Circuit Breakers ta' Ħabba tal-Aħwa: Operazzjoni, Vantaggi, u Tipi

Circuit breaker ta' ħabba tal-aħwa jistenna l-aħwa mmiftuħ jew il-gas bħala mezzu għal interruzzjoni tal-arc. L-aħwa mmiftuħ huwa magħżul fl-aħwa u, meta huwa meħtieġ, jiġi erġan minn xi noċċola biex jagħmel jetta ta’ veloċità għoli. Din il-jetta toqgħod ruħa rilevanti fil-interruzzjoni tar-arc li tinqasam meta l-circuit breaker jinterruppi l-kurrent elettriku.

L-circuit breakers ta' ħabba tal-aħwa huma komuniament impiegati għall-applikazzjonijiet indawwar fi s-silġ ta' volti medju-alt u kapacita’ medi ta’ interruzzjoni. Tipikament, huma adatti għal volti sal-15 kV u kapacita’ ta’ interruzzjoni ta’ 2500 MVA. Awiż, huma jintrappon hawn is-silġ ta' voltijiet għoli fuq il-switchyards barra mill-binarji ta' 220 kV.

Waqt li diversi gases, bħal dikkarbonu, niġġenju, freon, jew idroġenu, jistgħu sservi bħala media għal interruzzjoni tal-arc, l-aħwa mmiftuħ ġie konsidrat bħal ix-xagħar preferut għal circuit breakers ta' gas blast. Hemm diversi raġunijiet konvincenti għal dan:

• Niġġenju: Il-kapaċità tiegħu għal interruzzjoni tal-kurrent hija paragonabbli mal-aħwa mmiftuħ, f'dan il-każ ma joffrix ebda vantaggju significativ fit-tajb tal-prestazzjoni.

• Dikkarbonu: Wieda għolja għalih hi diffikultà ta’ kontroll tal-flus. Huwa jikkumpli l-ġifel fis-valvuli u passaġġi żgħar, li jistgħu ikkafu l-funzjonament korrett tal-circuit breaker.

• Freon: Anki jipporta forza dielettrika għoli u propjetajiet ta’ estinzjoni tal-arc eccellenti, huwa jinkludi prezz imballa. F’oltre, meta jikkontattja l-arc, jiġi disintegrazzjona f’elementi formativi ta’ assit, li jagħmlu riskji għall-equipament u l-ambjent ħdax.

Il-circuit breakers ta' ħabba tal-aħwa jipprovdi diversi karattristi desirabbli:

• Operazzjoni ta’ Velocità Għoli: Fl-reti elettriki kbiri mhux minterdipi, il-manteniment tal-stabilità tas-sistema huwa importantissimu. Il-circuit breakers ta' ħabba tal-aħwa jisfidi f’dan il-każ għaliex l-intervall ta’ żmien qasir bejn it-tisjil tal-impulsu ta’ avviż u l-separazzjoni tat-taqsim. Din ir-risposta rapidja tajjeb minnha l-impatc tal-defetti fuq il-grig ta’ kurrent elettriku.

• Adattabilità għal Operazzjonijiet Frequenti: Differenza mill-circuit breakers li jistgħu l-olju, li jistgħu ikkużaw karbonizzazzjoni u degradazzjoni rapidi bl-operazzjonijiet ripetuti, il-circuit breakers ta' ħabba tal-aħwa jistgħu jsibbu l-operazzjonijiet frequenti. L-assenza tal-olju wkoll tneħħi l-uswear u l-deterioru minn superfici taqsim tal-kurrent. Hseb hawnhekk, huwa essenzjali li jkun hemm fornitudin kontinwa u suffiċjenti ta’ aħwa mmiftuħ meta l-operazzjonijiet ripetuti huma attessi.

• Manutenzjoni Negligibile: Il-ġest ta’ operazzjonijiet ripetuti b’mod efifient jirriżulta fil-neqs tal-requisiti ta’ manutenzjoni. Dan jisparmja l-kostijiet ta’ manutenzjoni u jżid ukoll fiducja u disponibilità tal-circuit breaker.

• Eliminazzjoni tal-Riskju ta’ Njar: Minfi li l-circuit breakers ta' ħabba tal-aħwa ma jilgħu l-olju, ir-riskju ta’ njar assoċjat mal-circuit breakers ta’ olju jingħata bil-komplet, li jilħquhom opzjoni aktar sigura għall-instalazzjonijiet elettriki.

