Miten valita vakuumpyynnystykkeet oikein
01 Esittely
Keskijännitejärjestelmissä sulake on välttämätön ensisijainen komponentti. Tyhjiökytkimet hallitsevat kotimarkkinoita. Siksi oikea sähkösuunnittelu ei ole erottamissa tyhjiökytkinten oikeasta valinnasta. Tässä osassa keskustelemme tyhjiökytkinten oikeasta valinnasta ja yleisistä väärinkäsityksistä niiden valinnassa.
02 Suljetun sähkövirtauksen katkaisukapasiteetti ei tarvitse olla liian suuri
Suljetun sähkövirtauksen katkaisukapasiteetin ei tarvitse olla liian suuri, mutta sen pitäisi olla hieman marginaalia tulevan verkoston kapasiteettia laajentumisen varalta, mikä voi johtaa kasvaviin suljetun sähkövirtauksen arvoihin. Kuitenkin todellisessa sähkösuunnittelussa valittu katkaisukapasiteetti kytkimille on usein liian korkea.
Esimerkiksi 10 kV -järjestelmien loppukäyttäjien muuntajalaitoksissa pääsähköjohtimen suljetun sähkövirtauksen arvo on yleensä noin 10 kA, ja suurempien kapasiteettisten järjestelmien tapauksessa se voi nousta jopa 16 kA:aan. Kuitenkin sähkösuunnittelun piirroksissa tyhjiökytkinten katkaisukapasiteetti määritellään usein jopa 31,5 kA:ksi tai jopa 40 kA:ksi. Tällainen korkea katkaisukapasiteetti johtaa turhaksi investoinniksi. Edellä mainituissa tapauksissa 20 kA tai 25 kA olisi riittävä. Nykyisin kuitenkin 31,5 kA:n katkaisukapasiteetin tyhjiökytkimet ovat suosittuja ja massatuotannossa, mikä alentaa tuotantokustannuksia ja hintoja, joten ne ovat yleistyneet.
Sähkösuunnittelussa laskettu suljetun sähkövirtauksen arvo on yleensä korkeampi puolelle. Syy tähän on, että järjestelmän impedanssi ja yhteyden yhteydessä oleva kosketusvastus usein jätetään huomiotta laskennassa. Tietenkin kytkimien katkaisukapasiteetti on valittava mahdollisimman suuren suljetun sähkövirtauksen perusteella. Kuitenkaan suljetun sähkövirtauksen suojarajoitusarvo ei saa perustua suurimpaan mahdolliseen suljetun sähkövirtauksen arvoon.
Tämä johtuu siitä, että suljetun sähkövirtauksen yhteydessä syntyvät usein kaaret, ja kaaren vastus on hyvin korkea. Suunnittelulaskennassa suljetut sähkövirrat käsitellään puhtaana metallisena kolmifaseisena sulkemisena, ilman kaarta ja kosketusvastusta. Todellisissa vika-tilastossa yli 80 % sulkemisista on yksipaikallisia, ja kaaret ovat läsnä lähes kaikissa suljetun sähkövirtauksen tapauksissa. Tämän vuoksi todellinen suljetun sähkövirtauksen arvo on paljon pienempi kuin laskennallisesti saatu arvo.
Jos suojarajoitusarvo on liian korkea, se vähentää suojan herkkyyttä tai aiheuttaa välittömän suojan toimivuuden epäonnistumisen. Insinöörimääräisessä käytännössä ongelma on usein se, että kytkimen katkaiseminen ei epäonnistu, vaan suojakomponentti ei aktivoitu liian korkean rajoitusarvon vuoksi. Lisäksi puhtaat metalliset kolmifaseiset sulkemiset ovat harvinaisia – ne tapahtuvat vain, jos ylläpitotoimintojen jälkeen maanjohdot eivät ole poistettu ennen kytkimen sulkemista. Kuitenkin maanjohdot tehdään yleensä maanjohdisteilla tai maanjohdinvälillä, ja lukitusfunktiot ovat paikallaan, joten puhtaat metalliset sulkemiset ovat erittäin epätodennäköisiä.
Sähkösuunnittelupiirroksissa on yleistä nähdä, että pääsyöttökynnyskytkimen katkaisukapasiteetti on määritelty yhden luokan korkeammaksi kuin reitin kytkimien. Tämä ei ole tarpeen. Pääkytkin käsittelee pääsähköjohtimen sulkemiset, kun taas reitin kytkimet käsittelevät omien reittinsä sulkemiset. Kuitenkin reitin kytkimen lähellä, lähellä pääsähköjohtimia, suljetun sähkövirtauksen arvo ei ole merkittävästi erilainen kuin pääsähköjohtimen suljetun sähkövirtauksen arvo. Siksi pää- ja reitin kytkimien katkaisukapasiteetit tulisi olla samat.
