Tyhjiöpäätteen valintasuuntelin: Parametrit & sovellukset

I. Tyhjiön sulkuvalvojien valinta

Tyhjiön sulkuvalvojia tulisi valita perustuen niiden suunnitelluun virtaan ja suunniteltuun lyhykäytävään virtaan, käyttäen sähköverkon todellista kapasiteettia viitearvona. Tulisi välttää liian korkeiden turvamarginaalien käyttöönottoa. Liian varovainen valinta johtaa paitsi taloudellisesti epäedulliseen "liian suureen" (suuri sulkuvalvoja pienelle kuormalle) valintaan, myös vaikuttaa sulkuvalvojan kykyyn keskeyttää pieniä induktiivisia tai kapasitiivisia virtauksia, mikä voi aiheuttaa virtajakson leikkausylijännitteitä.

Relevantin kirjallisuuden mukaan noin 93,1 % Kiinan toimivien sähköverkkojen 10 kV syöttölinjoilla on suunniteltu virta 2000 A tai alle. Siksi suunnitellun toiminnan virta-asetukset tulisi keskittyä arvoihin 2000 A ja alle. Suurimman lyhykäytävän virta-asetuksen tulisi noudattaa "Kaupunkiverkkosuunnittelun ja -uudistuksen ohjeiden" vaatimuksia, välttäen liian korkeiden turvamarginaalien tavoittamista.

Kiinan markkinoilla yleisesti käytettyjen tuotetunnaisten sulkuvalvojien joukossa ovat Schneiderin HVX, ABB:n VD4 ja Siemensin 3AE-sarja. Kotimaisten merkkien joukossa on Changshu Switchgearin CV1, Shanglianin RMVS1 ja Baoguangin ZN172-sarja. Kotimaiset ja tuotetunnaiset merkit eivät enää ole huomattavasti erilaisia laadultaan.

II. Tyhjiön sulkuvalvojat ja niiden ominaisuudet

Sulkuvalvoja on kytkentälaitte, joka on varustettu erityisellä kaasutuksen lopettamisen kompastolla. Se pystyy sulkemaan, kuljettaa ja keskeyttämään virtauksia normaalissa piirissä, sekä sulkemaan, kuljettaa ja keskeyttämään epänormaaleja olosuhteita (esimerkiksi lyhytkäytäviä) määritellyn ajan sisällä. Se on sovellettavissa sähköverkkoihin, joiden taajuus on 50 Hz ja jännite tasolla 3,6 kV ja ylöspäin, käytettäväksi kuorman virtauksen (yleensä ei ylitä 4000 A), ylikuormituksen ja suunnitellun lyhykäytävän virtauksen (yleensä ei ylitä 63 kA) kytkemiseen ja keskeyttämiseen.

Se voidaan myös käyttää erityissovelluksissa tyhjien pitkien siirtolinjojen, tyhjien muuntaja- ja kondensaattoriryhmien kytkemiseen ja suunnitellun lyhykäytävän virtauksen (yleensä ei ylitä 63 kA) kantamiseen määritellyn ajan (1s, 3s, 4s) aikana, sekä sulkemaan lyhytkäytävälle (yleensä ei ylitä 160 kA). Sulkuvalvojien mekaaninen elinkaari on yleensä 10 000 toimintakertaa, erikoismalleilla 30 000 tai 60 000 toimintakertaa. Kun se on varustettu pysyvällä magneettinen aktuaattorilla, se pystyy saavuttamaan jopa 100 000 toimintakertaa. CB1984-2014:n mukaan sulkuvalvojan sähköinen elinkaari on 274 toimintakertaa.

Sulkuvalvojilla on yleensä automaattinen uudelleenkytkentäkyky, mikä mahdollistaa nopean sähköntoimituksen palauttamisen virhetapahtuman jälkeen, ja ne käytetään yleensä kriittisiin sovelluksiin. Kuitenkin sulkuvalvojat ovat suhteellisen kalliita (vaativat vastaavia relaatio- tai mikroprosessoripohjaisia suojausjärjestelmiä), ja niiden virheen keskeyttämisajan on alle 80 ms (riippuen suojausrelaation reagointiajasta, sulkuvalvojan katkaisuaikasta ja kaasutuksen aikataulusta). Niiden virheen keskeyttämisen nopeus on hitaampi kuin kytkentälaatikoiden, mikä edellyttää, että suojelemalla olevalla laitteella on riittävä lyhytaikainen sähkövirtahyötykyky.