• Diminuzzjoni tal-Dimensjon: Il-kres rapid tal-forza dielettrika fil-circuit breakers ta' ħabba tal-aħwa allowa l-gap finali piku għall-extinczion tal-arc. Din id-disinn kompatt jirriżulta fil-devices iżgħar, li jistgħu jintegraw akbar fil-sistemi elettriki u jokkupaw spazju nkarr.

Prinċipju ta’ Extinczion tal-Arc

Circuit breaker ta' ħabba tal-aħwa jistenna sistemu addizzjonali ta’ aħwa mmiftuħ biex jipprovdi aħwa lil aħwa receiver. Meta l-circuit breaker jrid jaħlu, l-aħwa mmiftuħ jiġi diretta fil-kámara ta’ extinczion tal-arc. Din l-aħwa ta’ pressjoni għoli tippreżenti forza fuq it-taqsim mobbili, li tigħadillhom biex jisseparaw. Waqt li t-taqsim jispalleġġu, l-ħabba ta’ aħwa tkassar l-gas ionizat format mil-arc, effettivament estinghendu.

L-arc tipikalment jiġi estinghet f’ossjiklu jew aktar. Wara l-extinczion tal-arc, il-kámara ta’ arc tkompli magħżula mal-aħwa ta’ pressjoni għoli, li jgħin biex jpreveni l-restrikes. Il-circuit breakers ta' ħabba tal-aħwa jipparteni għal kategorija ta’ enġergija ta’ extinczion eksterna. L-enġergija użata għal quenching tal-arc hija derivata mid-daħka ta’ aħwa għoli, indipendentement mit-kurrent li jinterrumpi.

Tipi ta’ Circuit Breakers ta' Ħabba tal-Aħwa

Kull circuit breaker ta' ħabba tal-aħwa joperazzjona fuq il-prinċipju ta’ separazzjoni ta’ taqsim f’flus ta’ aħwa li jikkostru l-arc, li jkun mgħodd minn avviż tal-valvu ta’ blast. L-arc li jinqasam jiġi skontrollat rapidament permezz ta’ noċċola, fejn jiġi mantanut fuq lunghezza fissi u sottoppost għal forza massima ta’ flus ta’ aħwa. B’base għal direzzjunalità ta’ blast tal-aħwa mmiftuħ wara t-taqsim, il-circuit breakers ta' ħabba tal-aħwa jistgħu jkunu klassifikati f’tliet tipi:

• Axial Blast Air Circuit Breaker: F’dan it-tip, iflus ta’ aħwa huwa parallel mal-arc, jifluw longitudinalmen lunga tagħha. Iċ-ċircuit breakers ta' ħabba tal-aħwa axiali jistgħu jkunu inklassifikati bħala single-blast jew double-blast. Xi disposizzjonijiet ta’ double-blast, fejn il-ħabba ta’ aħwa tflews radialment fin-noċċola jew is-spazju bejn it-taqsim, jistgħu jkunu referiti bħala circuit breakers ta’ blast radial, malgrado l-konċett prinċipali ta’ design axiali.

Il-struttura u l-operazzjoni fundamentali ta’ circuit breaker ta' ħabba tal-aħwa huma illustrati fid-diagramma fuq. Taħt il-kondizzjonijiet normali, it-taqsim stabbil u mobbili jiġu magħżulin f’stat magħluq, suġġit għal forza exerted mill-molla. Tank ta’ aħwa reservoir huwa linkat mal-kámara ta’ arc permezz ta’ valvu ta’ aħwa. Din il-valvu tiffaċċa minn mekanism ta’ tripla impulsi, li jiffaċċa l-avviż ta’ avviż meta jkun hemm defett jew neċessita’ ta’ interruzzjoni tal-kurrent.

Meta jkun hemm defett fis-sistema elettrika, l-impulsi ta’ tripping jikkatena l-avviż għal azzjoni. Din l-impulsi tiffaċċa l-valvu ta’ aħwa li jikonnessja l-aħwa reservoir mal-kámara ta’ arc, li jiġi magħluq. Meta l-aħwa ta’ pressjoni għoli mit-reservoir jiġi f’ossjiklu tal-kámara ta’ arc, ippreżenti forza signifikanti fuq it-taqsim mobbili. Meta l-aħwa pressjoni issurpassa l-resistenza provduta mill-forza ta’ molla li normalment timmagħluq it-taqsim, it-taqsim mobbili ibda jisseparaw, jivvjaċċaw l-proċess ta’ interruzzjoni tal-kurrent elettriku u estinczion tal-arc.

