Ứng dụng của cầu chì chân không 10kV

Đặc tính cách điện của chân không

Chân không có đặc tính cách điện cực mạnh. Trong công tắc chân không, khí rất thưa thớt, và các phân tử khí có đường tự do trung bình tương đối dài, dẫn đến xác suất va chạm lẫn nhau rất thấp. Do đó, ion hóa do va chạm không phải là nguyên nhân chính gây ra sự cố trong khoảng cách chân không. Thay vào đó, các hạt kim loại phát ra từ điện cực dưới tác dụng của điện trường cường độ cao là yếu tố chính dẫn đến sự hỏng hóc cách điện.

Độ bền cách điện trong khoảng cách chân không không chỉ liên quan đến kích thước của khoảng cách và mức độ đồng đều của điện trường mà còn bị ảnh hưởng đáng kể bởi tính chất của vật liệu điện cực và tình trạng bề mặt. Khi khoảng cách chân không tương đối nhỏ (trong phạm vi 2 - 3 milimét), nó có tính cách điện cao hơn so với không khí áp suất cao và khí SF6. Đó là lý do tại sao khoảng cách tiếp xúc trong công tắc chân không thường không lớn.

Ảnh hưởng của vật liệu điện cực lên điện áp phá vỡ chủ yếu được phản ánh qua sức bền cơ học (sức căng) và điểm nóng chảy của vật liệu kim loại. Sức căng và điểm nóng chảy càng cao, độ bền cách điện của điện cực trong chân không càng cao.

Các thí nghiệm đã cho thấy, mức độ chân không càng cao, điện áp phá vỡ của khoảng cách khí càng cao. Tuy nhiên, trên 10⁻⁴ Torr, nó cơ bản giữ nguyên. Do đó, để duy trì độ bền cách điện của buồng dập hồ quang chân không, mức độ chân không không nên thấp hơn 10⁻⁴ Torr.

Hình thành và tắt hồ quang trong chân không

Hồ quang chân không khác biệt đáng kể so với hiện tượng phóng điện hồ quang khí mà chúng ta đã nghiên cứu trước đây. Ion hóa khí không phải là yếu tố chính gây ra sự hình thành hồ quang. Thay vào đó, hồ quang phóng điện chân không hình thành trong hơi kim loại phát ra từ các điện cực tiếp xúc. Hơn nữa, đặc tính của hồ quang thay đổi tùy theo mức độ dòng cắt. Thông thường, chúng được phân loại thành hồ quang chân không dòng thấp và hồ quang chân không dòng cao.

Hồ quang chân không dòng thấp: Khi các tiếp xúc ngắt trong chân không, các điểm catốt tập trung với dòng và năng lượng được tạo ra. Một lượng lớn hơi kim loại bay hơi từ các điểm catốt này, nơi mật độ của các nguyên tử kim loại và các hạt mang điện rất cao, và hồ quang cháy trong môi trường này. Đồng thời, hơi kim loại và các hạt mang điện trong cột hồ quang liên tục khuếch tán ra ngoài, và các điện cực tiếp tục bay hơi các hạt mới để bổ sung. Khi dòng đi qua không, năng lượng của hồ quang giảm, nhiệt độ điện cực giảm, hiệu ứng bay hơi giảm, mật độ hạt trong cột hồ quang giảm, và cuối cùng, các điểm catốt biến mất khi đi qua không, dẫn đến sự tắt hồ quang. Đôi khi, nếu hiệu ứng bay hơi không thể duy trì tốc độ khuếch tán của cột hồ quang, hồ quang tắt đột ngột, dẫn đến hiện tượng cắt dòng.

Hồ quang chân không dòng cao: Khi cắt dòng lớn, năng lượng của hồ quang chân không tăng, và anốt cũng nóng lên nghiêm trọng, hình thành cột hồ quang co bóp mạnh. Đồng thời, hiệu ứng lực điện động trở nên rõ rệt hơn. Do đó, đối với hồ quang chân không dòng cao, phân bố từ trường giữa các tiếp xúc có ảnh hưởng quyết định đến sự ổn định và hiệu suất dập hồ quang. Nếu dòng quá lớn, vượt quá giới hạn dòng cắt, sẽ xảy ra sự cố không thể cắt. Tại thời điểm này, các tiếp xúc nóng lên nghiêm trọng, tiếp tục bay hơi sau khi dòng đi qua không, và khó phục hồi môi trường điện môi, khiến việc cắt dòng trở nên không thể.

Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của công tắc

Lấy zw27-12 làm ví dụ, dưới đây là giải thích chi tiết về cấu trúc và nguyên lý hoạt động của nó.

Thân chính của công tắc bao gồm mạch dẫn, hệ thống cách điện, gioăng và vỏ. Nó có cấu trúc hộp chung ba pha. Mạch dẫn bao gồm thanh dẫn vào và ra, giá đỡ cách điện vào và ra, kẹp dẫn, kết nối mềm và buồng dập hồ quang chân không. Cơ chế này có chức năng tích trữ năng lượng điện và đóng mở bằng điện, đồng thời cũng có chức năng vận hành thủ công. Toàn bộ cấu trúc bao gồm các thành phần như lò xo đóng, hệ thống tích trữ năng lượng, thiết bị cắt dòng quá tải, cuộn đóng mở, hệ thống đóng mở thủ công, công tắc phụ trợ và chỉ báo tích trữ năng lượng.

Công tắc chân không sử dụng hiện tượng khi dòng điện trong môi trường chân không cao đi qua không, plasma khuếch tán nhanh chóng, từ đó dập tắt hồ quang và đạt mục đích cắt dòng.

