Pamantayan sa Paggiling ng Vacuum Circuit Breaker: mga Parameter at Application

I. Piliin ng Vacuum Circuit Breakers

Ang mga vacuum circuit breakers ay dapat piliin batay sa rated current at rated short-circuit current, gamit ang aktwal na kapasidad ng grid ng kuryente bilang sanggunian. Dapat iwasan ang pag-adopt ng sobrang mataas na safety factors. Ang masyadong mapagmatyag na pagpili hindi lamang nagdudulot ng hindi ekonomiko na "over-sizing" (malaking breaker para sa maliliit na load), kundi nakakaapekto rin ito sa kakayahan ng breaker na putulin ang maliliit na inductive o capacitive currents, na maaaring magresulta sa current chopping overvoltages.

Ayon sa mga kaugnay na literatura, halos 93.1% ng 10kV feeder circuits sa operational power grids ng Tsina ay may rated current na 2000A o mas mababa. Kaya, ang pagpili ng rated operating current ay dapat tumutok sa mga halaga na 2000A at ibaba. Ang pagpili ng maximum short-circuit current ay dapat sumunod sa mga pangangailangan ng "Guidelines for Urban Network Planning and Reconstruction," na iwas sa blind pursuit ng excessive safety margins.

Sa kasalukuyan sa merkado ng Tsina, ang karaniwang ginagamit na imported brand circuit breakers ay kinabibilangan ng Schneider's HVX, ABB's VD4, at Siemens' 3AE series. Ang mga lokal na brands naman ay kinabibilangan ng Changshu Switchgear's CV1, Shanglian's RMVS1, at Baoguang's ZN172 series. Ang pagkakaiba ng kalidad ng mga lokal at imported brands ay ngayon ay hindi na napapansin.

II. Vacuum Circuit Breakers at Kanilang Katangian

Ang isang circuit breaker ay isang switching device na may espesyal na arc-extinguishing chamber. Ito ay maaaring isara, dalhin, at putulin ang mga current sa normal na kondisyon ng circuit, at maaari ring isara, dalhin, at putulin ang abnormal na kondisyon ng circuit (hal. short circuits) sa loob ng naka-isyurong panahon. Ito ay angkop para sa mga power grids na may frequency ng 50Hz at voltage levels na 3.6kV at ibabaw, na ginagamit upang isara at buksan ang mga load currents (karaniwang hindi lumampas sa 4000A), overload currents, at rated short-circuit currents (karaniwang hindi lumampas sa 63kA).

Ito ay maaari ring gamitin sa mga espesyal na aplikasyon upang isara ang walang-load na mahabang transmission lines, walang-load na transformers, capacitor banks, atbp., at dalhin ang short-circuit currents (karaniwang hindi lumampas sa 63kA) sa loob ng naka-isyurong panahon (1s, 3s, 4s), pati na rin ang isara sa short-circuit currents (karaniwang hindi lumampas sa 160kA). Ang mekanikal na buhay ng mga circuit breakers ay karaniwang 10,000 operasyon, na ang mga espesyal na modelo ay umabot sa 30,000 o 60,000 operasyon. Kapag may permanent magnet actuator, ito ay maaaring umabot hanggang 100,000 operasyon. Ayon sa CB1984-2014, ang elektrikal na buhay ng circuit breaker ay 274 operasyon.

Ang mga circuit breakers ay karaniwang may auto-reclosing capability, na nagbibigay ng mabilis na pagbalik ng supply ng kuryente pagkatapos ng fault clearance, at karaniwang ginagamit sa mga mahalagang aplikasyon. Gayunpaman, ang mga circuit breakers ay medyo mahal (na nangangailangan ng katugon o microprocessor-based protection), at ang kanilang fault interruption time ay nasa loob ng 80ms (depende sa response time ng protection relay, breaker tripping time, at arcing time). Ang kanilang speed ng pagputol ng fault current ay mas mabagal kaysa sa switchgear assemblies, kaya kailangan ng pinoprotektahan na equipment na may sapat na short-time withstand current capability.

III. Pangunahing Aplikasyon ng Circuit Breakers

Ang mga circuit breakers ay karaniwang ginagamit sa industriya at minahan, power plants, at substations para sa pagtanggap, pagkontrol, at pagprotekta ng mga power systems. Ang typical na configuration (gamit ang 12kV bilang halimbawa) ay binubuo ng dalawang incoming circuit breakers at isa o higit pang outgoing circuit breakers (tingnan ang diagram). Ang incoming circuit breaker current ay karaniwang hindi lumampas sa 4000A, at ang short-circuit breaking current ay karaniwang hindi lumampas sa 50kA. Ang rated current ng outgoing circuit breakers ay karaniwang hindi lumampas sa 1600A, at ang short-circuit breaking current ay karaniwang hindi lumampas sa 40kA.

