Zastosowanie wypłaszczaczy próżniowych 10kV

Właściwości izolacyjne próżni

Próżnia wykazuje ekstremalnie silne właściwości izolacyjne. W wypłaszczaczu próżniowym gaz jest niezwykle rzadki, a cząsteczki gazu mają stosunkowo długie średnie drogi swobodne, co powoduje bardzo niskie prawdopodobieństwo wzajemnych zderzeń. Dlatego jonizacja spowodowana zderzeniami nie jest główną przyczyną przebicia w przerwach próżniowych. Zamiast tego, cząsteczki metaliczne emitowane z elektrod pod wpływem intensywnego pola elektrycznego są głównymi czynnikami prowadzącymi do awarii izolacji.

Siła izolacji w przerwie próżniowej zależy nie tylko od wielkości przerwy i stopnia jednorodności pola elektrycznego, ale jest również znacząco wpływowana przez właściwości materiału elektrody i stan jej powierzchni. Gdy przerwa próżniowa jest stosunkowo mała (w zakresie 2-3 milimetry), ma wyższe właściwości izolacyjne niż wysokociśnieniowy powietrze i gaz SF6. Dlatego też przerwa kontaktowa w wypłaszczaczu próżniowym zwykle nie jest duża.

Wpływ materiałów elektrod na napięcie przebicia jest głównie odbity w wytrzymałości mechanicznej (wytrzymałość na rozciąganie) i temperaturze topnienia materiału metalicznego. Im wyższa wytrzymałość na rozciąganie i temperatura topnienia, tym wyższa siła izolacji elektrody w próżni.

Doświadczenia pokazały, że im wyższy poziom próżni, tym wyższe napięcie przebicia przerwy gazowej. Jednakże powyżej 10⁻⁴ Torr, pozostaje ono zasadniczo stałe. Dlatego, aby utrzymać siłę izolacji komory gaszącej łuki próżniowe, poziom próżni nie powinien być niższy niż 10⁻⁴ Torr.

Formowanie i gaszenie łuków w próżni

Łuki próżniowe różnią się znacznie od wcześniej badanych zjawisk łuku w gazie. Jonizacja gazu nie jest głównym czynnikiem tworzenia łuku. Zamiast tego, łuk próżniowy powstaje w parach metalicznych emitowanych z elektrod kontaktowych. Ponadto, charakterystyka łuku zależy od wielkości prądu przerywanego. Ogólnie, możemy je podzielić na łuki próżniowe o niskim i wysokim prądzie.

Łuk próżniowy o niskim prądzie: Gdy kontakty są rozłączane w próżni, powstają skoncentrowane punkty katodowe o wysokiej gęstości prądu i energii. Duża ilość pary metalicznej ulatnia się z tych punktów katodowych, gdzie gęstość atomów metalu i cząsteczek ładunku jest bardzo wysoka, a łuk płonie w tym środowisku. Jednocześnie, para metaliczna i cząsteczki ładunku w kolumnie łuku ciągle dyfundują na zewnątrz, a elektrody ciągle ulatniają nowe cząsteczki, uzupełniając je. Gdy prąd przechodzi przez zero, energia łuku maleje, temperatura elektrody spada, efekt ulatniania się zmniejsza, gęstość cząsteczek w kolumnie łuku maleje, a ostatecznie, punkty katodowe znikają, gdy prąd przechodzi przez zero, prowadząc do gaszenia łuku. Czasem, jeśli efekt ulatniania się nie może utrzymać tempa dyfuzji kolumny łuku, łuk gasi się nagle, prowadząc do przecięcia prądu.

Łuk próżniowy o wysokim prądzie: Podczas przerywania dużego prądu, energia łuku próżniowego wzrasta, a anoda również mocno się nagrzewa, tworząc silnie skoncentrowaną kolumnę łuku. Tymczasem, efekt sił elektrodynamicznych staje się bardziej zauważalny. Dlatego dla łuków próżniowych o wysokim prądzie, rozkład pola magnetycznego między kontaktami ma decydujący wpływ na stabilność łuku i jego właściwości gaszące. Jeśli prąd jest zbyt duży, przekraczając graniczny prąd przerywania, następuje awaria przerywania. W tym momencie, kontakty mocno się nagrzewają, kontynuują ulatnianie nawet po przejściu prądu przez zero, a dielektryk trudno się regeneruje, co uniemożliwia przerywanie prądu.

Konstrukcja i zasada działania wypłaszczaczy

Na przykładzie zw27-12, poniżej szczegółowo opisano jego konstrukcję i zasadę działania.

Główna część wypłaszczacza składa się z obwodu przewodzącego, systemu izolacji, uszczelnień i obudowy. Ma on strukturę wspólnego pudła trójfazowego. Obwód przewodzący składa się z prętów przewodzących wejściowych i wyjściowych, podpór izolacyjnych wejściowych i wyjściowych, klamerek przewodzących, połączeń elastycznych i komory gaszącej łuki próżniowe. Ten mechanizm posiada zmagazynowaną energię elektryczną do otwierania i zamykania, a także funkcję ręcznego działania. Cała struktura składa się z elementów takich jak sprężyna zamykająca, system magazynowania energii, urządzenie przeciążeniowe, cewki otwierające i zamykające, system ręcznego otwierania i zamykania, przełącznik pomocniczy i wskaźnik magazynowania energii.

