Användningen av 10kV vakuumväxlar

Isolerande egenskaper hos vakuum

Vakuum visar extremt starka isolerande egenskaper. I en vakuumbrytare är gasen extremt rarifierad, och gasmolekyler har relativt långa fria väglängder, vilket resulterar i en mycket låg sannolikhet för kollisioner med varandra. Därför är jonisering som ett resultat av kollisioner inte den huvudsakliga orsaken till brytning i vakuumgapet. Istället är metallpartiklar som avges från elektroderna under verkan av ett högt intensivt elektriskt fält de primära faktorerna som leder till isoleringsfel.

Isoleringsstyrkan i ett vakuumgap beror inte bara på storleken på gapet och graden av elektriska fältets jämnfördelning, utan påverkas också betydligt av egenskaperna hos elektrodmaterial och dess ytkondition. När vakuumgapet är relativt litet (i området 2-3 millimeter) har det högre isolerande egenskaper än högtryckluft och SF6-gas. Detta är anledningen till att kontaktgapet i en vakuumbrytare generellt sett inte är stort.

Influensen av elektrodmaterial på brytningsvolten återspeglas huvudsakligen i materialets mekaniska styrka (dragstyrka) och smältpunkten för metallmaterialet. Ju högre dragstyrka och smältpunkt, desto högre är isoleringsstyrkan hos elektroden i vakuum.

Experiment har visat att ju högre vakuumnivå, desto högre är brytningsvolten för gasgapet. Men över 10⁻⁴ Torr blir den i princip konstant. Därför bör vakuumnivån inte vara lägre än 10⁻⁴ Torr för att bibehålla isoleringsstyrkan i vakuumbrytarkammaren.

Bildning och utsläckning av bågar i vakuum

Vakumbågar skiljer sig markant från de gasbågar som vi tidigare studerat. Gasjonisering är inte den huvudsakliga faktorn som bidrar till båggenerering. Istället bildas vakumbågar i metallvaporer som avges från kontaktelektroder. Dessutom varierar bågens egenskaper beroende på strömmens storlek. Generellt delar vi in dem i lågströmsvakumbågar och högströmsvakumbågar.

Lågströmsvakumbåge: När kontakterna bryts i vakuum uppstår högt koncentrerade katodfläckar med ström och energi. En stor mängd metallvapor avges från dessa katodfläckar, där tätheten av metallatomer och laddade partiklar är mycket hög, och bågen brinner i detta miljö. Samtidigt sprider metallvaporn och de laddade partiklarna i bågkolonnen utåt, och elektroderna fortsätter att avge nya partiklar för att ersätta. När strömmen passerar noll, minskar bågens energi, temperaturen på elektroder sjunker, avdampningsverkan minskar, partikeltätheten i bågkolonnen minskar, och slutligen försvinner katodfläckarna när strömmen passerar noll, vilket leder till bågutsläckning. Ibland, om avdampningsverkan inte kan upprätthålla spridningshastigheten i bågkolonnen, släcks bågen plötsligt, vilket resulterar i strömbrytning.

Högströmsvakumbåge: Vid brytning av en stor ström ökar energin i vakumbågen, och anoden uppvärmes också allvarligt, vilket bildar en starkt konstruerad bågkolonn. Samtidigt blir effekten av elektrodynamisk kraft mer framträdande. Därför har magnetfältsfördelningen mellan kontakterna en avgörande inverkan på bågens stabilitet och brytningsegenskaper vid högströmsvakumbågar. Om strömmen är för stor, överstiger den begränsande brytningsströmmen, inträffar brytningsfel. I detta fall uppvärmes kontakterna allvarligt, fortsätter att avge även efter att strömmen passerat noll, och det är svårt för dielektriken att återhämta sig, vilket gör det omöjligt att bryta strömmen.

Struktur och arbetsprincip för brytare

Med zw27-12 som exempel, beskrivs nedan dess struktur och arbetsprincip.

Huvuddelen av brytaren består av ledningsväg, isoleringssystem, tättningar och behållare. Den har en trefasgemensam lådastruktur. Ledningsvägen består av ingångs- och utgångsledningsstänger, ingångs- och utgångsisoleringssupporter, ledningsklamrar, flexibla kopplingar och en vakuumbrytarkammare. Denna mekanism har elaktivering och elektronisk öppning och stängning, samtidigt som den har en manuell driftfunktion. Hela strukturen består av komponenter som stängningsfjäder, energilagringsystem, överströmningsavkopplingsenhet, öppnings- och stängningsbobbiner, manuellt öppnings- och stängningssystem, hjälpkontakter och energilagringsindikator.

