Wat Gebeur Wanneer 'n Vakuum Skakeelbreekker Sy Vakuum Verloor? Egte Toetsresultate Onthul

Wat gebeur wanneer 'n vakuümonderbreker sy vakuüm verloor?

As 'n vakuümonderbreker sy vakuüm verloor, moet die volgende operasionele scenario's oorweeg word:

• Kontakte wat oopgaan

• Sluiting van operasie

• Geslote en normaal werkend

• Oopgaan en onderbreek van normale stroom

• Oopgaan en onderbreek van 'n foutstroom

Gevalle a, b en c is relatief eenvoudig. In hierdie situasies word die stelsel in die algemeen nie deur die verlies van vakuüm beïnvloed nie.

Tog vereis gevalle d en e verdere bespreking.

Stel 'n driefase voeder vakuümonderbreker verloor sy vakuüm in een pool. As die belasting wat deur die foute onderbreker bedien word, 'n delta-verbind (ongegrond) belasting is, sal skakeloperasies nie lei tot 'n mislukking nie. Wesentlik gebeur daar niks. Die twee gesonde fases (byvoorbeeld Fase 1 en Fase 2) slaag daarin om die sirkel te onderbreek, en die stroom in die foute fase (Fase 3) hou op vanselfsins op.

'n Verskillende situasie ontstaan met gegrondde belastings. In hierdie geval stop die onderbreek deur die twee gesonde fases nie die stroomvloei in die foute fase nie. 'n Boog bly voortbestaan in Fase 3 sonder iets om dit te doof, en hierdie stroom gaan voort totdat rugsteunbeskerming funksioneer. Die resultaat is tipies katastrofiese skade aan die onderbreker.

Aangesien vakuümonderbrekers in die 3–15 kV reeks hoofsaaklik in gegrondde stelsels gebruik word, het ons jare gelede die effekte van 'n gefaalde onderbreker in ons toetslaboratorium ondersoek. Ons het opsetlik 'n vakuümonderbreker blootgestel aan atmosferiese druk ("platgedruk") en die onderbreker daarna aan 'n volledige kortsluiting onderbreektoets onderwerp.

Soos voorspel, het die "platte" onderbreker gefaal om die fout in die betrokke fase te verduidelik en is vernietig. Die laboratorium rugsteunonderbreker het suksesvol die fout verduidelik.

Na die toets is die onderbreker uit die skakelgelykheidseel verwyder. Dit was swaar gerook maar meganies heel. Rook en roet is van die onderbreker en skakelgelyks gereinig, die foute eenheid is vervang, en die onderbreker is terug in die kompartement ingesit. Later op dieselfde dag is 'n ander kortsluitingtoets suksesvol uitgevoer. Jare van latere veldervaring het die bevindings van hierdie laboratoriumtoetse bevestig.

Een van ons kliënte, 'n groot chemiese maatskappy, het geïsoleerde mislukkings op soortgelyke sirkelkonfigurasies (een met 'n lug-magnetiese onderbreker, een met 'n vakuümonderbreker) by twee verskillende fasiliteite in verskillende lande ervaar. Beide het 'n gemeenskaplike sirkelkonfigurasie en mislukkingmodus gedeel: 'n verbindingsirkel waar die kragbronne aan elke kant van die onderbreker buite synchrone was, wat amper twee keer die gestelde spanning oor die kontakspas toegepas het. Dit het die mislukking van die onderbreker veroorsaak.

Hierdie mislukkings het gevolg op toepassingsomstandighede wat ANSI/IEEE riglyne overtred en baie ver oor die ontwerpratings van die onderbreker uitgestrek het. Dit dui nie op 'n ontwerpdefekt nie. Tog is die omvang van die skade leerrik:

• In die lug-magnetiese onderbreker geval, het die eenheid se behuising geweldig geknap. Aangrensende skakelgelykselle aan albei kante het ernstige skade gely, wat groot herstel vereis het. Die onderbreker was 'n totale verlies.

• In die vakuümonderbreker geval, was die mislukking beduidend minder geweldig. Die foute vakuümonderbreker is vervang, boogprodukte (roet) is van die onderbreker en kompartement gereinig, en die stelsel is terug in diens gestel.

