Pag-analisis sa mga Dahon ug mga Pamaagi sa Pagpangutana Alang sa Insidente sa Burnout sa Vacuum Circuit Breaker

1. Paghinabang sa Mekanismo sa Pagkawas sa Vacuum Circuit Breakers

1.1 Proseso sa Pagkaroon og Arc Sa Panahon sa Pagbukas

Gisulti ang pagbukas sa circuit breaker isip ehasemplo, human sa kasinatian nag-trigger sa mekanismo sa pagoperasyon aron mohitabo ang tripping, ang movable contact magsugod sa paghiwalay gikan sa fixed contact. Habang nahimong mas dako ang distansya tali asa ang movable ug fixed contacts, ang proseso moadto sa tulo ka yugto: paghiwalay sa contact, pagkaroon og arc, ug post-arc dielectric recovery. Human maabot sa yugto sa pagkaroon og arc, ang kondisyon sa electric arc makapahimulos sa kalamongan sa vacuum interrupter.

Kon madako ang current sa arc, ang vacuum arc moadto gikan sa cathode spot region ug arc column patungod sa anode region. Kon patuloy ang pagkahimong gamay sa area sa contact, ang mataas nga density sa current maghimo og mataas nga temperatura, resulta niini ang evaporation sa metal material sa cathode. Sa impluwensya sa electric field, ang initial gap plasma mahimo. Ang cathode spots moadto sa surface sa cathode, na emit og electrons ug naghimo og field-emission current, patuloy nga eroding ang metal material ug sustaning ang metal vapor ug plasma. Sa karon nga yugto, kon gamay pa ang current sa arc, aktibo lamang ang cathode.

Kon madako pa ang current sa arc, ang plasma mag-inject og energy sa anode, nagresulta sa pag-usab sa anode arc mode gikan sa diffuse arc patungod sa constricted arc. Ang pag-usab niini nailhan sa mga factor sama sa materyal sa electrode ug magnitude sa current.

1.2 Paghinabang sa Pagkawas sa Contact

Ang erosion sa contact direkta ra ang relasyon sa interrupting current. Sa rated power-frequency current, ang grado sa melting sa contact halos wala. Ang erosion sa contact mohitabo sa high-current, high-temperature conditions. Kon ang circuit breaker mogamit sa short-circuit currents nga mas dako sa iyang rated current, ang grado sa material erosion madako ngadto sa punto nga naghatag og kondisyon alang sa loss sa material.

Ang surface roughness sa contacts nag-intensify sa concentration sa current sa mga protrusions sa surface, nagresulta sa mas severe nga localized heating. Ania ang duration sa arcing current importante. Kahit kon ang current mao ang short-circuit current, kon ang duration niini gamay ra, ang amount sa material erosion gamay ra gihapon.

Ang root cause sa failure sa contact mao ang mass loss sa panahon sa pagkaroon og arc. Ang damage sa contact mohitabo sa duha ka yugto:

• Erosion sa Material: Ang erosion sa anode material gipower sa plasma. Ang energy flux density sa surface sa anode usa ka key parameter sa pagsukol sa effect sa plasma sa anode. Ang research mihatag nga ang anode energy flux density madako kon mas dako ang arc current, mas dako ang contact gap, ug mas gamay ang radius sa contact, nagpromote sa pagkakaroon og anode spot ug material erosion.

• Loss sa Material: Human ma-extinguish ang arc, ang molten metal droplets mohitabo sa surface sa contact tungod sa pressure sa plasma. Ang proseso niini primary influenced sa properties sa material, minimal na lang ang impluwensya sa arc.

2. Mga Daganan Alang sa Burnout Accidents sa Vacuum Circuit Breaker

(1) Electrical Wear ug Variation sa Contact Gap Nagresulta sa Increase sa Contact Resistance
Ang vacuum circuit breakers sealed sa vacuum interrupter, uban ang movable ug fixed contacts sa direct face-to-face contact. Sa panahon sa interruption, mohitabo ang erosion sa contact, nagresulta sa wear sa contact, reduction sa thickness sa contact, ug changes sa contact gap. Sa kadaghanan sa wear, ang surface sa contact magdeteriorate, nagresulta sa increase sa contact resistance tali asa ang movable ug fixed contacts. Ang wear usab magusab sa contact gap, nagresulta sa pagkahimong gamay sa spring pressure tali asa ang contacts, mas dako pa ang contact resistance.

(2) Out-of-Phase Operation Nagresulta sa Increase sa Resistance sa Faulted Phase
Kon ang mechanical performance sa vacuum circuit breaker dili maayo, ang repeated operations mohitabo sa out-of-phase operation tungod sa mechanical issues. Kini nagprolong sa opening ug closing times, nagresulta sa dili effective na pag-extinguish sa arc. Ang arcing mohitabo sa welding (fusing) sa contacts, nagresulta sa significant increase sa contact resistance tali asa ang movable ug fixed contacts.

