१० केवी बाह्य वाकुम सर्किट ब्रेकरको इन्सुलेशन प्रदर्शन विश्लेषण

परिचय

वैक्यूम इंटरअप्टर वैक्यूम सर्किट ब्रेकरको सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण घटक हो। यसमा धेरै भङ्ग क्षमता, अक्सर ऑपरेशन, उत्तम आर्क-निर्मुक्ति प्रदर्शन, प्रदूषण छैन र संक्षिप्त आकार जस्ता बहुतै फाइदे छन्। वैक्यूम सर्किट ब्रेकरहरू उच्च वोल्टेज स्तरमा विकसित हुन्दै आएकोले, बाहिरी वैक्यूम इंटरअप्टरको अन्तः बाहिरी इन्सुलेशन प्रदर्शनमा गहिरो अध्ययन अधिक आवश्यक छ।

इंटरअप्टर अन्दरको विद्युत क्षेत्र वितरण वैक्यूम सर्किट ब्रेकरको इन्सुलेशन प्रदर्शनमा ठोस प्रभाव राख्छ। असमान विद्युत क्षेत्र वितरणले कन्टेक्ट अन्तरालको भङ्ग गर्न सक्छ, जुन अन्ततोगत्वा सर्किट ब्रेकरको खुल्ने असफल बनाउँछ। वैक्यूम इंटरअप्टर अन्दर ग्रेडिंग शील्ड लगाउने ले अन्तः विद्युत क्षेत्र वितरणलाई समान बनाउँछ, जसले वैक्यूम इंटरअप्टरको संरचनालाई अधिक तर्कसंगत र संक्षिप्त बनाउँछ।

तर, शील्ड थप्ने ले इंटरअप्टर अन्दरको विद्युत क्षेत्र वितरणमा परिवर्तन आउँछ। इंटरअप्टरको इन्सुलेशन प्रदर्शन यथार्थ जाँच गर्न र शील्ड विद्युत क्षेत्र वितरणमा प्रभाव विश्लेषण गर्न, बाहिरी वैक्यूम सर्किट ब्रेकरको विद्युत क्षेत्रको गणाङ्कीय विश्लेषण गर्ने उत्पादको विश्वसनीयता प्रमाणित गर्नका लागि एक महत्त्वपूर्ण चरण हो।

त्यसैले, यो पेपर घरेलू स्विच उत्पादन उद्योगले स्वतन्त्र रूपमा विकास र उत्पादन गरेको नयाँ प्रकारको 10kV बाहिरी उच्च-वोल्टेज AC वैक्यूम सर्किट ब्रेकरको इन्सुलेशन संरचनाको विश्लेषण र डिजाइन गर्दछ।

वैक्यूम सर्किट ब्रेकरको विद्युत स्थैतिक क्षेत्र विश्लेषण गर्दा, मॉडेलको सीमामा वोल्टेज लगाइने र मॉडेलको संरचनानुसार टेट्राहेड्रल मेशिंग तत्वहरू प्रयोग गरिने छ। ग्रिडको मेशिंग बुद्धिमत्तामा मेशिंग गरिने छ। वैक्यूम सर्किट ब्रेकरमा अक्ष-सममित संरचना छ, त्यसैले वैक्यूम इंटरअप्टरलाई त्रिविम समन्वय प्रणालीको X-अक्षमा विभाजन गरिने छ। बुद्धिमत्तामा मेशिंगको फाइदा यो हो कि ग्राफको वक्रता ठूलो रूपमा परिवर्तन हुने क्षेत्रमा ग्रिड विभाजन धेरै घनिष्ठ छ, र नियमित संरचना भएका क्षेत्रमा ग्रिड घनत्व अपेक्षाकृत थोरै छ।

सर्किट ब्रेकरको कन्टेक्टहरूको दुई काम अवस्था, यानी भङ्ग र बन्द अवस्था, र भङ्ग प्रक्रियामा कन्टेक्टहरूको भिन्न खुला दूरीको आधारमा, वैक्यूम इंटरअप्टरमा विद्युत क्षेत्र विश्लेषण गरिने छ। विद्युत क्षेत्र वितरणको विशेषता र क्षेत्र ताकत सामग्रीको संकेन्द्रण निर्धारण गरिने छ। क्षेत्र ताकत सामग्रीको संकेन्द्रण यो पेपरको विश्लेषणको मुख्य क्षेत्रहरू हुन्। विभिन्न भिन्न शर्तहरूमा प्राप्त विद्युत क्षेत्र परिणामहरू तुलना गरिने छ।

