Pemutus Litar Hampa Raya vs Pemutus Litar Udara: Perbezaan Utama

Pemutus Litar Udara Rendah Voltan vs. Pemutus Litar Vakum: Struktur, Prestasi dan Aplikasi

Pemutus litar udara rendah voltan, juga dikenali sebagai pemutus litar bingkai serbaguna atau pemutus litar bingkai dicetak (MCCBs), direka untuk voltan AC 380/690V dan voltan DC sehingga 1500V, dengan arus pengecam dari 400A hingga 6300A atau bahkan 7500A. Pemutus ini menggunakan udara sebagai medium pemadam lengkung api. Lengkung api dipadam melalui pemanjangan, pembahagian, dan penyejukan oleh saluran lengkung api (jalur lengkung api). Pemutus ini boleh mengganggu arus korsleting sebanyak 50kA, 80kA, 100kA, atau sehingga 150kA.

Komponen Utama dan Fungsionaliti

• Mekanisme Operasi: Terletak di bahagian depan pemutus, ia memberikan kelajuan yang diperlukan untuk pemisahan dan penutupan kontak. Pergerakan kontak yang cepat membantu memanjangkan dan mendinginkan lengkung api, memudahkan padaman.

• Unit Trip Cerdas: Dipasang di samping mekanisme operasi, ini adalah "otak" pemutus litar rendah voltan. Ia menerima isyarat arus dan voltan melalui sensor, mengira parameter elektrik, dan membandingkannya dengan tetapan perlindungan LSIG yang ditetapkan:

• L: Penundaan masa panjang (perlindungan beban berlebihan)

• S: Penundaan masa pendek (perlindungan korsleting)

• I: Segera (trip segera)

• G: Perlindungan kesalahan tanah
  Berdasarkan tetapan ini, unit trip memberi isyarat kepada mekanisme untuk membuka pemutus di bawah beban berlebihan atau korsleting, memberikan perlindungan menyeluruh.

• Ruang Lengkung Api dan Terminal: Terletak di bahagian belakang, ruang lengkung api mengandungi kontak dan saluran lengkung api. Terminal tiga fasa keluaran bawah dilengkapi dengan:

• Sensor arus elektronik (untuk input isyarat ke unit trip)

• Transformator arus elektromagnetik (CTs) (untuk bekalan kuasa operasi ke unit trip)

Mekanisme operasi biasanya mempunyai jangka hayat mekanikal kurang dari 10,000 operasi.

Evolusi dari Pemadaman Udara ke Vakum

Secara historis, pemutus litar udara voltan sederhana wujud tetapi besar, mempunyai kapasiti pemutusan terhad, dan menghasilkan kilatan lengkung api (lengkung api bukan sifar) yang signifikan, menjadikannya tidak selamat dan tidak praktikal.

Sebaliknya, pemutus litar vakum (VCBs) mempunyai susun atur keseluruhan yang serupa: mekanisme operasi di bahagian depan, dan pemutus di bahagian belakang. Namun, pemutus menggunakan pemutus vakum (atau "botol vakum"), yang secara struktur serupa dengan lampu pijar — sebuah amplop kaca atau seramik yang dikosongkan ke vakum tinggi.

Dalam vakum:

• Hanya celah kontak kecil diperlukan untuk memenuhi keperluan isolasi dan voltan tahanan.

• Lengkung api dipadam dengan cepat kerana tiada medium ionizable dan difusi uap logam yang efisien.

Aplikasi Pemutus Litar Vakum

Pemutus litar vakum telah berkembang pesat dan kini digunakan secara meluas dalam sistem rendah voltan, voltan sederhana, dan voltan tinggi:

• VCBs Rendah Voltan: Biasanya berpengecam 1.14kV, dengan arus pengecam sehingga 6300A dan kapasiti pemutusan korsleting sehingga 100kA.

• VCBs Voltan Sederhana: Paling umum dalam julat 3.6–40.5kV, dengan arus sehingga 6300A dan kapasiti pemutusan sehingga 63kA. Lebih dari 95% peralatan switchgear voltan sederhana kini menggunakan pemutusan vakum.

• VCBs Voltan Tinggi: Pemutus satu kutub telah mencapai 252kV, dan pemutus litar vakum 550kV telah dicapai melalui pemutus bersiri-siri yang tersambung.

Perbezaan Reka Bentuk Utama

Berbeza dengan pemutus litar udara yang menggunakan spring kontak, pemutus litar vakum memerlukan mekanisme operasi untuk:

• Memberikan kelajuan pembukaan dan penutupan yang mencukupi

• Memastikan tekanan kontak yang mencukupi

Tekanan kontak ini harus tetap mencukupi walaupun selepas aus kontak hingga 3mm, untuk menghantar arus pengecam dan menahan arus singkat puncak semasa gangguan.

Kelebihan Pemutus Litar Vakum

• Ketepatan dan keselamatan yang tinggi

• Tidak terpengaruh oleh keadaan persekitaran (debu, kelembaban, ketinggian)

• Tiada kilatan lengkung api (tiada lengkung api luar)

• Ukuran kompak dan selang penyelenggaraan yang panjang

Kelebihan-kelebihan ini menjadikan pemutus vakum ideal untuk digunakan dalam persekitaran berbahaya seperti kilang kimia, tambang batu bara, fasilitas minyak & gas, di mana risiko letupan dan keselamatan kebakaran sangat penting.

Kajian Kasus Dunia Nyata: Prestasi Pemutus Vakum vs. Pemutus Udara Semasa Gangguan

Sebuah kilang kimia besar memasang dua pemutus litar — satu pemutus litar udara dan satu pemutus litar vakum — dalam konfigurasi litar yang sama dan mengujinya dengan keadaan gangguan yang sama.

Litar tersebut adalah konfigurasi penghubung, di mana sumber daya di kedua sisi pemutus tidak sinkron. Ini mengakibatkan voltan sementara merentasi celah kontak mendekati dua kali voltan pengecam, menyebabkan kegagalan pemutus.

Keputusan:

• Pemutus Litar Udara:
  Mengalami kehancuran sepenuhnya. Enklousur unit pemutus pecah, dan peralatan switchgear di kedua sisi mengalami kerosakan yang serius. Rekonstruksi dan penggantian luas diperlukan.

• Pemutus Litar Vakum:
  Kejadian kegagalannya jauh kurang dahsyat. Selepas mengganti pemutus vakum dan membersihkan produk arang (soot) dari pemutus dan bilik, peralatan switchgear dapat dipulihkan dengan cepat.

Kesimpulan

Pemutus litar vakum menunjukkan kandungan gangguan, keselamatan, dan ketepatan yang lebih baik berbanding pemutus udara, terutamanya di bawah overvoltase sementara yang ekstrem. Pemutus vakum tertutup mereka mencegah penyebaran lengkung api, mengurangkan kerosakan dan masa henti.

Dalam persekitaran mudah letupan atau mudah terbakar seperti kilang kimia dan tambang batu bara, operasi tanpa lengkung api dan prestasi yang kukuh pemutus litar vakum memberikan kelebihan teknologi dan keselamatan yang jelas.