Ang aplikasyon ng 10kV vacuum circuit breakers
Mga Katangian ng Insulation ng Vacuum
Ang vacuum ay may napakalakas na mga katangian ng insulation. Sa isang vacuum circuit breaker, ang gas ay napakakaunti, at ang mga molekula ng gas ay may relatyibong mahabang mean free paths, kaya ang probabilidad ng pagkakaduguan nito ay napakababa. Kaya, ang ionization dahil sa mga duguan ay hindi ang pangunahing sanhi ng pagkasira ng vacuum gaps. Sa halip, ang mga metal particles na inilabas mula sa mga electrode sa ilalim ng aksyon ng mataas na lakas ng electric field ang mga pangunahing factor na nagdudulot ng pagkasira ng insulation.
Ang lakas ng insulation sa isang vacuum gap hindi lamang nauugnay sa laki ng gap at sa degree ng uniformity ng electric field, kundi malubhang naapektuhan din ng mga katangian ng materyal ng electrode at ang kondisyon ng ibabaw nito. Kapag ang vacuum gap ay relatibong maliit (sa range ng 2-3 millimeters), ito ay may mas mataas na katangian ng insulation kaysa sa high-pressure air at SF6 gas. Ito ang dahilan kung bakit ang contact gap sa isang vacuum circuit breaker ay karaniwang hindi malaki.
Ang impluwensya ng mga materyal ng electrode sa breakdown voltage ay pangunahing ipinapakita sa mechanical strength (tensile strength) ng materyal at sa melting point ng metal. Ang mas mataas na tensile strength at melting point, mas mataas ang lakas ng insulation ng electrode sa vacuum.
Nagpakita ang mga eksperimento na habang mas mataas ang lebel ng vacuum, mas mataas ang breakdown voltage ng gas gap. Ngunit, sa itaas ng 10⁻⁴ Torr, ito ay halos hindi na nagbabago. Kaya, upang panatilihin ang lakas ng insulation ng vacuum arc-extinguishing chamber, ang lebel ng vacuum ay hindi dapat mas mababa sa 10⁻⁴ Torr.
Pagkakabuo at Paglalason ng Arcs sa Vacuum
Ang mga vacuum arcs ay may malaking pagkakaiba sa mga gas arc discharge phenomena na aminin pong pinag-aralan. Ang gas ionization ay hindi ang pangunahing factor na nagdudulot ng pagkakabuo ng arc. Sa halip, ang vacuum arc discharge ay nabubuo sa metallic vapor na inilabas mula sa mga contact electrodes. Bukod dito, ang mga katangian ng arc ay nag-iiba depende sa laki ng interrupting current. Karaniwan, binabahaging natin sila sa low-current vacuum arcs at high-current vacuum arcs.
Low-current Vacuum Arc: Kapag ang mga contact ay natapos sa vacuum, ginagawa ang highly concentrated cathode spots na may current at enerhiya. Maraming metallic vapor ang lumalabas mula sa mga cathode spots, kung saan ang density ng mga metal atoms at charged particles ay napakataas, at ang arc ay sumusunog sa loob ng environment na ito. Samantalang, ang metallic vapor at charged particles sa arc column ay patuloy na lumalabas, at ang mga electrode ay patuloy na naglalabas ng bagong mga particle para mag-replenish. Kapag ang current ay lumampas sa zero, ang enerhiya ng arc ay bumababa, ang temperatura ng electrode ay bumababa, ang epekto ng evaporation ay bumababa, ang density ng mga particle sa arc column ay bumababa, at sa wakas, ang mga cathode spots ay nawawala kapag lumampas sa zero, nagiging sanhi ng paglalason ng arc. Sa ilang oras, kung ang epekto ng evaporation ay hindi mapapanatili ang rate ng diffusion ng arc column, ang arc ay biglaang nalalason, nagiging sanhi ng current chopping.
High-current Vacuum Arc: Kapag natapos ang malaking current, ang enerhiya ng vacuum arc ay tumataas, at ang anode ay lubhang nanaog, nagbubuo ng strong constricted arc column. Sa parehong oras, ang epekto ng electrodynamic force ay naging mas malinaw. Kaya, para sa high-current vacuum arcs, ang distribution ng magnetic field sa pagitan ng mga contact ay may desisyong impluwensya sa stability at arc-extinguishing performance ng arc. Kung ang current ay sobrang malaki, lampa sa limiting interrupting current, ang interruption failure ay mangyayari. Sa puntong ito, ang mga contact ay lubhang nanaog, patuloy na nag-evaporate kahit ang current ay lumampas sa zero, at mahirap para sa dielectric na makabalik, kaya hindi maaaring maisara ang current.
Struktura at Prinsipyong Paggamit ng Circuit Breakers
Ginagamit ang zw27-12 bilang halimbawa, ang sumusunod ay nagpapaliwanag ng detalyado tungkol sa strukturang ito at prinsipyong paggamit nito.
