Vodič za odabir vakuumskog prekidača: Parametri i primjene

I. Odabir vakuumskih prekidača

Vakuumski prekidači trebaju se odabrati na temelju nominalne struje i nominalne struje kratkog spoja, koristeći stvarnu kapacitet mreže kao referencu. Treba se izbjegavati tendencija da se usvajaju previsoki faktori sigurnosti. Prekonzervativni odabir ne samo da dovodi do neekonomičnog "prevelikog" (veliki prekidač za mali opterećenje), već utječe i na performanse prekidača u prekidu male induktivne ili kapacitivne struje, što može uzrokovati prekomjerne napone pri prekidu struje.

Prema relevantnoj literaturi, približno 93,1% vodova naponske razine 10 kV u operativnim električnim mrežama u Kini ima nominalnu struju od 2000 A ili manje. Stoga bi se odabir nominalne radne struje trebao fokusirati na vrijednosti od 2000 A i niže. Odabir maksimalne struje kratkog spoja treba slijediti zahtjeve "Smjernica za planiranje i rekonstrukciju gradskih mreža", izbjegavajući slijepo pridruživanje previsokim faktorima sigurnosti.

Trenutno na kineskom tržištu, često korišteni uvozni brendovi prekidača uključuju Schneider's HVX, ABB's VD4 i Siemens' 3AE serije. Domaći brendovi uključuju Changshu Switchgear's CV1, Shanglian's RMVS1 i Baoguang's ZN172 serije. Razlika u kvaliteti između domaćih i uvoznih brendova je sada zanemariva.

II. Vakuumski prekidači i njihove karakteristike

Prekidač je uređaj za prekid koji je opremljen posebnom komorom za gasenje lukove. Može zatvoriti, nositi i prekinuti struje pod normalnim uvjetima kruga, te može zatvoriti, nositi i prekinuti anormalne stanje kruga (npr. kratki spojevi) unutar određenog vremenskog perioda. Primjenjuje se u električnim mrežama s frekvencijom od 50 Hz i naponskim razinama od 3,6 kV i više, za prekid opterećenja struja (obično ne prelaze 4000 A), preopterećenja struja i nominalne struje kratkog spoja (obično ne prelaze 63 kA).

Također se može koristiti u specifičnim primjenama za prekid neopterećenih dugačkih prenosnih linija, neopterećenih transformatora, kondenzatorskih baza itd., te za nositi struje kratkog spoja (obično ne prelaze 63 kA) unutar određenih trajanja (1s, 3s, 4s), kao i za zatvaranje na strujama kratkog spoja (obično ne prelaze 160 kA). Mhanički život prekidača obično iznosi 10.000 radnji, s posebnim modelima koje dosegu 30.000 ili 60.000 radnji. Kada je opremljen permanentnim magnetnim aktuatorom, može dosegnuti do 100.000 radnji. Prema CB1984-2014, električni život prekidača iznosi 274 radnje.

Prekidači obično imaju mogućnost automatskog ponovnog zatvaranja, što omogućuje brzo obnovljavanje snabdijevanja strujom nakon otklanjanja grešaka, i obično se koriste u ključnim primjenama. Međutim, prekidači su relativno skupi (zahtijevaju odgovarajuću relejnsku ili mikroprocesorsku zaštitu), a vrijeme prekida greške iznosi unutar 80 ms (ovisno o vremenu odziva relejne zaštite, vremenu ispaljivanja prekidača i vremenu luka). Brzina prekida struje greške je sporija od sustava za prekid, stoga je potrebno da zaštićeno oprema ima dovoljnu sposobnost izdržljivosti kraćeg vremena struje.

III. Glavne primjene prekidača

Prekidači se uglavnom koriste u industrijskim i rudarskim poduzećima, elektrane i pretvorbe za primanje, kontrolu i zaštitu sistema snabdijevanja strujom. Tipična konfiguracija (uzimajući 12 kV kao primjer) sastoji se od dva ulazna prekidača i jednog ili više izlaznih prekidača (vidi dijagram). Struja ulaznog prekidača obično ne prelazi 4000 A, s strujom prekida kratkog spoja obično ne prelazi 50 kA. Nominalna struja izlaznih prekidača obično ne prelazi 1600 A, s strujom prekida kratkog spoja obično ne prelazi 40 kA.

