Grundläggande kontrollkrets för strömbrytare funktionsdiagram

Funktionsschema för strömbrytarens styrkrets

• Strömbrytarens huvudkontakter: Dessa ingår inte i styrkretsen. De fungerar som de primära ledande elementen som öppnar och stänger för att avbryta eller etablera den huvudsakliga elektriska kretsen.

• Mekanisk driftmekanism: Denna mekanism frigör energin som krävs för att flytta huvudkontakterna mellan öppen och stängd position. Den är också utesluten från styrkretsen. Dess roll är viktig för att fysiskt aktivera huvudkontakterna, vilket är nödvändigt för strömbrytarens funktion att avbryta eller tillåta elektrisk strömflöde.

• Energiuppladdningssystem: Energiuppladdningssystemet levererar energi till driftmekanismen. I system med hydraulisk, fjäder- eller pneumatisk energilagring består det vanligtvis av en elektrisk motor, en motorstyrda pump eller en kompressor. Detta system säkerställer att driftmekanismen har den nödvändiga kraften för att utföra sina uppgifter, såsom att öppna och stänga huvudkontakterna, vilket möjliggör att strömbrytaren fungerar effektivt.

Tätthetsövervakare och tätthetskontakter: Dessa enheter spelar en viktig roll i övervakningen av isoleringen och/eller bågläckagesmediet, vilket vanligtvis är SF6 eller ett blandat gas i moderna strömbrytare. Vanligtvis används temperaturkompenserade trycksensorer. De driver hjälprelater för att förhindra att strömbrytaren trippar eller stängs om SF6-gastättheten inuti behållaren sjunker under kritiska nivåer. Dessa sensorer och kontakter uppfyller två viktiga funktioner:

• Varnings/larmfunktion: De ger en varning eller larmsignal när SF6-gastättheten i behållaren minskar men fortfarande ligger över låsningsnivån. Denna tidiga varning ger operatören tillräckligt med tid för att åtgärda problemet innan strömbrytaren låses och förlorar sin driftförmåga.

• Låsnings/förbudsfunktion: När SF6-gastättheten når "låsningsnivån", där säker drift inte längre är möjlig, låser dessa komponenter eller förbjuder strömbrytarens drift. Operatören har vanligtvis möjlighet att konfigurera strömbrytaren för antingen att automatiskt trippa och låsa när denna nivå nås (den "tvungna trip"-alternativet, som innebär vissa säkerhetsrisker) eller att låsa i sin nuvarande position.

Stängningsbobin: Stängningsbobinen är en solenoide enhet. När strömbrytaren får ett giltigt stängningskommando energiseras stängningsbobinen. Denna energisering frigör mekanismen, vilket gör att strömbrytarens huvudkontakter stängs. När strömbrytaren når den stängda positionen öppnas hjälpkontakter i stängningskretsen, vilket avenergiseras stängningsbobinen. Vanligtvis finns det bara en stängningsbobin i styrkretsen för att säkerställa en enda, samordnad stängningsoperation.

Öppningsbobiner: Öppningsbobinerna är också solenoide enheter. När de får ett giltigt öppningskommando energiseras de. Energiseringen av öppningsbobinerna frigör mekanismen, vilket resulterar i att huvudkontakterna på strömbrytaren öppnas. När strömbrytaren når den öppna positionen öppnas hjälpkontakter i trip-bobinkretsarna, vilket avenergiseras trip-bobinerna. Vanligtvis finns det två trip-bobiner som drivs av oberoende strömkällor. Operation av endast en trip-bobin räcker för att öppna strömbrytaren. Försörjningen av två bobiner bidrar till att minimera risken för misslyckad tripping, vilket ökar tillförlitligheten i kretsavbrottsprocessen.

• Positionshjälpkontakter: Drivna av strömbrytarens operation, tjänar dessa kontakter flera ändamål. De avbryter strömmen till stängnings- och trip-bobinerna för att avenergisera dem när operationen (stängning eller öppning) är slutförd. Dessutom används de för att indikera och övervaka strömbrytarens position. De spelar också en roll i låsningsstyrning och skyddsfunktioner på stationens nivå, för att förhindra felaktiga växlingsoperationer. Dessa kontakter kan användas i alla funktioner där strömbrytarens position är en kritisk parameter.

• Anti-pumpning: Anti-pumpningsfunktionen är utformad för att förhindra en ny stängningsoperation när ett tidigare stängningskommando fortfarande är aktivt medan strömbrytaren har öppnats. Denna mekanism stoppar strömbrytaren från att upprepade gånger stängas och öppnas, vilket kan leda till skador och säkerhetsrisker. Vanligtvis energiseras en anti-pumpningsrelä via en hjälpkontakt (en normalt öppen (NO) kontakt). En kontakt på anti-pumpningsrelén avbryter kretsen till stängningsbobinen, medan en andra kontakt lutar eller "sealar in" anti-pumpningsrelén tills stängningskommandot tas bort från kretsen.

