Hoe kies jy Vakuümsirkelbrekeers korrek?

01 Inleiding

In middelspanningsstelsels is skakelaars onmisbare primêre komponente. Vakuümskakelaars domineer die inheemse mark. Daarom is korrekte elektriese ontwerp onlosmaakbaar van die regte keuse van vakuümskakelaars. In hierdie afdeling sal ons bespreek hoe om vakuümskakelaars korrek te kies en algemene misverstande in hul keuse.

02 Kortsluitstrykvermoë behoef nie te hoog te wees nie

Die kortsluitstrykvermoë van 'n skakelaar behoef nie te hoog te wees nie, maar moet 'n bietjie speelruimte hê om toekomstige netkapasiteitsekspanse te akkommodeer wat kan lei tot verhoogde kortsluitstryke. Echter, in werklike elektriese ontwerp word die gekose strykvermoë van skakelaars dikwels te hoog.

Byvoorbeeld, in eindgebruiker-transformatorsubstasies binne 10kV-stelsels, is die busbar kortsluitstryk meestal omtrent 10kA, en in groter-kapasiteitsstelsels kan dit tot 16kA bereik. Echter, in elektriese ontwerptekeninge word die strykvermoë van vakuümskakelaars dikwels so hoog as 31.5kA, of selfs 40kA, gespesifiseer. So 'n hoë strykvermoë lei tot verspande belegging. In bo genoemde gevalle sou 'n strykvermoë van 20kA of 25kA voldoende wees. Tans word egter vakuümskakelaars met 31.5kA strykvermoë in groot vraag en massief vervaardig, wat lei tot verminderde vervaardigingskoste en pryse, en dus breër aanvaarding.

In elektriese ontwerp is berekenaars kortsluitstryke gewoonlik aan die hoër kant. Die rede hiervoor is dat stelselimpedansie en kontakweerstand in die sirkelroete dikwels genegeer word tydens berekening. Natuurlik moet die strykvermoë van skakelaars gebaseer word op die maksimum moontlike kortsluitstryk. Echter, die kortsluitbeskermingsinstellingswaarde moet nie op die maksimum kortsluitstryk gebaseer word nie.

Dit is omdat bogen dikwels voorkom tydens kortsluite, en bo-againstand is baie hoog. In ontwerp-berekeninge word kortsluite as puur metalliese driefase kortsluite behandel, sonder bo of kontakweerstand. In werklike foute-statistiek is meer as 80% van kortsluite eenfase, en bogen is byna altyd teenwoordig tydens kortsluittypiese insidensies. As gevolg hiervan is die werklike kortsluitstryk baie laer as die ideale berekenaarswaarde.

As die beskermingsinstellingswaarde te hoog is, verlaag dit beskermingsempatiekheid of veroorsaak dit dat onmiddellike beskerming nie funksioneer nie. In ingenieurspraktyk is die probleem dikwels nie dat die skakelaar nie stryk nie, maar dat die beskermingselement weens te hoë instellingswaardes nie aktiveer word nie. By die weg, puur metalliese driefase kortsluite kom selde voor—hulle gebeur net wanneer grondwye na onderhoud nie verwyder word voordat die skakelaar toegevoeg word nie. Echter, grondwording word gewoonlik deur grondskake of grondrolstoelle gedoen, en interlocks is in plek, wat puur metalliese kortsluite uiterst onwaarskynlik maak.

In elektriese konstruksietekeninge word dit dikwels gesien dat die strykvermoë van die hoofinkomstige skakelaar een vlak hoër gespesifiseer word as dié van voeder-skakelaars. Dit is onnodig. Die hoofskakelaar hanteer busbar kortsluitfout, terwyl voeder-skakelaars fout in hul respektiewe sirkels hanteer. Echter, naby die belastingkant van 'n voeder-skakelaar, as gevolg van sy nabyheid tot die busbar, is die kortsluitstryk nie beduidend verskillend van die busbar kortsluitstryk nie. Dus moet die strykvermoë van die hoof- en voeder-skakelaars dieselfde wees.