03 Sähköinen ja mekaaninen elinkaari ei tarvitse olla liian korkea
Tässä mainittu sähköinen elinkaari ei viittaa kytkimen kykyyn avata ja sulkea säännönmukaisesti tai osittain ladattuna sähkövirralla määritellyillä väliajoin, vaan kytkimen kykyyn katkaista suljetun sähkövirtauksen ilman huollon tarvetta. Tälle numeroille ei ole kansallista standardia. Yleensä valmistajat suunnittelevat 30 sellaista katkaisua. Joidenkin valmistajien tuotteet voivat käsitellä 50. Käyttäjien hankintatarjousasiakirjoissa on yleistä nähdä liian korkeita vaatimuksia suljetun sähkövirtauksen katkaisujen määrälle. Esimerkiksi yksi tarjousasiakirja vaati 12 kV -linjasuojan tyhjiökytkimen katkaisevan säännöllisen suljetun sähkövirtauksen 100 kertaa, mekaanisen elinkaarin olevan 100 000 toimintoa ja säännöllisen sähkövirran katkaisun 20 000 kertaa – nämä vaatimukset ovat epärealistisia.
Liian monta suljetun sähkövirtauksen katkaisua on tarpeeton. Suljetun sähkövirtauksen virhe on vakava sähkövirhe. Jokainen tapahtuma tulisi kohdella vakavana onnettomuutena, joka vaatii syypäinanalyysin ja korjaustoimet estääkseen uudelleen esiintymisen. Siksi kytkimen tehokkaan käyttöajan aikana se katkaisee suljetun sähkövirtauksen vain muutamia kertoja. Mitä korkeampi järjestelmän jännite, sitä suurempi on suljetun sähkövirtauksen aiheuttama vahingoitus, mutta sitä pienempi on esiintymisen todennäköisyys. Näin ollen 30 suljetun sähkövirtauksen katkaisua kykenevä keskijännitekytkin on riittävä. Suljetun sähkövirtauksen katkaisun tyypitesteihin liittyy korkeat kustannukset. 12 kV -tyhjiökytkimelle jokainen suljetun sähkövirtauksen katkaisutesti maksaa tällä hetkellä noin 10 000 CNY. Liian monien testien suorittaminen aiheuttaa korkeat kustannukset ja on tarpeetonta.
Tarkoittaako suurempi onnistuneiden katkaisujen määrä parempaa katkaisukykyä? Tämä on toinen yleinen väärinkäsitys. Tyhjiökytkimen suljetun sähkövirtauksen katkaisutestauksen avain on ensimmäisissä kymmenessä toiminnossa. Kunhan kytkin onnistuu katkaisemaan määritellyn sähkövirran ensimmäisissä kymmenessä testissä, sen jälkeinen suoritus on yleensä luotettava. Tyypitestien tilastotiedot osoittavat, että epäonnistumisen todennäköisyys on korkeinta ensimmäisissä kymmenessä katkaisussa ja vähenee katkaisujen määrän lisääntyessä. 30 katkaisun jälkeen seuraavien testien epäonnistumisen todennäköisyys on lähes nolla. Siksi kyky katkaista 30 kertaa ei tarkoita, etteikö se voisi katkaista 50 kertaa – se tarkoittaa vain, ettei lisätestausta ole tarpeen.
Tyhjiökytkimien mekaanisen elinkaarin suhteen ei ole tarpeen asettaa liian korkeita vaatimuksia. M1-luokan on alkuperäisesti vähintään 2 000 toimintoa, ja M2-luokan on vain 10 000. Nyt valmistajat kilpailevat mekaanisen elinkaarin suhteen – yksi väittää 25 000, toinen 100 000. Tarjousprosesseissa osallistujat vertailevat mekaanisen elinkaarin arvoja, mikä on merkityksetöntä jakelukäyttötarkoituksiin tarkoitettuille tyhjiökytkimille. Kuitenkin tietyissä sovelluksissa, kuten moottorien, kaasuvalkojen tai automaattisten kondensaattoriyhdistelmien useissa sulkemisissa, tyhjiöyhteystulppaat ovat sopivampia (SF6-kytkimet ovat yleisiä keskijännitekondensaattoriyhdistelmien sulkemiseen). Yhteystulppaatilla on yli miljoona toimintoa mekaanisessa ja sähköisessä elinkaarisessa (niiden sähköinen elinkaari mitataan säännöllisen sähkövirran katkaisulla, ei suljetun sähkövirtauksen katkaisulla). Kytkimissä ei ole tarpeen kilpailla mekaanisen elinkaarin suhteen.
