Breaker ng Buumang Pampalit sa Hangin vs Breaker ng Circuit na May Hangin: Pangunahing Pagkakaiba
Breaker ng Low-Voltage Air Circuit vs. Vacuum Circuit Breakers: Struktura, Performance at Application
Ang mga breaker ng low-voltage air circuit, na kilala rin bilang universal o molded frame circuit breakers (MCCBs), ay disenyo para sa AC voltages ng 380/690V at DC voltages hanggang 1500V, na may rated currents na nasa pagitan ng 400A hanggang 6300A o kahit 7500A. Ang mga breakers na ito ay gumagamit ng hangin bilang arc-quenching medium. Ang arc ay pinatay sa pamamagitan ng arc elongation, splitting, at cooling ng isang arc chute (arc runner). Ang mga breakers na ito ay maaaring mag-interrupt ng short-circuit currents ng 50kA, 80kA, 100kA, o hanggang 150kA.
Pangunahing Komponente at Functionality
Operating Mechanism: Nalokasyon sa harap ng breaker, ito ay nagbibigay ng kinakailangang bilis para sa contact separation at closure. Ang mabilis na motion ng contact ay tumutulong sa pag-stretch at pag-cool ng arc, na nagpapadali sa pagpatay nito.
Intelligent Trip Unit: Inilapat sa tabi ng operating mechanism, ito ang "brain" ng low-voltage circuit breaker. Ito ay tumatanggap ng current at voltage signals sa pamamagitan ng mga sensor, nakakalkula ng electrical parameters, at kinokompara ito sa mga preset LSIG protection settings:
L: Long-time delay (overload protection)
S: Short-time delay (short-circuit protection)
I: Instantaneous (instant trip)
G: Ground fault protection
Batay sa mga setting na ito, ang trip unit ay nagpapadala ng signal sa mechanism upang buksan ang breaker sa panahon ng overloads o short circuits, na nagbibigay ng komprehensibong proteksyon.Arc Chamber and Terminals: Nalokasyon sa likod, ang arc chamber ay naglalaman ng mga contacts at arc chute. Ang lower three-phase outgoing terminals ay kasangkot ng:
Electronic current sensors (para sa signal input sa trip unit)
Electromagnetic current transformers (CTs) (upang magbigay ng operating power sa trip unit)
Ang operating mechanism karaniwang may mechanical life na mas kaunti sa 10,000 operations.
Ebolusyon mula sa Air patungo sa Vacuum Interruption
Sa kasaysayan, ang mga medium-voltage air circuit breakers ay umiiral ngunit malaki, may limitadong breaking capacity, at nagpapabunga ng significant arc flash (non-zero arc), na nagpapahina at hindi praktikal.
Kasalungat dito, ang mga vacuum circuit breakers (VCBs) ay may katulad na pangkalahatang layout: ang operating mechanism sa harap, at ang interrupter sa likod. Gayunpaman, ang interrupter ay gumagamit ng vacuum interrupter (o "vacuum bottle"), na may struktura na katulad ng isang incandescent light bulb — isang sealed glass o ceramic envelope na evacuated sa mataas na vacuum.
Sa isang vacuum:
Kailangan lamang ng isang small contact gap upang matugunan ang insulation at withstand voltage requirements.
Ang arc ay mabilis na napapatay dahil sa absence ng ionizable medium at efficient diffusion ng metal vapor.
Application ng Vacuum Circuit Breakers
Ang mga vacuum circuit breakers ay mabilis na lumago at ngayon ay malawak na ginagamit sa low-voltage, medium-voltage, at high-voltage systems:
Low-Voltage VCBs: Karaniwang rated sa 1.14kV, na may rated currents hanggang 6300A at short-circuit breaking capacity hanggang 100kA.
Medium-Voltage VCBs: Pinaka-karaniwan sa 3.6–40.5kV range, na may currents hanggang 6300A at breaking capacity hanggang 63kA. Mahigit 95% ng medium-voltage switchgear ngayon ay gumagamit ng vacuum interruption.
High-Voltage VCBs: Ang single-pole interrupters ay umabot na sa 252kV, at ang 550kV vacuum circuit breakers ay natamo sa pamamagitan ng series-connected interrupters.
Key Design Differences
Kasalungat sa mga air circuit breakers na gumagamit ng contact springs, ang mga vacuum circuit breakers ay nangangailangan ng operating mechanism na:
Magbigay ng sapat na opening at closing speed
Matiyakin ang sapat na contact pressure
Ang contact pressure na ito ay dapat sapat pa rin kahit may hanggang 3mm na contact wear, upang maiahon nang handa ang rated current at matiisin ang peak short-time current sa panahon ng faults.
Advantages ng Vacuum Circuit Breakers
Mataas na reliability at safety
Immune sa environmental conditions (dust, humidity, altitude)
Walang arc flash (no external arcing)
Compact size at mahabang maintenance intervals
Ang mga advantages na ito ay ginagawa ang vacuum breakers na ideal para gamitin sa mga hazardous environments tulad ng chemical plants, coal mines, oil & gas facilities, kung saan ang explosion risks at fire safety ay critical.
Real-World Case Study: Vacuum vs. Air Breaker Performance Under Fault
Isang malaking chemical plant ay ininstall ng dalawang circuit breakers — isang air circuit breaker at isang vacuum circuit breaker — sa identical circuit configurations at inilapat sa kanila ang parehong fault conditions.
Ang circuit ay isang tie configuration, kung saan ang mga power sources sa bawat side ng breaker ay out of synchronization. Ito ay nagresulta sa isang transient voltage sa contact gap na halos dalawang beses ang rated voltage, na nag-lead sa breaker failure.
Resulta:
Air Circuit Breaker:
Nagkaroon ng complete destruction. Ang enclosure ng breaker unit ay nabawasan, at ang adjacent switchgear sa parehong side ay severely damaged. Kailangan ng extensive reconstruction at replacement.Vacuum Circuit Breaker:
Ang failure ay significantly less violent. Matapos palitan ang vacuum interrupter at linisin ang arc by-products (soot) mula sa breaker at compartment, ang switchgear ay mabilis na ibinalik sa serbisyo.
Conclusion
Ang mga vacuum circuit breakers ay nagpapakita ng superior fault containment, safety, at reliability kumpara sa mga air breakers, lalo na sa panahon ng severe transient overvoltages. Ang kanilang sealed vacuum interrupters ay nagpapahinto sa arc propagation, na nagminimize ng damage at downtime.
Sa explosive o flammable environments tulad ng chemical plants at coal mines, ang arc-free operation at robust performance ng mga vacuum circuit breakers ay nagbibigay ng clear technological at safety advantage.
