Sisäinen tyhjiövirtakatkaisija: Toiminta ja ylläpito

Ylivolttilisäsuojelu

Tyhjiöpistokeet omaavat erinomaisen sähkövirran katkaisukyvyn. Kun katkaistaan induktiivisia kuormia, nopea virran muutos voi kuitenkin aiheuttaa korkeita ylivoltteja induktanssin yli, mikä vaatii huomiota.

Pienkapasiteettisten moottorien kytkennässä käynnistysvirta on suhteellisen korkea; tulisi ottaa toimenpiteitä vähentää virtajousi.

Muuntimissa suojausvaatimus vaihtelee suunnittelun mukaan. Öljykympärys.muuntimet ovat kestäviä impulssivolttille ja niissä on suuri rinnakkaiskapasitanssi, joten lisäsuojauslaitteita ei yleensä tarvita. Kuitenkin kuivamuuntimissa, joilla on alhaisempi impulssivolttikestävyys, tai uunimuuntimissa, jotka käytetään usein kytkettyinä ja joissa on viivevirta, suositellaan metallioksideihin perustuvia ylivolttisuojia, levitettyjä kaapelin kapasitansseja tai lisättyjä rinnakkaiskapasitoreita.

Syöttösuojauksessa käytettyjen tyhjiöpistokeiden pitkä johtolinja tarjoaa riittävästi rinnakkaiskapasitanssia, ja useat kytketyt laitteet auttavat hillitsemään korkeita restriktoityvia ylivoltteja. Siksi erityisiä suojaustoimenpiteitä ei yleensä tarvita.

Kapasitoriipuille kenttäkokeet osoittavat, että suljetuissa operaatioissa esiintyvät ylivoltit eivät yleensä ylitä kaksinkertaista järjestelmän volttilukua. Kiinassa rinnakkaiskapasitortteja käytetään yleensä alle 60 kV:n jännitteissä, missä laitteiden eristyskyky on riittävä kestämään tällaisia ylivoltteja ilman vahinkoja. Kuitenkin tyhjiöpistokeilla, joilla on huono mekaaninen suorituskyky, voi olla pitenempi kontaktien värinä toimintona, mikä voi johtaa korkeisiin ylivoltteihin—ilmiö, joka on havaittu sekä kotimaisten että kansainvälisten testien aikana, ja johon tulisi kiinnittää huomiota.

Tiukka hallinta suljetuissa ja avatuissa nopeuksissa

Jos tyhjiöpistokeen suljetunopeus on liian alhainen, ennakkosulku-aika kasvaa, mikä nopeuttaa kontaktien kulutusta. Lisäksi tyhjiökatkaisijat käyttävät yleensä kuparin kyntelyä ja korkealämpöisen purkautumisen prosesseja, joten niiden mekaaninen vahvuus on suhteellisen pieni ja ne ovat herkkiä värinälle. Liian korkeat suljetunopeudet voivat aiheuttaa merkittävää mekaanista järkytystä, joka asettaa voimakkaita rasituksia huurussa ja vähentää niiden käyttöikää. Yleisesti tyhjiöpistokeiden suljetunopeus on 0,6–2 m/s, ja optimaalinen arvo riippuu erityisestä suunnitelmasta.

Katkaisun aikana arkun aika on hyvin lyhyt—yleensä alle 1,5 virtaympyrän puolikkaan. Varmistaakseen riittävän dielektrisen vahvuuden ensimmäisessä nollakohdassa, on yleensä vaadittava, että kontaktien matka saavuttaa 50%–80% kokonaismatkasta ensimmäisen puolikkaan aikana. Siksi avausnopeuden on oltava tiukasti hallittu.

Lisäksi sekä avaus- että sulkemisdampertien tulisi olla hyvän suorituskyvyn omaavia, jotta vähennetään mekaanista vaikutusta toiminnassa ja pidentetään tyhjiökatkaisijan käyttöikää.

Tiukka hallinta kontaktien matkassa

On väärin ajatella, että suurempi kontaktien välinen etäisyys olisi hyödyllistä arkun lopettamiseksi ja lisätä mielivaltaisesti kontaktien matkaa. Tyhjiöpistokeilla on suhteellisen lyhyt kontaktien matka. Nominatiiviselle jännitteelle 10–15 kV tyypillinen kontaktimatka on vain 8–12 mm, ja yliliike on 2–3 mm. Liian suuren kontaktimatkan lisääminen voi aiheuttaa liiallista stressiä huurulle suljetun jälkeen, mikä voi vahingoittaa huurua ja vaarantaa katkaisijan tyhjiöeristyksen.

