10kV vakum kesici uygulaması
Vakumun yalıtım özellikleri
Vakum son derece güçlü yalıtım özelliklerine sahiptir. Vakum kesici anahtarında gaz çok seyrelmiş olup, gaz molekülleri nispeten uzun serbest yollarına sahiptir, bu da birbirleriyle çarpışma olasılığını çok düşük tutar. Bu nedenle, vakum aralıklarındaki bozulmanın nedeni çakışmalardan kaynaklanan iyonizasyon değildir. Bunun yerine, yüksek yoğunluklu elektrik alanının etkisi altında elektrotlardan salınan metal parçacıkları, yalıtım başarısızlığının başlıca nedenleridir.
Vakum aralığındaki yalıtım gücü sadece aralığın büyüklüğüne ve elektrik alanının homojenliğine bağlı değil, aynı zamanda elektrot malzemesinin özellikleri ve yüzey durumu tarafından önemli ölçüde etkilenebilir. Vakum aralığı oldukça küçük olduğunda (2-3 milimetre arası), yüksek basınçlı hava ve SF6 gazından daha yüksek yalıtım özelliklerine sahiptir. Bu, vakum kesici anahtarlarda temasaşma aralığının genellikle büyük olmamasının nedenidir.
Elektrot malzemelerinin bozulma gerilimesine etkisi, malzemenin mekanik dayanımı (çekme dayanımı) ve metalle malzemenin erime noktasında belirgin olarak yansır. Çekme dayanımı ve erime noktası ne kadar yüksekse, vakumdaki elektrotların yalıtım gücü o kadar yüksektir.
Deneyler göstermiştir ki, vakum seviyesi ne kadar yüksekse, gaz aralığının bozulma gerilimi de o kadar yüksektir. Ancak 10⁻⁴ Torr üzerindeki seviyede, bu genellikle sabit kalır. Bu nedenle, vakum kessiciliğin yalıtım gücünü korumak için vakum seviyesi 10⁻⁴ Torr'un altına düşmemelidir.
Vakumda Yükseliş ve Söndürme
Vakum yayları, daha önce incelediğimiz gaz yayı olaylarından önemli ölçüde farklıdır. Gaz iyonizasyonu, yay oluşumunun başlıca faktörü değildir. Bunun yerine, vakum yay olayı, temasaşma elektrotlardan salınan metal buharında oluşur. Ayrıca, kesme akımının büyüklüğüne bağlı olarak yay karakteristikleri değişir. Genellikle, bunları düşük akım vakum yayları ve yüksek akım vakum yaylarına ayırabiliriz.
Düşük akım vakum yayı: Vakumda temaslardan ayrılırken, akım ve enerjiye sahip yoğun kathod noktaları oluşur. Bu kathod noktalarından büyük miktarda metal buhar salınır, burada metal atomları ve yüklü parçacıkların yoğunluğu çok yüksektir ve yay bu ortamda yanar. Bu sırada, yay sütunundaki metal buharı ve yüklü parçacıklar sürekli dışa doğru difüzyon yapar ve elektrotlar yeni parçacıklar üreterek bu difüzyonu tamamlar. Akım sıfır geçtiğinde, yay enerjisi azalır, elektrot sıcaklığı düşer, buharlaşma etkisi azalır, yay sütunundaki parçacık yoğunluğu azalır ve sonunda, sıfır geçişte kathod noktaları yok olur, bu da yayın söndürülmesine neden olur. Bazen, buharlaşma etkisi yay sütununun difüzyon hızını koruyamazsa, yay ani bir şekilde söner, bu da akım kesintisine yol açar.
Yüksek akım vakum yayı: Büyük akımı keserken, vakum yayının enerjisi artar ve anot da ciddi şekilde ısınarak güçlü bir daraltılmış yay sütunu oluşturur. Aynı zamanda, elektrodinamik kuvvetin etkisi daha belirgindir. Bu nedenle, yüksek akım vakum yayları için, temasaşma arasındaki manyetik alan dağılımı, yay istikrarı ve yay söndürme performansı üzerinde kararlı bir etkiye sahiptir. Eğer akım çok yüksek olursa, sınırlayıcı kesme akımını aşarsa, kesme başarısızlığı olur. Bu noktada, temaslardan ciddi şekilde ısılan, akım sıfır geçtikten sonra bile buharlaşma devam eder ve dielektrik kurtarılamaz, bu da akımın kesilemez olmasını sağlar.
Kesici Anahtarların Yapısı ve Çalışma Prensibi
zw27-12'yi örnek alarak, aşağıdaki yapı ve çalışma prensibini detaylandırıyoruz.
