Υποδιαστηματικός και Ατμοσφαιρικός Συνεργάτης: Κύριες Διαφορές
Υψηλής Τάσης Αεριοί Διαχωριστές vs. Διαχωριστές σε Πνιγμό: Δομή, Απόδοση και Εφαρμογή
Οι υψηλής τάσης αεριοί διαχωριστές, επίσης γνωστοί ως πολυβραχίστες ή πλαστικοί πλαισιακοί διαχωριστές (MCCBs), σχεδιάζονται για εναλλακτικές τάσεις 380/690V και μονοκατεύθυνσης τάσεις έως 1500V, με τιμές ρεύματος από 400A έως 6300A ή ακόμη και 7500A. Αυτοί οι διαχωριστές χρησιμοποιούν τον αέρα ως μέσο πνίγματος του φλεγόμενου. Ο φλεγόμενος πνίγεται μέσω της επιμήκυνσης, της διαίρεσης και της κύριξης μέσω ενός διαύλου φλεγόμενου (διάδρομος φλεγόμενου). Οι διαχωριστές αυτοί μπορούν να διακόψουν ρεύματα σύντομης σύνδεσης 50kA, 80kA, 100kA, ή έως και 150kA.
Κύρια Συστατικά και Λειτουργικότητα
Μηχανισμός Λειτουργίας: Βρίσκεται στο μέτωπο του διαχωριστή, παρέχοντας την απαραίτητη ταχύτητα για την απόσταση και τη σύνδεση των επαφών. Η γρήγορη κίνηση των επαφών βοηθά στην επιμήκυνση και την κύριξη του φλεγόμενου, ευνοώντας το πνίγμα.
Νοηματική Μονάδα Προστασίας: Εγκαταστάθηκε δίπλα στον μηχανισμό λειτουργίας, αυτή είναι η "εγκέφαλος" του υψηλής τάσης διαχωριστή. Λαμβάνει σήματα ρεύματος και τάσης μέσω αισθητήρων, υπολογίζει ηλεκτρικά παράμετρα και τα συγκρίνει με προκαθορισμένες ρυθμίσεις προστασίας LSIG:
L: Μακρά χρονική καθυστέρηση (προστασία από υπερφόρτωση)
S: Σύντομη χρονική καθυστέρηση (προστασία από σύντομη σύνδεση)
I: Αμέση (αμέση διακοπή)
G: Προστασία από σύνδεση στη γη
Βάσει αυτών των ρυθμίσεων, η μονάδα προστασίας στέλνει σήμα στον μηχανισμό για να ανοίξει τον διαχωριστή κατά την ύπαρξη υπερφόρτωσης ή σύντομης σύνδεσης, παρέχοντας ολοκληρωμένη προστασία.Αίθουσα Φλεγόμενου και Σύνδεσης: Βρίσκεται στο πίσω μέρος, η αίθουσα φλεγόμενου περιέχει τις επαφές και τον διάδρομο φλεγόμενου. Τα τρία φάσης εξόδια συνδέσεων εξοπλίζονται με:
Ηλεκτρονικούς αισθητήρες ρεύματος (για εισαγωγή σήματος στη μονάδα προστασίας)
Ηλεκτρομαγνητικούς μετατροπείς ρεύματος (CTs) (για την παροχή λειτουργικής ενέργειας στη μονάδα προστασίας)
Ο μηχανισμός λειτουργίας συνήθως έχει μηχανική ζωή λιγότερη από 10.000 λειτουργίες.
Εξέλιξη από Αέριο σε Πνίγμα σε Πνιγμό
Ιστορικά, υπήρχαν μεσοτάσης αεριοί διαχωριστές, αλλά ήταν βαριά, είχαν περιορισμένη δυνατότητα διακοπής και παρήγαγαν σημαντικό φλεγόμενο (μη μηδενικό φλεγόμενο), κάνοντάς τους ασφαλείς και μη πρακτικούς.
Σε αντίθεση, οι διαχωριστές σε πνιγμό (VCBs) μοιράζονται μια παρόμοια συνολική διάταξη: ο μηχανισμός λειτουργίας στο μέτωπο, και ο διαχωριστής στο πίσω μέρος. Ωστόσο, ο διαχωριστής χρησιμοποιεί έναν διαχωριστή σε πνιγμό (ή "ποτήρι πνιγμού"), ο οποίος είναι δομικά παρόμοιος με έναν στροφοφαναράκι — ένα σφραγισμένο φυσαλίδι ή κεραμική θήκη που έχει εκτεταμένο σε υψηλό πνιγμό.
Σε πνιγμό:
Χρειάζεται μόνο μικρός χώρος επαφής για να επιτευχθούν οι απαιτήσεις απομόνωσης και αντοχής στην τάση.
Ο φλεγόμενος πνίγεται γρήγορα λόγω της έλλειψης ιονιζόμενου μέσου και της αποτελεσματικής διάχυσης του μεταλλικού ατμού.
Εφαρμογές των Διαχωριστών σε Πνιγμό
Οι διαχωριστές σε πνιγμό έχουν αναπτυχθεί γρήγορα και τώρα χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα χαμηλής, μεσαίας και υψηλής τάσης:
Χαμηλής Τάσης VCBs: Συνήθως ρυθμιζόμενοι σε 1.14kV, με τιμές ρεύματος έως 6300A και δυνατότητα διακοπής σύντομης σύνδεσης έως 100kA.