Meta t-taqsim jisseparaw għal pressjoni ta’ aħwa ta’ veloċità għoli, l-arc jinqasam bejn dawn. L-aħwa, jifluw ta’ veloċità għoli axjalment lunga tagħha, efifientemente jġibu l-ħal tal-arc. Meta l-kurrent approċċa zero, din il-ġust kontinwa ta’ l-ħal ta’ l-arc tiffrukta l-diametru ta’ l-arc. Fil-mument meta l-kurrent raggiungi zero, l-arc jiġi interrottu b’suċċess. Subbsequenti, aħwa ġdid, jifluw minn noċċola, jimla l-ispaċju bejn it-taqsim. Din il-flus ta’ aħwa ġdid tinfetaħ l-gas ionizat ħal li kien prezent fis-spazju taqsim, restabbilixxa rapidament l-forza dielettrika bejn it-taqsim u preveni eventuali re-ignition tal-arc.

Cross Blast Air Circuit Breaker

F’cross blast air circuit breaker, il-mekanismo ta’ estinczion tal-arc joperazzjona diversament. Hawn, il-ħabba tal-arc hija diretta perpendikularment mal-arc stess. Il-figura hawn taħt tprovdiedi diagramma skemmatika tal-prinċipju ta’ cross blast impiegat f’dan it-tip ta’ circuit breaker. Meta l-bracc taqsim mobbili jittiva f’spazju limitat, l-arc jiġi generat. Immedjatament, blast transversali ta’ aħwa jipproprjona l-arc lejn il-splitter plates. Il-splitter plates jfraggmentaw l-arc f’segmenti żgħar, dissipandu l-enġergija. Dan il-proċess efifientement jdebilixxa l-arc għal punt li, wara l-kurrent jiġi ta’ zero, ma jkunx għandu l-enġergija biex jrestrike, assicurand is-suċċess ta’ interruzzjoni tal-kurrent elettriku.

Switching ta’ Reżistanza u Limitazzjonijiet ta’ Circuit Breakers ta' Ħabba tal-Aħwa

Switching ta’ Reżistanza

Typikament, il-switching ta’ reżistanza mhux neċessarju assolutament f’circuit breakers ta' ħabba tal-aħwa. Meta l-arc jiġi estinghet, huwa intrinsecament jikkrea xi reżistanza, li tajjeb biex tirregola l-volttagġ transjent ta’ restriking. Hseb hawnhekk, jekk reżistanza addizzjonali sejjer tkun benefiċċju għal applikazzjonijiet speċifiċi, tista’ tkun inkorporata permezz ta’ konnessjoni ta’ resistor fuq is-sezzjun splitter tal-arc. Din il-reżistanza addizzjonali tgħaddi livell addizzjonali ta’ kontrol fuq il-volttagġ transjent, tajjeb prestazzjoni tal-circuit breaker taht kondizzjonijiet xejn.

Limitazzjonijiet ta’ Circuit Breakers ta' Ħabba tal-Aħwa

Wieda għolja għalih huwa l-iktar limitazzjoni ta’ circuit breakers ta' ħabba tal-aħwa huwa l-iktar għarfienza ta’ fornitudin kontinwa ta’ aħwa mmiftuħ fl-pressjoni preċiża. Biex tiżgura disponibilità, installazzjonijiet għoli huma sovent neċessarji, tipikament inkludendi żewġ jew aktar kompressors. Il-manteniment ta’ din l-imballanta ta’ kompressjoni huwa xogħol granni; jirequire manteniment regolar biex jiġi keepkompressors funzjonanti effiċjent u biex jiġi affrontati l-problemi mekaniki li jistgħu jinqasmu.

Fuq diġà, il-perforazzjoni tal-aħwa fis-fitexxi tal-pipa hija problema persistenti. Nawfas perforazzjonijiet jistgħu gradwalment jniżżlu l-pressjoni tal-aħwa, kompromettendo l-prestazzjoni tal-circuit breaker. Id-dettazzjoni u raddrizzament ta’ din l-perforazzjoni jistgħu jkunu temp-iżor u labor-inżensivi. Dawn il-sfidi ta’ manteniment, insiem ma’ l-bisogna għal sistema soffisticata ta’ fornitudin ta’ aħwa, jkontribuwxu għal kosti operattivi għoli.

Meta tiftaħ lil circuit breakers ta’ olju jew tipi oħra ta’ circuit breakers ta’ aħwa, il-circuit breakers ta' ħabba tal-aħwa huma partikularment karissi għal applikazzjonijiet ta’ volti bass. L-infrastruttura għoli neċessarja għal għenija ta’ aħwa mmiftuħ u l-kostijiet ta’ manteniment assoċjati jilgħquhom aktar efifienti fin-nisa fis-skenariji meta involti bass huma involti, limitando l-użu widespread tagħhom fis-kontesti kkonċernati.