Kaj se zgodi, ko vakuumski preklopnik izgubi vakuum Razkriti so resnični testni rezultati

Kaj se zgodi, ko vakuumski prekinitelj izgubi vakuum?

Če vakuumski prekinitelj izgubi vakuum, je treba upoštevati naslednje operativne situacije:

• Odpiranje kontaktov

• Zapirna operacija

• Zaprto in deluje normalno

• Odpiranje in prekinjanje normalnega toka

• Odpiranje in prekinjanje toka pri napaki

Primeri a, b in c so relativno preprosti. V teh situacijah sistem splošno ni vpljan zaradi izgube vakuma.

Vendar pa primeri d in e zahtevata nadaljnjo razpravo.

Predpostavimo, da ena faza trih faznih vodil z vakuumskim prekiniteljem izgubi vakuum. Če je občutljivost, ki jo obravnava defektni prekinitelj, delta povezana (nezemljena) občutljivost, preklopne operacije ne bodo vodile do odpovedi. V bistvu se nič ne zgodi. Dve zdravi fazi (na primer, Faza 1 in Faza 2) uspešno prekinejo tok, in tok v defektni fazi (Faza 3) se samodejno ustavi.

Različna situacija nastane pri zemljenih občutljivostih. V tem primeru preklop dveh zdravih faz ne ustavi toka v defektni fazi. Luka se ohranja v Fazi 3 brez česa koli, da bi jo ugasnila, in ta tok se nadaljuje, dokler se ne aktivira varnostni mehanizem. Rezultat je tipično katastrofalen škoda na prekinitelju.

Ker se vakuumski prekinitelji v obsegu 3–15 kV predvsem uporabljajo v zemljenih sistemih, smo leta nazaj v našem testnem laboratoriju preučili učinke odpovedanega prekinitelja. Namerne smo izpostavili vakuumski prekinitelj atmosferskemu tlaku ("splosili" ga) in nato prekinitelju podvržli celoten test preklopa kratkega kroga.

Kot je bilo predvideno, "splošeni" prekinitelj ni uspel odstraniti krake v prizadeti fazi in je bil uničen. Laboratorijski rezervni prekinitelj je uspešno odstranil krako.

Po testu je bil prekinitelj odstranjen iz kompartmenta. Bil je težko zaprljen, vendar mehansko celoven. Dim in prah so bili očiščeni s prekinitelja in kompartmenta, defektna enota je bila zamenjana, in prekinitelj je bil znova vstavljen v kompartment. Kasneje istega dne je bil izveden še en test preklopa kratkega kroga—uspešno. Let traja poskusnega izkušnje so potrdili ugotovitve teh laboratorijskih testov.

Eden od naših strank, velika kemikalna družba, je izkušel izolirane odpovedi v podobnih vezjih (edno z magneto-vzdušnim prekiniteljem, drugo z vakuumskim prekiniteljem) v dveh različnih objektih v različnih državah. Obe sta delele skupno vezje in način odpovedi: vezje, kjer so viri energije na obeh straneh prekinitelja bili neravnovesni, kar je povzročilo, da je bilo skoraj dvakrat več kot doloceni napetosti preko mehega prozora. To je povzročilo odpoved prekinitelja.

Te odpovedi so bile posledica uporabe pogojev, ki so kršili smernice ANSI/IEEE in presegale projektna merila prekinitelja. Ne kažejo na napako v projektiranju. Vendar pa je obseg škode poučen:

• V primeru magneto-vzdušnega prekinitelja se je oklepina enote silno raztrgla. Sosednji kompartmenti na obeh straneh so pretrpeli obsežne škode, za katere je bila potrebna večja rekonstrukcija. Prekinitelj je bil popolnoma izgubljen.

• V primeru vakuumskog prekinitelja je bila odpoved znatno manj huda. Defektni vakuumski prekinitelj je bil zamenjan, produkti luke (prah) so bili očiščeni s prekinitelja in kompartmenta, in sistem je bil ponovno vrnjen v delovanje.