III. Sulkuvalvojien päätäsovellukset

Sulkuvalvojia käytetään pääasiassa teollisuuden ja louhinnan yrityksissä, voimaloissa ja muuntamoissa sähköverkon vastaanottoon, hallintaan ja suojaamiseen. Typinen konfigurointi (käyttäen 12 kV esimerkkinä) koostuu kahdesta tulevasta sulkuvalvojasta ja yhdestä tai useammasta lähtevästä sulkuvalvojasta (katso kaavio). Tulevan sulkuvalvojan virta yleensä ei ylitä 4000 A, ja sen lyhykäytävän virta yleensä ei ylitä 50 kA. Lähtevän sulkuvalvojan suunnitellun virta yleensä ei ylitä 1600 A, ja sen lyhykäytävän virta yleensä ei ylitä 40 kA.

IV. Sulkuvalvojien valintaperusteet

• Käytä sulkuvalvojaa, kun hallitset kuormitusvirtauksia, jotka ylittävät 630 A.

• Käytä sulkuvalvojaa, kun suojaat muuntajia, joiden kapasiteetti on yli 1600 kVA sähköntoimituspäässä.

• Käytä sulkuvalvojaa, kun suojaat moottoreita, joiden kapasiteetti on yli 1200 kW.

• Käytä sulkuvalvojaa, kun kytket kondensaattoryhmiä.

• Käytä erityistä generaattorisulkuvalvojaa, kun suojaat generaattoreita.

• Käytä sulkuvalvojaa, kun suojaat sähkölinjoja tai kriittistä laitetta.

Sulkuvalvojien sovellusesimerkkejä

V. Huomioonotettavat seikat tyhjiön sulkuvalvojien käytössä

Tyhjiön sulkuvalvojien ylläpidon tulisi määräytyä käyttötiedoista ja toimintatiheydestä. Sulkuvalvoille, joiden toimintatiheys on alhainen (vuosittain ei ylitä 1/5 mekaanisesta elinkaaresta), riittää vuosittainen säännöllinen tarkastus mekaanisen elinkaaren aikana. Usein käytetyillä sulkuvalvojilla tarkastusten välinen toimintamäärä ei tulisi ylittää 1/5 mekaanisesta elinkaaresta.

Kun toimintatiheys on erittäin korkea tai mekaaninen/sähköinen elinkaari on loppumassa, tarkastusvälejä tulisi lyhentää. Tarkastus- ja säädöskohteina ovat tyhjiön taso, matka, kosketusmatka, synkronisaatio, avaus/sulku-nopeus, sekä operointimekanismin tärkeiden osien, ulkoisten sähköyhteyksien, eristyksen ja ohjausvirta-apuylitysten tarkastukset.

Tyhjiön sulkuvalvojien käytössä on huomioitava seuraavat asiat:

(1) Ylijänniteongelmat

Tyhjiön sulkuvalvojat tuottavat usein korkeita ylijännitteitä, kun ne keskeyttävät pieniä virtauksia, erityisesti pieniä induktiivisia virtauksia, kuten muuntajan magnetisoivaa virtaa, koska niissä on merkittävä virtajako. Lisäksi, kun ne keskeyttävät kondensaattoryhmissä olevia kapasitiivisia virtauksia, kaaren uudelleen syttyminen on vaikea välttää; jos uudelleen syttyminen tapahtuu, se voi aiheuttaa uudelleen syttymiseen liittyviä ylijännitteitä. Siksi tulisi asentaa korkeasuorituskykyisiä metallioxidipuolijohdinsuojauslaitteita tai RC (vastus-kondensaattori) suojauslaitteita suojaamiseksi.

(2) Tyhjiön tason valvonta keskeyttäjäkompostissa

Tyhjiön keskeyttäjän sisällä oleva tyhjiön taso on yleensä välillä 10⁻⁴ ja 10⁻⁶ Pa. Kun keskeyttäjä ikäsee ja kertyy enemmän kytkentätoimintoja, tai ulkoisten tekijöiden vaikutuksesta, tyhjiön taso heikkenee asteittain. Kun se laskee kriittisen rajan alapuolelle, keskeyttämis- ja eristämykyys heikkenevät. Siksi tyhjiön tason tulisi testata säännöllisesti toiminnan aikana.

(3) Kosketusvuotojen valvonta

Tyhjiön keskeyttäjän kosketuspinnat kuluvat asteittain useiden virtakatkaisujen jälkeen. Kun kosketusvuoto kasvaa, kosketusmatka kasvaa, mikä puolestaan lisää bellowsin työmatkan, vähentäen huomattavasti sen käyttöikää. Yleensä sallittu sähköinen kuluminen on noin 3 mm. Kun kertymäkuluminen saavuttaa tai ylittää tämän arvon, tyhjiön keskeyttäjän keskeyttämis- ja johtavuuskyky heikkenevät, mikä osoittaa sen käyttöikänpäätökseen.

VI. Johtopäätös

Tyhjiön sulkuvalvojien valinnassa tulisi ottaa täysin huomioon todelliset sähköntoimitusehdot ja todelliset kuormituspiirin ominaisuudet. Oikea ja järkevä sulkuvalvojien valinta on merkittävä rooli järjestelmän turvallisen ja luotettavan toiminnan parantamisessa.