En vakuumbrytare använder fenomenet att när strömmen i ett högvakuummiljö passerar noll, sprids plasman snabbt, vilket släcker bågen och uppnår målet att bryta strömmen.

Justering av brytare

Öppningsavstånd och överkörning

Mätning av öppningsavstånd och överkörning för brytare: Skillnaden i de mätta x-värdena när brytaren är i öppen och stängd position är brytarens öppningsavstånd, och skillnaden i de mätta y-värdena är brytarens överkörning. Justeringen uppnås genom att förlänga eller förkorta den isolerande handtagsspaken eller kopplingsstangen mellan mekanismen och huvudaxeln.

Justering av öppnings- och stängningsmekanism

• Engagemangsmängden mellan svängarmen och halva axeln bör vara 1,5-2,5 mm, vilket kan justeras med skruvar.

• När transmissionsslangen roterar till maximal vinkel bör det finnas ett avstånd på 1,5-2 mm mellan svängarmen och halva axeln. Detta säkerställer att när transmissionsslangen återvänder till stängningspositionen, kan svängarmen automatiskt fastna på halva axeln, och detta kan uppnås genom skruvjustering.

• Omvandlingen av hjälpkontakten ska vara exakt och pålitlig, vilket kan uppnås genom att justera positionen av hjälpkontaktens vipparm och längden på hävstången.

• Under energilagringsprocessen, när ratten når det högsta punkten av sista tänten, bör det säkerställas att vipparmen på energilagringslangen pålitligt kan växla kontakterna i reseswitchen för att avbryta motorns strömförsörjning. Detta kan uppnås genom att justera upp-ner, fram-bak positionen av reseswitchen.

• Justera förspänningen av öppnings- och stängningsfjädern för att säkerställa pålitlig öppning och stängning av brytaren och att öppnings- och stängningshastigheten når det angivna värdet.

Styrkrets för brytare

I de flesta standardiserade 35-kV-understationer i landsbygdens elkraftnät används principen att separera styrbusen från stängningsbusen. På grund av frekventa blixtar, regn och starka vindar i bergsområden, vilket leder till flera tripningar och en ökad antal stängningsoperationer, är stängningsbobbinerna i brytare extremt benägna att brinna upp. Här föreslår jag en mindre förbättring av styrkretsen.

Infoga en par normalt öppna kontakter från brytarens energilagringsreseswitch i serie mellan brytarens hjälpnormalt stängda kontakter och stängningsbobbin. På så sätt kan stängningsoperationen inte utföras när brytaren inte är aktiverad (inte energilagrad). Detta förhindrar stängning när brytaren inte är aktiverad, vilket undviker situationen där stängningskretsen håller på att vara på och bränna upp stängningsbobbin.

Samtidigt, under kablingsprocessen, är det nödvändigt att säkerställa att polariteten för stängningsbusen och styrbusen vid kontakterna för energilagringsreseswitchen är konsekvent. Detta är för att förhindra att bågning i stängningskretsen tränger igenom reseswitchen när brytaren energilagras, vilket kan orsaka att styrfusen brister eller styr-luftbrytaren trippar. Detta kräver speciell uppmärksamhet i integrerade automatiserade understationer.

Drift, underhåll och inspektionsprov

Vakumbrytare har kort bågtid, hög isoleringsstyrka och en relativt lång elektrisk livslängd. Med små kontaktavstånd och överkörning, samt minimal driftenergi, har de också en lång mekanisk livslängd. Under daglig drift är underhållsuppgifterna relativt få. Huvudsakligen är det nödvändigt att kontrollera slitaget på mekanismens rörliga delar, säkerställa att fasta delar inte är lösa, rengöra dammet från isoleringsytan och applicera något smörjmedel på rörliga delar.

Under förebyggande prov, bör DC-motståndstestresultaten för brytaren jämföras med historiska data. Om problem identifieras, krävs det tidigare byte eller åtgärd. Frekvensbeständig spänningsprov för brytaren är en effektiv metod för att kontrollera läckage i vakuumavbrytarapparaterna. (För inomhusvakumbrytare kan färgen på blänket i vakuumavbrytarapparater när belastningen kopplas ur användas för att preliminärt bedöma vakuumnivån. En mörk röd färg indikerar en reducerad vakuumnivå, medan en ljusblå färg indikerar en bra vakuumnivå.)

Under skyddssättningsverifikation, genomförs ett lågspänningsstängningstest på brytaren för att verifiera om brytaren fungerar pålitligt när busbar är i felstillstånd och spänningen sjunker.