आकृति १ वैक्यूम इंटरअप्टरको अन्तः विस्तारित संरचना आरेख

आकृति १ - स्थिर अन्तिम कवर प्लेट; २ - मुख्य शील्डिङ ढक्का; ३ - कन्टेक्ट; ४ - बेलोस; ५ - गतिशील अन्तिम कवर प्लेट; ६ - स्थिर चालक रोड; ७ - इन्सुलेटिङ हाउजिङ; ८ - गतिशील चालक रोड

गणना परिणाम र विश्लेषण

यो पेपर निर्धारित बिजली चमकी प्रतिरोध वोल्टेजमा अलगाव भङ्ग बिन्दुहरू बीचको इन्सुलेशन प्रदर्शन जाँच गर्छ। सर्किट ब्रेकरको स्थिर कन्टेक्टमा 125 kV उच्च वोल्टेज लगाइने र गतिशील कन्टेक्टमा 0 वोल्टेज लगाइने, कन्टेक्ट खुला दूरी 50%, 80% र 100% अनुसार पुरा सर्किट ब्रेकरको विभव वितरण प्राप्त गरिने छ। विभवको एकाइ V र विद्युत क्षेत्र ताकतको एकाइ V/m हुन्छ।

वैक्यूम इंटरअप्टरमा शील्डिङ ढक्काको उपस्थितिले विद्युत क्षेत्र विकृति रोक्ने छ, जसले कन्टेक्टको नजिकका क्षेत्रमा धेरै समान र सममित वोल्टेज वितरण बनाउँछ। शील्डिङ ढक्कामा लगाएको फ्लोटिङ विभव लगभग 60 kV छ।

• 50% कन्टेक्ट खुला दूरीमा वैक्यूम इंटरअप्टरको विभव वितरण

• 80% कन्टेक्ट खुला दूरीमा वैक्यूम इंटरअप्टरको विभव वितरण

•  100% कन्टेक्ट खुला दूरीमा वैक्यूम इंटरअप्टरको विभव वितरण

आकृति २मा, (a) - (c) उपरोक्त तीन भिन्न कन्टेक्ट खुला दूरीहरूमा वैक्यूम इंटरअप्टरको विद्युत क्षेत्र ताकत वितरणको रेखाचित्रहरू हुन्।

50% कन्टेक्ट खुला दूरीमा वैक्यूम सर्किट ब्रेकरको लागि, अधिकतम विद्युत क्षेत्र ताकत शील्डिङ ढक्काको अन्तिम मा पार्ने छ, जसको मान 25.4 kV/mm छ। यो बेला, कन्टेक्टहरू बीचको विद्युत क्षेत्र ताकत पहिलो दुई खुला दूरीभन्दा धेरै उच्च छ। ग्रेडिंग शील्डिङ ढक्काले कन्टेक्टको नजिकको वोल्टेजलाई ग्रेडियन्ट वितरण दिन्छ, र विद्युत क्षेत्र ताकत समान र वितरित छ, जसको अधिक विद्युत क्षेत्र ताकत कन्टेक्टहरू बीच छ।

जब वैक्यूम सर्किट ब्रेकरको कन्टेक्ट खुला दूरी 80% र 100% हुन्छ, तब अधिकतम विद्युत क्षेत्र ताकतहरू 21.2 kV/mm र 18.1 kV/mm अनुसार छन्। कन्टेक्टको नजिकको वोल्टेजले ग्रेडियन्ट वितरण दिन्छ, र विद्युत क्षेत्र ताकत समान र वितरित छ।

