Kā pareizi izvēlēties vakuumu šķīdiniekus

01 Ievads

Vidējā sprieguma sistēmā līkstābu izolētāji ir nepieciešami primārie komponenti. Vakuuma līkstābu izolētāji dominē iekšzemē. Tādēļ, pareizs elektroprojektēšanas process nevar būt atdalīts no pareizas vakuuma līkstābu izolētāju izvēles. Šajā sadaļā mēs apspriedīsim, kā pareizi izvēlēties vakuuma līkstābu izolētājus un bieži sastopamas kļūdas to izvēlē.

02 Īsā gāzes straumes pārtraukšanas jauda nespēc ne jābūt pārāk lielai

Līkstābu izolētāja īsā gāzes straumes pārtraukšanas jauda nespēc ne jābūt pārāk lielai, bet tai jābūt dažām rezervēm, lai nodrošinātu iespējamu tīkla jaudas paplašināšanos, kas varētu radīt lielāku īsā gāzi. Tomēr, praksē, izvēlētā pārtraukšanas jauda bieži ir pārāk augsta.

Piemēram, 10 kV sistēmu galapunktu transformatoru stacijās, šķīdinātavas īsā gāze parasti ir aptuveni 10 kA, un lielākos sistēmās to varētu sasniegt līdz pat 16 kA. Tomēr, elektroprojektēšanas zīmējumos, vakuuma līkstābu izolētāju pārtraukšanas jauda bieži tiek norādīta kā augstāka, piemēram, 31,5 kA vai pat 40 kA. Tāda augsta pārtraukšanas jauda rada nevajadzīgu investīciju. Šajos gadījumos, 20 kA vai 25 kA pārtraukšanas jauda būtu pietiekama. Tomēr, pašlaik, vakuuma līkstābu izolētāji ar 31,5 kA pārtraukšanas jaudu ir plaši pieprasīti un masveidā ražoti, kas samazina ražošanas izmaksas un cenas, tādējādi to izmantošana kļūst plašāka.

Elektroprojektēšanā aprēķinātās īsā gāzes straumes parasti ir augstākas. Iemesls tam ir tāds, ka sistēmas impendanci un kontaktpunktu reibenošanos cilpnī bieži ignorē, veicot aprēķinus. Protams, līkstābu izolētāju pārtraukšanas jauda jāizvēlas, pamatojoties uz maksimālo iespējamo īsā gāzi. Tomēr, īsā gāzes aizsardzības iestatījumu vērtība nedrīkst būt balstīta uz maksimālo īsā gāzi.

Tādēļ, ka īsā gāzēs bieži rodas plīmes, un plīmju reibens ir ļoti augsts. Projektēšanas aprēķinos, īsā gāze tiek uzskatīta par tīru metālisku trīs fāžu īsā gāzi, pieņemot, ka nav plīmju un kontaktpunktu reibenošanās. Faktiskajās kļūdu statistikā, vairāk nekā 80% no īsā gāzēm ir vienfāžas, un plīmes parasti ir klāt īsā gāzes notikumā. Tādējādi, faktiskā īsā gāzes strāva ir daudz zemāka nekā teorētiski aprēķinātā vērtība.

Ja aizsardzības iestatījuma vērtība ir pārāk augsta, tā samazina aizsardzības jūtību vai izraisa momentānās aizsardzības neveiksmīgu darbību. Inženierpraksē, problēma parasti nav tā, ka līkstābu izolētājs nevar pārtraukt, bet gan tas, ka aizsardzības elements neaktivizējas tāpēc, ka iestatījuma vērtība ir pārāk augsta. Starp citu, tīras metāliskas trīs fāžu īsā gāzes notikumi ir reti — tie notiek tikai tad, ja pēc remonta dzelzs dēļa nav noņemta pirms līkstābu izolētāja slēgšanas. Tomēr, dēļa parasti tiek pielikta, izmantojot dēļu slēdzienus vai dēļu vagonus, un ir interlock funkcijas, kas padara tīras metāliskas īsā gāzes notikumus ļoti neiespējamiem.

Elektroprojektēšanas zīmējumos, bieži redzams, ka galvenā ieplūdes līkstābu izolētāja pārtraukšanas jauda ir noteikta vienu līmeni augstāka nekā izplūdes līkstābu izolētāju. Tas nav nepieciešams. Galvenais līkstābu izolētājs apstrādā šķīdinātavas īsā gāzes kļūdas, savukārt izplūdes līkstābu izolētāji apstrādā to attiecīgo līniju kļūdas. Tomēr, tuvāk izplūdes līkstābu izolētāja krājuma pusē, tā kā tā ir tuvu šķīdinātavai, īsā gāzes strāva nav būtiski atšķirīga no šķīdinātavas īsā gāzes strāvas. Tādēļ, galvenā un izplūdes līkstābu izolētāju pārtraukšanas jauda jābūt vienādai.

