Μέτρηση Συνθήκης Κενού σε Διαχωριστικό Κενού με Τρόπο Επιτήρησης Μηχανικής Πίεσης

Εποπτεία της Συνθήκης Πνιγμού σε Συστήματα Πνιγμού

Τα συστήματα πνιγμού (VIs) λειτουργούν ως βασικό μέσο διακοπής κύκλων για μεσαίες επιπέδωσης ενέργειας και χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε χαμηλές, μεσαίες και υψηλές επιπέδωσης. Η απόδοση των VIs εξαρτάται από τη διατήρηση μιας εσωτερικής πίεσης κάτω από 10 hPa (όπου 1 hPa ισοδυναμεί με 100 Pa ή 0,75 torr). Πριν αφεθούν το εργοστάσιο, τα VIs δοκιμάζονται για να επιβεβαιωθεί ότι η εσωτερική τους πίεση είναι ≤10^-3 hPa.
Η απόδοση ενός VI σχετίζεται με το επίπεδο πνιγμού· ωστόσο, δεν είναι απλώς ανάλογη με την εσωτερική πίεση. Αντίθετα, η πίεση μέσα σε ένα VI μπορεί να κατηγοριοποιηθεί σε τρεις ομάδες:

•    Χαμηλή Πίεση: Κάτω από 10^-6 hPa
•    Μεσαία Πίεση: Από περίπου 10^-3 hPa μέχρι την ελάχιστη πίεση Paschen
•    Υψηλή Πίεση: Γενικά ιδιαίτερη αποτυχία που οδηγεί σε εκτέθεση στον αέρα

Στο εύρος χαμηλής πίεσης, τα VIs λειτουργούν αποτελεσματικά. Ωστόσο, στο μεσαίο εύρος, η ηλεκτροστατική αντοχή και οι δυνατότητες διακοπής παρακμιούν, μια παρακμή που συνεχίζεται στο εύρος "up-to-air". Ενδιαφέροντα, ενώ η ηλεκτροστατική απόδοση είναι στο ελάχιστο στο μεσαίο εύρος πιέσεων, βελτιώνεται λίγο στο εύρος "up-to-air"—αλλά όχι στο επίπεδο που παρατηρείται στο εύρος χαμηλής πίεσης.
Είναι σημαντικό να αναγνωριστεί ότι κανένα από τα συζητούμενα μέσα εποπτείας δεν καλύπτει το πλήρες φάσμα πιέσεων μέσα σε ένα VI, από τη χαμηλή πίεση έως το εύρος "up-to-air". Κάθε μέθοδος εφαρμόζεται σε ένα συγκεκριμένο εύρος, το οποίο λεπτομερώς περιγράφεται στο κείμενο και συνοψίζεται στο Πίνακα 1. Επιπλέον, η αποτελεσματικότητα ορισμένων μεθόδων μπορεί να διαφέρει με βάση τη σχεδίαση του VI, και κάποιες εξόδους μπορούν να επηρεαστούν από τη σύνθεση και την πίεση των αερίων που πιθανόν να διαρρέουν στο VI, όπως ο ατμοσφαιρικός αέρας ή το SF6 που χρησιμοποιείται σε GIS switchgear.

Η εκτεταμένη χρήση VIs σε μεσαίες επιπέδωσης switchgear υπογραμμίζει την πρόκληση επιβεβαίωσης της ακεραιότητας του πνιγμού στο πεδίο, ιδιαίτερα μετά από δεκαετίες χρήσης. Οι επιθεωρήσεις VIs μετά από περισσότερα από 20 χρόνια χρήσης έχουν δώσει μεικτά αποτελέσματα. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τα VIs είναι μόνο ένα στοιχείο ενός μεγαλύτερου συστήματος· η λειτουργικότητα του μηχανισμού, της πληροφοριακής διαδρομής, της σχεδίασης του κύκλου και άλλων στοιχείων είναι εξίσου σημαντική για την αποτελεσματική λειτουργία των VIs.

Ο Πίνακας 1 παρέχει ένα σύνοψη των γενικών εφαρμογών αυτών των μεθόδων εποπτείας σε περιβάλλοντα SF6, μαζί με πρακτικές προειδοποιήσεις για τη χρήση τους με GIS switchgear. Αυτός ο πίνακας επίσης θεματολογεί τα αποτελέσματα διάφορων μεθόδων δοκιμής, τονίζοντας τις περιπλοκότητες που εμπλέκονται στην εξασφάλιση της μακροχρόνιας αξιοπιστίας των VIs σε διάφορα λειτουργικά περιβάλλοντα. Η κατανόηση αυτών των λεπτομερειών είναι ζωτική για την βελτίωση της απόδοσης και της διάρκειας ζωής των ηλεκτρικών συστημάτων που εξαρτώνται από την τεχνολογία των VIs.