03 Elektriese en meganiese lewensvereistes behoef nie te hoog te wees nie

Die elektriese lewe wat hier vermeld word, verwys nie na die aantal keer wat 'n skakelaar kan oop en toe maak onder bepaalde tye by bepaalde laststrome, maar eerder na die aantal keer wat dit kortsluitstryk kan stryk sonder instandhouding. Daar is geen nasionale standaard vir hierdie getal nie. Gewoonlik word 30 sulke strykkinge deur vervaardigers ontwerp. Sommige vervaardigers se produkte kan 50 handhaaf. In aanbiedingsdokumente vir gebruikersprojekte word dit dikwels gesien dat onnodig hoë vereistes gestel word vir die aantal kortsluitstryk strykkinge. Byvoorbeeld, 'n enkele aanbiedingsdokument het 'n 12kV lynbeskerming vakuümskakelaar gevra om die bepaalde kortsluitstryk 100 keer te stryk, met 'n meganiese lewe van 100 000 operasies en bepaalde stroom strykking 20 000 keer—hierdie vereistes is onredelik.

Ondnodig hoë getalle kortsluitstryk strykkinge is onnodig. 'n Kortsluitfout is 'n groot elektriese insidensie. Elke voorval moet as 'n ernstige ongeluk behandel word wat grondbeginselanalise en korrigerende aksies benodig om herhalings te voorkom. Dus, oor die effektiewe lewetyd van 'n skakelaar, sal dit slegs 'n paar keer kortsluitfout stryk. Hoe hoër die stelspanning, hoe groter die skade veroorsaak deur kortsluite, maar die waarskynlikheid van voorkoms is laer. Dus, 'n middelspanningskakelaar wat 30 kortsluitstryk strykkinge kan handhaaf, is voldoende. Tipeproefneming vir kortsluitstryk is duur. Vir 'n 12kV vakuümskakelaar kost elke kortsluitstryk proefneming tans ongeveer 10 000 RMB. Oormatige proefnemings veroorsaak hoë koste en is onnodig.

Beteken 'n hoër getal suksesvolle strykkinge beter strykvermoë? Dit is 'n ander algemene misverstand. Die sleutel tot vakuümskakelaar kortsluitstrykproefneming lê in die eerste tien operasies. As die skakelaar suksesvol die spesifieke stroom in die eerste tien proefnemings stryk, is sy volgende prestasie gewoonlik betroubaar. Statistiese data van tipeproefnemings wys dat die waarskynlikheid van mislukking die hoogste is tydens die eerste tien strykkinge en geleidelik afneem as die aantal strykkinge toeneem. Na 30 strykkinge is die waarskynlikheid van mislukking in latere proefnemings byna nul. Dus, om 30 keer te kan stryk, beteken nie dat dit nie 50 keer kan stryk nie—dit beteken net dat verdere proefnemings onnodig is.

Oor die meganiese lewe van vakuümskakelaars, is daar geen behoefte aan onnodig hoë vereistes nie. M1 klasse is oorspronklik nie minder as 2 000 operasies, en M2 klasse is slegs 10 000. Tans konkurreer vervaardigers in meganiese lewe—een beweer 25 000, 'n ander 100 000. In aanbiedingsprosesse vergelyk deelnemers meganiese lewe waardes, wat vir distribusie-doelwitte vakuümskakelaars betekenisloos is. Echter, in spesifieke toepassings soos gereelde switsoor van motore, boogovens, of outomatiese kondensator-kompensasie-sirkels, is vakuümkontakteurs meer geskik (SF6 skakelaars word algemeen gebruik vir switsoor van middelspanningskondensatorbankke). Kontakteurs het meganiese en elektriese lewes wat meer as een miljoen operasies oorskry (hul elektriese lewe word gemeet deur bepaalde stroom strykking, nie kortsluitstryk nie). Daar is geen behoefte om op meganiese lewe te konkurreer in skakelaars nie.