(3) Reduced Vacuum Integrity Nagresulta sa Contact Oxidation ug Increase sa Resistance
Ang bellows sa vacuum interrupter gihimo gikan sa thin stainless steel ug serve isip sealing element, maintaining vacuum integrity habang allowing ang conductive rod sa pagmove. Ang mechanical life sa bellows determined sa expansion ug contraction forces sa panahon sa breaker operation. Ang heat transferred gikan sa conductive rod sa bellows magraise sa ilang temperature, affecting fatigue strength.

Kon ang material sa bellows o manufacturing process defective, o kon ang breaker experience vibration, impact, o damage sa panahon sa transportation, installation, o maintenance, mohitabo ang leaks o micro-cracks. Sa kadugay, kini magresulta sa decrease sa vacuum level. Ang reduced vacuum allows contact oxidation, forming high-resistance copper oxide, nagresulta sa increase sa contact resistance.

Sa load current, ang contacts overheat continuously, nagresulta sa pagraise sa temperature sa bellows ug potential na pag-failure sa bellows. Ania, kon ang vacuum reduced, ang circuit breaker mawala sa iyang rated arc-quenching capability. Sa panahon sa interruption sa load o fault currents, insufficient arc extinction capability nagresulta sa sustained arcing, ultimately causing breaker burnout.

3. Preventive Measures Alang sa Burnout Accidents sa Vacuum Circuit Breaker

3.1 Technical Measures

Ang causes sa reduced vacuum integrity kompleks. Avoid vibration ug impact sa panahon sa transportation, installation, ug maintenance. Ania, ang quality sa manufacturing ug assembly sa factory stage critical factors affecting vacuum integrity.

(1) Improve Bellows Material ug Assembly Quality
Ang vacuum interrupters using bellows para sa mechanical motion. Human sa repeated opening ug closing operations, mohitabo ang micro-cracks, compromising vacuum integrity. Therefore, manufacturers must enhance bellows material strength ug assembly quality para ensure sealing reliability.

(2) Regular Measurement sa Mechanical Characteristics ug Contact Resistance
Sa annual maintenance outages, regularly inspect electrical wear sa contact ug variation sa contact gap. Perform tests sa synchronism, over-travel, ug uban pang mechanical characteristics. Use DC voltage drop method para measure loop resistance. Evaluate contact oxidation ug wear based sa resistance values, ug address issues promptly.

(3) Regular Vacuum Integrity Testing
Para sa plug-in type vacuum circuit breakers, operators dili mahimong visually detect external discharge sa interrupter sa panahon sa patrols. Sa practice, ang power-frequency withstand voltage tests commonly used para periodically assess vacuum integrity. Although destructive test, kini effectively identifies vacuum defects. Alternatively, using vacuum tester para qualitative vacuum measurement best method para assess vacuum integrity. Kon detected ang vacuum degradation, immediate replacement sa vacuum interrupter required.

(4) Install Online Vacuum Monitoring Devices
Ubos sa widespread use sa wireless communication ug SCADA systems sa power networks, online vacuum monitoring feasible. Methods include pressure sensing, capacitive coupling, electro-optical conversion, ultrasonic detection, ug non-contact microwave sensing.

• Pressure Sensing: Embed pressure sensors sa interrupter sa panahon sa manufacturing. Kon vacuum degrade, gas density ug internal pressure increase. Ang pressure change transmitted sa control system para real-time monitoring.

• Non-Contact Microwave Sensing: Uses passive sensing para detect microwave signals, capturing unique feedback signals kon compromised vacuum integrity, enabling real-time online monitoring.

3.2 Management Measures

Sa past incidents, operators failed sa correct identification sa circuit breaker faults, leading sa burnout ug accident escalation. Kini highlights insufficient familiarity sa SCADA systems, on-site equipment, ug operating procedures, ug lack sa emergency response awareness. Therefore, operation management sa main substations must strengthened.

• Implement inspection systems rigorously para detect issues early.

• Enhance training para sa operators sa SCADA systems, switchgear operation ug maintenance, ug emergency response procedures.

• Conduct regular drills para sa anti-accident ug emergency response plans.

3.3 Improve "Five Prevention" Interlocking Functions sa Mid-Mounted Switchgear

Technically upgrade ang "Five Prevention" interlocking functions sa mid-mounted switchgear para fully meet standard requirements. Complete high-voltage switchgear must have full "Five Prevention" functions with reliable performance.

• Install live-line indicators sa outgoing side sa switchgear. These indicators must have self-test functionality ug interlocked sa line-side earthing switch.

• Para sa installations sa back-feed capability, ang compartment door must equipped sa mandatory lock controlled sa live-line indicator.

Through analysis sa vacuum circuit breaker burnout accidents caused sa reduced vacuum integrity—leading sa contact oxidation, increase sa contact resistance, overheating, ug eventual failure—this paper proposes targeted measures sama sa improving bellows material ug assembly quality, ug installing online vacuum monitoring devices. These measures help prevent ug monitor vacuum degradation sa real time, avoiding recurrence sa similar accidents.