових енергетичних застосуваннях. Вони дозволяють реалізувати високовольтні колекторні системи, що зменшують втрати передачі. Крім захисту ліній, ці вимикачі також можуть захищати двигуни (відповідно до вимог GB50055) та генератори (відповідно до стандартів GB755), надаючи користувачам безпечніший, надійніший та всебічний рішення для захисту низковольтних систем розподілу електроенергії.
Чому вакуумні автоматичні вимикачі не широко використовуються в низковольтних застосуваннях?
Основна причина полягає у значних енергетичних вимогах механізму управління:
Низковольтні автоматичні вимикачі, як правило, використовують легкі механізми управління з компактними компонентами. Натомість, вакуумні автоматичні вимикачі потребують значно більше енергії для роботи - особливо ті, що призначені для застосувань з високою здатністю переривання. Через малий зазор між контактами, гасіння дуги потребує інтенсивної енергії. Для витримання електромагнітних сил під час переривання аварійного струму, потрібна висока контактна тиск. Наприклад:
31.5кА вакуумний вимикач потребує приблизно 3200Н контактної сили.
Для підтримки достатнього тиску після зношення контактів, потрібен контактний хід 4мм.
Таким чином, загальна енергія, необхідна від закриття контактів до повного замкнення, значно вища, ніж у автоматичних вимикачів повітря.
Специфічні енергетичні вимоги включають:
45 джоуль для 40кА вимикача (контактна сила: 4200Н)
63 джоуль для 50кА вимикача (контактна сила: 6200Н)
Отже, механізм управління має бути значно підсилено, щоб задовольнити ці вимоги. Для низковольтного застосування 100кА, енергія, необхідна для вакуумного переривача, перевищує можливості стандартних низковольтних механізмів управління.
Необхідне повне оновлення - більші пружини зберігання енергії, збільшений хід стиснення пружин тощо. Деякі існуючі механізми мають мінімальний хід стиснення (наприклад, лише 25мм), і навіть збільшення жорсткості пружин не може забезпечити достатньої енергії. Замість цього, потрібні механізми з довшим ходом. Як показують середньовольтні вакуумні вимикачі, пружини, приводимі в дію кулачками, часто мають хід понад 50мм, що дозволяє зберігати достатню енергію. Крім того, загальна механічна міцність, твердість та жорсткість механізму управління має бути підсилено, щоб витримувати високі сили, що виникають.
