Мерење на вакуум услови во вакуум прекинувач со метод на механичко притисково надгледување

Мониторинг на вакуумски услови во вакуумски прекинувачи

Вакуумските прекинувачи (VIs) служат како основен средство за прекинување на кружници во системите со средна напона и се користат повеќе и повеќе во системи со ниска, средна и висока напона. Бережната работа на VIs зависи од одржувањето на внатрешно притиску под 10 hPa (каде што 1 hPa е еднакво на 100 Pa или 0,75 тор). Пред да напуштат фабриката, VIs се тестираат за да се осигура дека нивниот внатрешен притисок е ≤10^-3 hPa.
Бережната работа на VI е поврзана со неговиот ниво на вакуум; обачно, тоа не е само пропорционално со внатрешниот притисок. Заместо тоа, притискот во VI може да се категоризира во три групи:

•    Нисок притисок: Под 10^-6 hPa
•    Среден притисок: Од приближно 10^-3 hPa до минималниот притисок на Пашен
•    Висок притисок: Обично индицира на недостаточност водечки до изложување на воздух

Во опсегот на нисок притисок, VIs работат ефективно. Меѓутоа, во средниот опсег, и диелектричката јачина и капацитетот за прекинување се поништуваат, една деградација која продолжува во опсегот „до воздух“. Интересно е дека, додека диелектричката перформанса е на својот најнисок ниво во средниот опсег на притисок, таа всушност се подобрува неколку во опсегот „до воздух“ - иако не до нивото што се набљудува во опсегот на нисок притисок.
Критично е да се разбере дека ниедна од обснованите техники за мониторинг не покрива целата област на притисоци во VI, од нисок притисок до услови „до воздух“. Секоја техника се применува на специфичен опсег, детално описани во текстот и сумирани во Табела 1. Дополнително, ефективноста на одредени методи варира според дизајнот на VI, а некои излези можат да бидат влијани од составот и притисокот на потенцијално протечки гасови во VI, како што се атмосферски воздух или SF6 гас користен во GIS прекинувачи.

Широката употреба на VIs во прекинувачи со средна напона подчертува предизвикот за потврдување на целоста на вакуумот на полето, особено по децении на служба. Инспекциите на VIs по повеќе од 20 години користање довеле до мешани резултати. Важно е да се забележи дека VIs се само еден компонент на поголем систем; функционалноста на механизмот, контролниот кружник, дизајнот на кружницата и други елементи е исто така критична за ефективната работа на VIs.

Табела 1 дава сумарен преглед на општите применби на овие техники за мониторинг во SF6 околини, заедно со практични размислувања за нивната употреба со GIS прекинувачи. Оваа табела исто така ги обликува исходите на различни тест методи, истакнувајќи ги комплексностите поврзани со осигурувањето на долгосрочната надежност на VIs во разнолики оперативни контексти. Разбирањето на овие нуканси е суштинско за оптимизирање на перформансата и долгоживеењето на електричните системи зависни од технологијата на вакуумски прекинувачи.

Мерење на состојбата на вакуумски прекинувач со механички мониторинг на притисок

Атмосферскиот притисок извршува значајна силата на затворање на движечкиот терминал на вакуумските прекинувачи (VIs). За VIs користени во прекинувачи, оваа сила типички изнесува неколку стотици нутони. Кога вакуумот во VI е потполно загубен, внатрешниот притисок се изравнува со внатрешниот атмосферски притисок, значајно намалувајќи силата на затворање и менувајќи механичкото однесување на VI. Дијагностиčките методи базирани на детектирање на оваа промена можат да идентификуваат само кога VI е потполно загубил својот вакуум, т.е. станал „до воздух“. Забележете дека дури и при притисоци колку што се близу до минималниот притисок на Пашен, достаток притисок останува во VI за да се одржи целосната сила на затворање.

Главен метод за механички мониторинг на притисок

Основниот пристап за механички мониторинг на притисок вклучува прикачување на дополнителен движечки дел на VI со користење на мехурче или сличен механизам (види Фигура 1). Кога вакуумот е потполно загубен, овој дополнителен дел се движи поради изравнувањето на внатрешниот и внатрешниот притисок. Законтролиран од механизмот на прекинувачот, овој дополнителен дел е слободен да се движи. Систем за детекција следи промените во положбата на овој дополнителен дел и реагира соодветно. Во зависност од користениот систем за детекција, овој поставување овозможува непрекинат мониторинг на VI. Движењето на дополнителниот дел е одредено од неговиот собствен дизајн, а не од целиот дизајн на VI, што прави овој метод применилив на VIs со ниска, средна и висока напона.
Практични размислувања

