تکایونی ژووردنی کاتووشەی خالی لە سیستەمە ڕێکخراوەکانی ١٠kV
ویژگیهای عایقبندی خلاء
خلاء دارای ویژگیهای عایقبندی بسیار قوی است. در مداربر قطع کننده خلاء، گاز به شدت تنک شده و مولکولهای گازی دارای مسافت آزاد متوسط نسبتاً طولانی هستند که احتمال برخورد متقابل آنها بسیار کم است. بنابراین، یونیزاسیون ناشی از برخوردها عامل اصلی خرابی در فاصلههای خلاء نیست. به جای آن، ذرات فلزی که از الکترودها تحت تأثیر میدان الکتریکی با شدت بالا منتشر میشوند، عوامل اصلی منجر به خرابی عایق هستند.
قدرت عایقبندی در فاصله خلاء نه تنها با اندازه فاصله و درجه یکنواختی میدان الکتریکی مرتبط است، بلکه به طور قابل توجهی تحت تأثیر خصوصیات مواد الکترودی و وضعیت سطح آنها قرار دارد. وقتی فاصله خلاء نسبتاً کوچک است (در محدوده ۲-۳ میلیمتر)، قدرت عایقبندی آن بالاتر از هوای فشار بالا و گاز SF6 است. این دلیلی است که فاصله تماس در مداربر قطع کننده خلاء معمولاً زیاد نیست.
تأثیر مواد الکترودی بر ولتاژ خرابی عمدتاً در مقاومت مکانیکی (مقاومت کششی) و نقطه ذوب مواد فلزی منعکس میشود. هرچه مقاومت کششی و نقطه ذوب بالاتر باشد، قدرت عایقبندی الکترود در خلاء بالاتر خواهد بود.
آزمایشها نشان دادهاند که هرچه سطح خلاء بالاتر باشد، ولتاژ خرابی فاصله گازی بالاتر است. اما بالای ۱۰⁻⁴ تور، به طور کلی ثابت میماند. بنابراین، برای حفظ قدرت عایقبندی اتاق خاموشکننده خلاء، سطح خلاء نباید کمتر از ۱۰⁻⁴ تور باشد.
تشکیل و خاموش شدن قوسهای خلاء
قوسهای خلاء به طور قابل توجهی با پدیدههای خروجی قوس گازی که قبلاً مطالعه کردیم متفاوت هستند. یونیزاسیون گاز عامل اصلی تشکیل قوس نیست. به جای آن، خروجی قوس خلاء در بخار فلزی منتشر شده از الکترودهای تماسی تشکیل میشود. علاوه بر این، ویژگیهای قوس با مقدار جریان قطع شده متفاوت است. به طور کلی، آنها را به قوسهای خلاء با جریان کم و قوسهای خلاء با جریان بالا تقسیمبندی میکنیم.
قوس خلاء با جریان کم: هنگامی که تماسها در خلاء قطع میشوند، نقاط کاتدی با جریان و انرژی بسیار متمرکز ایجاد میشوند. مقدار زیادی بخار فلزی از این نقاط کاتدی تبخیر میشود که چگالی اتمهای فلزی و ذرات باردار در آن بسیار بالاست و قوس در این محیط سوزانده میشود. در عین حال، بخار فلزی و ذرات باردار در ستون قوس به طور مداوم به بیرون پخش میشوند و الکترودها ذرات جدید را برای جبران تبخیر میکنند. وقتی جریان از صفر میگذرد، انرژی قوس کاهش مییابد، دمای الکترود کاهش مییابد، تاثیر تبخیر کاهش مییابد، چگالی ذرات در ستون قوس کاهش مییابد و در نهایت نقاط کاتدی در گذشت از صفر ناپدید میشوند و قوس خاموش میشود. گاهی اوقات، اگر تاثیر تبخیر نتواند سرعت پخش ستون قوس را حفظ کند، قوس به طور ناگهانی خاموش میشود که منجر به برش جریان میشود.
قوس خلاء با جریان بالا: هنگام قطع جریان بزرگ، انرژی قوس خلاء افزایش مییابد و آنود نیز به شدت گرم میشود و ستون قوس قوی تری تشکیل میشود. در عین حال، تاثیر نیروی الکترومغناطیسی بیشتر قابل ملاحظه میشود. بنابراین، برای قوسهای خلاء با جریان بالا، توزیع میدان مغناطیسی بین تماسها تاثیر قاطعی بر پایداری قوس و عملکرد خاموشکننده قوس دارد. اگر جریان بیش از حد مجاز قطع شود، خرابی قطع جریان رخ میدهد. در این حالت، تماسها به شدت گرم میشوند و حتی بعد از گذشت جریان از صفر همچنان تبخیر میکنند و بازیابی دی الکتریک دشوار میشود و قطع جریان غیرممکن است.
ساختار و اصول کار مداربرها
به عنوان مثال، zw27-12، در ادامه به ساختار و اصول کار آن پرداخته میشود.