04 Ondnodig hoë vereistes vir ander elektriese parameters

Die korttydse weerstandvermoë van 'n skakelaar verwys na sy vermoë om die termiese spanning van kortsluitstryk tydens 'n fout te weerstaan. Dit is nie dieselfde as temperatuurstyg nie. Temperatuurstygproefnemings behels die doorgawing van bepaalde stroom deur die skakelaar vir 'n lang tyd en verseker dat temperatuurstyg by verskillende punte nie bepaalde limiete oorskry nie. Die korttijdse weerstandvermoë van 'n skakelaar word gewoonlik vir 3 sekondes getoets.

Binne hierdie tyd mag die hitte gegenereer deur die kortsluitstryk nie die skakelaar beskadig nie. 'n 3-sekondes termiese weerstandvermoë is voldoende. Die rede hiervoor is dat na 'n kortsluit, tydgegradeerde beskerming kan 'n opsettelike vertragting behels om selektiwiteit te verseker. Vir tydgebaseerde beskerming, verseker 'n 0,5-sekondes vertragting tussen naaste skakelaars selektiwiteit. As skakelaars twee vlakke verskil, is die uitkopsvertragting 1 sekonde; as drie vlakke, 1,5 sekondes. 'n 3-sekondes weerstandvermoë is reeds voldoende. Echter, sommige gebruikers of ontwerpers staan vas op 'n 5-sekondes termiese weerstandvermoë, wat waarlik onnodig is.

Tydens die sluitproses van 'n skakelaar, kan die beweeglike en vaste kontakte spring. As die springs tyd te lank is of die driefase sluitasynchrone groot is, kan inslag en herinslag tussen die kontakte voorkom. Herinslag veroorsaak 'n laai-ontlaai-proses in die sirkel, wat die steilheid en amplitude van oorvoltage verhoog. Hierdie oorvoltage staan bekend as kontakte herinslag oorvoltage.

Sy gevaar kan selfs die stroom knip oorvoltage van vakuümskakelaars oorskry, wat die winding-isolasie van transformators en motore bedreig. Dus, die kontakte springs tyd en driefase asynchrone mag nie meer as 2ms wees nie. Huidige skakelaarparameters word vervaardig om aan hierdie vereiste te voldoen. Echter, sommige gebruikers eis waardes minder as 2ms, selfs dat dit nie meer as 1ms moet wees nie, wat huidige tegniese vermoë oorskry.

05 Negatiewe kwessies veroorsaak deur onnodig hoë beginstroom van vakuümskuibers

Die begin bepaalde stroom vir middelspannings vakuümskuibers is 630A. Tans produseer sommige vervaardigers nie meer 630A weergawes nie, en die minimum beginstroom het verhoog tot 1250A. Dit is verband hou met vakuümskuiber vervaardiging. Echter, dit bring 'n reeks negatiewe gevolge. Omdat die beginstroom van vakuümskuibers te hoog is, moet vakuümskakelaars saamgestel met hierdie skuibers die skuibers stroomvermoë pas.

Daarom moet alle geassosieerde komponente—soos polkolomme, ingesteek kontakte op polkolomme, en vaste kontakte in skakelbords—ook die skuibers stroomvermoë pas. Dit lei tot ernstige verspilling van niet-ferrometaal materiaal in die meeste gevalle. Byvoorbeeld, 'n 12kV vakuümskakelaar mag slegs 'n 1000kVA transformator voorsien, waarvan die 10kV-kant bepaalde stroom slegs 57,7A is. Echter, aangesien die vakuümskuiber begin by 1250A, moet die skakelaar bepaalde stroom 1250A hê. Gevolglik moet alle accessoires van die skakelaar 'n bepaalde stroom van ten minste 1250A hê, en die vaste kontakte in die skakelbord moet ook bepaalde stroom van ten minste 1250A hê, wat tot aansienlike verspilling van niet-ferrometaal lei.

Worse, gebruikers of ontwerpers staan vas dat die stroomvermoë van die hoofgeleiders in die skakelbord moet pas met dié van die skakelaar—d.w.s., die geleider se stroomvermoë word ontwerp vir 1250A. In werklikheid is 'n vermoë van 60A voldoende, en as die minimum doorsnee van die sirkelgeleider dinamiese en termiese stabiliteitstoetse deurstaan, is daar aansienlike ruimte vir materiaalbesparing.