03 Elektro un mehāniskā ilgums ne jābūt pārāk augstam

Šeit minētais elektroilgums neattiecas uz līkstābu izolētāja spēju atvērt un slēgt noteiktās intervālu laikā ar nomālās vai daļējas krājuma strāvas, bet gan uz tā spēju pārtraukt īsā gāzes strāvu bez uzturēšanas. Par šo skaitli nav valsts standarta. Parasti, ražotāji projektē, lai tā būtu 30 tādi pārtraukumi. Daži ražotāju produkti var apstrādāt līdz pat 50. Lietotāju projektu piedāvājumu dokumentos bieži redzami pārāk augsti prasības pārtraukumu skaitam. Piemēram, viens piedāvājuma dokuments prasīja, lai 12 kV līnijas aizsardzības vakuuma līkstābu izolētājs pārtrauc nomālo īsā gāzes strāvu 100 reizes, ar mehānisko ilgumu 100 000 operācijām un nomālās strāvas pārtraukumu 20 000 reizes — šīs prasības ir neraacionālas.

Pārāk augsts skaitlis īsā gāzes pārtraukumiem nav nepieciešams. Īsā gāze ir liela elektrotehniska negadījuma. Katrs notikums jāuztver kā nopietna negadījuma, kas prasa saknes analīzi un labojumu, lai novērstu tā atkārtošanos. Tādēļ, līkstābu izolētāja efektīvā darbības laikā tas tikai pārtrauc īsā gāzes negadījumus dažas reizes. Jo augstāks sistēmas spriegums, jo lielāks kaitējums, ko rada īsā gāze, bet jo zemāka notikuma varbūtība. Tādēļ, vidējā sprieguma līkstābu izolētājs, kas var pārtraukt 30 īsā gāzes negadījumus, ir pietiekams. Īsā gāzes pārtraukumu tipa testēšana ir dārga. Par 12 kV vakuuma līkstābu izolētāju katrs īsā gāzes pārtraukuma tests šobrīd maksā aptuveni 10 000 CNY. Pārāk daudzu testu veikšana rada lielas izmaksas un nav nepieciešama.

Vai augstāks skaitlis veiksmīgiem pārtraukumiem nozīmē labāko pārtraukuma spēju? Tas ir vēl viens bieži sastopams pārpratums. Vakuuma līkstābu izolētāju īsā gāzes pārtraukuma testēšanas atslēga atrodas pirmajos desmit posmos. Ja līkstābu izolētājs veiksmīgi pārtrauc noteikto strāvu pirmajos desmit testos, tā nākamās darbības parasti ir drošas. Tipa testu statistika parāda, ka izturības trūkuma varbūtība ir visaugstākā pirmajos desmit pārtraukumos un samazinās, kā arī palielinās pārtraukumu skaits. Pēc 30 pārtraukumiem, turpmāko testu izturības trūkuma varbūtība ir gandrīz nulle. Tādēļ, spēja pārtraukt 30 reizes ne nozīmē, ka to nevar pārtraukt 50 — tas vienkārši nozīmē, ka turpmāki testi nav nepieciešami.

Attiecībā uz vakuuma līkstābu izolētāju mehānisko ilgumu, nav nepieciešams pārāk augsti prasības. M1 klase oriģināli nav mazāk nekā 2 000 operācijas, un M2 klase ir tikai 10 000. Tagad, ražotāji konkurē par mehānisko ilgumu — viens apgalvo 25 000, otrs 100 000. Piedāvājumu procesā, dalībnieki salīdzina mehānisko ilgumu vērtības, kas nav nozīmīgs sadalīšanas vakuuma līkstābu izolētājiem. Tomēr, konkrētos lietojumos, piemēram, biežās motoru, loka peceru vai automātiskā kondensatoru kompensācijas līniju pārslēgšanā, vakuuma kontaktori ir vēlākie (SF6 līkstābu izolētāji bieži tiek izmantoti vidējā sprieguma kondensatoru banku pārslēgšanai). Kontaktoriem ir mehāniskais un elektro ilgums, kas pārsniedz miljonu operācijas (to elektro ilgums tiek mērots ar nomālās strāvas pārtraukumu, nevis īsā gāzes strāvas). Nav nepieciešams konkurēt par mehānisko ilgumu līkstābu izolētājos.