بدنه اصلی مداربر شامل مدار رسانا، سیستم عایقبندی، مهرهها و پوشش است. این مداربر دارای ساختار مشترک سه فاز است. مدار رسانا شامل میلههای رسانا ورودی و خروجی، پشتیبانیهای عایقبندی ورودی و خروجی، کلمههای رسانا، اتصالات انعطافپذیر و اتاق خاموشکننده خلاء است. این مکانیسم دارای ذخیره انرژی الکتریکی و باز و بسته شدن الکتریکی است و همچنین عملکرد دستی را دارد. کل ساختار شامل مولفههایی مانند فنر بسته شدن، سیستم ذخیره انرژی، دستگاه قطع جریان بیش از حد، سیمپیچهای باز و بسته شدن، سیستم باز و بسته شدن دستی، کلید کمکی و نمایانگر ذخیره انرژی است.
مداربر خلاء از پدیدهای استفاده میکند که در محیط خلاء با فشار بالا، هنگامی که جریان از صفر میگذرد، پلاسما به سرعت پخش میشود و قوس خاموش میشود و هدف قطع جریان به دست میآید.
تنظیم مداربر
فاصله باز شدن و اضافه حرکت
اندازهگیری فاصله باز شدن و اضافه حرکت مداربر: تفاوت مقادیر x اندازهگیری شده در حالت باز و بسته شدن مداربر فاصله باز شدن مداربر است و تفاوت مقادیر y اندازهگیری شده اضافه حرکت مداربر است. تنظیم این مقادیر با افزایش یا کاهش میله عملیاتی عایق یا میله اتصال بین مکانیسم و محور اصلی انجام میشود.
تنظیم مکانیسم باز و بسته شدن
مدار کنترل مداربرها
در بیشتر زیرстанسیونهای استاندارد ۳۵kV در شبکههای برق روستایی، از اصل جدا کردن میله کنترلی از میله بسته شدن استفاده میشود. به دلیل رعد و برق، باران و باد قوی در مناطق کوهستانی که منجر به تعداد زیادی قطع و بسته شدن میشود، میلههای بسته شدن مداربرها بسیار آسیبپذیر به سوختن هستند. در اینجا پیشنهاد میکنم یک بهبود کوچک در مدار کنترل اعمال شود.
یک جفت تماس باز کلید سفر ذخیره انرژی مداربر را در سری بین تماسهای کمکی مداربر و میله بسته شدن قرار دهید. به این ترتیب، هنگامی که مداربر تغذیه نشده است (ذخیره انرژی نشده)، عملیات بسته شدن انجام نمیشود. این مانع بسته شدن مداربر بدون تغذیه میشود و از وضعیتی که مدار بسته شدن باقی میماند و میله بسته شدن سوختن میکند، جلوگیری میکند.
همچنین، در طول فرآیند بسته شدن، باید تأکید شود که قطبیت میلههای بسته شدن و کنترل در تماسهای کلید سفر ذخیره انرژی یکسان باشد. این برای جلوگیری از نفوذ قوس در مدار بسته شدن هنگام تغذیه مداربر است که میتواند باعث سوختن فیوز کنترل یا قطع کلید هوایی کنترل شود. این نکته در زیرستانسیونهای خودکار یکپارچه نیاز به توجه خاص دارد.
عملیات، نگهداری و آزمایشهای بازرسی
مداربرهای خلاء دارای زمان قوس کوتاه، قدرت عایقبندی بالا و عمر الکتریکی نسبتاً طولانی هستند. با فاصله باز شدن تماسهای کوچک و اضافه حرکت کم، و انرژی عملیاتی کم، آنها عمر مکانیکی طولانی نیز دارند. در طول عملیات روزمره، کارهای نگهداری کمتر است. عموماً، باید برای سایش بخشهای متحرک مکانیسم، اطمینان حاصل کنید که قطعات چسبنده آزاد نباشند، غبار از سطح عایقبندی پاک شود و چربی متحرک به بخشهای متحرک اعمال شود.
در آزمایشهای پیشگیرانه، نتایج آزمایش مقاومت مستقیم مداربر باید با دادههای تاریخی مقایسه شود. اگر مشکلاتی شناسایی شود، جایگزینی یا اصلاح به موقع ضروری است. آزمایش تحمل ولتاژ فرکانس خطی برای مداربر روش مؤثری برای بررسی نشت در مداربر خلاء است. (برای مداربرهای خلاء داخلی، رنگ برق در داخل مداربر خلاء هنگام قطع بار میتواند برای ارزیابی اولیه سطح خلاء استفاده شود. رنگ قرمز تیره نشاندهنده کاهش سطح خلاء و رنگ آبی روشن نشاندهنده سطح خلاء خوب است.)
در طی تأیید تنظیمات حفاظت، آزمایش بسته شدن با ولتاژ کم بر روی مداربر انجام میشود تا تأیید شود که آیا مداربر در حالت خرابی خط و کاهش ولتاژ عملکرد قابل اعتمادی دارد یا خیر.
