Mi történik amikor egy vakuum átmenetkiváltó elveszíti a vakuumát Valós teszt eredmények felbecsülve

Mi történik, ha egy vakuum leállító elveszíti a vakuumát?

Ha egy vakuum leállító elveszíti a vakuumát, a következő működési forgatókönyveket kell figyelembe venni:

• Kapcsolók megnyitása

• Záró művelet

• Zárt állapotban, normál működés

• Megnyitás és normál áram megszakítása

• Megnyitás és hibajelenség áramának megszakítása

Az a, b és c esetek relatív egyszerűek. Ezekben a helyzetekben a rendszer általában nem érintett a vakuum elvesztése miatt.

Azonban a d és e esetek további tárgyalást igényelnek.

Tegyük fel, hogy egy háromfázisú elosztó vakuum körzeteltető egy poluson elveszíti a vakuumát. Ha a hibás körzeteltető által szolgáltatott terhelés delta-kapcsolású (földetlen) terhelés, az átkapcsolási műveletek nem vezetnek hibához. Lényegében semmi sem történik. A két egészséges fázis (pl. Fázis 1 és Fázis 2) sikeresen megszakítja a körzetet, és a hibás fázis (Fázis 3) áramának természetes módon megszűnik.

Egy másik helyzet alakul ki a földes terhelések esetén. Ebben az esetben a két egészséges fázis megszakítása nem állítja le a hibás fázisban folyó áramot. A fázis 3-ban egy ív marad, amelyet semmi sem szüntethet meg, és ez az áram folytatódik, amíg a holtállomány védelme be nem lép. Az eredmény általában a körzeteltető katasztrofális károsodása.

Mivel a 3–15 kV tartományban használt vakuum körzeteltetők főleg földes rendszerekben kerülnek alkalmazásra, évekkel ezelőtt vizsgáltuk a hibás leállító hatásait a laboratóriumunkban. Szándékosan kitettük egy vakuum leállítót atmoszferikus nyomásnak ("lapítottuk") és ezután teljes rövidzárlék-megszakítási teszten vetettük a körzeteltetőt.

Ahogy előre láttuk, a "lapított" leállító nem tudta megszüntetni a hibát a sérült fázisban, és elpusztult. A laboratórium holtállomány védelme sikeresen megszüntette a hibát.

A teszt után a körzeteltetőt eltávolították a kapcsolókészülékből. Súlyosan szénszennyezett volt, de mechanikailag intakt. A füst és a szén a körzeteltetőről és a kapcsolókészülékről tisztítva, a hibás egységet lecseréltek, és a körzeteltetőt újra beállították a részlegbe. Ugyanazon napon, később, egy másik rövidzárlék-tesztet végzett sikeresen. Az ilyen laboratóriumi tesztek eredményeit éveknyi mezői tapasztalat is megerősítette.

Az egyik ügyfélünk, egy nagy kémiai vállalat, hasonló körzetkonfigurációk esetén izolált hibákat tapasztalt (egy légitartós, egy vakuum körzeteltetővel) két különböző országban. Mindkettő közös körzetkonfigurációt és hibaformát osztott meg: egy összekötő körzet, ahol a körzeteltető mindkét oldalán található energiaforrások aszinkron voltak, majdnem kétszeres a nominális feszültséget alkalmazták a kapcsolókapcsolatokon. Ez okozta a körzeteltető hibáját.

Ezek a hibák az ANSI/IEEE iránymutatások megsértéséből, és a körzeteltető tervezési specifikációinak jelentős túllépéséből adódtak. Nem jelzik tervezési hibát. Azonban a károk mértéke tanulságos:

• A légitartós körzeteltető esetében a berendezés burkolata erősen megrupt. A körzeteltető mindkét oldalán lévő szomszédos kapcsolókészülékre jelentős károsodás jelentkezett, ami nagyobb felújítást igényelt. A körzeteltető teljes veszteség volt.

• A vakuum körzeteltető esetében a hiba jelentősen kevésbé erőteljes volt. A hibás vakuum leállítót lecseréltek, a kapcsoló és a részlegből tisztították az ív-termékeket (szén), és a rendszert újra használatba vitték.