Μέτρηση της Συνθήκης Πνιγμού σε Vacuum Interrupters Με Χρήση Μηχανικής Εποπτείας Πίεσης

Η ατμοσφαιρική πίεση ασκεί σημαντική δύναμη κλείσιμου στο κινητό στοιχείο των vacuum interrupters (VIs). Για VIs που χρησιμοποιούνται σε circuit breakers, αυτή η δύναμη συνήθως ανέρχεται σε αρκετές εκατοντάδες νιούτον. Όταν το πνιγμός μέσα στο VI είναι εντελώς χαμένο, η εσωτερική πίεση ισοπεδώνεται με την εξωτερική ατμοσφαιρική πίεση, μειώνοντας σημαντικά τη δύναμη κλείσιμου και αλλάζοντας τη μηχανική συμπεριφορά του VI. Διαγνωστικές μέθοδοι με βάση την ανίχνευση αυτής της αλλαγής μπορούν να αναγνωρίσουν μόνο όταν το VI έχει εντελώς χάσει το πνιγμό, δηλαδή έχει γίνει "up-to-air." Σημαντικά, ακόμα και σε πίεση όπως αυτή κοντά στο ελάχιστο Paschen, υπάρχει αρκετή πίεση μέσα στο VI για να διατηρηθεί η πλήρης δύναμη κλείσιμου.

Κύρια Μέθοδος Μηχανικής Εποπτείας Πίεσης

Η βασική προσέγγιση της μηχανικής εποπτείας πίεσης περιλαμβάνει την ενσωμάτωση ενός επιπλέον κινητού στοιχείου στο VI μέσω μιας μπελούνας ή παρόμοιου μηχανισμού (αναφέρεστε στο Σχήμα 1). Όταν το πνιγμό είναι εντελώς χαμένο, αυτό το επιπλέον στοιχείο κινείται λόγω της ισοπέδωσης της εσωτερικής και εξωτερικής πίεσης. Έναντι του κινητού επαφής, το οποίο περιορίζεται από τον μηχανισμό του circuit breaker, αυτό το επιπλέον στοιχείο είναι ελεύθερο να κινείται. Ένα σύστημα ανίχνευσης παρακολουθεί τις αλλαγές θέσης αυτού του επιπλέον στοιχείου και αντιδρά ανάλογα. Ανάλογα με το σύστημα ανίχνευσης που χρησιμοποιείται, αυτή η διάταξη επιτρέπει τη συνεχή εποπτεία του VI. Η κίνηση του επιπλέον στοιχείου εξαρτάται από τη δική του σχεδίαση, όχι από τη σχεδίαση του VI, κάνοντας αυτή τη μέθοδο εφαρμόσιμη σε χαμηλές, μεσαίες και υψηλές επιπέδωσης VIs.
Πρακτικές Προειδοποιήσεις

Ενώ θεωρητικά εφικτό, η χρήση της δύναμης κλείσιμου στο κινητό στοιχείο του VI για την ανίχνευση της απώλειας πνιγμού παρουσιάζει προκλήσεις. Η ατμοσφαιρική πίεση συνήθως ασκεί μια δύναμη αρκετών εκατοντάδων νιούτον στο κινητό στοιχείο του VI, ενώ το circuit breaker ασκεί μια δύναμη κλείσιμου αρκετών χιλιάδων νιούτον. Συνεπώς, η αναγνώριση μιας μείωσης της δύναμης κλείσιμου του VI μέσω της μηχανικής συμπεριφοράς του circuit breaker είναι δύσκολη λόγω της σχετικά μικρής μεγέθους της δύναμης κλείσιμου του VI σε σύγκριση με τη δύναμη του circuit breaker. Σε vacuum contactors, όπου η εφαρμοσμένη δύναμη από τον μηχανισμό του contactor είναι χαμηλότερη, η διάγνωση της πλήρους απώλειας πνιγμού μέσω της μηχανικής συμπεριφοράς μπορεί να είναι πιο εφικτή.

