10kV tyhjiöpistokeiden soveltaminen

Tyhjiön eristysominaisuudet

Tyhjiö osoittaa erittäin vahvoja eristyso ominaisuuksia. Tyhjiöpäästintässä kaasuhiekka on hyvin ohut, ja kaasumolekyylien keskimääräiset liikkeenvapausmatkat ovat pitkiä, mikä johtaa hyvin alhaiseen törmäyksen todennäköisyyteen. Siksi ionisaatio törmäysten seurauksena ei ole pääasiallinen syy tyhjiövälin läpimurtuun. Sen sijaan metallipartikkelit, jotka vapautuvat elektrodeista kovassa sähkökentässä, ovat pääasialliset tekijät, jotka aiheuttavat eristyskyvyn heikkenemisen.

Tyhjiövälin eristyskyky liittyy paitsi välin koon myös sähkökentän tasaavuuden asteeseen, ja sitä vaikuttaa merkittävästi myös elektroden materiaalin ominaisuuksiin ja sen pinnan tilaan. Kun tyhjiöväli on suhteellisen pieni (noin 2-3 millimetriä), sen eristyskyky on korkeampi kuin korkeapaineisessa ilmassa tai SF6-kaasussa. Siksi tyhjiöpäästimen kontaktien väli on yleensä pieni.

Elektrodemateriaalin vaikutus rikkoutumispotentiaaliin näkyy pääasiassa materiaalin mekaanisessa vahvuudessa (vetokertymä) ja metallimateriaalin sulamispisteessä. Mitä korkeampi vetokertymä ja sulamispiste, sitä korkeampi on elektron tyhjiössä olevan eristyskyky.

Kokeet ovat osoittaneet, että mitä korkeampi tyhjiötaso, sitä korkeampi on kaasuvälin rikkoutumispotentiaali. Kuitenkin yli 10⁻⁴ Torr:n jälkeen se pysyy melko vakiona. Siksi tyhjiöarc-päästinkameran eristyskyvyn ylläpitämiseksi tyhjiötason ei tulisi olla alempi kuin 10⁻⁴ Torr.

Tyhjiöpilaan muodostuminen ja sammuminen

Tyhjiöpilat eroavat huomattavasti aiemmin tutkituista kaasupila-ilmiöistä. Kaasun ionisaatio ei ole pääasiallinen tekijä pilan muodostumisessa. Sen sijaan tyhjiöpila muodostuu metallivapaudusta, joka vapautuu kontaktielektrodeista. Lisäksi pilan ominaisuudet vaihtelevat katkaisusuuren mukaan. Yleisesti ne luokitellaan alhaisen virran tyhjiöpileihin ja suuren virran tyhjiöpileihin.

Alhaisen virran tyhjiöpila: Kun kontaktit katkaistaan tyhjiössä, syntyy sähkö- ja energiapitoisia kathoodipisteitä. Nämä pisteistä vapautuu paljon metallivapautta, jossa metalliatomin ja ladattujen partikkelien tiheys on hyvin suuri, ja pila palaa tässä ympäristössä. Samalla metallivapaus ja ladatut partikkelit pilasoluessa jatkuvasti levitteilevät ulospäin, ja elektrodit jatkuvat uusien partikkelien tuottamista. Kun virta kulkee nollan kautta, pilan energia vähenee, elektron lämpötila laskee, vapautumisvaikutus heikkenee, partikkelien tiheys pilasoluessa vähenee, ja lopulta kathoodipisteet katoavat nollan kautta, mikä johtaa pilan sammumiseen. Joskus, jos vapautumisvaikutus ei pysty ylläpitämään pilasoluen levittymisnopeutta, pila sammuu yhtäkkiä, mikä johtaa virran leikkaamiseen.

Suuren virran tyhjiöpila: Suuren virran katkaisemisessa tyhjiöpilan energia kasvaa, ja anodi kuumenee voimakkaasti, muodostaen vahvan supistuneen pilasoluksen. Samalla sähködynaaminen voiman vaikutus tulee entistä ilmeisemmäksi. Siksi suuren virran tyhjiöpileille kontaktien välisen magneettikentän jakautuminen on ratkaiseva tekijä pilan vakaudelle ja pilan sammumiskyvylle. Jos virta on liian suuri, ylittäen rajallisen katkaisukyvyn, katkaisu epäonnistuu. Tällöin kontakit kuumenevat voimakkaasti, jatkavat vapautumista jopa kun virta kulkee nollan kautta, ja dielektriikka ei pysty toipumaan, mikä tekee virran katkaisemisen mahdotomaksi.

Päästinten rakenne ja toimintaperiaate

Otetaan esimerkkinä zw27-12, jolla tarkastellaan sen rakennetta ja toimintaperiaatetta.

Päästimen pääosa koostuu johtosilmukasta, eristysjärjestelmästä, tiiviistä ja kuorista. Sillä on kolmenfaseinen yhteiskuori. Johtosilmukka koostuu saapuville ja lähteville johtoasteikoille, saapuville ja lähteville eristysasteikoille, johtosidotteille, joustaville yhteyksille ja tyhjiöarc-päästinkameralle. Tämä mekanismi sisältää sähköenergian varastoimisen ja sähköisen avauksen ja sulkemisen, samoin kuin manuaalisen toiminnan. Kokonaisrakenne koostuu komponenteista, kuten sulkemisspringeristä, energiavarastojärjestelmästä, ylikuormituspoisto-laiteesta, avaamisen ja sulkemisen spireistä, manuaalisesta avaamisen ja sulkemisen järjestelmästä, apusuljetesta ja energiavarastointikaavioista.

