Како да изберете вакуумски прекинувачи правилно
01 Предговор
В средноволтните системи, прекинувачите се состојат од незаменими основни компоненти. Вакуумските прекинувачи доминираат на домашниот пазар. Затоа, правилното електричко дизајнирање не може да се одвои од правилната избор на вакуумски прекинувачи. Во овој дел, ќе го обсуштуваме како правилно да се избираат вакуумските прекинувачи и заедно со тоа, честите заблуди во нивниот избор.
02 Прекинувачката способност за краткосрочен стрмни ток не треба да биде премногу висока
Прекинувачката способност на прекинувачот за краткосрочен стрмни ток не мора да биде премногу висока, но треба да има некоја маржина за да се прифати бидешто расширување на капацитетот на мрежата што може да доведе до зголемен краткосрочен стрмни ток. Меѓутоа, во реалното електричко дизајнирање, избраната прекинувачка способност на прекинувачите често е премногу висока.
На пример, во конечните трансформаторски подстанции во системи од 10кV, краткосрочниот стрмни ток на главната шина е повеќето пати околу 10кA, а во системи со поголем капацитет, може да достигне до 16кA. Меѓутоа, во електричните дизајнерски цртежи, прекинувачката способност на вакуумските прекинувачи често е поставена колку што 31,5кA, или дури 40кA. Таква висока прекинувачка способност доведува до губење на инвестиции. Во горепоменатите случаи, прекинувачка способност од 20кA или 25кA би била доволна. Тренутно, меѓутоа, вакуумските прекинувачи со прекинувачка способност од 31,5кA се во голема барање и масов производство, што доведува до намалување на производствените трошоци и цените, па затоа стануваат погодни за широка употреба.
Во електричното дизајнирање, пресметаните краткосрочни стрмни токови обично се на повисока страна. Разлогот е дека системската импеданса и контактната резистенца во количеството на колата често се игнорираат во пресметката. Се разбира, прекинувачката способност на прекинувачите мора да се избере според најголемиот можен краткосрочен стрмни ток. Меѓутоа, поставената вредност за краткосрочна заштита не треба да се базира на најголемиот краткосрочен стрмни ток.
Ова е затоа што во време на краткосрочни стрмни токови често се појавуваат луѓе, а отпорот на лугата е многу висок. Во дизајнерските пресметки, краткосрочните стрмни токови се третираат како чисто метални трифазни краткосрочни стрмни токови, предпоставувајќи дека нема луга и контактна резистенца. Во реалните статистики на грешки, над 80% од краткосрочните стрмни токови се еднофазни, и лугата често се појавуваат во време на краткосрочни стрмни токови. Како резултат, реалниот краткосрочен стрмни ток е многу помал од идеалната пресметана вредност.
Ако поставената вредност за заштита е премногу висока, таа го намалува осетливоста на заштитата или предизвика невработување на инстантанта заштита. Во инженерската практика, проблемот често не е дека прекинувачот не може да прекине, туку дека елементот за заштита не работи поради премногу високи поставени вредности. Помошно, чисто металните трифазни краткосрочни стрмни токови ретко се случуваат - те се случуваат само кога земјинските жице не се махнати по одржба пред да се затвори прекинувачот. Меѓутоа, земјинската врска обично се прави со земјински прекинувачи или земјински возици, и постојат функции за интерлокување, што прави чисто металните краткосрочни стрмни токови екстремно маловеројатни.
Во електричните градежни цртежи, често се гледа дека прекинувачката способност на главниот входен прекинувач е поставена една степен високо од прекинувачката способност на прекинувачите на отводните линии. Ова не е неопходно. Главниот прекинувач се справува со краткосрочни стрмни токови на главната шина, додека прекинувачите на отводните линии се справуваат со грешки во нивните соодветни коли. Меѓутоа, близу до страната на оптерање на прекинувач на отводна линија, поради неговата близина до главната шина, краткосрочниот стрмни ток не е значително различен од краткосрочниот стрмни ток на главната шина. Затоа, прекинувачките способности на главниот и прекинувачите на отводните линии треба да бидат истите.
03 Електричките и механичките животни потреби не мораат да бидат премногу високи
Електричкиот живот кој е споменат овде не се однесува на бројот на пати кога прекинувачот може да отвори и затвори под одредена или делна оптерања на токот во одредени интервали, туку на бројот на пати кога може да прекине краткосрочен стрмни ток без да бара одржба. Нема национален стандард за овој број. Обично, производителите дизајнираат за 30 такви прекинувања. Некои производители произведуваат продукти кои можат да се справат со 50. Во документите за понуди на кориснички проекти, често се гледаат прејасни барања за бројот на прекинувања на краткосрочен стрмни ток. На пример, еден документ за понуда бара 12кV линија за заштита вакуумски прекинувач да прекине одреден краткосрочен стрмни ток 100 пати, со механичен живот од 100,000 операции и прекинување на одреден ток 20,000 пати - овие барања се неразумни.
Прејасни броеви на прекинувања на краткосрочен стрмни ток не се неопходни. Краткосрочната грешка е голема електрична инцидента. Секое појавување треба да се третира како сериозна аварија која бара анализирање на фундаментални причини и корективни акции за да се спречи повторувањето. Затоа, во текот на ефективниот живот на прекинувачот, тој само неколку пати ќе прекине краткосрочни стрмни токови. Колку што системскиот напон е повисок, толку повеќе штета предизвикаат краткосрочните стрмни токови, но веројатноста за појавување е помала. Затоа, средноволтен прекинувач кој може да прекине 30 краткосрочни стрмни токови е доволен. Типот на испитување за прекинување на краткосрочен стрмни ток е скап. За 12кV вакуумски прекинувач, секое прекинување на краткосрочен стрмни ток моментално кошта околу 10,000 RMB. Одвршување на прејасни испитувања доведува до високи трошоци и не е неопходно.