Tiukka hallinta kuormitusvirtaa

Tyhjiöpistokeilla on rajallinen ylikuormankestävyys. Koska kontaktien ja kotelun välissä on tyhjiö, joka toimii lämpöeristeinä, lämpö kulkee pääasiassa johtavan varren pitkin. Varmistaakseen, että toimintalämpötila pysyy sallitun raja-arvon sisällä, työvirtaa on tiukasti hallittava ja pidettävä alle nominatiiviarvon.

Tarkka vastaanotostestaus käyttöönotossa

Vaikka tyhjiöpistokeet on perusteellisesti testattu ennen tehtaantuontia, kuljetuksen ja paikan päällä tapahtuneen asennuksen jälkeen tärkeät parametrit on mitattava ja tarkistettava uudelleen, jotta havaitaan mahdolliset muutokset kuljetuksen tai pistokeen ja toimintamekanismin väärästä tasapainosta. Tärkeitä tarkistettavia parametreja ovat:

• Sulkemisvärinä

• Avauksen synkronisaatio

• Kontaktien väli (avausetäisyys)

• Pakkauskulku

• Sulkemisen ja avaamisen nopeudet

• Sulkemisen ja avaamisen aikat

• Jännitekontaktien vastus

• Katkaisijan eristyskyky

• Mekaaniset toimintakokeet

Kaikki tulokset täytyy vastata valmistajan teknisiä spesifikaatioita ennen pistoken käyttöönottoa.

Ylläpitoväli tyhjiöpistokeissa

Ylläpitovälien tulee noudattaa asetettuja säännöksiä ja sopeutua todellisiin toimintaolosuhteisiin. On väärin ajatella, että tyhjiöpistokeet eivät tarvitse ylläpitoa. Erityisiä ohjeita ovat:

• Suorita virtaympyrän kestävyystestit katkaisijan polttopisteiden välillä vuosittaisessa tai vuodenaikaisessa ennaltaehkäisevässä ylläpidossa arvioimaan tyhjiön integriteettiä.

• 2 000 normaalin toimintakierroksen (virta-kytkemisen ja -katkaisun) tai 10 nominatiivisen lyhytsulun katkaisun jälkeen tarkista kaikkien ruuvien löysyys. Ylläpitoa tulee suorittaa valmistajan ohjeiden mukaan. Jos kaikki parametrit ovat hyväksyttävissä rajoissa, pistoke voidaan jatkaa käytössä.

• Jos tyhjiöpistoke on ollut pois käytöstä tai varastossa 20 vuotta, sen tyhjiötason tulee testata tyhjiökatkaisijoiden määrittelyn mukaisella menetelmällä. Jos tyhjiö ei täsmää vaatimuksiin, katkaisijan on korvattava.

Tyhjiökatkaisija

Tyhjiökatkaisija on tyhjiöpistokeen keskeinen komponentti. Se käyttää lasi- tai keramiikkirunkoa rakenteellisena tukena ja tiiviinä suljetuna, sisältäen liikkuvat ja paikalliset kontaktit sekä suojakuoren. Sisäosa on korkeassa tyhjiössä, yleensä 1,33 × 10⁻⁵–1 Pa, mikä takaa luotettavan arkkujen katkaisun ja eristyksen.

Kun tyhjiötaso heikkenee, katkaisukyky huononee merkittävästi. Siksi tyhjiökatkaisijan on suojattava ulkoisilta iskuilta—ei koputtelua, napauttamista tai voiman kohdistamista käsittelemisen tai ylläpidon aikana. Älä aseta mitään esineitä pistoken päälle välttääksesi satunnaisia iskuja.

Valmistajat suorittavat tiukat parallellisuuden tarkistukset ja tarkkoja asennuksia ennen toimitusta. Ylläpidon aikana kaikkien katkaisijan kiinnitysruuvien on oltava tasaisesti kiristetty, jotta taataan tasainen paineenjakautuminen ja vältetään vahingot.