• 50% कन्टेक्ट खुला दूरीमा वैक्यूम इंटरअप्टरको विद्युत क्षेत्र रेखाचित्र

• 80% कन्टेक्ट खुला दूरीमा वैक्यूम इंटरअप्टरको विद्युत क्षेत्र रेखाचित्र

• 100% कन्टेक्ट खुला दूरीमा वैक्यूम इंटरअप्टरको विद्युत क्षेत्र रेखाचित्र

आकृतिहरूबाट देखिन्छ कि जब बाहिरी इन्सुलेटिङ मध्यम स्थिर र समान छ, तब वैक्यूम इंटरअप्टरमा अधिक विद्युत क्षेत्र वितरण ताकतको क्षेत्रहरू मुख्यतया गतिशील र स्थिर कन्टेक्टहरूको अन्तिम सतहहरू र शील्डिङ ढक्काको ऊपर र तल अन्तिम भागमा संकेन्द्रित छन्। यी इन्सुलेशन-कमजोर क्षेत्रहरू इन्सुलेशन भङ्ग हुन सक्छन्। त्यसैले, उत्पादनको वास्तविक डिजाइनमा, गतिशील र स्थिर कन्टेक्टहरूको अन्तिम सतहहरूको वक्रता बढाउने र शील्डिङ ढक्काको दुई अन्तिम भागमा तीक्ष्ण कोनहरू नरालाउने जस्ता अनुकूलन डिजाइन विधिहरूको प्रयोग गरेर अधिक विद्युत क्षेत्र वितरण ताकतको क्षेत्रहरूमा विद्युत क्षेत्र वितरण सुधार गर्न सकिन्छ।

वैक्यूम इंटरअप्टरको बाहिरी सतहमा विद्युत क्षेत्र ताकत धेरै सानो छ। आकृतिबाट देखिन्छ कि वैक्यूम इंटरअप्टरको सिरियम आवरणको दुई अन्तिम भाग र इंटरअप्टरको अन्तिम कवर प्लेटहरूको नजिकका क्षेत्रहरूमा विद्युत क्षेत्र ताकतको मान अन्य सतह बिन्दुहरूभन्दा धेरै छ।

जब वैक्यूम सर्किट ब्रेकरको कन्टेक्टहरू बन्द छन्, तब मध्यम चालकमा 125 kV उच्च वोल्टेज लगाइने र अनन्त-दूरी अन्तिम बाट 0 विभव लगाइने, लोडिङ गर्दा, गणना देखाउँछ कि सर्किट ब्रेकरको अन्तर्नी र बाहिरी विद्युत क्षेत्र ताकत धेरै सानो छ, जसको अधिकतम विद्युत क्षेत्र ताकत 0.8 kV/mm छ। विद्युत क्षेत्र ताकत समान र वितरित छ, र कन्टेक्टहरूको नजिकको वोल्टेजले कन्टेक्टको नजिकको केन्द्रमा ग्रेडियन्ट वितरण रुप दिन्छ।

• (a) 50% कन्टेक्ट खुला दूरीमा वैक्यूम इंटरअप्टरको विद्युत क्षेत्र रेखाचित्र

• (b) 80% कन्टेक्ट खुला दूरीमा वैक्यूम इंटरअप्टरको विद्युत क्षेत्र रेखाचित्र

• (c) 100% कन्टेक्ट खुला दूरीमा वैक्यूम इंटरअप्टरको विद्युत क्षेत्र रेखाचित्र

निष्कर्ष

10kV बाहिरी उच्च-वोल्टेज AC वैक्यूम सर्किट ब्रेकरको विद्युत क्षेत्रको विश्लेषण र अनुसन्धानको माध्यम द्वारा, विभिन्न अन्तिम शर्तहरूमा सर्किट ब्रेकरको विद्युत क्षेत्र ताकत र विभवको परिवर्तनहरू प्राप्त गरियो। उपरोक्त परिणामहरूबाट स्पष्ट छ कि ANSYSको प्रयोग गरेर वस्तुको प्रोटोटाइप यथार्थ रूपमा सिमुलेट गर्दा र विद्युत क्षेत्र र विभवको गणाङ्कीय गणना गर्ने लागि सीमित तत्व विधि प्रयोग गर्दा, वैक्यूम इंटरअप्टरको अन्तर्नी विद्युत क्षेत्र ताकत र विभवको परिवर्तनहरूको यथार्थ गणना गर्न सकिन्छ।