04 Pārāk augstas prasības citiem elektrotehniskajiem parametriem

Līkstābu izolētāja īsā termiskā izturība attiecas uz tā spēju izturēt īsā gāzes strāvas termisko spriedzi laikā negadījuma. Tas nav tas pats, kas temperatūras kāpums. Temperatūras kāpuma testēšana ietver ilgstošu nomālās vai noteiktās strāvas caur līkstābu izolētāju, nodrošinot, ka dažādos punktos temperatūras kāpums nepārsniedz noteiktos robežvērtības. Līkstābu izolētāja īsā termiskā izturība parasti tiek testēta 3 sekundes.

Šajā laikā, īsā gāzes strāvas izraisītā siltums nedrīkst bojāt līkstābu izolētāju. 3 sekundes termiskā izturība ir pietiekama. Iemesls tam ir tāds, ka, kad notiek īsā gāze, laika gradētā aizsardzība var ietvert apzinātu aizstāvību, lai nodrošinātu selektivitāti. Laika bāzētajai aizsardzībai, starp blakus esošiem līkstābu izolētājiem jābūt 0,5 sekundes aizstāvībai, lai nodrošinātu selektivitāti. Ja līkstābu izolētāji atšķiras diviem līmeņiem, aizstāvība ir 1 sekunde; ja trīs līmeņiem, 1,5 sekundes. 3 sekundes izturība jau ir pietiekama. Tomēr, daži lietotāji vai dizainēri pieprasa 5 sekundes termisko izturību, kas patiešām nav nepieciešama.

Līkstābu izolētāja slēgšanas procesā, kustīgie un fiksētie kontakti var rebot. Ja rebota laiks ir pārāk ilgs vai trīs fāžu slēgšanas asinhronismus ir liels, starp kontaktiem var notikt sprādziens un atkārtošanās. Atkārtošanās izraisa lādēšanas-izlādēšanas procesu tīklā, palielinot pārvoltāžas grādientu un amplitūdu. Šo pārvoltāžu sauc par kontaktu atkārtošanās pārvoltāžu.

Tā kaitējums var pārsniedzēt vakuuma līkstābu izolētāju strāvas pārtraukuma pārvoltāžu, draudot transformatoru un motoru spirāles izolācijai. Tādēļ, kontaktu rebota laiks un trīs fāžu asinhronisms nedrīkst pārsniedzēt 2 ms. Pašreizējie līkstābu izolētāju parametri tiek ražoti, lai atbilstu šai prasībai. Tomēr, daži lietotāji pieprasa vērtības, kas mazākas par 2 ms, pat pieprasa, lai tās nebūtu vairāk kā 1 ms, kas pārsniedz pašreizējās tehnoloģijas spējas.

05 Negatīvie jautājumi, kas izriet no pārāk augstas vakuuma pārtraukuma moduliņu sākuma strāvas

Vidējā sprieguma vakuuma pārtraukuma moduliņu sākuma nomālā strāva ir 630 A. Pašlaik, daži ražotāji vairs nerādīšo 630 A versijas, un minimālā sākuma strāva ir paaugstināta līdz 1250 A. Tas ir saistīts ar vakuuma pārtraukuma moduliņu ražošanu. Tomēr, tas nes arī sēriju negatīvu sekām. Tā kā vakuuma pārtraukuma moduliņu sākuma strāva ir pārāk augsta, vakuuma līkstābu izolētāji, kas ir montēti ar šiem pārtraukuma moduliņiem, jāpielāgo pārtraukuma moduliņa strāvas reitings.

Tādējādi, visi saistītie komponenti — piemēram, kolonnas, kolonnu iestrāves kontakti un fiksētie kontakti šķīdinātavā — jāpielāgo pārtraukuma moduliņa strāvas reitingam. Tas nes arī smagu netālu metālu materiālu izmantošanu. Piemēram, 12 kV vakuuma līkstābu izolētājs var apgādāt tikai 1000 kVA transformatoru, kura 10 kV pusē nomālā strāva ir tikai 57,7 A. Tomēr, tā kā vakuuma pārtraukuma moduliņa sākuma strāva ir 1250 A, līkstābu izolētājs jāpielāgo 1250 A. Tādējādi, visi līkstābu izolētāja priekšmeti jāpielāgo vismaz 1250 A, un fiksētie kontakti šķīdinātavā arī jāpielāgo vismaz 1250 A, kas rada smagu netālu metālu izmantošanu.

Vēl sliktāk, lietotāji vai dizainēri pieprasa, lai šķīdinātavas galvenās vadītāju strāvas pārnese atbilstu līkstābu izolētājam — t.i., galvenās vadītāju strāvas pārnešanas jāprojektē 1250 A. Reālajā situācijā, 60 A strāvas pārnešanas jauda būtu pietiekama, un tikai minimuma sekcija vada jāpārbauda dinamiskajā un termiskajā stabilitātē, kas nodrošina lielu matēriālu ekonomiju.