Ang aplikasyon ng 10kV vacuum circuit breakers

Mga Katangian ng Pag-insulate ng Bakwet

Ang bakwet ay nagpapakita ng napakalakas na mga katangian ng pag-insulate. Sa isang vacuum circuit breaker, ang gas ay napakababa ang densidad, at ang mga molekula ng gas ay may mahabang mean free path, kaya napakababa ang probabilidad ng mga pagtumama sa bawat isa. Dahil dito, ang ionization dahil sa mga pagtumama ay hindi ang pangunahing sanhi ng breakdown sa mga gap ng bakwet. Sa halip, ang mga partikulong metal na inilabas mula sa mga electrode sa ilalim ng aksyon ng malakas na electric field ang mga pangunahing factor na nagdudulot ng pagkawala ng insulasyon.

Ang lakas ng pag-insulate sa isang gap ng bakwet ay hindi lamang nauugnay sa laki ng gap at sa pagiging pantay ng electric field kundi pati na rin malaking impluwensya ang mga katangian ng materyales ng electrode at ang kondisyon ng ibabaw nito. Kapag ang gap ng bakwet ay mas maliit (sa range ng 2-3 millimeters), ito ay may mas mataas na mga katangian ng pag-insulate kaysa sa high-pressure air at SF6 gas. Ito ang dahil kung bakit ang contact gap sa isang vacuum circuit breaker ay karaniwang hindi malaki.

Ang impluwensya ng mga materyales ng electrode sa breakdown voltage ay pangunahing ipinapakita sa mechanical strength (tensile strength) ng materyal at ang melting point ng metal na materyal. Kung mas mataas ang tensile strength at melting point, mas mataas ang lakas ng pag-insulate ng electrode sa bakwet.

Ang mga eksperimento ay nagpapakita na kung gaano kataas ang lebel ng bakwet, kung gaano kataas ang breakdown voltage ng gas gap. Gayunpaman, sa itaas ng 10⁻⁴ Torr, ito ay bahagyang nananatiling constant. Kaya, upang panatilihin ang lakas ng pag-insulate ng vacuum arc-extinguishing chamber, ang lebel ng bakwet ay hindi dapat bababa sa 10⁻⁴ Torr.

Pagbuo at Paglaho ng Arcs sa Bakwet

Ang mga vacuum arcs ay malayo ang pagkakaiba sa mga gas arc discharge phenomena na binago natin. Ang ionization ng gas ay hindi ang pangunahing factor na nagdudulot ng pagbuo ng arc. Sa halip, ang vacuum arc discharge ay nabubuo sa metallic vapor na inilabas mula sa mga contact electrodes. Bukod dito, ang mga katangian ng arc ay nag-iiba depende sa laki ng interrupting current. Karaniwan, kami ay nakakategorya sila bilang low-current vacuum arcs at high-current vacuum arcs.

Low-current Vacuum Arc: Kapag ang mga contact ay nag-break sa bakwet, ginagawa ang highly concentrated cathode spots na may kasamang current at enerhiya. Malaking bilang ng metallic vapor ang lumilikha mula sa mga cathode spots, kung saan ang density ng metal atoms at charged particles ay napakataas, at ang arc ay sumusunog sa loob ng ganitong kapaligiran. Samantalang, ang metallic vapor at charged particles sa arc column ay patuloy na umuusbong palabas, at ang mga electrode ay patuloy na naglalabas ng bagong mga partikulo upang punan. Kapag ang current ay lumampas sa zero, ang enerhiya ng arc ay bumababa, ang temperatura ng electrode ay bumababa, ang epekto ng pag-evaporate ay bumababa, ang particle density sa arc column ay bumababa, at sa wakas, ang mga cathode spots ay nawawala kapag lumampas sa zero, nagdudulot ng paglaho ng arc. Minsan, kung ang epekto ng pag-evaporate ay hindi maaaring panatilihin ang rate ng pag-usbong ng arc column, ang arc ay biglang nalalason, nagdudulot ng current chopping.

High-current Vacuum Arc: Kapag nag-break ng malaking current, ang enerhiya ng vacuum arc ay tumataas, at ang anode ay lubhang init, nabubuo ang malakas na constricted arc column. Sa parehong oras, ang epekto ng electrodynamic force ay naging mas malinaw. Kaya, para sa high-current vacuum arcs, ang distribution ng magnetic field sa pagitan ng mga contact ay may desisyong impluwensya sa stability at arc-extinguishing performance. Kung ang current ay sobrang malaki, lumampas sa limiting interrupting current, magkakaroon ng interruption failure. Sa punto na ito, ang mga contact ay lubhang init, patuloy na nag-evaporate kahit ang current ay lumampas sa zero, at mahirap para sa dielectric na makabawi, kaya hindi maaaring ma-interrupt ang current.

Pangkat at Pagsasanay ng Circuit Breakers

Ginagamit ang zw27-12 bilang halimbawa, ang sumusunod ay nagbibigay-diin sa kanyang estruktura at pagsasanay.

Ang pangunahing katawan ng circuit breaker ay binubuo ng conductive circuit, insulation system, seals, at ang housing. Ito ay may tatlong-phase common-box structure. Ang conductive circuit ay binubuo ng incoming at outgoing conductive rods, incoming at outgoing insulation supports, conductive clamps, flexible connections, at vacuum arc-extinguishing chamber. Ang mekanismo na ito ay may electric energy storage at electric opening and closing, at may din manual operation function. Ang buong estruktura ay binubuo ng mga komponente tulad ng closing spring, energy-storage system, over-current trip device, opening and closing coils, manual opening and closing system, auxiliary switch, at energy-storage indicator.

