راهنمای انتخاب دیود کاتوی خلأ: پارامترها و کاربردها

I. انتخاب شکن‌های مداری خلاء

شکن‌های مداری خلاء باید بر اساس جریان اسمی و جریان کوتاه مداری اسمی انتخاب شوند، با استفاده از ظرفیت واقعی شبکه برق به عنوان مرجع. باید از تمایل به پذیرش ضرایب ایمنی بسیار بالا پرهیز کرد. انتخاب بسیار محافظه کارانه نه تنها منجر به "بزرگترین سازی" غیراقتصادی (شکن بزرگ برای بار کوچک) می‌شود، بلکه همچنین عملکرد شکن در قطع جریان‌های القایی یا خازنه‌ای کوچک را تحت تأثیر قرار می‌دهد که می‌تواند منجر به فشارهای بیش از حد ناشی از قطع جریان شود.

بر اساس اسناد مرتبط، حدود ۹۳.۱٪ از مسیرهای تغذیه‌ای ۱۰kV در شبکه‌های برق عملیاتی چین دارای جریان اسمی ۲۰۰۰A یا کمتر هستند. بنابراین، انتخاب جریان عملیاتی اسمی باید به طور اصلی روی مقادیر ۲۰۰۰A و زیر آن متمرکز شود. انتخاب جریان کوتاه مداری حداکثری باید مطابق با الزامات "راهنمای برنامه‌ریزی و بازسازی شبکه شهری" باشد و از تعقیب بی‌هدف حاشیه‌های ایمنی بیش از حد خودداری شود.

در حال حاضر در بازار چین، شکن‌های مداری برند‌های وارداتی معمول عبارتند از HVX شرکت Schneider، VD4 شرکت ABB و سری ۳AE شرکت Siemens. برند‌های داخلی شامل CV1 شرکت Changshu Switchgear، RMVS1 شرکت Shanglian و سری ZN172 شرکت Baoguang هستند. تفاوت کیفیت بین برند‌های داخلی و وارداتی در حال حاضر قابل صرف نظر است.

II. شکن‌های مداری خلاء و ویژگی‌های آنها

شکن مداری یک دستگاه کلیدزنی مجهز به یک کامپرس خلاء خاص است. آن می‌تواند در شرایط مدار نرمال جریان‌ها را ببندد، حمل کند و قطع کند و در دوره‌های مشخص شده می‌تواند در شرایط مدار غیرطبیعی (مانند کوتاه مدار) جریان‌ها را ببندد، حمل کند و قطع کند. این دستگاه برای شبکه‌های برق با فرکانس ۵۰Hz و سطوح ولتاژ ۳.۶kV و بالاتر مناسب است و برای تغییر جریان‌های بار (معمولاً نباید بیش از ۴۰۰۰A)، جریان‌های بیش از حد و جریان‌های کوتاه مداری اسمی (معمولاً نباید بیش از ۶۳kA) استفاده می‌شود.

همچنین می‌تواند در کاربردهای خاص برای تغییر خطوط انتقال خالی، ترانسفورماتورهای خالی، بانک‌های خازنی و غیره استفاده شود و جریان‌های کوتاه مداری (معمولاً نباید بیش از ۶۳kA) را در دوره‌های مشخص شده (۱ ثانیه، ۳ ثانیه، ۴ ثانیه) حمل کند و به جریان‌های کوتاه مداری (معمولاً نباید بیش از ۱۶۰kA) ببندد. عمر مکانیکی شکن‌های مداری معمولاً ۱۰,۰۰۰ عملیات است، با مدل‌های خاصی که به ۳۰,۰۰۰ یا ۶۰,۰۰۰ عملیات می‌رسند. هنگامی که با یک محرک مغناطیس دائمی مجهز شود، می‌تواند به ۱۰۰,۰۰۰ عملیات برسد. بر اساس CB1984-2014، عمر الکتریکی یک شکن مداری ۲۷۴ عملیات است.

شکن‌های مداری معمولاً توان خودبازآرایی دارند که امکان بازگشت سریع تأمین برق را پس از رفع عیب فراهم می‌کند و معمولاً در کاربردهای مهم استفاده می‌شوند. با این حال، شکن‌های مداری نسبتاً گران‌قیمت هستند (نیاز به محافظ یا محافظ مبتنی بر میکروپروسسور متناظر) و زمان قطع عیب آنها در ۸۰ms (وابسته به زمان واکنش محافظ، زمان قطع شکن و زمان قوس) است. سرعت قطع جریان عیب آنها کندتر از مجموعه‌های کلیدزنی است، بنابراین لازم است تجهیزات محافظت شده دارای توان تحمل جریان کوتاه مدت کافی باشند.

III. کاربردهای اصلی شکن‌های مداری

شکن‌های مداری عموماً در شرکت‌های صنعتی و معادن، نیروگاه‌ها و زیرстанسیون‌ها برای دریافت، کنترل و حفاظت از سیستم‌های برق استفاده می‌شوند. یک پیکربندی معمول (با استفاده از ۱۲kV به عنوان مثال) شامل دو شکن مداری ورودی و یک یا چند شکن مداری خروجی (به نمودار مراجعه کنید) است. جریان شکن ورودی معمولاً بیش از ۴۰۰۰A نیست، با جریان قطع کوتاه مداری معمولاً بیش از ۵۰kA نیست. جریان اسمی شکن‌های خروجی معمولاً بیش از ۱۶۰۰A نیست، با جریان قطع کوتاه مداری معمولاً بیش از ۴۰kA نیست.

