Pengukuran Kondisi Vakum dalam Pemutus Sirkuit Vakum dengan Metode Pemantauan Tekanan Mekanis

Pemantauan Kondisi Vakum dalam Pemutus Vakum

Pemutus vakum (PV) berfungsi sebagai media utama penghentian sirkuit untuk sistem tenaga menengah dan semakin banyak digunakan dalam sistem tegangan rendah, menengah, dan tinggi. Kinerja PV bergantung pada pemeliharaan tekanan internal di bawah 10 hPa (di mana 1 hPa setara dengan 100 Pa atau 0,75 torr). Sebelum meninggalkan pabrik, PV diuji untuk memastikan tekanan internalnya ≤10^-3 hPa.
Kinerja PV berkorelasi dengan tingkat vakumnya; namun, tidak hanya sebanding dengan tekanan internal. Sebaliknya, tekanan di dalam PV dapat dikategorikan menjadi tiga kelompok:

•    Tekanan Rendah: Di bawah 10^-6 hPa
•    Tekanan Menengah: Dari sekitar 10^-3 hPa hingga tekanan minimum Paschen
•    Tekanan Tinggi: Umumnya menunjukkan kegagalan yang mengarah pada paparan udara

Dalam rentang tekanan rendah, PV berfungsi efektif. Namun, dalam rentang menengah, baik kekuatan dielektrik maupun kemampuan penghentian menurun, penurunan ini berlanjut ke dalam rentang "sampai udara". Menariknya, meskipun kinerja dielektrik berada pada level terendah dalam tekanan menengah, sebenarnya meningkat sedikit dalam rentang sampai udara—meskipun tidak mencapai level yang diamati dalam rentang tekanan rendah.
Penting untuk mengenali bahwa tidak ada teknik pemantauan yang dibahas mencakup seluruh rentang tekanan dalam PV, dari tekanan rendah hingga kondisi sampai udara. Setiap teknik berlaku untuk rentang tertentu, yang diuraikan dalam teks dan diringkas dalam Tabel 1. Selain itu, efektivitas metode tertentu bervariasi berdasarkan desain PV, dan beberapa output dapat dipengaruhi oleh komposisi dan tekanan gas yang mungkin bocor ke dalam PV, seperti udara atmosfer atau gas SF6 yang digunakan dalam peralatan GIS.

Penggunaan luas PV dalam peralatan pemutus tegangan menengah menekankan tantangan dalam mengkonfirmasi integritas vakum di lapangan, terutama setelah puluhan tahun layanan. Pemeriksaan PV setelah lebih dari 20 tahun penggunaan menghasilkan hasil yang bervariasi. Penting untuk dicatat bahwa PV hanyalah satu komponen dari sistem yang lebih besar; fungsionalitas mekanisme, rangkaian kontrol, desain sirkuit, dan elemen lainnya sama pentingnya untuk operasi efektif PV.

Tabel 1 memberikan ringkasan aplikasi umum dari teknik pemantauan ini dalam lingkungan SF6, bersama dengan pertimbangan praktis untuk penggunaannya dengan peralatan GIS. Tabel ini juga menguraikan hasil dari berbagai metode uji, menyoroti kompleksitas yang terlibat dalam memastikan keandalan jangka panjang PV dalam konteks operasional yang beragam. Memahami nuansa-nuansa ini penting untuk mengoptimalkan kinerja dan daya tahan sistem listrik yang bergantung pada teknologi pemutus vakum.

Pengukuran Kondisi Pemutus Vakum Menggunakan Pemantauan Tekanan Mekanik

Tekanan atmosfer memberikan gaya penutupan yang signifikan pada terminal bergerak pemutus vakum (PV). Untuk PV yang digunakan dalam pemutus sirkuit, gaya ini biasanya mencapai beberapa ratus newton. Ketika vakum di dalam PV hilang sepenuhnya, tekanan internal menyamakan dengan tekanan atmosfer eksternal, secara signifikan mengurangi gaya penutupan dan mengubah perilaku mekanik PV. Metode diagnostik berdasarkan deteksi perubahan ini hanya dapat mengidentifikasi saat PV telah kehilangan vakumnya sepenuhnya, yaitu telah "sampai udara." Perlu dicatat, bahkan pada tekanan sebesar tekanan minimum Paschen, masih cukup tekanan di dalam PV untuk mempertahankan gaya penutupan penuh.

