Што се случува кога вакумски прекинувач губи вакум? Реални резултати од испитување раскривани
Што се случува кога вакумски прекинувач го губи неговиот вакум?
Ако вакумски прекинувач го губи неговиот вакум, следните оперативни сценарија треба да се разгледаат:
Отварање на контактите
Затворање на операцијата
Затворено и нормално функционира
Отварање и прекинување на нормална струја
Отварање и прекинување на дефектна струја
Случаевите а, б и ц се релативно едноставни. Во овие ситуации, системот обично не е утешклен од губењето на вакум.
Меѓутоа, случаевите д и е бараат подетално разговарање.
Претпоставете дека трифазен фидер вакумски прекинувач го губи вакум во еден пол. Ако опслужуваната нагласка од страна на дефектниот прекинувач е делта поврзана (неземиста) нагласка, превклучувањата не ќе доведат до неуспех. По суштина, ништо не се случува. Двете здрави фази (на пример, Фаза 1 и Фаза 2) успешно прекинуваат кружницата, а струјата во дефектната фаза (Фаза 3) природно спира.
Различна ситуация се појавува со земиста нагласка. Во овој случај, прекинувањето од страна на двете здрави фази не спира протокот на струја во дефектната фаза. Арката продолжува во Фаза 3 без ништо што да ја угаси, и оваа струја продолжува до моментот кога заступничкиот заштитен систем функционира. Резултатот типички е катастрофално повредување на прекинувачот.
Бидејќи вакумските прекинувачи во опсегот од 3–15 кВ се главно користат во земисти системи, истражувавме ефектите на дефектен прекинувач во нашата тестна лабораторија пред неколку години. Намерно изложивме вакумски прекинувач на атмосферски притисок ("разгладени" го) и потоа го подложивме прекинувачот на полн тест за прекинување на кратки поврзувања.
Како што беше предвидено, "разгладениот" прекинувач не успеа да ја отстрани грешката во поврзаната фаза и беше уништен. Лабораторискиот заступнички прекинувач успешно ја отстрани грешката.
После тестот, прекинувачот беше изваден од ћелијата на превклучувачот. Беше тешко загржден, но механички целосен. Димот и загрженоста беа исчистени од прекинувачот и превклучувачот, дефектната единица беше заменета, и прекинувачот повторно беше вграден во ћелијата. Подоцна, истата ден, друг тест за прекинување на кратки поврзувања беше извршен—успешно. Години на популарен искуство потврдија пронајдоките од овие лабораториски тестови.
Еден од нашите клиенти, голема хемиска компанија, имаше изолирани неуспеси во слични кружнични конфигурации (една со воздух-магнетски прекинувач, една со вакумски прекинувач) во две различни установи во различни земји. Обете делеа заедничка кружнична конфигурација и начин на неуспех: поврзувачка кружница каде што источници на енергија од двете страни на прекинувачот биле несинхронизирани, применувајќи околу двапати од прецизираниот напон над размакот на контактите. Ова причини неуспех на прекинувачот.
Овие неуспеси резултирале од услови на применување кои нарушиле насоките на ANSI/IEEE и многу го надминеле дизајнот на прекинувачот. Не покажуваат недостаток во дизајнот. Меѓутоа, степенот на повредување е инструктивен:
Во случајот на воздух-магнетски прекинувач, капсулата на единицата експлодираше насилно. Соседните ћелии на превклучувачот на двете страни патестрадаа масивни повредувања, што бараа голема реконструкција. Прекинувачот беше тотално изгубен.
Во случајот на вакумски прекинувач, неуспехот беше значително помал насилен. Дефектниот вакумски прекинувач беше заменет, производите од арката (загрженост) беа исчистени од прекинувачот и ћелијата, и системот беше враќнат во употреба.
Нашето обширно лабораториско тестирање, каде што рутински ги испуштаме вакумските прекинувачи до нивните граници, поддржува овие реални резултати.
Наскоро, неколку тестови со висока моќ беа извршени во нашата лабораторија за евалуација на обидите за прекинување со користење на "пропусливи" вакумски прекинувачи. Малиот отвор (~3 мм дијаметар) беше сврлен во капсулата на прекинувачот за симулирање на губење на вакум. Резултатите беа открирани:
Нормална струја од 1,310 А (прецизирана непрекината струја: 1,250 А) беше прекината од еден пол на вакумски прекинувач. Струјата текла низ "дефектниот" прекинувач за 2.06 секунди пред да ја очисти грешката лабораторискиот заступнички прекинувач. Никој дел не беше издвоен, прекинувачот не експлодира, и само бојата на капсулата на прекинувачот беше пукаста. Никаква друга повреда не се случила.
Друг пол на истиот прекинувач обидуваше да прекине 25 кА (прецизирана прекинувачка струја: 25 кА). Аркатата траеше 0.60 секунди пред да ја очисти грешката лабораторискиот прекинувач. Арката изгореше отвор низ страната на капсулата на прекинувачот. Никаква експлозија или летечки делови не се случија. Загревени честички беа издвоени низ отворот, но никакви механички компоненти или соседни прекинувачи не беа повредени. Сите повреди беа ограничени до дефектниот прекинувач.
Овие тестови потврдуваат дека последиците од неуспех на вакумски прекинувач се значително помало тешки во сравнение со неуспеси во други технологии за прекинување.
Меѓутоа, реалната прашање не е што се случува кога неуспее, туку колку веројатно е тоа да се случи?
Стапката на неуспеси на вакумски прекинувачи е екстремно ниска. Губењето на вакум вече не е значителна загриженост.
Во раните 1960-ти, вакумските прекинувачи беа склони на протечки—овој беше главен проблем. Рани дизајни користеа сварени или сварени врски помеѓу различни материјали, без органски материјали. Ручно правење беше заедничко, особено со боросиликатни стаклени изолатори, кои не можеа да го препретпат високите температури.
Денес, машинско сварување и партидно индуктивно печурче за сварување се користат со екстремно строг контрола на процесот. Единствениот движлив дел во вакумски прекинувач е медниот контакт, поврзан со крајната плоча преку сварена неръждавејачка мембрана. Бидејќи и двата краја на мембраната се сварени, стапката на неуспех на оваа движлива запушка е екстремно ниска—демонстрирајќи високата надежност на современите вакумски прекинувачи.
Всушност, MTTF (Средно време до неуспех) на современите вакумски прекинувачи сега е проценето на 57,000 години.
Загриженостите на клиентите за губење на вакум беа валидни во 1960-тите, кога вакумските прекинувачи беа нови во енергетските применувања. Тогаш, вакумските прекинувачи често протечуваа, и проблемите со сурджеви беа заеднички. Само една компанија понудувала вакумски прекинувачи, и извештајите указувале на многу проблеми.
До средината на 1970-тите, европски развиени вакумски прекинувачи—како модерните дизајни на Siemens—се разликуваа основно од 1960-тите модели во материјали и контрола на процесот. Контактите од мед-висмут беа подолго склони на сурджеви од денешните легури од хром-мед. Ручно изработените прекинувачи беа подолго склони на протечки од денешните прецизно изработени единици.
Денес, строгата контрола на процесот и автоматизацијата елиминираа повеќето варијации од луѓето. Како резултат, современите вакумски прекинувачи нудат долг век на служба, а диелектричкото напон што го испуштаат на поврзаната опрема не е подолго лошо од онаа на традиционалните воздух-магнетски или масло прекинувачи.
