Anvendelsen av 10kV vakuum brytere

Isolasjonskarakteristika for vakuum

Vakuum har ekstremt sterke isolasjonegenskaper. I en vakuumbryter er gassen ekstremt uttynnet, og gasmolekylene har relativt lange gjennomsnittlige frie veier, noe som resulterer i en veldig lav sannsynlighet for gjenseidig kollisjon. Derfor er ionisering som følge av kollisjoner ikke den hovedsakelige årsaken til bryting i vakuumgapper. I stedet er metallpartikler utsendt fra elektrodene under virkning av et sterk elektrisk felt de primære faktorene som fører til isolasjonsfeil.

Isolasjonstyrken i et vakuumgappe er ikke bare relatert til størrelsen på gappen og graden av elektriske feltets jevnformhet, men blir også betydelig påvirket av egenskapene til elektrodematerialene og deres overflateforhold. Når vakuumgappen er relativt liten (i området 2-3 millimeter), har den høyere isolasjonsegenskaper enn høytrykkluft og SF6-gass. Dette er grunnen til at kontaktavstanden i en vakuumbryter generelt ikke er stor.

Influensen av elektrodematerialer på brytevoltage uttrykker seg hovedsakelig gjennom materialets mekaniske styrke (straktevne) og smeltepunktet for metallmaterialet. Jo høyere straktevne og smeltepunkt, jo høyere er isolasjonstyrken til elektroden i vakuum.

Eksperimenter har vist at jo høyere vakuumnivå, jo høyere brytevoltage har gappet. Imidlertid blir det omtrent konstant over 10⁻⁴ Torr. Derfor, for å opprettholde isolasjonstyrken i vakuumutslukningskammeret, bør vakuumnivået ikke være lavere enn 10⁻⁴ Torr.

Dannelse og utslukking av bue i vakuum

Vakumbuer skiller seg markant fra gassbuedischargefenomenene vi tidligere har studert. Gassionisering er ikke den hovedsakelige faktoren som bidrar til buede dannelse. I stedet dannes vakumbuedischarge i metallvaporen utsendt fra kontaktelektrodene. Dessuten varierer karakteristikken til bue avhengig av størrelsen på brytestrømmen. Generelt kategoriserer vi dem inn i lavstrømsvakumbuer og høystrømsvakumbuer.

Lavstrømsvakumbue: Når kontaktene brytes i vakuum, dannes høykoncentrerte katodepunkter med strøm og energi. En stor mengde metallvapor utvaporer fra disse katodepunktene, hvor tettheten av metallatomer og ladete partikler er svært høy, og bua brenner i dette miljøet. Samtidig diffuserer metallvaporen og ladete partiklene i bukolonnen kontinuerlig utover, og elektrodene fortsetter å utvapore nye partikler for å fylle på. Når strømmen passerer null, minker buens energi, temperaturen på elektroden synker, utvaporeffekten svekkes, partikkeltilhørsdannheten i bukolonnen reduseres, og til slutt forsvinner katodepunktene når de passerer null, noe som fører til buens utslukking. Noen ganger, hvis utvaporeffekten ikke kan opprettholde diffusjonsraten til bukolonnen, utslukkes buen plutselig, noe som fører til strømbryting.

Høystrømsvakumbue: Når en stor strøm brytes, øker energien i vakumbuen, og anoden blir også sterkt oppvarmet, noe som former en sterk konstruert bukolonne. Samtidig blir effekten av elektrodynamisk kraft mer uttalte. Derfor har magnetfeltfordelingen mellom kontaktene en avgjørende innvirkning på buens stabilitet og utslukningsytelse. Hvis strømmen er for stor, over styringsbrytestrømmen, vil det skje en brytefeil. Da blir kontaktene sterkt oppvarmet, fortsetter å utvapore selv etter at strømmen passerer null, og det er vanskelig for dielektrikumet å gjenopprette seg, noe som gjør det umulig å bryte strømmen.

Struktur og arbeidsprinsipp for brytere

Som et eksempel tar vi zw27-12, og utfolder dens struktur og arbeidsprinsipp nedenfor.

Hoveddelen av bryteren består av ledende sirkuit, isolasjonssystem, tetter, og beholder. Den har en trefas felles-boks-struktur. Ledende sirkuitet består av inngående og utgående ledende stenger, inngående og utgående isolasjonstøtter, ledende klammer, fleksible koblinger, og et vakuumutslukningskammer. Dette mekanismen har elektrisk energilagring og elektrisk åpning og lukking, samt en manuell operasjonsfunksjon. Hele strukturen består av komponenter som lukkingsspring, energilagringsystem, overstrømningssporing, åpning og lukkingsspoler, manuell åpning og lukkingssystem, hjelpeskilt, og energilagringsindikator.

