Vakuumpåbrytarens valguide: Parametrar & tillämpningar

I. Vakuumkretsbräckares val

Vakuumkretsbräckare bör väljas baserat på nominell ström och nominell kortslutningsström, med den faktiska kapaciteten hos elkraftnätet som referens. Tendensen att anta för höga säkerhetsfaktorer bör undvikas. Att välja alltför konservativt leder inte bara till ekonomiskt olämplig "överdimensionering" (stor brytare för liten belastning), utan påverkar också brytarens prestanda vid avbrott av små induktiva eller kapacitiva strömmar, vilket kan orsaka överspänningar genom strömbrytning.

Enligt relevant litteratur har ungefär 93,1% av 10kV-försäljningskretsarna i Kinas driftande elkraftnät en nominell ström på 2000A eller mindre. Därför bör valet av nominell arbetsström huvudsakligen fokusera på värden på 2000A och nedåt. Valet av maximal kortslutningsström bör följa kraven i "Riktlinjer för stadsnätplanering och ombyggnad", och man ska undvika blind strävan efter alltför stora säkerhetsmarginaler.

För närvarande på den kinesiska marknaden inkluderar de vanligaste importbräderna Schneider's HVX, ABB's VD4 och Siemens' 3AE-serien. Inhemskt producerade brädor inkluderar Changshu Switchgear's CV1, Shanglian's RMVS1 och Baoguang's ZN172-serien. Kvalitetskillnaden mellan inhemskt producerade och importerade varumärken är nu marginal.

II. Vakuumkretsbräckare och deras egenskaper

En kretsbräckare är ett växlingsenhet utrustat med en speciell bågavbrottskammare. Den kan stänga, bära och bryta strömmar under normala kretstillstånd, och kan stänga, bära och bryta oregelbundna kretstillstånd (t.ex. kortslutning) inom angivna tidsperioder. Den är lämplig för elkraftnät med frekvens 50Hz och spänningsnivåer på 3,6kV och uppåt, används för att växla på och av belastningsströmar (vanligtvis inte över 4000A), överbelastningsströmmar och nominella kortslutningsströmmar (vanligtvis inte över 63kA).

Den kan också användas i specialapplikationer för att växla tomma långa transportledningar, tomma transformatorer, kondensatorbanker m.m., samt för att bära kortslutningsströmmar (vanligtvis inte över 63kA) inom angivna tidsperioder (1s, 3s, 4s), samt stänga på kortslutningsströmmar (vanligtvis inte över 160kA). Mekanisk livslängd för kretsbräckare är generellt 10 000 operationer, med specialmodeller som når 30 000 eller 60 000 operationer. När de är utrustade med en permanent magnetdrivare kan de nå upp till 100 000 operationer. Enligt CB1984-2014 är elektrisk livslängd för en kretsbräckare 274 operationer.

Kretsbräckare har generellt automatisk återställningsförmåga, vilket möjliggör snabb återställning av elförsörjningen efter felborttagning, och används vanligtvis i kritiska applikationer. Dock är kretsbräckare relativt dyra (kräver motsvarande reläskydd eller mikroprocessorbaserat skydd), och deras felelborttagningstid ligger inom 80ms (beroende på reläskydds svarstid, brytartid och bågtid). Deras hastighet för att bryta felströmmar är långsammare än för apparatgrupper, vilket kräver att skyddade enheter har tillräcklig korttidshållbarhetskapacitet.

III. Huvudanvändningsområden för kretsbräckare

Kretsbräckare används främst i industri- och gruvföretag, kraftverk och transformatorstationer för att ta emot, kontrollera och skydda elkraftsystem. En typisk konfiguration (med 12kV som exempel) består av två ingående kretsbräckare och en eller flera utgående kretsbräckare (se diagram). Strömmen för ingående kretsbräckare överstiger generellt inte 4000A, med en kortslutningsbrytningsström som generellt inte överstiger 50kA. Den nominella strömmen för utgående kretsbräckare överstiger generellt inte 1600A, med en kortslutningsbrytningsström som generellt inte överstiger 40kA.

IV. Valförutsättningar för kretsbräckare

• Använd en kretsbräckare vid reglering av belastningsströmmar över 630A.

• Använd en kretsbräckare vid skydd av transformatorer med en kapacitet över 1600kVA vid anslutningspunkten.

• Använd en kretsbräckare vid skydd av motorer med en kapacitet över 1200kW.

• Använd en kretsbräckare vid växling av kondensatorbanker.

• Använd en dedikerad generatorbrytare vid skydd av generatorer.

• Använd en kretsbräckare vid skydd av elkraftledningar eller kritiska enheter.

Exempel på kretsbräckares användning

V. Försiktighetsåtgärder vid drift av vakuumkretsbräckare

Under drift bör underhåll av vakuumkretsbräckare fastställas baserat på användningsvillkor och driftfrekvens. För brytare med sällsynt drift (årliga operationer som inte överstiger 1/5 av mekanisk livslängd) räcker det med en rutininspektion per år inom mekanisk livslängd. För ofta driftade brytare bör antalet operationer mellan inspektioner inte överstiga 1/5 av mekanisk livslängd.

När driftfrekvensen är extremt hög eller mekanisk/elkraftslivslängd närmar sig sitt slut, bör inspektionsintervall förkortas. Inspektions- och justeringsobjekt inkluderar vakuumnivå, resa, kontaktresa, synkronisering, öppning/stängningshastighet, samt kontroller av viktig komponent i drivningsmekanismen, externa elektriska kopplingar, isolering och kontrollströmförsörjningsskyddkontakter.

Följande frågor bör noteras under drift av vakuumkretsbräckare:

(1) Överspänningsfrågor

Vakuumkretsbräckare producerar ofta höga överspänningar vid brytning av små strömmar, särskilt små induktiva strömmar som transformeringsmagnetiseringsströmmar, på grund av betydande strömbrytning. Dessutom, vid brytning av kapacitiva strömmar från kondensatorbanker, är det svårt att undvika bågåterljussning; när återljussning inträffar, kan det generera återljussningsöverspänningar. Därför bör högpresterande metalloxidblixtnedslagsmotstånd eller RC (resistor-kondensator) skyddsenheter installeras för skydd.

(2) Övervakning av vakuumintegritet i brytningskammaren

Vakuumnivån inuti vakumbrytningskammaren hålls vanligtvis mellan 10⁻⁴ och 10⁻⁶ Pa. Som brytningskammaren åldras och uppnår mer växlingsoperationer, eller p.g.a. externa påverkan, försämras vakuumnivån gradvis. När den sjunker under ett kritiskt tröskelvärde kommer brytningskapaciteten och dielektriska styrkan att nedsättas. Därför måste vakuumnivån inuti brytningskammaren regelbundet testas under drift.

(3) Övervakning av kontaktavslitage

Kontaktytorna i vakumbrytningskammaren slitas gradvis efter flera strömbrytningar. När kontaktavslitage ökar, ökar kontaktresan, vilket i sin tur ökar arbetstrycket för bellows, vilket signifikant minskar dess livslängd. Vanligtvis är den maximala tillåtna elektriska avslitage runt 3mm. När det ackumulerade avslitage når eller överstiger detta värde, minskar både brytningsprestanda och ledningsförmåga för vakumbrytningskammaren, vilket indikerar slutet på dess livslängd.

VI. Slutsats

Vid val av vakuumkretsbräckare bör full hänsyn tas till de faktiska elnätsvillkoren och de verkliga belastningskarakteristiken på belastningssidan. Rätt och rationellt val av kretsbräckare spelar en betydande roll för att förbättra systemets säkra och tillförlitliga drift.