Unutarnji vakumski prekidač: Upravljanje i održavanje

Zaštita od preopterećenja napona

Vakuumski prekidači imaju odlične performanse u prekidu struje. Međutim, kada prekidaju induktivne opterećenja, brza promjena struje može generirati visoke preopterećenja napona na induktanci, što zahtijeva pažnju.

Pri prekidanju motorâ s malom snage, početne struje su relativno visoke; trebale bi se poduzeti mjere za smanjenje početne struje.

Za transformatore, potreba za zaštitom varira ovisno o dizajnu. Ugrmljeni transformatori imaju visoku izdržljivost na impulzivni napon i veliku stray kapacitet, stoga obično ne zahtijevaju dodatna zaštitna uređaja. Međutim, za suhe transformatore s nižom izdržljivošću na impulzivni napon ili peći transformatore koji često prekidaju i imaju lagane struje, preporučuju se zaštitne mjere poput metal-oksidih prekidnika preopterećenja, distribuiranih kabelskih kapacitanci ili dodanih shunt kapacitora.

Za vakuumski prekidače koristene u zaštiti isporuke, duljina linije pruža dovoljan stray kapacitet, a povezani uređaji pomažu u smanjenju visokih restriktnih preopterećenja. Stoga se obično ne zahtijevaju posebne zaštitne mjere.

Za banku kondenzatora, poljski testovi pokazuju da preopterećenja tijekom zatvaranja obično ne prelaze dvaput sistemsku naponsku razinu. U Kini, paralelni kondenzatori obično se koriste na naponskim razine manjim od 60 kV, gdje je izolacijska razine opreme dovoljna da izdrži takva preopterećenja bez oštećenja. Međutim, vakuumski prekidači s lošim mehaničkim performansama mogu prikazivati dugotrajnu vibraciju kontakata tijekom rada, što dovodi do visokih preopterećenja—pojave koje su zabilježene u domaćim i međunarodnim testovima i stoga zahtijevaju pažnju.

Stroga kontrola brzine zatvaranja i otvaranja

Ako je brzina zatvaranja vakuumskog prekidača preniska, predarčna vrijeme se povećava, ubrzavajući izgorevanje kontakata. Dodatno, kako vakuumski prekidni elementi obično koriste tehniku svarenja bakra i proces degaziranja na visokoj temperaturi, njihova mehanička čvrstoća je relativno niska i osjetljiva su na vibracije. Previsoka brzina zatvaranja može uzrokovati značajan mehanički štok, kojim se nanose snažne sile na bokalice i smanjuje njihov vijek trajanja. Obično, brzina zatvaranja vakuumskih prekidača se kreće u rasponu od 0,6 do 2 m/s, s optimalnom vrijednosti ovisno o specifičnom dizajnu.

Tijekom prekida, vrijeme arčivanja je vrlo kratko—obično manje od 1,5 poluciklusa strujnog frekvencija. Da bi se osigurala dovoljna dielektrička čvrstoća na prvom nultočki struje, obično se zahtijeva da putovanje kontakata doseže 50%–80% ukupnog hodnika unutar prvog poluciklusa. Stoga, brzina otvaranja mora biti strogo kontrolirana.

Dodatno, amortizatori za otvaranje i zatvaranje trebaju imati dobre karakteristike kako bi se smanjio mehanički utjecaj tijekom rada, time produžujući vijek trajanja vakuumskog prekidničkog elementa.

Stroga kontrola putovanja kontakata

Pogrešno je pretpostaviti da veći razmak između kontakata koristi za ugasi arku i proizvoljno povećavati putovanje kontakata. Vakuumski prekidači imaju relativno kratke hode kontakata. Za nominalne napone od 10–15 kV, tipično putovanje kontakta iznosi samo 8–12 mm, s prehodom od 2–3 mm. Preveliko povećanje putovanja kontakata može nanijeti previsoki napon na bokalice nakon zatvaranja, potencijalno oštećujući bokalice i kompromitirajući vakuumsku zatvorenost prekidničkog elementa.

Stroga kontrola struja opterećenja

Vakuumski prekidači imaju ograničenu sposobnost preopterećenja. Zbog vakua između kontakata i oklopne kutije kao toplinskog izolatora, toplina iz kontakata i provodnih štapova uglavnom se disipira putem kondukcije duž štapa. Da bi se osiguralo da radna temperatura ostaje unutar dopuštenih granica, radna struja mora biti strogo kontrolirana i održana ispod nominalne vrijednosti.

Rigorozno prihvatno testiranje pri upotrebi

Iako su vakuumski prekidači temeljito testirani prije otpreme s tvornice, nakon transporta i montaže na terenu, ključni parametri moraju se ponovno mjeriti i verificirati kako bi se otkrile eventualne promjene zbog manipulacije ili neskladnosti između prekidača i operativnog mehanizma. Ključni parametri za verifikaciju uključuju:

• Odbijanje zatvaranja

• Sinhronizacija otvaranja

• Razmak između kontakata (razmak otvaranja)

• Hod kompresije

• Brzine zatvaranja i otvaranja

• Vremena zatvaranja i otvaranja

• DC otpornost kontakata

• Izolacijska razine prekidničkog elementa

• Mehanički testovi rada

Svi rezultati moraju zadovoljavati tehnološke specifikacije proizvođača prije nego što se prekidač uputi u upotrebu.

Intervali održavanja vakuumskih prekidača

Intervali održavanja trebaju pridržavati utvrđene propise i prilagođavati se stvarnim uvjetima rada. Pogrešno je smatrati da vakuumski prekidači ne zahtijevaju održavanje. Specifične smjernice uključuju:

• Izvrsite testove izdržljivosti na strujnim frekvencijama na polovima prekidničkog elementa tijekom sezonskog ili godišnjeg preventivnog održavanja kako biste procijenili integritet vakua.

• Nakon 2.000 normalnih ciklusa rada (zatvaranje/otvaranje struje opterećenja) ili 10 prekida nominalne struje kratkog spoja, provjerite sve vijke na oštećenje. Održavanje treba pratiti uputama proizvođača. Ako svi parametri ostaju unutar prihvatljivih granica, prekidač može nastaviti sa servisom.

• Ako vakuumski prekidač nije bio u upotrebi ili je bio na skladištu 20 godina, njegov vakuumski nivo treba testirati metodom predviđenom za vakuumne prekidničke elemente. Ako vakuum ne ispunjava zahtjeve, prekidnički element mora se zamijeniti.

Vakuumni prekidnički element

Vakuumni prekidnički element je ključni dio vakuumskog prekidača. Koristi staklene ili keramičke omotače za strukturnu podršku i hermetičko zatvaranje, sadržavajući pokretne i stacionarne kontakte zajedno s štitom. Unutrašnjost je pod visokim vakuumom, obično 1,33 × 10⁻⁵ do 1 Pa, što osigurava pouzdanu prekidnu i izolacijsku performansu.

Kada se razine vakua smanji, prekidna sposobnost značajno pada. Stoga, vakuumni prekidnički element mora biti zaštićen od svakog vanjskog udara—nema udaranja, tapiranja ili primjene sile tijekom manipulacije ili održavanja. Nikada ne stavljajte predmete na vrh prekidača kako biste spriječili slučajne udare.

Proizvođači izvode stroga paralelnosti provjere i preciznu montažu prije isporuke. Tijekom održavanja, svi vijci za montažu prekidničkog elementa moraju biti ravnomjerno zategnuti kako bi se osiguralo ravnomjerno raspodjela naponâ i sprečilo oštećenje.