IV. Kriteriji odabira prekidača

• Koristite prekidač za kontrolu struja opterećenja preko 630 A.

• Koristite prekidač za zaštitu transformatora s kapacitetom većim od 1600 kVA na strani snabdijevanja.

• Koristite prekidač za zaštitu motora s kapacitetom većim od 1200 kW.

• Koristite prekidač za prekid kondenzatorskih baza.

• Koristite posebni generator prekidač za zaštitu generatora.

• Koristite prekidač za zaštitu vodova struje ili ključne opreme.

Primjeri primjene prekidača

V. Precautious during vacuum circuit breaker operation

Tijekom rada, održavanje vakuumskih prekidača treba odrediti na temelju uvjeta korištenja i učestalosti rada. Za prekidače s rijetkim radom (godišnji rad ne prelazi 1/5 mehaničkog života), dovoljna je redovita inspekcija jednom godišnje unutar vremenskog perioda mehaničkog života. Za često radne prekidače, broj radova između inspekcija ne smije prelaziti 1/5 mehaničkog života.

Kada je učestalost rada izuzetno visoka ili kada se mehanički ili električki život približavaju kraju, intervali između inspekcija trebaju se skratiti. Inspekcijske i prilagođavajuće stavke uključuju razinu vakuuma, putovanje, putovanje kontakta, sinkronizaciju, brzinu otvaranja/zatvaranja, kao i provjere glavnih dijelova mehanizma rada, vanjskih električnih spojeva, izolacije i pomoćnih kontakata napajanja kontrole.

U tijeku rada vakuumskih prekidača, trebaju se promatrati sljedeći problemi:

(1) Problemi s prekomjernim naponima

Vakuumski prekidači često proizvode visoke prekomjerne napone prilikom prekida malih struja, posebno malih induktivnih struja poput struja magnetizacije transformatora, zbog značajnog prekida struje. Također, prilikom prekida kapacitivnih struja kondenzatorskih baza, teško je izbjegnuti ponovno zapaljenje luka; kada dođe do ponovnog zapaljenja, može generirati prekomjerne napone ponovnog zapaljenja. Stoga bi trebalo instalirati visoko kvalitetne metaloksidne ograničitelje prekomjernih napona ili RC (rezistor-kondenzator) zaštitne uređaje.

(2) Praćenje integriteta vakuuma u komori prekida

Razina vakuuma unutar vakuumskog prekidača obično se održava između 10⁻⁴ i 10⁻⁶ Pa. S starjenjem prekidača i akumulacijom više radnji prekida, ili zbog vanjskih utjecaja, razina vakuuma postupno se pogoršava. Kada pada ispod kritične granice, sposobnost prekida i dielektrička čvrstoća bit će kompromitirane. Stoga, razinu vakuuma unutar prekidača mora se redovito testirati tijekom rada.

(3) Praćenje gubitka kontakata

Površine kontakata vakuumskog prekidača postupno se gube nakon više prekida struje. S porastom gubitaka kontakata, putovanje kontakta raste, što slijedno povećava radni hod gume, značajno smanjujući njen život. Obično, najveći dopušteni električni gubitak iznosi oko 3 mm. Kada se kumulativni gubitak dostigne ili premaši tu vrijednost, performanse prekida i provodljivost vakuumskog prekidača se pogoršavaju, što upućuje na kraj njegovog života.

VI. Zaključak

Pri odabiru vakuumskih prekidača, treba u potpunosti uzeti u obzir stvarne uvjete snabdijevanja strujom i stvarne karakteristike opterećenja na strani opterećenja. Ispravan i racionalan odabir prekidača igra značajnu ulogu u poboljšanju sigurnog i pouzdanog rada sustava.