IV. معیارهای انتخاب شکن‌های مداری

• استفاده از شکن مداری وقتی که جریان‌های بار بیش از ۶۳۰A کنترل می‌شوند.

• استفاده از شکن مداری وقتی که ترانسفورماتورهایی با ظرفیت بیش از ۱۶۰۰kVA در سمت تغذیه محافظت می‌شوند.

• استفاده از شکن مداری وقتی که موتورهایی با ظرفیت بیش از ۱۲۰۰kW محافظت می‌شوند.

• استفاده از شکن مداری وقتی که بانک‌های خازنی تغییر می‌کنند.

• استفاده از شکن مداری اختصاصی ژنراتور وقتی که ژنراتورها محافظت می‌شوند.

• استفاده از شکن مداری وقتی که خطوط تغذیه یا تجهیزات مهم محافظت می‌شوند.

نمونه‌های کاربرد شکن‌های مداری

V. احتیاط‌های لازم در عملیات شکن‌های مداری خلاء

در طول عملیات، نگهداری شکن‌های مداری خلاء باید بر اساس شرایط استفاده و فرکانس عملیاتی تعیین شود. برای شکن‌های با عملیات کم (عملیات سالانه نباید بیش از ۱/۵ عمر مکانیکی باشد)، یک بازرسی معمولی در سال کافی است در طول دوره عمر مکانیکی. برای شکن‌های با عملیات متعدد، تعداد عملیات بین بازرسی‌ها نباید بیش از ۱/۵ عمر مکانیکی باشد.

وقتی فرکانس عملیات بسیار بالا است یا عمر مکانیکی یا الکتریکی به پایان نزدیک می‌شود، فواصل بازرسی باید کوتاه‌تر شوند. موارد بازرسی و تنظیم شامل سطح خلاء، حرکت، حرکت تماس، همزمانی، سرعت باز و بسته شدن و همچنین بازرسی اجزای اصلی مکانیسم عملیاتی، اتصالات برق خارجی، عایق و تماس‌های کمکی منبع تغذیه کنترل می‌شوند.

در طول عملیات شکن‌های مداری خلاء، موارد زیر باید مورد توجه قرار گیرند:

(۱) مسائل فشار بیش از حد

شکن‌های مداری خلاء معمولاً هنگام قطع جریان‌های کوچک، به ویژه جریان‌های القایی کوچک مانند جریان‌های مغناطیسه ترانسفورماتورها، فشارهای بیش از حد بالا ایجاد می‌کنند، به دلیل برش جریان قابل توجه. علاوه بر این، هنگام قطع جریان‌های خازنی بانک‌های خازنی، ایجاد مجدد قوس بسیار دشوار است؛ یک بار که ایجاد مجدد قوس رخ دهد، می‌تواند فشارهای بیش از حد ایجاد مجدد ایجاد کند. بنابراین، باید دستگاه‌های محافظتی با عملکرد بالا مانند آرام‌سازهای فلز اکسید یا دستگاه‌های محافظت RC (مقاومت-خازن) نصب شود.

(۲) نظارت بر کامل بودن خلاء در کامپرس خلاء

سطح خلاء در داخل کامپرس خلاء معمولاً بین ۱۰⁻⁴ و ۱۰⁻⁶ Pa حفظ می‌شود. با قدیمی شدن کامپرس و تجمع عملیات بیشتر، یا به دلیل تأثیرات خارجی، سطح خلاء تدریجاً کاهش می‌یابد. هنگامی که این سطح به زیر آستانه بحرانی برسد، توان قطع و قدرت عایقی کاهش می‌یابد. بنابراین، سطح خلاء در داخل کامپرس باید به طور منظم در طول عملیات آزمایش شود.

(۳) نظارت بر افت تماس‌ها

سطح تماس‌های کامپرس خلاء پس از قطع جریان‌های متعدد به تدریج افت می‌کند. با افزایش افت تماس، حرکت تماس افزایش می‌یابد که به نوبه خود حرکت کاری بلورهای موجی را افزایش می‌دهد و عمر مفید آن را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. معمولاً، افت الکتریکی حداکثر مجاز حدود ۳mm است. هنگامی که افت تجمعی به این مقدار یا بیشتر برسد، عملکرد قطع و رسانایی کامپرس خلاء کاهش می‌یابد که نشان‌دهنده پایان عمر مفید آن است.

VI. نتیجه‌گیری

در انتخاب شکن‌های مداری خلاء، باید به شرایط واقعی تغذیه برق و ویژگی‌های واقعی بار در سمت بار کاملاً توجه شود. انتخاب صحیح و منطقی شکن‌های مداری نقش مهمی در افزایش عملکرد ایمن و قابل اعتماد سیستم دارد.