Дали повисок број на успешни прекинувања значи подобра прекинувачка способност? Ова е друга честа заблуда. Клучот до испитувањето на прекинување на краткосрочен стрмни ток на вакуумски прекинувачи се наоѓа во првите децениуми операции. Додека прекинувачот успешно прекине одреден ток во првите децениуми тестови, неговата последична перформанса е општо надежна. Статистичките податоци од типот на испитувањата покажуваат дека веројатноста за неуспех е највисока во првите децениуми прекинувања и постепено се намалува како бројот на прекинувања се зголемува. После 30 прекинувања, веројатноста за неуспех во последични тестови е скоро нула. Затоа, можно е да прекине 30 пати не значи дека не може да прекине 50 - тоа просто значи дека дополнителни тестови не се неопходни.
Според механичкиот живот на вакуумските прекинувачи, нема неопходност за прејасни барања. M1 класата изворно не е помала од 2,000 операции, а M2 класата е само 10,000. Сега, производителите се конкурираат во механички живот - еден тврди 25,000, друг 100,000. Во процесот на понуди, учесниците ги споредуваат вредностите на механичкиот живот, што е беззначајно за вакуумски прекинувачи за дистрибуција. Меѓутоа, во специфични применби како често сврзување на мотори, дугови, или автоматски компензација на кондензатори, вакуумските контактори се подобар избор (SF6 прекинувачи се често користат за сврзување на средноволтни кондензаторски банки). Контакторите имаат механички и електрички живот над 1 милион операции (неговиот електрички живот се мери со прекинување на одреден ток, не на краткосрочен стрмни ток). Нема неопходност да се конкурира со механичкиот живот на прекинувачите.
04 Прејасни барања за други електрички параметри
Краткосрочната препонлива способност на прекинувачот се однесува на неговата способност да издрази термалниот стрес од краткосрочен стрмни ток во време на грешка. Ова не е исто како температурно дигнување. Испитувањето на температурно дигнување вклучува прелагање на одреден или специфициран ток низ прекинувачот за долга време и осигурување дека температурното дигнување на различни точки не преминува одредени лимити. Краткосрочната препонлива способност на прекинувачот обично се испитува за 3 секунди.
Во овој временски период, топлината генерирана од краткосрочниот стрмни ток не смее да повреди прекинувачот. 3-секундна термална препонлива способност е доволна. Разлогот е дека следењето на краткосрочниот стрмни ток, временски градирани заштити можеби вклучуваат намерен задоцнување за да се осигура селективност. За временски базирани заштити, 0,5-секундно задоцнување помеѓу соседни прекинувачи осигурува селективност. Ако прекинувачите се разликуваат со две нивоа, времето на задоцнување е 1 секунда; ако три нивоа, 1,5 секунди. 3-секундна препонлива способност веќе е доволна. Меѓутоа, некои корисници или дизајнери настоятуваат на 5-секундна термална препонлива способност, што наистина не е неопходно.
Во време на затварање на прекинувач, движењето и фиксирани контакти можат да подскока. Ако времето на подскока е премногу долго или асинхронизамот на трифазно затварање е голем, може да се случи пробој и повторно загорнување помеѓу контактите. Повторното загорнување предизвика процес на наелектричување и разнаелектричување во колата, зголемувајќи го стрмниот нагиб и амплитудата на прекомерен напон. Овој прекомерен напон е познат како прекомерен напон од повторно загорнување на контактите.
Неговата опасност може да надмине прекомерниот напон од прекинување на токот на вакуумски прекинувачи, заприрозувајќи го завивниот изолатор на трансформаторите и моторите. Затоа, времето на подскока на контактите и асинхронизамот на трифазно затварање не треба да надмине 2ms. Тековните параметри на прекинувачите се производат за да го задоволат овој услов. Меѓутоа, некои корисници бараат вредности под 2ms, дури и да не надминуваат 1ms, што надминува тековните технички можности.
05 Негативни последици од прејасен почетен ток на вакуумски прекинувачи
Почетниот одреден ток за средноволтни вакуумски прекинувачи е 630A. Тренутно, некои производители веќе не производат верзии од 630A, и минималниот почетен ток се зголеми до 1250A. Ова е поврзано со производството на вакуумски прекинувачи. Меѓутоа, тоа носи серија на негативни последици. Бидејќи почетниот ток на вакуумските прекинувачи е премногу висок, вакуумските прекинувачи собрани со овие прекинувачи мора да се прилагодат на токот на прекинувачот.
Како резултат, сите поврзани компоненти - како што се столбовите, контактите на столбовите и фиксирани контакти во уредите - мора да се прилагодат на токот на прекинувачот. Ова доведува до сериозно губење на нетреба материјали во повеќето случаи. На пример, 12kV вакуумски прекинувач може да снабдува само 1000kVA трансформатор, чиј 10kV страна одреден ток е само 57,7A. Меѓутоа, бидејќи вакуумскиот прекинувач почнува од 1250A, прекинувачот мора да биде одреден за 1250A. Затоа, сите аксесоари на прекинувачот мора да имаат одреден ток од барем 1250A, и фиксирани контактите во уредите мора да бидат одредени за барем 1250A, што доведува до значително губење на нетреба материјали.
Поголемата загуба е дека корисниците или дизајнерите настоятуваат дека преносната способност на главните проводници во уредите мора да се прилагоди на прекинувачот - тоа е, преносната способност на проводникот е дизајнирана за 1250A. Вистински, капацитет од 60A е доволен, и додека минималниот пресечен дијаметар на колата на проводникот преминува динамички и термални проверки, има значително простор за штедење на материјали.
