Uporaba vakuumskih preklopnikov na 10 kV
Dnevne lastnosti vakuma
Vakum ima izredno močne dnevne lastnosti. V vakumskem preklopniku je plin zelo razreden in molekule plina imajo relativno dolge srednje proste poti, kar pomeni zelo nizko verjetnost medsebojnih stikov. Zato kolizijska jonizacija ni glavni vzrok za propad v vakumskih premikih. Namesto tega so metalne delce, ki jih izdajajo elektrodi pod dejstvom močnega električnega polja, glavni faktor, ki vodi do propada dnevne.
Moč dnevne v vakumskem premiku je povezana ne le z velikostjo premika in stopnjo enakomerne porazdelitve električnega polja, ampak se tudi zelo odraža v lastnostih materiala elektrod in stanju njihove površine. Ko je vakumski premik relativno majhen (v območju 2-3 milimetrov), ima višje dnevne lastnosti kot visokotlačna zraka in plin SF6. Zaradi tega je kontaktni premik v vakumskem preklopniku običajno nevelik.
Vpliv materiala elektrod na napetost propada se najbolj odraža v mehanski trdnosti (teže) materiala in talne točke kovinskega materiala. Številčnejša teža in talna točka, višja je dnevna moč elektrode v vakumu.
Pogledi so pokazali, da je večja raven vakuma, višja napetost propada plinskogapa. Vendar pa se pri nad 10⁻⁴ Torr bistveno ne spremeni. Zato, da bi ohranili dnevno moč vakumskega ugasevalnega prostora, ne bi smela biti ravna vakuma nižja od 10⁻⁴ Torr.
Oblikovanje in ugasanje luka v vakumu
Vakumluki se bistveno razlikujejo od plinskih lukov, ki smo jih prej študirali. Plinska jonizacija ni glavni faktor, ki prispeva k nastanku luka. Namesto tega se vakumluk oblikuje v metalnem paru, ki ga izdajo kontaktne elektrode. Poleg tega se lastnosti luka spreminjajo glede na velikost prekinjene struje. Splošno jih razdelimo na nizeletrane vakumluke in visokeletrane vakumluke.
Nizeletrani vakumluk: Ko se v vakumu prekinejo kontakti, se ustvarijo visoko koncentrirani katodni točki s tokom in energijo. Veliko metala se sublimira iz teh katodnih točk, kjer je gostota metalnih atomov in nabiti delcev zelo visoka, in luk gore v tem okolju. Medtem se metalni par in nabiti delci v stolpu luka stalno difundirajo ven, a elektrode stalno sublimirajo nove delce za popolnjenje. Ko gre tok skozi nič, se energija luka zmanjša, temperatura elektrod se zmanjša, efekt sublimacije se zmanjša, gostota delcev v stolpu luka se zmanjša in končno, ko gre skozi nič, izgineta katodni točki, kar vodi do ugasanja luka. Nekateriče, če efekt sublimacije ne more ohranjati hitrosti difuzije stolpa luka, se luk nenadoma ugasne, kar vodi do prekinitve toka.
Visokeletrani vakumluk: Ko se prekine velik tok, se energija vakumluka poveča, anoda se tudi zelo segreje, kar vodi do oblikovanja močnega sužnega stolpa luka. Hkrati postane učinek elektrodinamične sile bolj izražen. Zato za visokeletrane vakumluke ima razporeditev magnetnega polja med kontakti odločilni vpliv na stabilnost luka in zmogljivost ugasanja. Če je tok prevelik, presegne mejno prekinjeno struja, bo prišlo do neuspeha prekinitve. V tem trenutku se kontaktni elektrodi zelo segrejejo, stalno sublimirajo celo po prehodu skozi nič, in je težko, da se dielektrik ponovno obnovi, kar onemogoča prekinitve toka.
Struktura in delovanje preklopnikov
Kot primer vzamemo zw27-12, z navedbijo njegove strukture in načela delovanja.