Wypłaszczacz próżniowy wykorzystuje zjawisko, że w środowisku o wysokiej próżni, gdy prąd przechodzi przez zero, plazma szybko się rozprasza, co prowadzi do gaszenia łuku i osiągnięcia celu przerywania prądu.

Regulacja wypłaszczacza

Odległość otwarcia i nadprzejazd

Pomiar odległości otwarcia i nadprzejazdu wypłaszczacza: Różnica w mierzonych wartościach x, gdy wypłaszczacz jest w stanie otwartym i zamkniętym, to odległość otwarcia wypłaszczacza, a różnica w mierzonych wartościach y to nadprzejazd wypłaszczacza. Regulacja jest realizowana poprzez wydłużanie lub skracanie izolacyjnej rury sterującej lub wahacza między mechanizmem a głównym wałem.

Regulacja mechanizmu otwierania i zamykania

• Zaangażowanie między ramieniem kołyszącym a półosią powinno wynosić 1,5-2,5 mm, co można dostosować za pomocą śrub.

• Gdy obrotowa rura przekładnia obraca się do maksymalnego kąta, powinna być 1,5-2 mm luka między ramieniem kołyszącym a półosią. To zapewnia, że gdy obrotowa rura przekładnia wraca do pozycji zamknięcia, ramie kołyszące automatycznie zaczepia się o półoś, co można osiągnąć poprzez regulację śrubami.

• Przelicznik przełącznika pomocniczego powinien być dokładny i niezawodny, co można osiągnąć poprzez regulację położenia ramienia przełącznika pomocniczego i długości dźwigni.

• Podczas procesu magazynowania energii, gdy zębatka dochodzi do najwyższego punktu ostatniego zęba, należy zapewnić, że ramię kołyszące na rurze magazynującej energię może niezawodnie przełączyć kontakty przełącznika przejazdowego, aby przerwać zasilanie silnika. To można osiągnąć poprzez regulację położenia góra-dół, przed-tył przełącznika przejazdowego.

• Dostosuj długość wstępnej rozciągliwej sprężyny otwierającej i zamykającej, aby zagwarantować niezawodne otwieranie i zamykanie wypłaszczacza oraz, aby prędkość otwierania i zamykania osiągnęła określoną wartość.

Obwód sterujący wypłaszczacza

W większości standardowych podstacji 35kV w sieciach energetycznych wiejskich, przyjęto zasadę rozdzielenia szyny sterującej od szyny zamykającej. Ze względu na częste uderzenia piorunów, deszcze i silne wiatry w terenach górskich, które prowadzą do wielokrotnych wyzwalania i zwiększonej liczby operacji zamykania, cewki zamykające przekaźników są niezwykle narażone na przepalone. Tutaj sugeruję małą modyfikację obwodu sterującego.

Wstaw w szeregu parę normalnie otwartych kontaktów przełącznika magazynującego energię między normalnie zamkniętymi kontaktami pomocniczymi przekaźnika a cewką zamykającą. W ten sposób, gdy przekaźnik nie jest zasilany (nie ma energii magazynowanej), operacja zamykania nie może być wykonana. To zapobiega zamykaniu, gdy przekaźnik nie jest zasilany, unikając sytuacji, w której obwód zamykający pozostaje włączony, co prowadzi do przepalenia cewki zamykającej.

Podczas procesu kablowania, należy zapewnić, że polaryzacje szyny zamykającej i szyny sterującej na kontaktach przełącznika magazynującego energię są zgodne. Jest to po to, aby zapobiec przepalaniu się przełącznika przejazdowego, gdy przełącznik jest zasilany, co mogłoby prowadzić do przepalenia bezpiecznika sterującego lub odłączenia przełącznika sterującego. Ten punkt wymaga szczególnej uwagi w zautomatyzowanych podstacjach integracyjnych.

Eksploatacja, konserwacja i testy kontrolne

Wypłaszczacze próżniowe mają krótki czas palenia łuku, wysoką siłę izolacji i stosunkowo długi cykl życia elektryczny. Dzięki małej odległości otwarcia kontaktów i nadprzejazdowi, oraz minimalnej energii działania, mają również długi cykl życia mechaniczny. W codziennej eksploatacji zadania konserwacyjne są stosunkowo rzadkie. Głównie należy sprawdzić zużycie części ruchomych mechanizmu, upewnić się, że elementy montażowe nie są luźne, oczyścić pył z powierzchni izolacji i nałożyć trochę smaru na części ruchome.

Podczas testów prewencyjnych, wyniki pomiaru oporu stałoprądowego przekaźnika powinny być porównywane z historycznymi danymi. Jeśli zostaną zidentyfikowane jakieś problemy, wymagana jest natychmiastowa wymiana lub naprawa. Test wytrzymałości na napięcie sieciowy jest skuteczną metodą sprawdzenia przecieków w przerwie próżniowej. (Dla wewnętrznych wypłaszczaczy próżniowych, kolor błysku w przerwie próżniowej podczas rozłączenia obciążenia może być użyty do wstępnej oceny poziomu próżni. Ciemnoczerwony kolor wskazuje na obniżony poziom próżni, podczas gdy jasnoniebieski kolor wskazuje na dobry poziom próżni.)

Podczas weryfikacji ustawień ochrony, przeprowadza się test zamykania niskiego napięcia na przekaźniku, aby zweryfikować, czy przekaźnik działa niezawodnie, gdy szyna jest w stanie awarii i napięcie spada.