Vakuüm teen lugluchskakelaars: Sleutelverskille

Laagspanningslugkircuitbreekers vs. Vakuümkircuitbreekers: Struktuur, Prestasie en Toepassing

Laagspanningslugkircuitbreekers, ook bekend as universele of gevormde raamkircuitbreekers (MCCBs), is ontwerp vir wisselspanning van 380/690V en regspanning tot 1500V, met gestelde strome wat varieer van 400A tot 6300A of selfs 7500A. Hierdie breekers gebruik lug as die boogblusmedium. Die boog word uitgeblus deur boogverlenging, splitsing, en afkoeling deur 'n booggoot (boogloper). Soortgelyke breekers kan kortsluitstroom van 50kA, 80kA, 100kA, of tot 150kA onderbreek.

Hoofkomponente en Funksionaliteit

• Bedieningsmechanisme: Geplaas aan die voorkant van die breek, verskaf dit die nodige spoed vir kontakseparasie en sluiting. Snelle kontakbeweging help om die boog te verleng en af te koel, wat uitskynning bevorder.

• Intelligente Uitknopsentrum: Gegrasseer naast die bedieningsmechanisme, is dit die "brein" van die laagspanningskircuitbreek. Dit ontvang stroom- en spanningsignale via sensore, bereken elektriese parameters, en vergelyk hulle met vooraf ingestelde LSIG-beskermingsinstellings:

• L: Langtyd-vertrag (oorslagbeskerming)

• S: Korttyd-vertrag (kortsluitbeskerming)

• I: Onmiddellik (onmiddellike uitknop)

• G: Aardingfoutbeskerming
  Gebaseer op hierdie instellings, gee die uitknopsentrum 'n sein aan die mechanisme om die breek oop te maak onder oorslag of kortsluit, wat omvattende beskerming verskaf.

• Booggoot en Terminals: Geplaas aan die agterkant, bevat die booggoot die kontakte en boogloper. Die drie-fase uitgaande terminals onderaan is toegerus met:

• Elektroniese stroomsensore (vir sein invoer na die uitknopsentrum)

• Elektromagnetiese stroomtransformateurs (CTs) (om werkingkrag aan die uitknopsentrum te verskaf)

Die bedieningsmechanisme het tipies 'n meganiese lewe van minder as 10 000 operasies.

Evolusie van Lug na Vakuümonderbreking

Histories bestaan mediumspanningslugkircuitbreekers, maar was omvangryk, het beperkte onderbrekvermoë, en het betekenisvolle boogflits (nie-nul boog) geproduseer, wat hulle onveilig en onprakties gemaak het.

In teenstelling, vakuümkircuitbreekers (VCBs) het 'n soortgelyke algemene indeling: die bedieningsmechanisme aan die voorkant, en die onderbreker aan die agterkant. Echter, die onderbreker gebruik 'n vakuümonderbreker (of "vakuümfles"), wat struktureel soortgelyk is aan 'n gloeilamp — 'n geslote glas of keramiese ampul wat geëvacueer is tot 'n hoë vakuüm.

In 'n vakuüm:

• Is slegs 'n klein kontakafstand nodig om isolasie- en weerstandspanningsvereistes te vervul.

• Word die boog vinnig uitgeblus weens die afwesigheid van 'n ioniseerbare medium en die doeltreffende diffusie van metaal damp.

Toepassings van Vakuümkircuitbreekers

Vakuümkircuitbreekers het vinnig ontwikkel en word nou wydverspreid in laagspannings-, mediumspannings- en hoogsapanningstelsels gebruik:

• Laagspannings VCBs: Tipies gerate by 1.14kV, met gestelde strome tot 6300A en kortsluitonderbrekvermoë tot 100kA.

• Mediumspannings VCBs: Meest algemeen in die 3.6–40.5kV reeks, met strome tot 6300A en onderbrekvermoë tot 63kA. Oor 95% van mediumspanningsskakeltoerusting gebruik nou vakuümonderbreking.

• Hoogsapanning VCBs: Enkelpolse onderbrekers het 252kV bereik, en 550kV vakuümkircuitbreekers is deur reeksverbonden onderbrekers bereik.

Kernontwerpverskille

In teenstelling met lugkircuitbreekers wat kontakveere gebruik, vereis vakuümkircuitbreekers dat die bedieningsmechanisme:

• Genoegsame oop- en toe-spoed verskaf

• Genoegsame kontakdruk verseker

Hierdie kontakdruk moet selfs na tot 3mm kontakversnosing genoegsaam bly om die gestelde stroom betroubaar te dra en die piek korttydstroom tydens foute te weerstaan.

Voordelige van Vakuümkircuitbreekers

• Hoë betroubaarheid en veiligheid

• Ongevoelig vir omgewingsfaktore (stof, vochtigheid, hoogte)

• Nul boogflits (geen buite boog)

• Kompakte grootte en langer onderhoudsintervalle

Hierdie voordele maak vakuümbreekers ideaal vir gebruik in gevaarlike omgewings soos chemiese plante, koolmyne, olie- & gasfasiliteite, waar ontploffingsrisiko's en brandveiligheid krities is.

Werklike Gevallestudie: Vakuüm vs. Lug Breeker Prestasie Onder Fout

'n Groot chemiese plaas het twee kircuitbreekers — een lugkircuitbreek en een vakuümkircuitbreek — in identiese kringkonfigurasies geïnstalleer en hulle blootgestel aan dieselfde foutvoorwaardes.

Die kring was 'n skakelkonfigurasie, waar die kragbronne aan elke kant van die breek nie-gesinkroniseerd was. Dit het gelei tot 'n oorgangspanning oor die kontakafstand wat naby twee keer die gestelde spanning gekom het, wat lei tot breekerfaal.

Resultate:

• Lugkircuitbreek:
  Geleed tot volledige vernietiging. Die breekereenhede se behuising het gebreek, en naastliggende skakeltoerusting aan albei kante is ernstig beskadig. Omvattende herbou en vervanging was nodig.

• Vakuümkircuitbreek:
  Die faal was beduidend minder hevig. Na die vakuümonderbreker vervang en die boog-byprodukte (rook) van die breek en kompartement gereinig, is die skakeltoerusting vinnig terug in diens gestel.

Gevolgtrekking

Vakuümkircuitbreekers demonstreer superieure foutbeheer, veiligheid, en betroubaarheid in vergelyking met lugbreekers, veral onder ernstige oorgangsovervoltages. Hul geslote vakuümonderbrekers verhoed boogpropagasie, wat skade en neerstyd minimeer.

In ontploffings- of brandbare omgewings soos chemiese plante en koolmyne, verskaf die boog-vrye operasie en robuuste prestasie van vakuümkircuitbreekers 'n duidelike tegnologiese en veiligheidsvoordeel.