Tyhjiöpäästimen käyttää ilmiötä, että kun virta korkeavakuutetussa ympäristössä kulkee nollan kautta, plasma levitteilee nopeasti, mikä johtaa pilan sammumiseen ja virran katkaisemisen tavoitteeseen.

Päästimen kalibrointi

Avausväli ja yliväli

Päästimen avausvälin ja ylivälin mittaaminen: Päästimen avatusessa ja suljetussa tilassa mitatun x-arvon ero on päästimen avausväli, ja mitatun y-arvon ero on päästimen yliväli. Säädös saavutetaan eristysoperaattorinsa tai mekanismin ja pääakselin välisen yhdistelyputken pituuden muuttamalla.

Avaus- ja sulkemismekanismin säädös

• Kivääripään ja puoliosan välisen yhteisymmärryksen määrän tulisi olla 1.5-2.5 mm, mikä voidaan säätää ruuvilla.

• Kun siirtotuki pyörii maksimikulmasta, kivääripään ja puoliosan välillä tulisi olla 1.5-2 mm:n väli. Tämä takaa, että kun siirtotuki palaa sulkemisen asentoon, kivääripää voi automaattisesti lukita puoliosa, ja tämä voidaan saavuttaa ruuviasetuksen avulla.

• Apusuljen muunnos tulisi olla tarkka ja luotettava, mikä voidaan saavuttaa säätämällä apusuljen kytkentäkäsivarren sijaintia ja vipun pituutta.

• Energia-varastointiprosessissa, kun ratti saavuttaa viimeisen hampun korkeimman pisteen, on varmistettava, että energia-varastointisuljeen kytkentäkäsivarre voi luotettavasti kytkentämatkallaan poistaa moottorin sähkölähdteen. Tämä voidaan saavuttaa säätämällä matkakytkimen ylös-alas- ja eteen-pitäin sijaintia.

• Säädä avaamisen ja sulkemisen kevytjäntejä varmistaaksesi päästimen luotettavan avaamisen ja sulkemisen sekä että avaamisen ja sulkemisen nopeus saavuttaa määritellyn arvon.

Päästimen ohjauspiiri

Suurimmassa osassa 35 kV:n standardisoituja alijärjestelmiä maaseudun sähköverkossa noudatetaan periaatetta, jossa ohjausbusbari erotetaan sulkemisbusbarista. Vuoristossa usein esiintyvät ukkosmyrskyjen, sademyrskyjen ja voimakkaan tuulen vuoksi useat sulkemiset ja sulkemisoperaatiot lisääntyvät, mikä tekee sulkemisspireistä erittäin alttiiksi palamiselle. Tässä ehdotan pieniä parannuksia ohjauspiiriin.

Lisää päästimen energiavarastoinnin matkakytkimen normaalisti auki olevat yhteydet sarjana päästimen apusuljen normaalisti kiinni olevien yhteyksien ja sulkemisspirityn välille. Näin, kun päästintä ei ole energiavarastoituna (ei energiavarastoituna), sulkemisoperaatiota ei voida suorittaa. Tämä estää sulkemisen, kun päästintä ei ole energiavarastoituna, mikä välttää sulkemispiirin pysyvän päällä ja sulkemisspirityn palamisen.

Samalla kytkennässä on varmistettava, että sulkemisbusbarin ja ohjausbusbarin polaarisuudet ovat yhteneviä energiavarastoinnin matkakytkimen yhteyksissä. Tämä on vältettävä sulkemispiirin arkku, joka voi syöttää matkakytkimen, kun päästintä energiavarastoidaan, mikä voi aiheuttaa ohjausfusin räjähtämisen tai ohjausilmainen kytkimen trippaamisen. Tämä vaatii erityistä huomiota integroituihin automatisoiduissa alijärjestelmissä.

Toiminta, huolto ja tarkastustestit

Tyhjiöpäästimet ovat lyhyt pilankestoaika, korkea eristyskyky ja suhteellisen pitkä sähköinen elinkaari. Pienillä kontaktien avausvälillä ja ylivälillä, sekä vähäisellä toimintavarmuudella, niillä on myös pitkä mekaaninen elinkaari. Arkipäiväisessä toiminnassa huoltotehtäviä on suhteellisen vähän. Pääasiassa on tarkistettava mekanismin liikkeen komponenttien kuluminen, varmistettava, että kiinnityskomponentit eivät ole löysyksiä, puhdastettava eristyspinnan pöly, ja levitetty hieman silikonivaljahtia liikkeen komponentteihin.

Ennaltaehkäisevissä testeissä päästimen DC-vastusarvot on verrattava historiallisiin tiedostoihin. Jos havaitaan ongelma, on tarvittaessa suoritettava korvaus tai oikaisu. Päästimen verkkotaajuuden sähkövaimen testi on tehokas tapa tarkistaa tyhjiöpäästinkameran vuoto. (Sisäisissä tyhjiöpäästimissä voidaan käyttää tyhjiöpäästinkameran sisällä näkyvän lohden väriä arvioimaan tyhjiötasoa. Tummankin punainen väri viittaa alhaiseen tyhjiötasoon, kun taas vaalean sininen väri viittaa hyvään tyhjiötasoon.)

Suojasuuntien tarkistuksessa päästintä käydään alavolttin sulkemistestissä, jotta tarkistetaan, toimiiko kytkentä luotettavasti, kun busbari on epävarmassa tilassa ja jännite laskee.