Vakum Kesici İçerisinde Mekanik Basınç İzleme Yöntemi ile Vakum Koşulu Ölçümü

Vakum Kesme Cihazlarındaki Vakum Koşulu İzleme

Vakum kesme cihazları (VKC'lar), orta gerilimli güç sistemlerinin ana devre kesme ortamıdır ve düşük, orta ve yüksek gerilimli sistemlerde giderek daha fazla kullanılmaktadır. VKC'ların performansı, iç basıncın 10 hPa'nın altında (1 hPa 100 Pa veya 0.75 torr'a eşit) tutulmasına bağlıdır. Fabrikadan çıkmadan önce, VKC'ların iç basıncının ≤10^-3 hPa olduğundan emin olmak için test edilir.
Bir VKC'nin performansı, vakum seviyesiyle ilişkilidir; ancak bu, sadece iç basıncın orantısına bağlı değildir. Bunun yerine, bir VKC'nin içindeki basınç üç gruba ayrılabilir:

•    Düşük Basınç: 10^-6 hPa'nın altında
•    Orta Basınç: Yaklaşık 10^-3 hPa'dan Paschen minimum basıncına kadar
•    Yüksek Basınç: Genellikle havaya maruz kalma sonucu oluşan bir arızayı gösterir

Düşük basınç aralığında, VKC'lar etkili şekilde çalışır. Ancak, orta basınç aralığında hem dielektrik dayanım hem de kesme yetenekleri azalır ve bu azalma "havaya ulaşma" aralığına kadar devam eder. İlginçtir ki, dielektrik performans, orta basınç aralığında en düşükken, havaya ulaşma aralığında biraz iyileşir - ancak düşük basınç aralığında gözlemlenen seviyeye ulaşmaz.
Tartışılan izleme tekniklerinden hiçbiri, VKC'nin içindeki basıncı, düşük basınçtan havaya ulaşma koşullarına kadar tüm aralığı kapsamlı olarak ele almaz. Her teknik, belirli bir aralığa uygulanır, bu detaylar metinde ve Tablo 1'de özetlenmiştir. Ayrıca, bazı yöntemlerin etkinliği, VKC'nin tasarımına bağlı olarak değişebilir ve bazı çıktılar, potansiyel olarak VKC'ye sızan gazların bileşimine ve basıncına bağlı olarak etkilenebilir, örneğin atmosferik hava veya GIS anahtar kabinlerinde kullanılan SF6 gazı gibi.

VKC'ların orta gerilimli anahtar kabinlerinde geniş çapta kullanımı, özellikle on yıllarca hizmet verden sonra sahadaki vakum bütünlüğünü doğrulama zorluğunu vurgular. 20 yıldan fazla kullanım sonrası VKC'ların incelemeleri karışık sonuçlar vermiştir. VKC'ların, mekanizmanın işlevselliği, kontrol devresi, devre tasarımı ve diğer unsurların da etkili işlemesi için eşit derecede kritik olduğunu unutmamak önemlidir.

Tablo 1, bu izleme tekniklerinin genel uygulamalarını SF6 ortamlarında, ayrıca bu tekniklerin GIS anahtar kabinleri ile kullanımıyla ilgili pratik hususları özetler. Bu tablo, çeşitli test yöntemlerinin sonuçlarını da vurgulayarak, farklı operasyonel bağlamda VKC'ların uzun vadeli güvenilirliğini sağlamakla ilgili karmaşıklıkları belirtir. Bu nüansları anlamak, vakum kesici teknolojisine bağımlı elektrik sistemlerinin performansını ve ömrünü optimize etmek için önemlidir.

Mekanik Basınç İzleme Yöntemi Kullanarak Vakum Kesme Cihazı Durumu Ölçümü

Atmosferik basınç, vakum kesme cihazlarının (VKC'ların) hareketli uçlarına önemli bir kapanma kuvveti uygular. Anahtar kırıcılar için kullanılan VKC'lar için bu kuvvet genellikle birkaç yüz newton kadardır. VKC'nin içindeki vakum tamamen kaybolduğunda, iç basıncı dış atmosferik basıncıyla eşleşir, bu da kapanma kuvvetini büyük ölçüde azaltır ve VKC'nin mekanik davranışını değiştirir. Bu değişimi tespit eden tanısal yöntemler, sadece VKC'nin tamamen vakumunu kaybettiğini, yani "havaya ulaştığını" belirleyebilir. Notable olarak, Paschen minimumuna yakın basınçlarda bile, VKC'nin içinde yeterli basınç kalır ve tam kapanma kuvveti korunur.

Mekanik Basınç İzleme Yönteminin Ana Metodu

Mekanik basınç izlemenin temel yaklaşımı, VKC'ya bir belli veya benzeri mekanizma kullanarak ek bir hareketli parçanın eklenmesidir (Şekil 1'e bakınız). Vakum tamamen kaybolduğunda, bu ek parça, iç ve dış basınçların eşleşmesi sonucu hareket eder. Hareketli temas, anahtar kırıcı mekanizması tarafından kısıtlanırken, bu ek parça serbestçe hareket edebilir. Bir algılama sistemi, bu ek parçanın pozisyon değişimlerini izler ve buna göre tepki verir. Kullanılan algılama sistemi ne olursa olsun, bu kurulum, VKC'nin sürekli izlenmesine olanak tanır. Ek parçanın hareketi, genel VKC tasarımından ziyade kendi tasarımına bağlı olarak belirlenir, bu nedenle bu yöntem, düşük, orta ve yüksek gerilimli VKC'lara uygulanabilir.
Pratik Hususlar

Teorik olarak mümkün olmakla birlikte, VKC'nin hareketli ucundaki kapanma kuvvetini kullanarak vakum kaybını tespit etmek zorluklar içerir. Atmosferik basınç genellikle VKC'nin hareketli ucuna birkaç yüz newtonluk bir kuvvet uygular, ancak anahtar kırıcı kendisi birkaç bin newtonluk bir kapanma kuvveti uygular. Bu nedenle, VI'nin kapanma kuvvetindeki azalmayı anahtar kırıcının mekanik davranışından tespit etmek, VI kapanma kuvvetinin anahtar kırıcı kapanma kuvvetine kıyasla oldukça küçük olması nedeniyle zordur. Ancak, vakum temaslı kontaktörlerde, temasör mekanizmasından uygulanan kuvvet daha düşük olduğundan, tam vakum kaybını mekanik davranış üzerinden tanılamak daha uygun olabilir.