IV. Mga Kriterya sa Pagpili ng Circuit Breakers

• Gamitin ang circuit breaker kapag kontrolin ang load currents na lumampas sa 630A.

• Gamitin ang circuit breaker kapag protektahan ang mga transformers na may kapasidad na mas malaki sa 1600kVA sa power supply end.

• Gamitin ang circuit breaker kapag protektahan ang mga motors na may kapasidad na mas malaki sa 1200kW.

• Gamitin ang circuit breaker kapag isinaswitch ang capacitor banks.

• Gamitin ang dedicated generator circuit breaker kapag protektahan ang mga generators.

• Gamitin ang circuit breaker kapag protektahan ang mga power lines o mahalagang equipment.

Mga halimbawa ng aplikasyon ng circuit breakers

V. Mga Precautions Sa Pag-operate Ng Vacuum Circuit Breaker

Sa pag-operate, ang pag-maintain ng vacuum circuit breakers ay dapat matutukan batay sa kondisyon ng paggamit at frequency ng operasyon. Para sa mga breakers na may infrequent operation (annual operations na hindi lumampas sa 1/5 ng mekanikal na buhay), sapat na ang routine inspection na isang beses taon-taon sa loob ng mekanikal na buhay. Para sa mga madalas na ginagamit na breakers, ang bilang ng operasyon sa pagitan ng mga inspeksyon ay hindi dapat lumampas sa 1/5 ng mekanikal na buhay.

Kapag ang frequency ng operasyon ay lubhang mataas o ang mekanikal/electrical na buhay ay malapit na sa dulo, ang interval ng inspeksyon ay dapat maikli. Ang mga item ng inspeksyon at adjustment ay kinabibilangan ng vacuum level, travel, contact travel, synchronization, opening/closing speed, pati na rin ang checks sa mga pangunahing bahagi ng operating mechanism, external electrical connections, insulation, at control power supply auxiliary contacts.

Ang mga sumusunod na isyu ay dapat tandaan sa pag-operate ng vacuum circuit breakers:

(1) Overvoltage Issues

Ang mga vacuum circuit breakers ay kadalasang nagpapabunga ng mataas na overvoltages kapag nililipas ang maliliit na currents, lalo na ang maliliit na inductive currents tulad ng transformer magnetizing currents, dahil sa significant na current chopping. Bukod dito, kapag nililipas ang capacitive currents ng capacitor banks, mahirap iwasan ang arc re-ignition; kapag nangyari ang re-ignition, ito ay maaaring magresulta sa re-ignition overvoltages. Kaya, dapat na i-install ang high-performance metal-oxide surge arresters o RC (resistor-capacitor) protection devices para sa proteksyon.

(2) Monitoring ng Vacuum Integrity sa Interrupter Chamber

Ang vacuum level sa loob ng vacuum interrupter ay karaniwang nai-maintain sa pagitan ng 10⁻⁴ at 10⁻⁶ Pa. Habang lumalangoy ang interrupter at nag-aaccumulate ng mas maraming switching operations, o dahil sa mga external influences, ang vacuum level ay unti-unting nagdeteriorate. Kapag ito ay bumaba sa isang critical threshold, ang interrupting capability at dielectric strength ay maaaring mabawasan. Kaya, ang vacuum level sa loob ng interrupter ay dapat regular na itest sa panahon ng operasyon.

(3) Monitoring ng Contact Wear

Ang contact surfaces ng vacuum interrupter ay unti-unting nagwewear-out pagkatapos ng maraming paglipas ng current. Habang tumaas ang contact wear, tumaas din ang contact travel, na sa kalaunan ay tumaas ang working stroke ng bellows, na siyang nagbawas ng service life nito. Karaniwan, ang maximum allowable electrical wear ay humigit-kumulang 3mm. Kapag ang cumulative wear ay umabot o lumampas sa halagang ito, ang interrupting performance at conductivity ng vacuum interrupter ay bubuwisit, na nagpapahiwatig ng dulo ng service life nito.

VI. Conclusion

Sa pagpili ng vacuum circuit breakers, dapat bigyan ng sapat na pagpapahalaga ang aktwal na kondisyon ng power supply at ang tunay na load characteristics sa load side. Ang tama at makatarungang pagpili ng circuit breakers ay may malaking papel sa pagpapatibay ng safe at reliable na operasyon ng system.