X’ihappjen Meta Ċirkuitar Breker Fjum Tħallat il-Vakju? Riżultati Ril Real Test Riflessi

X’idher jekk tiftix il-vakju tal-interrupter tal-vakju?

Jekk l-interrupter tal-vakju jiġi miskopert mill-vakju, is-silġijiet operattivi li ġejjin għandhom jiġu konsiderati:

• L-aħħar ta’ kontatti

• Operazzjoni ta’ sittjar

• Magħluq u jiffunzjonax normalment

• Aħħar u interrompet il-kurrent normali

• Aħħar u interrompet il-kurrent tal-falta

Il-kaz a, b, u c huma relativament straightforward. Fis-silġijiet dawn, is-sistema ħażit mhux ma taffeċkawt mill-miskoperta tal-vakju.

Imma l-kaz d u e rikiedu diskussjoni addizzjonali.

Assumi li l-breaker tal-kurrent tal-vakju tal-feeder tri-fażi jiġi miskopert mill-vakju f’waħda tar-raba’. Jekk il-ħal tal-faulty breaker huwa load delta-connected (ungrounded), l-operazzjonijiet tas-silġ xejn ma jgħadilhom falliment. Essenzjalment, xejn ma jiġi. It-tnejn fażi saħħaħ (pereżempju, Faża 1 u Faża 2) jinterrompu ssuċċessivament il-kurrent, u l-kurrent fil-faża faultija (Faża 3) jistagħna naturalment.

Sitwazzjoni differenti tiġi meta nikkunsidraw loads grounded. Fis-silġ dawn, l-interrompjiment mill-tnejn fażi saħħaħ ma jistoppiex il-flus tal-kurrent fil-faża faultija. Arc persists fi Faża 3 b’xejn biex jinfiha, u dan il-kurrent jisseġwi sal-aħħar protezzjoni backup topera. Ir-riżultat tipikament huwa damage catastrofiku lil breaker.

Minħabba li l-breakers tal-kurrent tal-vakju fl-inġaz 3–15 kV huma primarjament użati f’sistemi grounded, investigajna l-effetti ta’ interrupter failur f’laboratorju tagħna test silem sena. Aħdemna apposta l-interrupter tal-vakju fuq pressjoni atmosferika ("flattened") u sibtuh lil breaker għal test ta’ full short-circuit interruption.

Kif qis, l-"flat" interrupter ma riusa l-elimina l-fault fil-faża affettata u saret distrutta. Il-backup breaker tal-laboratorju riusa s-silġ il-fault suċċessivament.

Wara it-test, il-breaker inħasret minn cella tas-switchgear. Kien mitħallot bħalissa, imma mekanikament intaq. Smoke u soot inħassru minn il-breaker u tas-switchgear, l-unità faultija inġaras, u il-breaker inreġistra fit-compartment. Wara dawk l-istess jorn, test ta’ short-circuit oħra saret—suċċessivament. Sena ta’ esperjenza f’dan it-tajp ta’ field konfermati l-għadira minn dawn it-test tal-laboratorju.

Widnet minn clients tagħna, kompanija kemika kbira, isolat failures fuq konfigurazzjonijiet similari ta’ circuit (wieħed mal-breaker air-magnetic, wieħed mal-breaker tal-vakju) f’dwejra differenti. Kellhom konfigurazzjoni ta’ circuit u mod ta’ failur: tie circuit fejn is-sorsi tal-energy ftit minn sidiek u l-ieħor tal-breaker kienu fuq synchronism, applikanz quasi doppju tal-volt rated fuq il-gap tal-kontakt. Dan ċaused il-breaker fail.

Dan il-failures resultaw minn kondizzjonijiet ta’ applicazzjoni violanti guidelines ANSI/IEEE u superanti l-rated tal-breaker. Huma ma indikawx flaw ta’ design. Imma l-extent tal-damage huwa instructive:

• Fis-silġ tal-breaker air-magnetic, il-enclosure tas-unita’ ruptured violentament. Tas-switchgear cells adjacents ftit minn sidiek u l-ieħor kienu damaged extensive, requiring reconstruction major. Il-breaker kien total loss.

