Lợi ích và Ứng dụng của Áp tô mát chân không điện áp thấp

Cầu chì chân không hạ áp: Ưu điểm, ứng dụng và thách thức kỹ thuật

Do có mức điện áp thấp hơn, cầu chì chân không hạ áp có khoảng cách tiếp xúc nhỏ hơn so với loại trung áp. Trong những khoảng cách nhỏ như vậy, công nghệ từ trường ngang (TMF) vượt trội hơn so với từ trường dọc (AMF) trong việc cắt dòng ngắn mạch cao. Khi cắt dòng lớn, hồ quang chân không có xu hướng tập trung thành chế độ hồ quang thu hẹp, nơi các vùng mài mòn cục bộ có thể đạt đến điểm sôi của vật liệu tiếp xúc.

Nếu không được kiểm soát đúng cách, các khu vực quá nhiệt trên bề mặt tiếp xúc sẽ phát ra hơi kim loại quá mức, có thể dẫn đến sự cố điện môi của khoảng cách tiếp xúc dưới điện áp hồi phục tạm thời (TRV) sau khi dòng điện bằng không, gây ra sự cố cắt. Áp dụng từ trường ngang - vuông góc với cột hồ quang - bên trong thiết bị cắt chân không sẽ thúc đẩy hồ quang thu hẹp nhanh chóng xoay trên bề mặt tiếp xúc. Điều này giảm đáng kể mài mòn cục bộ, ngăn chặn tăng nhiệt quá mức tại thời điểm dòng điện bằng không, và do đó nâng cao đáng kể khả năng cắt của cầu chì.

Ưu điểm của Cầu chì chân không:

• Tiếp xúc không cần bảo trì

• Tuổi thọ hoạt động lâu, với tuổi thọ điện gần bằng tuổi thọ cơ khí

• Thiết bị cắt chân không có thể được lắp đặt ở bất kỳ hướng nào

• Hoạt động im lặng

• Không có rủi ro cháy nổ; hồ quang được chứa hoàn toàn trong buồng chân không kín, làm cho chúng phù hợp cho môi trường nguy hiểm, chống nổ như các mỏ than

• Hiệu suất không bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường xung quanh như nhiệt độ, bụi, độ ẩm, sương muối hoặc độ cao

• Có khả năng chịu đựng điện áp cao qua các khoảng cách chân không rất nhỏ

• Dòng điện thường được cắt hoàn tất tại lần giao nhau đầu tiên của dòng điện bằng không

• Thân thiện với môi trường và dễ tái chế

Cầu chì chân không hạ áp chia sẻ cùng các tính năng bảo vệ toàn diện, khả năng đo lường rộng rãi và các tính năng chẩn đoán phong phú như các cầu chì không khí thông thường (ACBs). Tuy nhiên, chúng mang lại ưu điểm vượt trội, bao gồm độ bền điện và cơ học cao hơn, số lần cắt dòng ngắn mạch định mức nhiều hơn, khả năng dập hồ quang mạnh mẽ hơn, và hiệu suất "không tia hồ quang" thực sự.

Những đặc điểm này làm cho chúng đặc biệt phù hợp cho các môi trường khắc nghiệt và hệ thống điện áp cao tần số thấp như AC690V và 1140V trong các cấu hình TN, TT và IT - thường gặp trong các ứng dụng năng lượng mặt trời và gió. Chúng cho phép hệ thống thu thập điện áp cao giúp giảm tổn thất truyền tải. Ngoài bảo vệ đường dây, các cầu chì này cũng có thể bảo vệ động cơ (đáp ứng yêu cầu GB50055) và máy phát (đáp ứng tiêu chuẩn GB755), cung cấp cho người dùng giải pháp bảo vệ phân phối điện hạ áp an toàn, tin cậy và toàn diện hơn.

Tại sao Cầu chì chân không không được sử dụng rộng rãi hơn trong các ứng dụng hạ áp?

Lý do chính nằm ở nhu cầu năng lượng đáng kể của cơ chế hoạt động:

Cầu chì hạ áp thường sử dụng cơ chế hoạt động nhẹ với các thành phần nhỏ gọn. Ngược lại, cầu chì chân không yêu cầu nhiều năng lượng hoạt động hơn - đặc biệt là những loại được thiết kế cho các ứng dụng có khả năng cắt cao. Do khoảng cách tiếp xúc nhỏ, việc dập hồ quang đòi hỏi năng lượng mạnh mẽ. Để chịu được lực từ trường trong quá trình cắt lỗi, áp suất tiếp xúc cao là cần thiết. Ví dụ:

• Cầu chì chân không 31.5kA yêu cầu lực tiếp xúc khoảng 3200N.

• Để duy trì áp suất đủ sau khi tiếp xúc bị mòn, cần phải có hành trình tiếp xúc 4mm.

• Do đó, tổng năng lượng cần thiết từ lúc tiếp xúc đến khi đóng hoàn toàn cao hơn nhiều so với cầu chì không khí.

Yêu cầu năng lượng cụ thể bao gồm:

• 45 joule cho cầu chì 40kA (lực tiếp xúc: 4200N)

• 63 joule cho cầu chì 50kA (lực tiếp xúc: 6200N)

Do đó, cơ chế hoạt động phải được gia cường đáng kể để đáp ứng những yêu cầu này. Đối với ứng dụng hạ áp 100kA, năng lượng cần thiết cho thiết bị cắt chân không vượt quá khả năng của cơ chế hoạt động hạ áp tiêu chuẩn.

Một cuộc nâng cấp hoàn chỉnh là cần thiết - lò xo lưu trữ năng lượng lớn hơn, hành trình nén lò xo tăng, v.v. Một số cơ chế hiện có có hành trình nén tối thiểu (ví dụ, chỉ 25mm), và thậm chí tăng độ cứng của lò xo cũng không cung cấp đủ năng lượng. Thay vào đó, cần các cơ chế có hành trình dài hơn. Như thấy trong các cầu chì chân không trung áp, lò xo do cam điều khiển thường kéo dài hơn 50mm, cho phép lưu trữ đủ năng lượng. Ngoài ra, sức mạnh cơ học, độ cứng và độ chắc chắn tổng thể của cơ chế hoạt động phải được cải thiện để xử lý các lực lớn liên quan.