Ang isang vacuum circuit breaker ay gumagamit ng phenomenon na kapag ang current sa high-vacuum environment ay lumampas sa zero, ang plasma ay mabilis na umuusbong, kaya natutuloy ang paglaho ng arc at natutugunan ang layunin ng pag-cut off ng current.

Debugging ng Circuit Breaker

Opening Distance at Over-travel

Ang pagsukat ng opening distance at over-travel ng circuit breaker: Ang pagkakaiba sa mga sukatin ng x-values kapag ang circuit breaker ay nasa open at closed states ay ang opening distance ng circuit breaker, at ang pagkakaiba sa mga sukatin ng y-values ay ang over-travel ng circuit breaker. Ang adjustment ay natutugunan sa pamamagitan ng pagpapahaba o pagpapakonti ng insulating operating rod o connecting rod sa pagitan ng mechanism at main shaft.

Adjustment ng Opening at Closing Mechanism

• Ang engagement amount sa pagitan ng rocking arm at half-shaft ay dapat 1.5-2.5mm, na maaaring i-adjust sa pamamagitan ng screws.

• Kapag ang transmission sleeve ay umikot sa pinakamalaking angle, dapat may 1.5-2mm na puwang sa pagitan ng rocking arm at half-shaft. Ito ay nag-aasure na kapag ang transmission sleeve ay bumalik sa closing position, ang rocking arm ay maaaring awtomatikong latch-on sa half-shaft, at ito ay maaaring matugunan sa pamamagitan ng screw adjustment.

• Ang conversion ng auxiliary switch ay dapat tama at maasahan, na maaaring matugunan sa pamamagitan ng pag-adjust ng posisyon ng toggle arm ng auxiliary switch at ang haba ng lever.

• Sa proseso ng energy-storage, kapag ang ratchet ay umabot sa pinakamataas na punto ng huling tooth, dapat siguraduhin na ang toggle arm sa energy-storage sleeve ay maaaring maasahang switch ang mga contacts ng travel switch upang putulin ang power supply ng motor. Ito ay maaaring matugunan sa pamamagitan ng pag-adjust ng up-down, front-back posisyon ng travel switch.

• I-adjust ang pre-stretching length ng opening at closing springs upang tiyakin ang maasahang pagbubukas at pagsasara ng circuit breaker at ang speed ng pagbubukas at pagsasara ay maabot ang inihanda na value.

Control Circuit ng Circuit Breakers

Sa karamihan ng 35kV standardized substations sa rural power grids, ang prinsipyong hiwalayin ang control busbar mula sa closing busbar ay ginagamit. Dahil sa madalas na lightning, ulan, at malakas na hangin sa mga bundok, na nagresulta sa maraming trippings at dumami ang bilang ng switch closing operations, ang closing coils ng mga switch ay napakalaki ang posibilidad na maburnout. Dito, inirerekomenda kong gawin ang isang maliit na pagbabago sa control circuit.

Ilagay ang isang pair ng normally-open contacts ng energy-storage travel switch ng circuit breaker sa serye sa pagitan ng auxiliary normally-closed contacts ng circuit breaker at closing coil. Sa ganitong paraan, kapag ang circuit breaker ay hindi energized (hindi na-charge), hindi maaaring gawin ang closing operation. Ito ay nagprevented ng closing kapag ang circuit breaker ay hindi energized, kaya nag-iwas sa sitwasyon kung saan ang closing circuit ay naiwan on at maburnout ang closing coil.

Samantala, sa proseso ng wiring, kinakailangan na tiyakin ang polarities ng closing busbar at control busbar sa mga contacts ng energy-storage travel switch ay pareho. Ito ay upang maiwasan ang arcing sa closing circuit na maaaring puncture ang travel switch kapag ang switch ay energized, na maaaring magsanhi ng pag-blow out ng control fuse o trip ng control air switch. Ito ang punto na kailangan ng espesyal na pansin sa integrated automated substations.

Operasyon, Maintenance, at Inspection Tests

Ang mga vacuum circuit breakers ay may maikling arcing time, mataas na insulation strength, at isang relatibong mahabang electrical life. May maliit na contact opening distances at over-travel, at minimal na operating energy, sila ay may isang mahabang mechanical life. Sa araw-araw na operasyon, ang mga gawain sa maintenance ay relatibong kaunti. Pangunahin, kinakailangan lang na suriin ang wear sa mga moving parts ng mechanism, siguraduhin na ang mga fasteners ay hindi loose, linisin ang dust sa insulation surface, at ilagay ang ilang lubricating grease sa mga moving parts.

Sa preventive tests, ang resulta ng DC resistance test ng switch ay dapat ikumpara sa mga historical data. Kung mayroong mga isyu, kinakailangan ng agad na replacement o rectification. Ang power-frequency withstand voltage test para sa breaker ay isang epektibong paraan upang suriin ang leakage sa vacuum interrupter. (Para sa indoor vacuum circuit breakers, ang kulay ng flash sa loob ng vacuum interrupter kapag ang load ay disconnected ay maaaring gamitin upang preliminar na i-assess ang vacuum level. Ang dark red color ay nagpapahiwatig ng baba na vacuum level, samantalang ang light blue color ay nagpapahiwatig ng mabuting vacuum level.)

Sa protection setting verification, isinasagawa ang low-voltage closing test sa circuit breaker upang suriin kung reliable ang operasyon ng switch kapag ang busbar ay nasa fault state at ang voltage ay bumaba.