Με τη χρήση ενός επιπλέον κινητού στοιχείου και ενός συστήματος ανίχνευσης, η μηχανική εποπτεία πίεσης παρέχει μια πρακτική λύση για τη συνεχή αξιολόγηση της συνθήκης πνιγμού των VIs. Αυτή η τεχνική παρέχει μια αξιόπιστη μέθοδο για την ανίχνευση της πλήρους απώλειας πνιγμού, αν και δεν μπορεί να αναγνωρίσει μερικές αυξήσεις πίεσης μέσα στο VI. Ωστόσο, αντιπροσωπεύει ένα πολύτιμο εργαλείο για την εξασφάλιση της ακεραιότητας και λειτουργικότητας των VIs σε διάφορες επιπέδωσης και εφαρμογές.

Αυτή η μέθοδος εξασφαλίζει ότι οποιαδήποτε σημαντική απώλεια πνιγμού αναγνωρίζεται αμέσως, επιτρέποντας την εγκαίρια διατήρηση ή αντικατάσταση, ενισχύοντας έτσι την αξιοπιστία και ασφάλεια των ηλεκτρικών συστημάτων που εξαρτώνται από VIs.

Υπόβαθρο Εποπτείας Vacuum Interrupter Με Χρήση Μηχανικής Εποπτείας Πίεσης

Η μηχανική εποπτεία πίεσης αξιολογεί την ακεραιότητα πνιγμού ενός Vacuum Interrupter (VI) αναγνωρίζοντας αλλαγές στη μηχανική συμπεριφορά λόγω της απώλειας δύναμης κλείσιμου που προκαλείται από την ατμοσφαιρική πίεση στο κινητό στοιχείο. Αυτή η μέθοδος παρέχει μια δυαδική, pass/fail μέτρηση που δείχνει εάν το VI έχει χάσει το πνιγμό και είναι "up-to-air." Οι πίεσεις γύρω από το ελάχιστο Paschen και άλλα κρίσιμα σημεία όπου η απόδοση του VI αρχίζει να επιβαρύνεται είναι πολύ χαμηλές για να προκαλέσουν κάποια ανίχνευση μηχανικής αλλαγής με αυτή τη μέθοδο.

Πλεονεκτήματα και Μειονεκτήματα της Μηχανικής Εποπτείας Πίεσης

Πλεονεκτήματα:
•    Συμβατότητα: Η μέθοδος είναι γενικά συμβατή με διάφορους τύπους απομόνωσης, συμπεριλαμβανομένων των SF6, του λάδιου και της στερεάς απομόνωσης, αν τα πρακτικά ζητήματα όπως περιορισμοί χώρου και οδηγούς φωτός στην εξοπλισμό ανίχνευσης μπορούν να διαχειριστούν.
•    Πλεονέκτημα της Οπτικής Τεχνικής: Η χρήση μιας οπτικής τεχνικής επιτρέπει την ανατροπή μη-οπτικών συστατικών στο χαμηλότερο τμήμα του switchgear, το οποίο μπορεί να ενισχύσει την ασφάλεια και την ευκολία της διατήρησης.
Μειονεκτήματα:
•    Απαίτηση Εγκατάστασης: Το κινητό στοιχείο που απαιτείται για την εποπτεία πίεσης πρέπει να εγκατασταθεί κατά την αρχική κατασκευή του VI. Δεν μπορεί να εγκατασταθεί σε ήδη υπάρχοντα VIs. Ενώ θεωρητικά είναι δυνατό να ενσωματωθούν VIs εξοπλισμένα με αυτή τη λειτουργία σε υπάρχοντα circuit breakers με το απαραίτητο εξοπλισμό εποπτείας, πρακτικά προβλήματα σχετικά με την τοποθέτηση της επέκτασης για το επιπλέον στοιχείο σε υπάρχουσες εγκαταστάσεις συχνά καθιστούν αυτό απρακτικό.
•    Επικίνδυνα Σημεία: Η αξιοπιστία του εξοπλισμού μέτρησης σε σύγκριση με το VI αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό πρόβλημα. Τα επιπλέον συστατικά που προστίθενται στο VI προσθέτουν δυνητικά νέους διαδρόμους διαρροής και μπορεί να είναι πιο ευάλωτα σε βλάβες κατά την εγκατάσταση, οδηγώντας πιθανότατα σε απώλεια πνιγμού.

Φθάρση των Συστατικών:

• Οπτικές Τεχνικές: Τα οπτικά ίνες που χρησιμοποιούνται στο σύστημα ανίχνευσης είναι ευάλωτα σε παρατάξεις, βλάβες κατά την εγκατάσταση και παρεμποδίσεις από συνδρομή ή σκόνη.

• Ηλεκτρική Επαφή: Η ανίχνευση κίνησης μέσω ηλεκ