Naše obsežne laboratorijske testiranje, kjer redno vodimo vakuumskie prekinitelje do njihovih mej, podpirajo te realne rezultate.

Nedavno smo v našem laboratoriju izvedli nekaj testov visoke moči, da bi evaluirali poskuse preklopa z "tikajočimi" vakuumskimi prekinitelji. Male luknje (~3 mm premer) so bile izkopane v oklepino prekinitelja, da bi simulirali izgubo vakuma. Rezultati so bili razkriti:

• Normalni tok 1,310 A (določeni nepretrgan tok: 1,250 A) je bil prekinjen z eno fazo vakuumskog prekinitelja. Tok se je pretokoval skozi "defektni" prekinitelj 2,06 sekunde, preden je laboratorijski rezervni prekinitelj odstranil krako. Nobene deli niso bile izmetene, prekinitelj se ni eksplozivirao, in le barva na oklepini prekinitelja je bila opačena. Nobene druge škode niso nastale.

• Druga faza istega prekinitelja je poskušala prekiniti 25 kA (določeni prekidni tok: 25 kA). Luka je trajala 0,60 sekunde, preden je laboratorijski prekinitelj odstranil krako. Luka je izgorila luknjo skozi stran oklepine prekinitelja. Nobene eksplozije ali letajoče delce niso nastali. Sijajoči delci so bili izmeteni skozi luknjo, vendar nobeni mehanični deli ali sosednji prekinitelji niso bili poškodovani. Vse škode so bile omejene na odpovedan prekinitelj.

Ti testi potrjujejo, da so posledice odpovedi vakuumskog prekinitelja znatno manj hudorne, glede na odpovedi v drugih prekinitvenih tehnologijah.

A resnično vprašanje ni, kaj se zgodi, ko odpade, ampak kako verjetno je, da bo odpadel?

Stopnja odpovedi vakuumskih prekiniteljev je zelo nizka. Izguba vakuma ni več pomembna skrb.

V začetku 1960-ih so vakuumski prekinitelji bili podvrženi tikom—ta je bil glavni problem. Zgodnje dizajne so uporabljali soljene ali savljene spoje med različnimi materiali, brez organičnih materialov. Ročno izdelava je bila pogosta, zlasti z borosilikatnimi steklenimi izolatorji, ki niso mogli vzdrževati visokih temperatur.

Danes se uporabljajo strojno savljeni in serijni indukcijski pečni procesi z izredno strogi nadzorom procesov. Edini giban del znotraj vakuumskog prekinitelja je bakreni kontakt, povezan s končno ploščo preko savljene nerostejne jastuče. Ker sta obe strani jastuče savljena, stopnja odpovedi tega gibljenega zapečetka je izjemno nizka—kar kaže na visoko zanesljivost sodobnih vakuumskih prekiniteljev.

V resnici je sedaj MTTF (Povprečen čas do odpovedi) sodobnih vakuumskih prekiniteljev ocenjen na 57.000 let.

Strankarske skrbi glede izgube vakuma so bile upravičene v 1960-ih, ko so bili vakuumski prekinitelji novi v električnih aplikacijah. V tem času so vakuumski prekinitelji pogosto tikali, in je bilo običajno z napetostnimi valovi. Le ena družba je ponudila vakuumskie prekinitelje, in poročila so pokazala veliko problemov.

Do sredine 1970-ih so evropski razviti vakuumski prekinitelji—kot so sodobni Siemens dizajni—osnovno razlikovali od modelov 1960-ih v materialih in nadzoru procesov. Bakarni-bizmutni kontakti so bili bolj občutljivi na napetostne valove kot danes krom-bakreni legi. Ročno izdelani prekinitelji so bili bolj občutljivi na tikaje kot danes natančno izdelani enote.

Danes so strogi nadzor procesov in avtomatizacija izključila večino človeške variabilnosti. Kot rezultat, sodobni vakuumski prekinitelji ponujajo dolgo življenjsko dobo, in dielektrični stres, ki ga postavljajo na povezano opremo, ni huje kot pri tradicionalnih magneto-vzdušnih ali oljnih prekiniteljih.