Μεσαίας Τάσης VCBs: Πιο κοινά στο εύρος 3.6–40.5kV, με ρεύματα έως 6300A και δυνατότητα διακοπής έως 63kA. Περισσότερα από 95% των μεσαίας τάσης σειρών σύνδεσης χρησιμοποιούν τώρα πνίγμα σε πνιγμό.
Υψηλής Τάσης VCBs: Μονοπόλιοι διαχωριστές έχουν φτάσει σε 252kV, και 550kV διαχωριστές σε πνιγμό έχουν επιτευχθεί μέσω σειριακά συνδεδεμένων διαχωριστών.
Κύριες Κατασκευαστικές Διαφορές
Σε αντίθεση με τους αεριούς διαχωριστές που χρησιμοποιούν ελατήρια επαφών, οι διαχωριστές σε πνιγμό απαιτούν από τον μηχανισμό λειτουργίας να:
Παρέχει αρκετή ταχύτητα ανοίγματος και κλεισίματος
Εγγυάται αρκετή πίεση επαφής
Αυτή η πίεση επαφής πρέπει να παραμένει αρκετή ακόμη και μετά από μέχρι 3mm έρημα επαφής, για να μεταφέρει αξιόπιστα την ροή ρεύματος και να αντέξει την κορυφαία σύντομη ροή ρεύματος κατά την ύπαρξη σφάλματος.
Πλεονεκτήματα των Διαχωριστών σε Πνιγμό
Υψηλή αξιοπιστία και ασφάλεια
Ανυποχώρητοι σε περιβαλλοντικές συνθήκες (σκόνη, υγρασία, υψηλότητα)
Μηδενικό φλεγόμενο (κανένα εξωτερικό φλεγόμενο)
Συμπαγή μέγεθος και μεγάλα διαστήματα μετατροπής
Αυτά τα πλεονεκτήματα καθιστούν τους διαχωριστές σε πνιγμό ιδανικούς για χρήση σε επικίνδυνα περιβάλλοντα όπως χημικές εγκαταστάσεις, ορυχεία, εγκαταστάσεις πετρελαίου & αερίου, όπου οι κίνδυνοι εκρήξεων και η πυρηνική ασφάλεια είναι κρίσιμοι.
Πρακτική Μελέτη Περίπτωσης: Απόδοση του Σφαιρικού και του Ατμοσφαιρικού Διαχωριστή Κατά την Εμφάνιση Σφάλματος
Μια μεγάλη χημική εγκατάσταση εγκατέστησε δύο διαχωριστές - έναν ατμοσφαιρικό διαχωριστή και έναν σφαιρικό διαχωριστή - σε ταυτόσημες διατάξεις περιβάλλοντος και τους υπέβαλε στις ίδιες συνθήκες σφάλματος.
Το περιβάλλον ήταν μια σύνδεση, όπου οι πηγές ενέργειας στις δύο πλευρές του διαχωριστή δεν ήταν σε συγχρονισμό. Αυτό οδήγησε σε μεταβλητή τάση πάνω από το χάσμα επαφής που πλησίαζε το διπλάσιο της νομικής τάσης, οδηγώντας σε αποτυχία του διαχωριστή.
Αποτελέσματα:
Ατμοσφαιρικός Διαχωριστής:
Υπέστη πλήρη καταστροφή. Το κάλυμμα της μονάδας διαχωριστή ξεσπάστηκε, και το παρακείμενο σύνολο ενεργειακών στοιχείων στις δύο πλευρές υπέστη σοβαρές βλάβες. Απαιτήθηκαν εκτεταμένες αποκατασκευές και αντικαταστάσεις.Σφαιρικός Διαχωριστής:
Η αποτυχία ήταν σημαντικά λιγότερο βίαιη. Μετά την αντικατάσταση του σφαιρικού διαχωριστή και τον καθαρισμό των παραγώγων τόξου (καπνού) από τον διαχωριστή και το τμήμα, το σύνολο ενεργειακών στοιχείων επαναφέρθηκε γρήγορα στη λειτουργία.
Συμπέρασμα
Οι σφαιρικοί διαχωριστές αποδεικνύουν καλύτερη περιορισμό σφάλματος, ασφάλεια και αξιοπιστία σε σύγκριση με τους ατμοσφαιρικούς διαχωριστές, ειδικά κατά την εμφάνιση σοβαρών μεταβλητών υπερτάσεων. Τα κλειστά σφαιρικά διαχωριστικά τους συστήματα εμποδίζουν την εξάπλωση του τόξου, μειώνοντας τις βλάβες και την παύση λειτουργίας.
Σε εκρηκτικά ή εύφλεξα περιβάλλοντα, όπως χημικές εγκαταστάσεις και ανθρακωρύχια, η λειτουργία χωρίς τόξο και η αξιόπιστη απόδοση των σφαιρικών διαχωριστών παρέχουν ξεκάθαρο τεχνολογικό και ασφαλές πλεονέκτημα.