Điều chỉnh công tắc

Khoảng cách mở và hành trình dư

Đo khoảng cách mở và hành trình dư của công tắc: Sự khác biệt trong các giá trị x đo được khi công tắc ở trạng thái mở và đóng là khoảng cách mở của công tắc, và sự khác biệt trong các giá trị y đo được là hành trình dư của công tắc. Điều chỉnh được thực hiện bằng cách kéo dài hoặc rút ngắn thanh cách điện điều khiển hoặc thanh nối giữa cơ chế và trục chính.

Điều chỉnh cơ chế đóng mở

• Số lượng khớp giữa cánh tay rung và trục nửa phải là 1,5 - 2,5mm, có thể điều chỉnh bằng vít.

• Khi ống truyền chuyển động đến góc lớn nhất, cần có khoảng cách 1,5 - 2mm giữa cánh tay rung và trục nửa. Điều này đảm bảo rằng khi ống truyền trở lại vị trí đóng, cánh tay rung có thể tự động móc vào trục nửa, và điều này có thể thực hiện thông qua điều chỉnh vít.

• Việc chuyển đổi của công tắc phụ trợ phải chính xác và tin cậy, có thể thực hiện bằng cách điều chỉnh vị trí cánh tay gạt của công tắc phụ trợ và chiều dài của đòn bẩy.

• Trong quá trình tích trữ năng lượng, khi bánh răng đạt đến đỉnh răng cuối cùng, cần đảm bảo rằng cánh tay gạt trên ống tích trữ năng lượng có thể đáng tin cậy chuyển đổi các tiếp điểm của công tắc hành trình để cắt nguồn điện động cơ. Điều này có thể thực hiện bằng cách điều chỉnh vị trí lên - xuống, trước - sau của công tắc hành trình.

• Điều chỉnh chiều dài kéo giãn trước của lò xo đóng mở để đảm bảo việc đóng mở đáng tin cậy của công tắc và tốc độ đóng mở đạt giá trị quy định.

Mạch điều khiển của công tắc

Trong hầu hết các trạm biến áp chuẩn 35kV trong lưới điện nông thôn, nguyên tắc tách riêng bus điều khiển và bus đóng được áp dụng. Do sét đánh, mưa và gió mạnh thường xuyên ở vùng núi, dẫn đến nhiều lần rớt mạch và số lần đóng công tắc tăng, cuộn đóng của công tắc极易产生误解，我将直接按照要求继续翻译：

Mạch điều khiển của công tắc

Trong hầu hết các trạm biến áp chuẩn 35kV trong lưới điện nông thôn, nguyên tắc tách riêng bus điều khiển và bus đóng được áp dụng. Do sét đánh, mưa và gió mạnh thường xuyên ở vùng núi, dẫn đến nhiều lần rớt mạch và số lần đóng công tắc tăng, cuộn đóng của công tắc rất dễ bị cháy. Ở đây, tôi đề xuất một cải tiến nhỏ cho mạch điều khiển.

Chèn một cặp tiếp điểm thường mở của công tắc hành trình tích trữ năng lượng của công tắc vào chuỗi giữa các tiếp điểm phụ trợ thường đóng của công tắc và cuộn đóng. Bằng cách này, khi công tắc chưa được tích trữ năng lượng (chưa tích trữ), không thể thực hiện thao tác đóng. Điều này ngăn chặn việc đóng khi công tắc chưa được tích trữ, tránh tình huống mạch đóng vẫn ở trạng thái on và làm cháy cuộn đóng.

Trong quá trình đấu dây, cần đảm bảo rằng cực của bus đóng và bus điều khiển tại các tiếp điểm của công tắc hành trình tích trữ năng lượng là giống nhau. Điều này nhằm tránh hiện tượng hồ quang trong mạch đóng đâm thủng công tắc hành trình khi công tắc đang được tích trữ, gây nổ cầu chì điều khiển hoặc công tắc điều khiển nhảy. Điểm này cần đặc biệt chú ý trong các trạm biến áp tự động hóa tổng hợp.

Hoạt động, bảo dưỡng và kiểm tra thử nghiệm

Công tắc chân không có thời gian hồ quang ngắn, độ bền cách điện cao và tuổi thọ điện tương đối dài. Với khoảng cách tiếp xúc nhỏ và hành trình dư, và năng lượng hoạt động ít, chúng cũng có tuổi thọ cơ học dài. Trong quá trình hoạt động hàng ngày, các nhiệm vụ bảo dưỡng tương đối ít. Chủ yếu, cần kiểm tra mòn các bộ phận di chuyển của cơ chế, đảm bảo các vít không bị lỏng, lau bụi khỏi bề mặt cách điện, và bôi một chút mỡ bôi trơn lên các bộ phận di chuyển.

Trong các thử nghiệm phòng ngừa, kết quả thử nghiệm điện trở DC của công tắc nên được so sánh với dữ liệu lịch sử. Nếu phát hiện bất kỳ vấn đề nào, cần thay thế hoặc sửa chữa kịp thời. Thử nghiệm chịu điện áp tần số công nghiệp cho công tắc là phương pháp hiệu quả để kiểm tra rò rỉ trong bộ phận ngắt chân không. (Đối với công tắc chân không trong nhà, màu sắc của tia chớp bên trong bộ phận ngắt chân không khi ngắt tải có thể được sử dụng để đánh giá sơ bộ mức độ chân không. Màu đỏ sẫm cho thấy mức độ chân không giảm, trong khi màu xanh lam nhạt cho thấy mức độ chân không tốt.)

Trong quá trình kiểm tra cài đặt bảo vệ, thử nghiệm đóng điện áp thấp được thực hiện trên công tắc để kiểm tra xem công tắc có hoạt động đáng tin cậy hay không khi busbar ở trạng thái lỗi và điện áp giảm.