Kesici anahtarın ana gövdesi, iletim devresi, yalıtım sistemi, sıkıştırma ve kaplama içermektedir. Üç faz ortak kutu yapısına sahiptir. İletim devresi, giriş ve çıkış iletken çubukları, giriş ve çıkış yalıtım destekleri, iletken klemeler, esnek bağlantılar ve vakum kessicilik odasından oluşur. Bu mekanizma, elektrik enerji depolama ve elektrik açma-kapanma özelliğine sahiptir, ayrıca manuel operasyon fonksiyonuna da sahiptir. Tüm yapı, kapanma folyo, enerji depolama sistemi, aşırı akım atlatıcısı, açma-kapanma bobinleri, manuel açma-kapanma sistemi, yardımcı anahtar ve enerji depolama göstergesi gibi unsurlardan oluşur.
Bir vakum kesici anahtarı, yüksek vakum ortamında akım sıfır geçtiğinde plazmanın hızlı bir şekilde difüzyon yaptığı fenomeni kullanır, bu da yayın söndürülmesi ve akımın kesilmesi amacına ulaşılmasını sağlar.
Kesici Anahtar Ayarlaması
Açma Mesafesi ve Aşırı Seyahat
Kesici anahtarın açma mesafesi ve aşırı seyahatin ölçümü: Kesici anahtar açık ve kapalı durumlarında ölçülen x-değerler arasındaki fark, kesici anahtarın açma mesafesidir ve ölçülen y-değerleri arasındaki fark, kesici anahtarın aşırı seyahatidir. Ayar, yalıtım operasyon çubuğunun veya mekanizma ile ana eksen arasındaki bağlayıcı çubuğun uzatılması veya kısaltılmasıyla gerçekleştirilir.
Açma ve Kapanma Mekanizması Ayarlaması
Kesici Anahtarların Kontrol Devresi
Çoğu kırsal elektrik ağlarındaki standartlaştırılmış 35kV alt merkezlerinde, kontrol anahtarlama hatı ile kapanma hatı arasındaki ayrım ilkesi benimsenmiştir. Dağlık bölgelerde sıkça görülen yıldırım, yağmur ve güçlü rüzgar nedeniyle, birden fazla kez devre dışı bırakma ve anahtar kapanma işlemlerinin sayısında artış görülmekte, bu nedenle anahtarların kapanma bobinleri yakılmaya çok yatkındır. Burada, kontrol devresine küçük bir iyileştirme öneriyorum.
Ayrıca, bağlantı sırasında, enerji depolama seyahat anahtarının kontaklarında kapanma hatı ve kontrol hatının polaritelerinin uyumlu olması gerekir. Bu, anahtar enerji depolanırken kapanma devresindeki arkın seyahat anahtarını delip geçmesini ve kontrol prizinin patlamasına veya kontrol hava anahtarının açılmasına neden olmayı önler. Bu nokta, entegre otomatikleştirilmiş alt merkezlerde özel bir dikkate değerdir.
İşletme, Bakım ve Testler
Vakum kesici anahtarları, kısa yay süresine, yüksek yalıtım gücüne ve nispeten uzun elektriksel ömrüne sahiptir. Küçük temasaşma mesafeleri ve aşırı seyahatleri, minimal hareket enerjileri ile beraber, uzun mekanik ömürlere sahiptir. Günlük işletmede bakım görevleri nispeten azdır. Öncelikle, mekanizmanın hareketli parçalarındaki aşınmayı kontrol etmek, sabitleyicilerin gevşememiş olup olmadığını kontrol etmek, yalıtım yüzeyinden tozu temizlemek ve hareketli parçalara bazı yağlama yağları uygulamak gerekmektedir.
Önleyici testler sırasında, anahtarın direk akım direnç test sonuçları tarihsel verilerle karşılaştırılmalıdır. Herhangi bir sorun tespit edildiğinde, zamanında değiştirme veya düzeltme yapılması gerekir. Kesici anahtar için güç frekanslı dayanım testi, vakum kesici odasındaki sızıntıları kontrol etmenin etkili bir yöntemidir. (İç mekan vakum kesici anahtarları için, yük kesildiğinde vakum kesici odasındaki flaş rengi, vakum seviyesini ön tanımlamak için kullanılabilir. Koyu kırmızı renk, azalmış vakum seviyesini, açık mavi renk ise iyi vakum seviyesini gösterir.)
Koruma ayarlarının doğrulanmasında, anahtar üzerinde düşük voltajlı kapanma testi yapılır, böylece anahtarın, ana hatta arızalı durumda ve voltaj düşerken güvenilir çalışıp çalışmadığı doğrulanır.