• Energigränskontakter: Energigränskontakterna är inställda för att aktiveras när den lagrade energin i mekanismen är uttömd, antingen på grund av drift eller förluster. Vanligtvis utlöser de en motor för att starta, med syfte att återställa energin i mekanismen till dess normala driftsnivå, till exempel genom att återkomprimera en fjäder eller återfylla hydraulisk/pneumatisk tryck. För fjädermekanismer sker omladdning vanligtvis efter varje stängningsoperation, medan andra mekanistyper kan kunna utföra flera operationer innan omladdning behövs. Pneumatiska och hydrauliska system har en sensor som övervakar trycket och energiserar en kompressor när trycket faller under en kritisk nivå. När energinivån återställs öppnas en kontakt, vilket stoppar motorn. Motorn är vanligtvis utrustad med skydd mot termisk överbelastning och en tidsgränsrelä, som stoppar motorn (eller en motorstyrd pump eller kompressor) vid fel.

• Stängningslåsning: De låser stängningsoperationen om strömbrytaren saknar tillräcklig energi för att stänga och öppna på ett säkert sätt.

• Öppningslåsning: De låser öppningsoperationen om strömbrytaren inte har tillräcklig energi för att öppna säkert. Detta är särskilt relevant för hydrauliska eller pneumatiska strömbrytare, även om det kanske inte gäller på samma sätt för fjäderdrivna brytare, där en lyckad stängning laddar öppningsfjädern(a).

• Laddningsstyrning: De styr (startar och stoppar) laddningskretsen för energilagringsenheten (till exempel en fjäder).

• Lokal/fjärrkontroll: Detta är en väljareswitch som tillåter operatören att inaktivera fjärrkontroll och endast driva strömbrytaren lokalt. Det fungerar som en säkerhetsfunktion för att förhindra fjärrdrift av strömbrytaren under underhåll, vilket garanterar säkerheten för underhållspersonalen.

• Kopplingssäkringselement: Dessa enheter används för att avbryta strömförsörjningen till styrsystemet under underhållsarbete eller vid fel i styrkretsen. Koppling sker vanligtvis genom knivswitchar eller avtagbara säkringar/länkar, vilket ger visuell bekräftelse att styrkretsen är öppen. De kan också låsas i öppen position för att förhindra obehörig återanslutning. I fall där kortslutskydd krävs kan Mini Circuit Breakers (MCB) användas som ett alternativ till enkla säkringar.

• Lokal styrning och indikation: Denna funktion ger en indikation av strömbrytarens position och status för lokal/fjärrkontroll. Dessa indikatorer är huvudsakligen för underhållsändamål eller nödsituationer, beroende på lokala säkerhetsregler, vilket möjliggör att personal snabbt kan bedöma strömbrytarens tillstånd.

• Polskillnad/Polförtroendekrets: För strömbrytare med oberoende poloperation (IPO), där varje fas har sin egen driftmekanism, är det möjligt att en fas av strömbrytaren befinner sig i en annan position (öppen eller stängd) jämfört med de andra faserna. Denna situation, känd som polskillnad eller polförtroendekrets, kan leda till en osymmetrisk primärström. När en polskillnad uppstår används hjälpkontakter i varje fas för att energisera en tidsfördröjd relä. Om skillnaden fortsätter efter den förinställda tidsfördröjningen (vanligtvis mellan 1,5 till 5 sekunder, beroende på specifika nätvillkor och den tillåtna varaktigheten för asymmetrisk primärkretsdrift, vilket bör vara längre än den enfasiga automatiserade återkopplingsperioden och kortare än den negativa fassekvensskyddet för generering) kommer ett försök att trippa alla faserna av strömbrytaren att göras. Om polskillnaden berodde på ett misslyckat stängningsförsök är det troligt att trippningen lyckas. Om den ursprungliga skillnaden berodde på ett misslyckat öppningsförsök kan den misslyckade fasen dock inte svara på efterföljande öppningskommandon, och öppning av andra strömbrytare kan bli nödvändig.

• Uppvärmning: Rumsuppvärmare är vanligtvis installerade i var och en av driftmekanismerna och styrhusringen. Deras syfte är att minska kondensation, vilket kan orsaka korrosion och fel i utrustningen, vilket garanterar tillförlitlig drift av strömbrytarens komponenter.