Вакуумски против воздухни прекинувачи: Клучни разлики

Нисконапоно ваздушни прекинувачи во споредба со прекинувачи со вакуум: Структура, перформанси и применување

Нисконапоно ваздушни прекинувачи, познати и како универзални или формирани прекинувачи (MCCBs), се дизајнирани за наизменична напона од 380/690V и праволинеска напона до 1500V, со номинални стројеви од 400A до 6300A или дури и 7500A. Овие прекинувачи користат воздух како средство за гасење на лук. Лукот се гаси преку продужување, распуштање и хладење со помош на арк чутник (арк пат). Такви прекинувачи можат да прекинат краткосрочни стројеви од 50kA, 80kA, 100kA, или до 150kA.

Главни компоненти и функционалност

• Механизам за управување: Налаган на фронталната страна на прекинувачот, овој механизам пружа неопходната брзина за одделување и затварање на контакти. Брзото движение на контактите помогнува на продужувањето и хладењето на лукот, што ја овозможува екстинкцијата.

• Интелектуелен прекинувачки модул: Монтиран до механизмот за управување, овој модул е „мозокот“ на нисконапонскиот прекинувач. Прима сигнал за струја и напон преку сензори, пресметува електрични параметри и ги споредува со поставени LSIG заштитни подесувања:

• L: Долговременска задержка (заштита од прекомерна наглас)

• S: Кратковременска задержка (заштита од краткосрочни замикнувања)

• I: Инстантан (инстантно прекинување)

• G: Заштита од земјско замикнување
  На основа на овие подесувања, прекинувачкиот модул сигнализира на механизмот да отвори прекинувачот при прекомерна наглас или краткосрочно замикнување, пружајќи комплетна заштита.

• Арк камера и терминали: Налаган на задната страна, арк камерата содржи контактите и арк чутник. Долни трифазни излезните терминали се опремени со:

• Електронски струјни сензори (за сигнален влез во прекинувачкиот модул)

• Електромагнетни струјни трансформатори (CTs) (за достава на работна мощност до прекинувачкиот модул)

Механизамот за управување типички има механички живот помал од 10.000 операции.

Еволуција од ваздух до прекинување со вакуум

Историски, постоеле средненапонски ваздушни прекинувачи, но тие биле громадни, имале ограничена капацитет за прекинување и производеле значителен лукски светлеј (не-нула лук), што ги правеше небезбедни и непрактични.

На спротивно, прекинувачите со вакуум (VCBs) имаат слична општа компоновања: механизам за управување на фронталната страна, и прекинувач на задната страна. Меѓутоа, прекинувачот користи прекинувач со вакуум (или „вакуумна буџија“), која е структурно слична на жарева крушка — запечатена стаклена или керамичка обвивка евакуирана до висок вакуум.

Во вакуум:

• Се потребен само мал размак на контактите за да се исполнат условите за изолација и оддржливост на напон.

• Лукот брзо се гаси поради отсутствијата на ионизабилна средина и ефикасната дифузии на метална пара.

Применување на прекинувачите со вакуум

Прекинувачите со вакуум брзо се развиваа и сега се широко користат во нисконапонски, средненапонски и високонапонски системи:

• Нисконапонски VCBs: Обично класифицирани на 1.14kV, со номинални стројеви до 6300A и капацитет за прекинување на краткосрочни замикнувања до 100kA.

• Средненапонски VCBs: Најчести во опсегот од 3.6–40.5kV, со стројеви до 6300A и капацитет за прекинување до 63kA. Повеќе од 95% од средненапонската апаратурата сега користи прекинување со вакуум.

• Високонапонски VCBs: Еднополни прекинувачи достигнаа 252kV, а прекинувачи со вакуум на 550kV се постигнаа преку серијски поврзани прекинувачи.

Клучни дизајнски разлики

За разлика од ваздушните прекинувачи кои користат пружини на контактите, прекинувачите со вакуум бараат механизам за управување да:

• Пружи доволна брзина за отварање и затварање

• Оsigura доволна притисната сила на контактите

Оваа притисната сила мора да остане доволна и по до 3mm износ на износ на контактите, за да надежно пренесе номиналната струја и да оддржи врвната краткосрочна струја во случај на грешки.

Преимущества на прекинувачите со вакуум

• Висока надежност и безбедност

• Имунитет кон околинските услови (прашање, влажност, височина)

• Нула лукски светлеј (без екстерна лукска)

• Компактен размер и долг период на одржување

Овие предности прават прекинувачите со вакуум идеални за употреба во ризични околини како што се хемиски заводи, углене мини, нафтени и гасни инсталации, каде што ризикот од експлозија и противпожарната безбедност се критични.

Реален пример: Перформанса на прекинувачите со вакуум во споредба со ваздушните прекинувачи под услови на грешка

Голем хемиски завод инсталирал два прекинувача — еден ваздушен прекинувач и еден прекинувач со вакуум — во идентични циркуитни конфигурации и ги подложил на истите услови на грешка.

Циркуитот бил конфигуриран како врска, каде што изворите на напон од двата делови на прекинувачот биле несинхронизирани. Ова доведе до преходен напон преку контактниот размак кој се приближува до двојниот номинален напон, што доведе до прекинување на прекинувачот.

Резултати:

• Ваздушен прекинувач:
  Страдал целосно уништување. Капсулата на прекинувачката единица се прцепила, а соседната апаратура на двете страни беше тешко повредена. Било потребно обширно обновување и замена.

• Прекинувач со вакуум:
  Неуспехот бил значително помал агресивен. Последно замена на прекинувачот со вакуум и чиштење на продуктите од арк (сажа) од прекинувачот и компартментот, апаратурата брзо беше враќена во служба.

Заклучок

Прекинувачите со вакуум демонстрираат превисоко содржење на грешки, безбедност и надежност во споредба со ваздушните прекинувачи, особено под тешки преходни прекомерни напони. Нивните запечатени прекинувачи со вакуум го пречат на ширењето на лук, што минимизира повредите и временото на прекинување.

Во експлозивни или гориви околини како што се хемиски заводи и углене мини, операцијата без лук и робустната перформанса на прекинувачите со вакуум им пружаат ясна технологичка и безбедносна предност.