Ons uitgebreide laboratoriumtoetse, waar ons routynmatig vakuümonderbrekers na hul limiete duw, ondersteun hierdie werklike resultate.

Onlangs is 'n aantal hoëmagsproewe in ons laboratorium uitgevoer om onderbreekpogings met "lekkende" vakuümonderbrekers te evalueer. 'n Klein gat (~3 mm diameter) is in die onderbrekerhuis geboor om vakuümverlies te simuleer. Resultate was onthullend:

• 'n 1,310 A normale stroom (gestelde kontinue stroom: 1,250 A) is deur een pool van 'n vakuümonderbreker onderbroken. Stroom het vir 2,06 sekondes deur die "foute" onderbreker gevloei voordat die laboratorium rugsteunonderbreker die fout verduidelik het. Geen dele is uitgeskuif nie, die onderbreker het nie ontplof nie, en net die verf op die onderbrekerhuis het blaar. Geen ander skade het plaasgevind nie.

• 'n Tweede pool van dieselfde onderbreker het gepoog om 25 kA (gestelde onderbreekstroom: 25 kA) te onderbreek. Die boog het 0,60 sekondes geduur voordat die laboratoriumonderbreker die fout verduidelik het. Die boog het 'n gat deur die kant van die onderbrekerhuis gebrand. Geen ontploffing of vlugtende deeltjies het plaasgevind nie. Glansende deeltjies is uit die gat geskuif, maar geen meganiese komponente of aangrensende onderbrekers is beskadig nie. Al die skade was beperk tot die gefaalde onderbreker.

Hierdie proewe bevestig dat die gevolge van 'n vakuümonderbrekerfaal beduidend minder erg is in vergelyking met faal in ander onderbreektegnologieë.

Maar die werklike vraag is nie wat gebeur wanneer dit faal, maar hoe waarskynlik is dit om te faal?

Vakuümonderbrekerfaalrateg is uiterst laag. Vakuümverlies is nie langer 'n beduidende bekommernis nie.

In die vroeë 1960s was vakuümonderbrekers geneig om te lek—dit was 'n groot probleem. Vroeë ontwerpe het gebraai of gesmolde verbindinge tussen ongelyke materiaal gebruik, sonder organiese materiaal. Handwerk was algemeen, veral met borosilikaatglasisolators, wat hoë temperature nie kon weerstaan nie.

Vandag word masjienlas en partjie-induksiefurnasbraai met uiterst streng prosesbeheer gebruik. Die enigste bewegende deel binne 'n vakuümonderbreker is die koperkontak, wat aan die eindeplaat via 'n gelaste roestvrystaelbel verwys. Omdat beide einde van die bel gelas is, is die faaltempo van hierdie bewegende sigel uiterst laag—wat die hoë betroubaarheid van moderne vakuümonderbrekers demonstreer.

In werklikheid word die MTTF (Gemiddelde Tyd tot Mislukking) van moderne vakuümonderbrekers nou beraam op 57,000 jaar.

Kliëntbekommernisse oor vakuümverlies was geldig in die 1960s, toe vakuümonderbrekers nuut in kragtoepassings was. Op daardie tydstip het vakuümonderbrekers dikwels gelek, en stootprobleme was algemeen. Slegs een maatskappy het vakuümonderbrekers aangebied, en rapporte het aangedui dat daar talryke probleme was.

Tussen die middel 1970s het Europese-ontwikkelde vakuümonderbrekers—soos moderne Siemens-ontwerpe—fundamenteel verskil van 1960s modelle in materiaal en prosesbeheer. Koper-bismutkontakke was meer vatbaar vir stoot as vandag se kromium-koperlegieringe. Handgeboude onderbrekers was meer geneig om te lek as vandag se presisie-vervaardigde eenhede.

Vandag het streng prosesbeheer en outomatisering die meeste menslike variasie elimineer. As gevolg hiervan bied moderne vakuümonderbrekers 'n lang leeftyd, en die dielektriese spanning wat hulle op aangeslote toerusting leg, is nie erger as dié van tradisionele lug-magnetiese of olieonderbrekers nie.