Иако теоретски можно, користењето на силата на затворање на движечкиот терминал на VI за да се детектира загубата на вакуум има предизвици. Атмосферскиот притисок нормално придонесува сила од неколку стотици нутони на движечкиот терминал на VI, додека самият прекинувач придонесува сила на затворање од неколку хиљади нутони. Затоа, идентификацијата на намалување на силата на затворање на VI преку механичкото однесување на прекинувачот е тешка поради релативно малата величина на силата на затворање на VI во сравнение со силата на прекинувачот. Во контактите со вакуум, каде што применетата сила од механизмот на контактот е помала, дијагностика на потполна загуба на вакуум преку механичко однесување може да биде повеќе извршлива.

Користејќи дополнителен движечки дел и систем за детекција, механичкиот мониторинг на притисок овозможува практично решение за непрекинато оценување на состојбата на вакуумот на VIs. Оваа техника пружа надежен начин за детектирање на тотална загуба на вакуум, иако не може да идентификува делнични зголемувања на притисокот во VI. Ипак, тоа претставува вреден алат за осигурување на целоста и функционалноста на VIs во различни нивоа на напона и применби.

Овој метод гарантира дека секое значајно загубување на вакуум ќе биде брзо детектирано, овозможувајќи своевремено одржување или замена, со тоа подобрувајќи надежноста и безопасноста на електричните системи зависни од VIs.

Позадина на мониторингот на вакуумски прекинувач со користење на методот за механички мониторинг на притисок

Методот за механички мониторинг на притисок оценува целоста на вакуумот на Вакуумски прекинувач (VI) со детектирање на промени во механичкото однесување поради загубата на силата на затворање причинета од атмосферскиот притисок на движечкиот терминал. Овој метод пружа бинарен, пас/неуспех мерен, указувајќи дали VI е загубил својот вакуум и е „до воздух“. Притисоците околу минималниот притисок на Пашен и други критични точки каде што перформансата на VI почнува да се поништува се премногу ниски за да предизвикаат некоја детектабилна механичка промена со овој метод.

Преимущества и недостатоци на методот за механички мониторинг на притисок

Преимущества:
•    Компатибилност: Методот е генерално компатибилен со различни видови на изолација, вклучувајќи SF6, масло и тврда изолација, сè додека практични проблеми како ограничувања на просторот и насочување на светлина кон опрема за детекција можат да се управуваат.
•    Преимущества на оптичкиот метод: Користењето на оптички метод овозможува преместување на не-оптички компоненти во нисковолтеното одделение на прекинувачот, што може да подобри безопасноста и лесната одржба.
Недостатоци:
•    Захтев за инсталација: Движечкиот дел потребен за мониторинг на притисок мора да се инсталира во моментот на производство на VI. Не може да се модифицира на веќе изградени VIs. Иако теоретски е можно да се интегрираат VIs со оваа карактеристика во постојечки прекинувачи заедно со потребната опрема за мониторинг, практичните предизвици поврзани со прилагодувањето на проширувањето за дополнителниот дел во постојечките инсталации често го прават ова непрактично.
•    Забринувања за надежност: Надежноста на опремата за мерење во споредба со самата VI претставува значителен ризик. Додатните споени делови додадени на VI воведуваат потенцијални нови патеки за протечки и може да се покварат лесно при инсталација, што може да доведе до загуба на вакуум.

Фрагилност на компонентите:

• Оптички методи: Оптички влакна користени во системот за детекција се чувствителни на неверна алармација, повреди при инсталација и блокирање од кондензација или прашање.

• Метод со електрични контакти: Детекција на движение преку електрични контакти бара подесен микрокружник близу до VI, кој мора да биде електрично изолиран. Ова воведува многу потенцијални начини на повреда, вклучувајќи ги проблемите со надежноста на микрокружникот, успешната трансмисија на сигнал, подесување на кружникот и одржување на електричната изолација.

Во заклучок, иако методот за механички мониторинг на притисок пружа јасен начин за потврдување дали VI е потполно загубил својот вакуум, тој доаѓа со значителни ограничувања. Тоа вклучува немогушен модификација на постојечки VIs, потенцијални забринувања за надежност на додатни компоненти и практични предизвици поврзани со инсталација и функционирање. Паѓањето на овие фактори е суштинско кога се одлучува за пригодноста на овој метод за специфични применби. Осигурувањето на тврд дизајн и имплементација може да помогне во намалувањето на некои од овие ризици, со тоа подобрувајќи ја општата надежност и ефективноста на системите за мониторинг на вакуумски прекинувачи.