Metode Utama untuk Pemantauan Tekanan Mekanik

Pendekatan utama untuk pemantauan tekanan mekanik melibatkan penambahan komponen bergerak tambahan ke PV menggunakan belows atau mekanisme serupa (lihat Gambar 1). Ketika vakum hilang sepenuhnya, bagian tambahan ini bergerak karena penyamaan tekanan internal dan eksternal. Berbeda dengan kontak bergerak, yang dibatasi oleh mekanisme pemutus sirkuit, bagian tambahan ini bebas bergerak. Sistem deteksi memantau perubahan posisi bagian tambahan ini dan bereaksi sesuai. Bergantung pada sistem deteksi yang digunakan, setup ini memungkinkan pemantauan berkelanjutan PV. Gerakan bagian tambahan ditentukan oleh desainnya sendiri daripada desain keseluruhan PV, menjadikan metode ini dapat diterapkan pada PV tegangan rendah, menengah, dan tinggi.
Pertimbangan Praktis

Meskipun secara teori mungkin, menggunakan gaya penutupan pada terminal bergerak PV untuk mendeteksi kehilangan vakum memiliki tantangan. Tekanan atmosfer biasanya menerapkan gaya beberapa ratus newton pada terminal bergerak PV, sementara pemutus sirkuit sendiri menerapkan gaya penutupan beberapa ribu newton. Oleh karena itu, mengidentifikasi penurunan gaya penutupan PV melalui perilaku mekanik pemutus sirkuit sulit karena magnitudo gaya penutupan PV yang relatif kecil dibandingkan dengan pemutus sirkuit. Namun, dalam kontak vakum, di mana gaya yang diterapkan dari mekanisme kontak lebih rendah, diagnosis kehilangan vakum total melalui perilaku mekanik mungkin lebih可行的，但由于断路器施加的闭合力比真空灭弧室的闭合力大得多，因此通过断路器的机械行为来识别真空灭弧室闭合力的减小是困难的。然而，在真空接触器中，由于接触器机构施加的力较小，通过机械行为诊断完全真空损失可能是更可行的。 通过附加移动部件和检测系统，机械压力监测为连续评估真空灭弧室的真空状态提供了一种实用的解决方案。该技术提供了检测总真空损失的可靠方法，尽管它无法识别真空灭弧室内部分压力的增加。尽管如此，它仍然是确保各种电压水平和应用中真空灭弧室完整性和功能的重要工具。 这种方法确保任何显著的真空损失都能被及时检测到，从而允许及时进行维护或更换操作，从而提高依赖于真空灭弧室的电气系统的可靠性和安全性。 ### 使用机械压力监测方法对真空灭弧室监测的背景 机械压力监测技术通过检测由大气压在动触头上造成的闭合力损失所引起的机械行为变化来评估真空灭弧室（VI）的真空完整性。该方法提供二进制的通过/失败测量，指示VI是否已失去真空并“暴露于空气”。在帕申最小值和其他VI性能开始退化的临界点附近的压力太低，使用此方法无法引起任何可检测的机械变化。 ### 机械压力监测方法的优点和缺点 **优点：** - **兼容性**：该方法通常与包括SF6、油和固体绝缘在内的各种绝缘类型兼容，前提是能够管理实际问题，如空间限制和将光线引导到检测设备。 - **光学技术的优势**：使用光学技术可以将非光学组件重新定位到开关设备的低压隔室中，从而提高安全性和维护便利性。 **缺点：** - **安装要求**：用于压力监测的移动部件必须在VI初始制造过程中安装。它不能改装到已经建成的VI上。虽然理论上可能将配备此功能的VI集成到现有断路器中，并配备所需的监控设备，但与将扩展部件安装到现有装置中的实际挑战通常使其不切实际。 - **可靠性问题**：与VI本身相比，测量设备的可靠性是一个重大风险。添加到VI上的额外焊接部件引入了潜在的新泄漏路径，并且在安装过程中可能更容易损坏，从而导致真空损失。 **组件的脆弱性：** - **光学技术**：检测系统中使用的光纤容易因安装过程中的错位、损坏以及冷凝或灰尘堵塞而失效。 - **电接触法**：通过电接触进行运动检测需要在VI附近设置一个微电路，该电路还必须进行电气隔离。这引入了多种潜在故障模式，包括微电路可靠性、信号传输成功、电路供电和保持电气隔离的问题。 总之，虽然机械压力监测方法提供了一种确认VI是否完全失去真空的简单方法，但它也存在明显的局限性。这些局限性包括无法改装现有的VI、附加组件的潜在可靠性问题以及与安装和操作相关的实际挑战。在决定该方法是否适用于特定应用时，仔细考虑这些因素至关重要。确保稳健的设计和实施可以帮助减轻其中的一些风险，从而提高真空灭弧室监测系统的整体可靠性和有效性。 请确认以上翻译是否符合您的要求。如果有任何需要调整的地方，请告诉我。