A 10kV vakuum átmenetek alkalmazása

Vakuum izolációs jellemzői

A vakuum rendkívül erős izolációs tulajdonságokkal rendelkezik. A vakuum áramkörváltóban a gáz nagyon ritka, és a gáz molekulái relatíve hosszú szabad útjukat teszik meg, ami nagyon alacsony valószínűséget ad a kölcsönös ütközésre. Ezért a ütközések miatti ionizáció nem játszik fő szerepet a vakuum részecske-eloszlásban. Ehelyett a fém részecskék, amelyeket a szilárdtestek kiadnak magas elektromos mező hatására, az izolációs meghibásodás fő oka.

A vakuum részecske-eloszlás izolációs ereje nem csak a részecske méretétől és az elektromos mező egyenletességétől függ, de jelentősen befolyásolja a szilárdtest anyagának és felületi állapotának is. Amikor a vakuum részecske kicsi (kb. 2-3 milliméter), akkor magasabb izolációs tulajdonságokkal rendelkezik, mint a magas nyomású levegő vagy az SF6 gáz. Ezért a vakuum áramkörváltó kapcsoló részecske gyakran nem nagy.

A szilárdtest anyagának hatása a robbanási feszültségre elsősorban a szilárdtest mechanikai erején (nyújtási erején) és a fém anyag olvadáspontján mutatkozik. Minél magasabb a nyújtási erő és az olvadáspont, annál magasabb a szilárdtest izolációs ereje a vakuumban.

Kísérletek azt mutatták, hogy minél magasabb a vakuumszint, annál magasabb a gáz részecske robbanási feszültsége. Azonban 10⁻⁴ Torr felett alig változik. Tehát, hogy fenntartsa a vakuum ízelhalító kamra izolációs erejét, a vakuumszint nem lehet alacsonyabb, mint 10⁻⁴ Torr.

Az ív keletkezése és kihaltása a vakuumban

A vakuum íve jelentősen eltér az eddig tanulmányozott gáz íves elhalással. A gáz ionizációja nem játszik fő szerepet az ív keletkezésében. Ehelyett a vakuum ív elhalása a szilárdtestből kiadódó fém gőzben formálódik. Továbbá, az ív jellemzői függnek a leállítandó áram mennyiségétől. Általánosságban, két csoportba osztjuk őket: alacsony áramú vakuum ívek és nagy áramú vakuum ívek.

Alacsony áramú vakuum ív: Amikor a kapcsolók szakadnak a vakuumban, nagyon koncentrált katód pontok keletkeznek, amelyekben a többlet áram és energia előidézi a fém gőz evaporációját. A fém atomok és töltött részecskék sűrűsége ezen a helyen nagyon magas, és az ív itt ég. Ugyanakkor, a fém gőz és a töltött részecskék az ív oszlopban folyamatosan kifúlnak, és a szilárdtestek folyamatosan új részecskéket evaporiálnak. Amikor az áram átmegy a nullán, az ív energia csökken, a szilárdtest hőmérséklete csökken, a felszívódás csökken, a részecskék sűrűsége az ív oszlopban csökken, és végül, amikor a nullán átmegy, a katód pontok eltűnnek, és az ív kihal. Néha, ha a felszívódás nem tudja fenntartani az ív oszlop kifúlásának sebességét, az ív hirtelen kihal, ami áramvágást okoz.

Nagy áramú vakuum ív: Nagy áramot törölve, a vakuum ív energiája növekszik, és az anód is jelentősen melegszik, erős összeszűkített ív oszlopot formálva. Ugyanakkor, az elektrodinamikus erő hatása is jelentősebbé válik. Tehát, a nagy áramú vakuum ívek esetén, a kapcsolók közötti mágneses tér eloszlása döntően befolyásolja az ív stabilitását és az ív elhalást. Ha az áram túl nagy, és meghaladja a korlátozó törőáramot, akkor a törés sikertelen lesz. Ebben az esetben a kapcsolók jelentősen melegszik, és még a nullán áthaladás után is folytatja a felszívódást, és nehéz, hogy a dielektrikus anyag helyreálljon, ezért nem lehetséges az áram megszakítása.

Áramkörváltók szerkezete és működési elve

A zw27-12 példáján keresztül részletesen bemutatjuk a szerkezetét és működési elvét.

Az áramkörváltó alapvető részei a vezető áramkör, a hőszigetelési rendszer, a szivárgásmentességi berendezések és a burkolat. Háromfázisú közös dobozos szerkezetű. A vezető áramkör belépő és kilépő vezető rúddal, belépő és kilépő hőszigetelő támogatóval, vezető karokkal, rugalmas csatlakoztatással és vakuum ível haladhat. Ez a mechanizmus elektrikus energia tárolással és elektrikus kapcsolással rendelkezik, és manuális működést is biztosít. Az egész szerkezet záró téglalappal, energia tároló rendszerrel, áramsugárzó eszközzel, záró és kapcsoló teherkörrel, manuális záró és kapcsoló rendszerrel, segédkapcsolóval és energia tároló jelzővel van ellátva.

A vakuum áramkörváltó használja a jelenséget, hogy a magas vakuumszintű környezetben, amikor az áram átmegy a nullán, a plazma gyorsan kifúl, így az ív kihal, és elérhetővé válik az áram megszakítása.