04 Muut sähköparametrien liian korkeat vaatimukset
Kytkimen lyhytaikainen kestävyysviiva viittaa sen kykyyn kestää sulkemisen sähkövirtauksen lämmönpaineen virheen aikana. Tämä ei ole sama kuin lämpötilan nousu. Lämpötilan nousun testaus sisältää säännöllisen tai määritellyn sähkövirran ohjaamisen kytkimen läpi pitkään ja varmistamisen, ettei lämpötilan nousu eri pisteissä ylitä määriteltyjä rajoja. Kytkimen lyhytaikainen kestävyysviiva testataan yleensä 3 sekunnissa.
Tässä ajassa suljetun sähkövirtauksen aiheuttama lämpö ei saa vahingoittaa kytkintä. 3 sekunnin lämpökestävyys on riittävä. Syynä tähän on, että sulkemisen jälkeen ajan suhteen graduoitu suojaus voi sisältää tahallista viivettä varmistaakseen valikoivuuden. Ajan suhteen suojalle 0,5 sekunnin viive rinnakkaisissa kytkimissä varmistaa valikoivuuden. Jos kytkimet eroavat kahdella tasolla, purkautumisviive on 1 sekunti; jos kolmella tasolla, 1,5 sekuntia. 3 sekunnin kestävyys on jo riittävä. Kuitenkin jotkut käyttäjät tai suunnittelijat vaativat 5 sekunnin lämpökestävyyttä, mikä on todella tarpeetonta.
Kytkimen suljetessaan liikkuvat ja kiinteät yhteydet voivat pomppia. Jos pomppiaika on liian pitkä tai kolmifaseinen sulkeutumisen epäsynkronisuus on suuri, voidaan syntyä rikkoutumisia ja uudelleensulkeutumisia yhteyksissä. Uudelleensulkeutuminen aiheuttaa sähkövirtauksessa lataus-purkautumisprosessin, joka lisää ylivirtauksen jyrkkeyttä ja amplitudia. Tämä ylivirtaus tunnetaan nimellä yhteyden uudelleensulkeutumisen ylivirtaus.
Sen vaara voi ylittää jopa tyhjiökytkimien sähkövirran katkaisun ylivirtauksen, uhkaamalla muuntajien ja moottorien vaiheiden välisen eristelyn. Siksi yhteyden pomppiaika ja kolmifaseinen epäsynkronisuus eivät saa ylittää 2 ms. Nykyiset kytkimen parametrit on valmistettu tämän vaatimuksen mukaisesti. Kuitenkin jotkut käyttäjät vaativat arvoja alle 2 ms, jopa alle 1 ms, mikä ylittää nykyiset tekniset kykyt.
05 Negatiiviset ongelmat liian korkean aloitusvirtauksen aiheuttamana tyhjiökatkaisimissa
Keskijänniteen tyhjiökatkaisijoiden aloitusvirta on 630 A. Nykyään jotkut valmistajat eivät enää valmista 630 A -versioita, ja vähimmäisaloitusvirta on noussut 1250 A:ksi. Tämä liittyy tyhjiökatkaisijoiden valmistukseen. Se kuitenkin tuo mukanaan sarjan negatiivisia seurauksia. Koska tyhjiökatkaisijoiden aloitusvirta on liian korkea, tyhjiökytkimet, jotka on koottu näillä katkaisimilla, on oltava yhteensopivia katkaisijoiden virta-arvolla.
Näin ollen kaikki liittyvät komponentit, kuten pylväät, pylväiden liitännät ja kytkinten kiinteät yhteydet, on myös oltava yhteensopivia katkaisijoiden virta-arvolla. Tämä johtaa usein vakavaan ei-ferrometalliseen materiaaliin liittyvään tuhlaamiseen. Esimerkiksi 12 kV -tyhjiökytkin voi toimittaa vain 1000 kVA -muuntajaan, jonka 10 kV -puolen säännöllinen sähkövirta on vain 57,7 A. Kuitenkin, koska tyhjiökatkaisija aloittaa 1250 A:lla, kytkimen on oltava luokiteltu 1250 A:ksi. Tämän seurauksena kaikki kytkimen lisävarusteet on oltava vähintään 1250 A:ksi luokiteltuja, ja kytkinten kiinteät yhteydet on oltava vähintään 1250 A:ksi luokiteltuja, mikä johtaa huomattavaan ei-ferrometallisen materiaalin tuhlaamiseen.
Pahempaa on, että käyttäjät tai suunnittelijat vaativat, että kytkinten pääsähköjohtimien virtayhteensopivuuden on oltava sama kuin kytkimen – eli sähköjohtimen virtayhteensopivuuden on oltava suunniteltu 1250 A:ksi. Todellisuudessa 60 A on riittävä, ja jos vain sähköjohtimen vähimmäispinta-ala läpäisee dynaamisen ja lämpöstabiilisuuden tarkistukset, on huomattavaa avaruutta materiaalien säästämiseen.