Ang pangunahing bahagi ng circuit breaker ay binubuo ng conductive circuit, insulation system, seals, at ang housing. May tatlong-phase common-box structure ito. Ang conductive circuit ay binubuo ng incoming at outgoing conductive rods, incoming at outgoing insulation supports, conductive clamps, flexible connections, at vacuum arc-extinguishing chamber. Ang mekanismo na ito ay may electric energy storage at electric opening and closing, at may din manual operation function. Ang buong struktura ay binubuo ng mga komponente tulad ng closing spring, energy-storage system, over-current trip device, opening at closing coils, manual opening at closing system, auxiliary switch, at energy-storage indicator.
Ang vacuum circuit breaker ay gumagamit ng phenomenon na kapag ang current sa high-vacuum environment ay lumampas sa zero, ang plasma ay mabilis na nag-diffuse, kaya nasasalanta ang arc at natutupad ang layuning pagputol ng current.
Pagsasaayos ng Circuit Breaker
Opening Distance at Over-travel
Ang pagsukat ng opening distance at over-travel ng circuit breaker: Ang pagkakaiba ng mga sukat ng x-values kapag ang circuit breaker ay nasa open at closed states ang opening distance ng circuit breaker, at ang pagkakaiba ng mga sukat ng y-values ang over-travel ng circuit breaker. Ang pag-aadjust ay natutupad sa pamamagitan ng pagpapahaba o pagpapakonti ng insulating operating rod o connecting rod sa pagitan ng mechanism at main shaft.
Pagsasaayos ng Opening at Closing Mechanism
Control Circuit ng Circuit Breakers
Sa karamihan ng 35kV standardized substations sa rural power grids, ang prinsipyo ng paghihiwalay ng control busbar mula sa closing busbar ay tinatanggap. Dahil sa madalas na lightning, ulan, at malakas na hangin sa mga bundok, na nagdudulot ng maraming trippings at pagtaas ng bilang ng switch closing operations, ang closing coils ng mga switch ay napakadaling masunog. Dito, inirerekomenda ko ang isang maliit na pagbabago sa control circuit.
Ilagay ang isang pair ng normally-open contacts ng energy-storage travel switch ng circuit breaker sa series sa pagitan ng auxiliary normally-closed contacts ng circuit breaker at closing coil. Sa paraang ito, kapag ang circuit breaker ay hindi energized (hindi energy-stored), hindi maaaring gawin ang closing operation. Ito ay nagpapahintulot na maiwasan ang closing kapag ang circuit breaker ay hindi energized, kaya maiiwasan ang sitwasyon kung saan ang closing circuit ay naiwan at masunog ang closing coil.
Sama-sama, sa proseso ng wiring, kinakailangan na masiguro na ang polarities ng closing busbar at control busbar sa mga contact ng energy-storage travel switch ay consistent. Ito ay upang maiwasan ang arcing sa closing circuit na maaaring punsyunan ang travel switch kapag ang switch ay energized, na maaaring maging sanhi ng pag-explode ng control fuse o ang control air switch na mag-trip. Ang punto na ito ay nangangailangan ng espesyal na pagpansin sa integrated automated substations.
Paggamit, Maintenance, at Pagsusuri ng Test
Ang vacuum circuit breakers ay may maikling arcing time, mataas na insulation strength, at higit na mahabang electrical life. May maliit na contact opening distances at over-travel, at minimal operating energy, sila ay may higit na mahabang mechanical life. Sa pang-araw-araw na operasyon, ang mga task ng maintenance ay higit na kaunti. Pangunahin, kinakailangan na suriin ang wear sa mga moving parts ng mechanism, masiguro na ang mga fasteners ay hindi loose, linisin ang dust sa insulation surface, at ilagay ang ilang lubricating grease sa mga moving parts.
Sa preventive tests, ang resulta ng DC resistance test ng switch ay dapat ikumpara sa historical data. Kung mayroong mga isyu, kinakailangan ng agad na replacement o rectification. Ang power-frequency withstand voltage test para sa breaker ay isang effective method upang suriin ang leakage sa vacuum interrupter. (Para sa indoor vacuum circuit breakers, ang kulay ng flash sa loob ng vacuum interrupter kapag ang load ay disconnected ay maaaring gamitin upang preliminar na i-assess ang vacuum level. Ang dark red color ay nagpapahiwatig ng bawas na vacuum level, habang ang light blue color ay nagpapahiwatig ng mabuting vacuum level.)
Sa verification ng protection setting, isinasagawa ang low-voltage closing test sa circuit breaker upang suriin kung ang switch ay reliable na nag-ooperate kapag ang busbar ay nasa fault state at ang voltage ay bumaba.