Áramkörváltó beállítása

Nyitási távolság és túlzott út

Az áramkörváltó nyitási távolságának és túlzott útjának mérése: Az x-értékek különbsége, amikor az áramkörváltó nyitott és zárt állapotban van, az áramkörváltó nyitási távolsága, míg a y-értékek különbsége a túlzott út. A beállítás hosszabbításával vagy rövidítésével a hőszigetelő műveleti rúd vagy a mechanizmus és a fő tengely közötti összekötő rúd segítségével érhető el.

Záró és kapcsoló mechanizmus beállítása

• A legelőrebillentett kar és a félsirkes kapcsolata 1,5-2,5 mm között kell, hogy legyen, amit csavarakkal lehet beállítani.

• Amikor a továbbító cső megkapja a maximális szöget, 1,5-2 mm-es tár kell, hogy legyen a legelőrebillentett kar és a félsirkes között. Ez biztosítja, hogy amikor a továbbító cső visszatér a záró pozícióba, a legelőrebillentett kar automatikusan behelyezkedjen a félsirkesbe, és ezt csavarokkal lehet beállítani.

• A segédkapcsoló váltása pontosnak és megbízhatónak kell, hogy legyen, amit a segédkapcsoló kapcsolókarjának és a hajtómester hosszának beállításával lehet elérni.

• Az energia tárolási folyamat során, amikor a fogaskerék eléri az utolsó fogamagozat legmagasabb pontját, biztosítania kell, hogy a tárolókar kapcsolókarja megbízhatóan váltja a menetmérő kapcsoló kontaktpontjait, hogy kiválaszthassa a motor tápellátását. Ezt a menetmérő kapcsoló fel-fel, előre-hátra helyzetének beállításával lehet elérni.

• Az áramkörváltó záró és kapcsoló rugók előzetes húzásának beállítása, hogy biztosítja az áramkörváltó megbízható zárását és kapcsolását, és hogy a zárás és a kapcsolás sebessége elérje a megadott értéket.

Áramkörváltók vezérlő áramkörök

A legtöbb 35 kV standardizált áramváltóban a vidéki hálózatban a vezérlő buszból és a záró buszból való szétválasztás elve alapján működik. Mivel a hegyvidékben gyakran villámlás, eső és erős szél fordul elő, ami sokszorosítja a trippeléseket és a kapcsoló zárásának számát, a kapcsolók záró teherkörök könnyen kiégetődnek. Itt javasolok egy apró fejlesztést a vezérlő áramkörben.

Helyezzen be egy pár állandóan nyitott kapcsolópontot a kapcsoló energia tároló menetmérő kapcsolója és a kapcsoló záró teherkörje között. Így, amikor a kapcsoló nincs feltöltve (nem tárol energia), a záró művelet nem hajtható végre. Ez megakadályozza a záró műveletet, amikor a kapcsoló nincs feltöltve, így elkerülhető, hogy a záró áramkör maradjon bekapcsolva, és kiégetse a záró teherkört.

Ugyanakkor, a vezetékesítés során szükséges, hogy a záró busz és a vezérlő busz polaritása a menetmérő kapcsoló kapcsolópontjainkon megfelelő legyen. Ez megelőzi, hogy a záró áramkörben lévő ív áthatoljon a menetmérő kapcsolóban, amikor a kapcsoló feltöltésre kerül, ami elkerülheti, hogy a vezérlő biztonsági elemet kivesse, vagy a vezérlő levegőkapcsolót kihasítja. Ez a pont különösen fontos a teljes automatizált áramváltókban.

Működés, karbantartás és vizsgálatok

A vakuum áramkörváltók rövid ív idejű, magas izolációs erejű és viszonylag hosszú elektromos életűek. Kicsi kapcsoló részecske és túlzott út mellett, minimális működési energia, tehát hosszú mechanikai életük is. A napi működés során a karbantartási feladatok viszonylag kevesek. Főleg szükséges ellenőrizni a mechanizmus mozgó részeinek súrlódását, biztosítani, hogy a szabályozóelemek ne legyenek lökődve, takarítani a hőszigetelő felület porát, és némi szellőző zsírozatot felvenni a mozgó részekre.

A megelőző vizsgálatok során a kapcsoló DC ellenállás vizsgálatának eredményeit össze kell hasonlítani a történelmi adatokkal. Ha bármilyen problémát azonosítanak, időben kell cserélni vagy javítani. A hőmérsékleti erősítési vizsgálat a vakuum áramkörváltó számára hatékony módszer a vakuum áramkörváltó szivárgásának ellenőrzésére. (A belső vakuum áramkörváltóknál a terhelés szakadásakor a vakuum áramkörváltó belső villogásának színe alapján lehet előzetesen becsleni a vakuumszintet. Sötét piros szín csökkenő vakuumszintet, míg enyhe kék szín jó vakuumszintet jelzhet.)

A védelem beállításának ellenőrzése során alacsony feszültségű záró vizsgálatot végeznek az áramkörváltón, hogy ellenőrizzék, hogy a kapcsoló megbízhatóan működik-e, amikor a főbusz hibás állapotban van, és a feszültség csökken.