Binnenvacuümschakelaar: Bediening en Onderhoud

Overvoltagescherming

Vacuümschakelaars hebben uitstekende stroomonderbrekingsprestaties. Wanneer inductieve lasten worden onderbroken, kan de snelle verandering van stroom echter hoge overvoltages over de inductie genereren, wat aandacht vereist.

Bij het schakelen van kleine motoren zijn de startstromen relatief hoog; er moeten maatregelen worden genomen om de inloopstroom te verminderen.

Voor transformatoren varieert de behoefte aan bescherming met het ontwerp. Oliegekoelde transformatoren hebben een hoge impulsspanningbestendigheid en grote parasitaire capaciteit, waardoor meestal geen extra beschermingsapparatuur nodig is. Voor drogetransformatoren met lagere impulsspanningsbestendigheid of oventransformatoren die vaak worden geschakeld en achterlopen op stroom, wordt aanbevolen beschermingsmaatregelen zoals metaloxide-surge arresters, verdeelde kabelcapaciteit of toegevoegde shuntcondensatoren te nemen.

Voor vacuümschakelaars die worden gebruikt voor voederscherming biedt de lange lijnlengte voldoende parasitaire capaciteit, en helpen meerdere verbonden apparaten bij het onderdrukken van hoge herstelovervoltages. Daarom zijn speciale beschermingsmaatregelen meestal niet nodig.

Voor condensatorbanken tonen veldtests aan dat overvoltages tijdens sluitoperaties doorgaans niet meer dan twee keer de systeemspanning overschrijden. In China worden shuntcondensatoren meestal gebruikt bij spanningen onder de 60 kV, waarbij de isolatie van de apparatuur voldoende is om dergelijke overvoltages zonder schade te weerstaan. Echter, vacuümschakelaars met slechte mechanische prestaties kunnen tijdens bedrijf trillende contacten vertonen, wat leidt tot hoge overvoltages—een fenomeen dat zowel in binnen- als buitenlandse tests is geobserveerd en dus aandacht vereist.

Strikte Controle van Sluit- en Openingsnelheden

Als de sluitsnelheid van een vacuümschakelaar te laag is, neemt de voorboogtijd toe, waardoor de slijtage van de contacten versnelt. Bovendien gebruiken vacuümonderbrekers meestal koperlas- en hoge temperatuurdegassingprocessen, waardoor hun mechanische sterkte relatief laag is en ze gevoelig zijn voor trillingen. Te hoge sluitsnelheden kunnen significante mechanische schokken veroorzaken, sterke krachten uitoefenen op de bellow en hun levensduur verlagen. Meestal ligt de sluitsnelheid van vacuümschakelaars tussen 0,6 en 2 m/s, met een optimale waarde afhankelijk van het specifieke ontwerp.

Tijdens het onderbreken is de boogtijd zeer kort—meestal minder dan 1,5 netfrequentiehalve cycli. Om voldoende diëlektrische sterkte bij de eerste stroomnul te garanderen, wordt algemeen vereist dat de contactreis 50%-80% van de totale slag bereikt in de eerste halve cyclus. Daarom moet de openingsnelheid strikt worden gereguleerd.

Verder moeten zowel de openings- als sluitdempers goede prestatiekenmerken hebben om de mechanische impact tijdens bedrijf te minimaliseren, waardoor de levensduur van de vacuümonderbreker wordt verlengd.

Strikte Controle van Contactreis

Het is onjuist om aan te nemen dat een grotere contactafstand de boogextinctie ten goede komt en de contactreis willekeurig te verhogen. Vacuümschakelaars hebben relatief korte contactslagen. Bij nominaalspanningen van 10-15 kV is de typische contactreis slechts 8-12 mm, met een overtreding van 2-3 mm. De contactreis te veel verhogen kan te veel belasting op de bellow leggen na sluiten, waardoor de bellow kan beschadigen en de vacuümzegeling van de onderbreker kan worden aangetast.

Strikte Controle van Belastingsstroom

Vacuümschakelaars hebben beperkte overbelastingscapaciteit. Door de vacuümruimte tussen de contacten en de behuizing te fungeren als thermische isolator, wordt de warmte van de contacten en geleidingsstaven voornamelijk afgevoerd door geleiding langs de staaf. Om ervoor te zorgen dat de werkingstemperatuur binnen toelaatbare grenzen blijft, moet de werkingstroom strikt worden gereguleerd en onder de nominale waarde gehouden.

Grondige Acceptatietesten bij Inbedrijfstelling

Hoewel vacuümschakelaars grondig worden getest voordat ze van de fabriek worden verzonden, moeten na transport en plaatselijke installatie belangrijke parameters opnieuw worden gemeten en gecontroleerd om eventuele veranderingen door handling of misalignment tussen de schakelaar en het bedieningsmechanisme te detecteren. Belangrijke parameters om te controleren zijn:

• Sluitbouncen

• Openingsynchronisatie

• Contactafstand (opening)

• Compressiereis

• Sluit- en openingsnelheden

• Sluit- en openingstijden

• DC-contactweerstand

• Onderbrekerisolatiepeil

• Mechanische operatietests

Alle resultaten moeten aan de technische specificaties van de fabrikant voldoen voordat de schakelaar in gebruik wordt genomen.

Onderhoudsintervallen voor Vacuümschakelaars

Onderhoudsintervallen moeten volgens bestaande voorschriften worden gevolgd en aangepast op basis van de werkelijke bedrijfsomstandigheden. Het is een misvatting dat vacuümschakelaars geen onderhoud nodig hebben. Specifieke richtlijnen zijn:

• Voer tijdens seizoens- of jaarlijkse preventieve onderhoudsperiodes netspanningsdrachttorens over de onderbrekerpolen uit om de vacuümintegriteit te beoordelen.

• Na 2.000 normale bedrijfscycli (in- en uitschakelen van belastingsstroom) of 10 onderbrekingen van de nominale kortslootstroom, controleer alle bouten op losheid. Onderhoud moet volgens de instructies van de fabrikant worden uitgevoerd. Als alle parameters binnen aanvaardbare grenzen blijven, kan de schakelaar in gebruik blijven.

• Als een vacuümschakelaar 20 jaar buiten gebruik of in opslag is geweest, moet het vacuümpeil worden getest met de gespecificeerde methode voor vacuümonderbrekers. Als het vacuüm de eisen niet voldoet, moet de onderbreker worden vervangen.

Vacuümonderbreker

De vacuümonderbreker is het kerncomponent van een vacuümschakelaar. Deze gebruikt glas- of keramische omhulsels voor structuursteun en hermetische afsluiting, met bewegende en vaste contacten en een schild. Het interieur staat onder hoge vacuüm, meestal 1,33 × 10⁻⁵ tot 1 Pa, waardoor betrouwbare boogonderbreking en isolatieprestaties worden gegarandeerd.

Zodra het vacuümpeil degradeert, verslechtert de onderbrekingscapaciteit aanzienlijk. Daarom moet de vacuümonderbreker beschermd worden tegen externe impact—geen tikken, kloppen of kracht uitoefenen tijdens handling of onderhoud. Plaats nooit objecten boven op de schakelaar om onbedoelde impact te voorkomen.

Fabrikanten voeren strenge parallelismeverificaties en nauwkeurige assemblage uit voordat ze worden afgeleverd. Tijdens onderhoud moeten alle montagebouten van de onderbreker gelijkmatig worden aangedraaid om een gelijkmatige stressverdeling te garanderen en schade te voorkomen.