Glavni del preklopnika sestavlja vodilni tok, dnevni sistem, gume in kurop. Ima trifazno skupno-kotarsko strukturo. Vodilni tok sestavlja vhodne in izhodne vodilne palice, vhodne in izhodne dnevne podpore, vodilne klešči, giblje povezave in vakumski ugasevalni prostor. Ta mehanizem ima funkciji shranjevanja električne energije in električnega odpiranja in zapiranja, hkrati pa ima tudi ročno operacijsko funkcijo. Celotna struktura je sestavljena iz komponent, kot so zaporne spirale, sistema shranjevanja energije, prekomernega prekinitvega naprava, zaporne in zaporne cewile, ročnega zaporne in zaporne sistema, pomočnega preklopnika in kazalnika shranjevanja energije.
Vakumski preklopnik izkorišča pojav, da se v visokovakumskem okolju, ko gre tok skozi nič, plazma hitro razprši, s čimer se ugasne luk in doseže cilj prekinitve toka.
Razvrščanje preklopnika
Odporni razmik in prekomerna pot
Merjenje odpornega razmika in prekomerne poti preklopnika: Razlika v meritih x-vrednosti, ko je preklopnik v odprtih in zaprtih stanjih, je odporni razmak preklopnika, razlika v meritih y-vrednosti pa je prekomerna pot preklopnika. Prilagoditev dosežemo z dolgočiljem ali kratkočiljem dnevne upravljalne palice ali povezovalne palice med mehanizmom in glavnim valjkom.
Prilagoditev odpiranja in zapiranja mehanizma
Krmilna krožnica preklopnikov
V večini standardiziranih transformatornic na 35 kV v podeželskih omrežjih se uporablja načelo ločevanja krmilne matice od zapiralne matice. Zaradi pogostih grmljav, dežev in močnih vetrov v planinskih območjih, ki vodijo do večkratnega prekinitve in povečanega števila zapiranj preklopnikov, so zapiralne cevje preklopnikov izjemno občutljive na zgorevanje. Tukaj predlagam manjšo izboljšavo krmilne krožnice.
Vstavite serijo običajno odprtih kontaktov putnega preklopnika za shranjevanje energije med pomočnimi običajno zaprtimi kontakti preklopnika in zapiralno cev. Na ta način, ko preklopnik ni napajan (ni shranjena energija), zapiranje ni mogoče opraviti. To prepreči zapiranje, ko preklopnik ni napajan, tako se izogne situaciji, da zapiralna krožnica ostane vklopljena in zapiralna cev zgore.
Med povezovanjem je treba zagotoviti, da so polaritete zapiralne matice in krmilne matice na kontaktih putnega preklopnika za shranjevanje energije enake. To je za preprečevanje arčenja v zapiralni krožnici, ki bi lahko prebilo putni preklopnik, ko se preklopnik napaja, kar bi lahko povzročilo prebivanje krmilnega varovalnika ali prekidanje krmilnega zračnega preklopnika. Ta točka zahteva posebno pozornost v integriranih avtomatiziranih transformatornicah.
Delovanje, vzdrževanje in pregledni testi
Vakumski preklopniki imajo kratko trajanje luka, visoko dnevno moč in relativno dolgo električno življenjsko dobo. S majhnimi kontaktnimi razmiki in prekomerno potjo, ter minimalno delovno energijo, imajo tudi dolgo mehansko življenjsko dobo. Med vsakdanjim delovanjem so vzdrževalni nalogi relativno redki. Glavno je potrebno preveriti oporo na gibljih delih mehanizma, zagotoviti, da so priklopljiva dela neustrelna, čistiti prah s dnevne površine in nanesti malo smečilnega mastna na giblje dele.
Med preventivnimi testi je potrebno primerjati rezultate DC upornostnih testov preklopnika z zgodovinskimi podatki. Če se zaznajo kakšne težave, je potrebno storiti pravočasno zamenjavo ali popravilo. Napetostni test za preklopnik je učinkovit način preverjanja utrčenosti v vakumskem prekinjevalniku. (Za notranje vakumske preklopnike lahko barvo bleska znotraj vakumskogaprekinjevalnika, ko se prekinejo neprekinjeni tok, uporabite za prelazno oceno razine vakuma. Temno rdeča barva kaže znižano raven vakuma, medtem ko svetlobljulasta barva kaže dobro raven vakuma.)
Med preverjanjem postavitve zaščite se izvaja nizeletrani zapiralni test na preklopniku, da preverite, ali preklopnik deluje zanesljivo, ko je matična matica v stanju odpovedi in padne napetost.