Széleskörű laboratóriumi tesztein, ahol rendszeresen a vakuum leállítókat a határukig terheli, támogatják ezeket a valós világ eredményeit.

Nemrégiben több nagy teljesítményű tesztet végzett a laboratóriumunkban, hogy kiértékelje a "lecsapott" vakuum leállítókkal történő megszakítási kísérleteket. A leállító logiszaiba kicsi lyukat (kb. 3 mm átmérőjű) forrottunk, hogy szimuláljuk a vakuum elvesztését. Az eredmények tanúsítottak:

• Egy 1 310 A normál áramot (nominális folyamatos áram: 1 250 A) egy vakuum körzeteltető egyik polusa megszakította. Az áram 2,06 másodpercig folyt a "hibás" körzeteltetőn, amíg a laboratórium holtállomány védelme megszüntette a hibát. Nincs rész kivitelezve, a körzeteltető nem robbant, csak a leállító logisza festéke puhult. Más károsodás nem történt.

• A körzeteltető második polusa megpróbálta megszakítani 25 kA-t (nominális megszakítási áram: 25 kA). Az ív 0,60 másodpercig tartott, amíg a laboratórium körzeteltetője megszüntette a hibát. Az ív lyukat égött a leállító logisza oldalán. Nem volt robbanás vagy repülő szemcsék. Villanó részecskék szökkenek ki a lyukból, de nem károsodott a gépi elemek vagy a szomszédos körzeteltetők. A károsodás csak a hibás leállítóra korlátozódott.

Ezek a tesztek megerősítik, hogy a vakuum leállítók hibáinak következményei jelentősen kevésbé súlyosak, mint más leállítótechnológiák esetén.

De a valódi kérdés nem, hogy mi történik, ha hiba történik, hanem, hogy mennyire valószínű, hogy hiba történik?

A vakuum leállítók hibaráta rendkívül alacsony. A vakuum elvesztése már nem jelent jelentős aggodalomforrást.

A 1960-as évek elején a vakuum leállítók gyakran csökkentek—ez volt egy jelentős probléma. A korai tervezések olyan anyagok közötti hegyes vagy hímzett csatlakozásokat használtak, amelyekben nincs organikus anyag. Kézzel készült borosilicium-üveg izolátorok, amelyek nem bírták a magas hőmérsékleteket.

Ma gépes hímzés és batch indukciós sütő használatos rendkívül szigorú folyamatirányítással. A vakuum leállító egyetlen mozgó része a réz kapcsoló, amely acélbeli csillapítóval van csatlakoztatva a végfalhoz. Mivel a csillapító mindkét végét hímzik, a mozgó zár hibaráta kiválóan alacsony—ez mutatja a modern vakuum körzeteltetők magas megbízhatóságát.

Valójában a modern vakuum leállítók MTTF (Mean Time To Failure) mostmár 57 000 évre becslés szerint.

A vakuum elvesztésről szóló ügyfél-aggodalmak indokoltak voltak a 1960-as években, amikor a vakuum körzeteltetők újak voltak a villamosenergia-alkalmazásokban. Abban az időben a vakuum leállítók gyakran csökkentek, és a hullámzások gyakoriak voltak. Csak egy cég ajánlott vakuum körzeteltetőket, és jelentések szerint sok probléma volt.

A 1970-es évek közepére a Európában fejlesztett vakuum leállítók—mint a modern Siemens tervezései—alapvetően eltértek a 1960-as évek modelljeitől az anyagok és a folyamatirányítás tekintetében. A réz-bizmut kapcsolók inkább hullámzás-hajlamosak voltak, mint a mai króm-réz ligák. A kézzel készült leállítók inkább csökkentek, mint a mai precíziós gyártású egységek.

Ma a szigorú folyamatirányítás és automatizálás kiváltotta a legtöbb emberi változó hatását. Ennek eredményeként a modern vakuum leállítók hosszú szolgálati élettartamot kínálnak, és a velük kapcsolódó berendezések dielektrikus stressze nincs rosszabb, mint a hagyományos légitartós vagy olaj körzeteltetők esetében.