• Fis-silġ tal-breaker tal-vakju, il-failur kien significant less violent. Il-faulty vacuum interrupter inġaras, arc byproducts (soot) inħassru minn il-breaker u compartment, u s-sistema inreġistra fis-service.

Extensive testing tal-laboratorju tagħna, fejn nirdun regularment l-vacuum interrupters għal limits, supports dawn ir-real-world results.

Ħafna tests ta’ high-power ġew condotti fil-laboratorju tagħna biex evalua tentativi ta’ interruption using "leaking" vacuum interrupters. Hole żghir (~3 mm diameter) ġie drilled fil-housing tal-interrupter biex simula l-miskoperta tal-vakju. Results kienu revealing:

• Kurrent normali ta’ 1,310 A (rated continuous current: 1,250 A) ġie interrupted mill-pole waħid tal-breaker tal-vakju. Il-kurrent flowed permezz tal-breaker "faulty" għal 2.06 sekondi qabel il-lab backup breaker cleared il-fault. Xejn ma ejjet, il-breaker ma explodix, u biss paint fuq l-housing tal-interrupter blistered. Xejn ohra ma ġie damaged.

• Pole tan-nifs tal-istess breaker attempted interrupt 25 kA (rated breaking current: 25 kA). L-arc lasted 0.60 sekondi qabel il-lab breaker cleared il-fault. L-arc burned hole permezz tal-side tal-housing tal-interrupter. Xejn ma ġa’ explosion u xejn ma ġie ejected. Particles glowing ġew ejected mill-hole, imma xejn minn components mekanika u breakers adjacents ġew damaged. All damage kien confined for the failed interrupter.

Dawn it-tests ikkonfermu li l-consequences ta’ failur tal-vacuum interrupter huma significantly less severe minn failures f’tecnologies interrupting ohra.

Imma l-real question mhux x’idher jekk jfail, imma kif probabbli huwa li jfail?

Failure rates tal-vacuum interrupter huma extremely low. Miskoperta tal-vakju ma tkun diġa’ concern significanti.

Fl-early 1960s, l-vacuum interrupters kienu prone għal leaks—dan kien issue major. Designs early użu brazed jew welded joints bejn materials dissimilar, bl-aħjar ma jkunu organic materials. Handcrafting kien common, speċjalment mat-borosilicate glass insulators, li ma kienux jistagħmlu temperatures elevated.

Il-ġurn, machine welding u batch induction furnace brazing huma użati b’controls ta’ process extremely strict. L-part moving waħda fil-vacuum interrupter huwa l-copper contact, connected l-end plate permezz welded stainless steel bellows. Minħabba li t-tnejn ta’ ends tal-bellows huma welded, l-failure rate ta’ din il-moving seal huwa exceptionally low—demonstrating l-high reliability ta’ modern vacuum circuit breakers.

Fatt, l-MTTF (Mean Time To Failure) ta’ modern vacuum interrupters huwa issa estimated għal 57,000 years.

Concerns ta’ customers dwar l-miskoperta tal-vakju kienu valid fl-1960s, meta l-vacuum breakers kienu new għal power applications. Fl-ura, l-vacuum interrupters often leaked, u surge issues kienu common. Biss company waħda offrirt vacuum breakers, u reports indicat numru kbir ta’ problems.

Bi mid-1970s, vacuum interrupters developed European—like designs modern Siemens—differed fundamentally minn models 1960s fi materials u process control. Copper-bismuth contacts kienu more surge-prone mill-chromium-copper alloys ta’ l-ġurn. Interrupters hand-built kienu more prone għal leaks mill-precision-manufactured units ta’ l-ġurn.

Il-ġurn, rigorous process control u automation elimnat most human variability. Result, modern vacuum interrupters offru long service life, u l-dielectric stress li japplikaw fuq equipment connected huwa no worse mill-air-magnetic u oil circuit breakers traditional.