Ek bir hareketli parça ve bir algılama sistemi kullanarak, mekanik basınç izleme, VKC'ların vakum durumunu sürekli olarak değerlendirmek için pratik bir çözüm sunar. Bu teknik, toplam vakum kaybını tespit etmek için güvenilir bir yöntem sağlar, ancak VI içindeki kısmi basınç artışlarını tespit edemez. Buna rağmen, çeşitli gerilim seviyeleri ve uygulamalar arasında VKC'ların bütünlüğünü ve işlevselliğini sağlamak için değerli bir araçtır.

Bu yöntem, herhangi bir önemli vakum kaybının hemen tespit edilmesini sağlar, böylece zamanında bakım veya değiştirme eylemleri yapılmasını sağlayarak, VI'ye bağımlı elektrik sistemlerinin güvenilirliğini ve güvenliğini artırır.

Mekanik Basınç İzleme Yöntemi Kullanarak Vakum Kesme Cihazı İzleme Arka Planı

Mekanik basınç izleme tekniği, atmosferik basınç nedeniyle hareketli uç üzerinde kaybedilen kapanma kuvveti sonucu mekanik davranış değişikliklerini tespit ederek bir vakum kesme cihazının (VKC) vakum bütünlüğünü değerlendirir. Bu yöntem, VKC'nin vakumunu kaybetip kaybetmediğini ve "havaya ulaşıp ulaşmadığını" belirten ikili, geç/kalın ölçüm sağlar. Paschen minimumu ve diğer kritik noktalar civarındaki basınçlar, bu yöntemle herhangi bir mekanik değişikliğin tespit edilebilmesi için çok düşüktür.

Mekanik Basınç İzleme Yönteminin Avantajları ve Dezavantajları

Avantajlar:
•    Uyumluluk: Bu yöntem genellikle, SF6, yağ ve katı yalıtım dahil olmak üzere çeşitli yalıtım tipleriyle uyumludur, ancak altyapı sorunları, alan kısıtlamaları ve algılama ekipmanına ışık yönlendirme gibi pratik meseleler yönetilebilir olduğu sürece.
•    Optik Teknik Faydaları: Optik bir teknik kullanmak, optik olmayan bileşenlerin düşük gerilim bölmesine taşınmasını sağlar, bu da güvenlik ve bakım kolaylığını artırır.
Dezavantajlar:
•    Yükleme Gereksinimi: Basınç izleme için gereken hareketli parça, VKC'nin ilk üretim sırasında yüklenmelidir. Halihazırda inşa edilmiş VKC'lar üzerine yeniden monte edilemez. Bu özelliği olan VKC'ların, gerekli izleme ekipmanlarıyla birlikte var olan anahtar kırıcılarına entegre edilmesi teorik olarak mümkün olabilir, ancak mevcut kurulumlara uygun olmayan uzantıların yerleştirilmesiyle ilgili pratik zorluklar genellikle bunu uygulanabilir olmaktan çıkarır.
•    Güvenilirlik Sorunları: Ölçüm ekipmanının, VKC'ye kıyasla güvenilirliği önemli bir risk oluşturur. VKC'ye eklenen ek fırça parçaları, potansiyel yeni sızıntı yolları oluşturabilir ve kurulum sırasında hasara daha açık olabilir, bu da vakum kaybına yol açabilir.

Bileşenlerin Zayıflığı:

• Optik Teknikler: Algılama sisteminde kullanılan fiber optikler, kurulum sırasında yanlış hizalamaya, hasara ve nem veya tozdan dolayı tıkanmaya karşı hassas olabilir.

• Elektriksel Temas Yöntemi: Elektriksel kontaklar aracılığıyla hareket algılama, VKC yakınında güçlenmiş bir mikrodöngü gerektirir, bu da elektriksel yalıtım sağlanması gerekir. Bu, mikrodöngünün güvenilirliği, sinyal iletimi, döngüyü güçlendirme ve elektriksel yalıtımı koruma dahil olmak üzere birçok potansiyel hata modunu getirir.

Sonuç olarak, mekanik basınç izleme yöntemi, bir VKC'nin tamamen vakumunu kayıp kaybetmediğini doğrulamak için basit bir yol sunar, ancak belirgin sınırlamaları vardır. Bu sınırlamalar, mevcut VKC'ların yeniden monte edilememesini, ek bileşenlerle ilgili potansiyel güvenilirlik sorunlarını ve kurulum ve işletmeyle ilgili pratik zorlukları içerir. Bu faktörlerin dikkatli bir şekilde düşünülmesi, bu yöntemin belirli uygulamalar için uygunluğu hakkında karar verirken önemlidir. Dayanıklı tasarım ve uygulamanın sağlanması, bu risklerin bazılarını azaltabilir ve bu nedenle vakum kesme cihazı izleme sistemlerinin genel güvenilirliğini ve etkinliğini artırabilir.