En vakuumkretsutslukningsbryter bruker fenomenet at når strømmen i et høyt vakuummiljø passerer null, diffuser plasma raskt, noe som utslukker bue og oppnår målet om å kutte strømmen.

Justering av brytere

Åpningsavstand og overskyting

Måling av åpningsavstand og overskyting av bryteren: Forskjellen i de målte x-verdiene når bryteren er i åpen og lukket posisjon er bryterens åpningsavstand, og forskjellen i de målte y-verdiene er bryterens overskyting. Justeringen oppnås ved å lengre eller forkorte isolerende driftsstang eller koblingsstangen mellom mekanismen og hovedaksen.

Justering av åpning og lukking mekanisme

• Engasjementsmengden mellom skivearmen og halvaksen skal være 1,5-2,5 mm, og kan justeres ved skruer.

• Når overføringsmannen roterer til maksimal vinkel, skal det være en 1,5-2 mm gap mellom skivearmen og halvaksen. Dette sikrer at når overføringsmannen returnerer til lukket posisjon, kan skivearmen automatisk låses fast til halvaksen, og dette kan oppnås ved skrujustering.

• Omgjøringen av hjelpeskiltet skal være nøyaktig og pålitelig, noe som kan oppnås ved å justere posisjonen av togglearmen til hjelpeskiltet og lengden av hevelen.

• Under energilagringsprosessen, når ratten når det høyeste punktet av siste tenne, skal det sikres at togglearmen på energilagringsmannen kan pålitelig skifte kontaktene til reiseskiltet for å kutte motorens strømforsyning. Dette kan oppnås ved å justere oppe-nede, frem-bak posisjonen til reiseskiltet.

• Juster forhåndsstrakk lengden av åpning og lukking springer for å sikre pålitelig åpning og lukking av bryteren, og at åpning og lukking hastigheten når det spesifiserte verdien.

Kontrollkrets for brytere

I de fleste standardiserte 35kV underverk i landlige strømnett, brukes prinsippet om å separere kontrollbuss fra lukkingbuss. På grunn av ofte forekommende lyn, regn og sterke vind i fjellområder, som fører til flere trippinger og økt antall brytingsoperasjoner, er lukkingsspoler i brytere svært utsatt for brenning. Her foreslår jeg en mindre forbedring av kontrollkretsen.

Sett en par normalt-åpen kontakt av bryterens energilagringsreiseskilt i serie mellom bryterens hjelpenormalt-lukket kontakter og lukkingsspolen. På denne måten, når bryteren ikke er energilagret (ikke energilagret), kan ikke lukking operasjon utføres. Dette hindrer lukking når bryteren ikke er energilagret, og unngår situasjonen hvor lukking kretsen forblir på og brenner ut lukkingsspolen.

Samtidig, under kablingsprosessen, er det nødvendig å sikre at polaritetene til lukkingbussen og kontrollbussen ved kontaktene til energilagringsreiseskiltet er konsistente. Dette er for å unngå at bue i lukking kretsen puncturerer reiseskiltet når bryteren energilagres, noe som kan føre til at kontrollfuse går eller at kontrollluftskiltet hopper. Dette punktet krever spesiell oppmerksomhet i integrerte automatiserte underverk.

Drift, vedlikehold og inspeksjonstester

Vakumbrytere har kort buevarighet, høy isolasjonstyrke, og en relativt lang elektrisk levetid. Med små kontaktåpningsavstander og overskyting, og minimal driftenergi, har de også en lang mekanisk levetid. Under daglig drift er vedlikeholdsoppgaver relativt få. Hovedsakelig er det nødvendig å sjekke slitasje på bevegelige deler av mekanismen, sikre at fastsettelser ikke er løse, rengjøre støv fra isolasjonsoverflaten, og legge litt smøring på bevegelige deler.

Under forebyggende tester, bør DC motstandstestresultatene for bryteren sammenlignes med historiske data. Hvis problemer identifiseres, kreves det hurtig erstattelse eller retting. Strømfrekvensbelasted spenningstest for bryteren er en effektiv metode for å sjekke for lekkasje i vakuumutslukningsbryteren. (For indre vakumbrytere, kan fargen på blinken i vakuumutslukningsbryteren når belastningen er koblet av, brukes til å foreløpig vurdere vakuumnivået. En mørk rød farge indikerer et redusert vakuumnivå, mens en lys blå farge indikerer et godt vakuumnivå.)

Under verifisering av beskyttelsesinnstillinger, utføres en lavspenning lukking test på bryteren for å verifisere om bryteren fungerer pålitelig når busen er i feilstilling og spenningen faller.