Wewnętrzny przewodnik próżniowy: Eksploatacja i konserwacja

Ochrona przed przepięciami

Wysokoprądowe wyłączniki próżniowe mają doskonałe właściwości przerwania prądu. Jednak podczas przerwania obciążeń indukcyjnych szybka zmiana prądu może generować wysokie przepięcia na indukcyjności, co wymaga uwagi.

Podczas włączania małych silników, początkowe prądy są stosunkowo duże; należy podjąć środki zmierzające do redukcji impulsu prądu.

Dla transformatorów, potrzeba ochrony zależy od projektu. Transformatory zanurzone w oleju mają wysoką odporność na impulsowe napięcia i dużą pojemność rozproszeniową, zwykle nie wymagają dodatkowych urządzeń ochronnych. Jednak dla suchych transformatorów o niższych poziomach odporności na impulsy lub transformatorów piecowych podlegających częstym przełączaniom i opóźniającym prądach, zaleca się środki ochronne takie jak metalo-tlenkowe ograniczniki przepięć, rozproszona pojemność kabli lub dodatkowe kondensatory szeregowe.

Dla wysokoprądowych wyłączników próżniowych używanych w ochronie linii, długość linii zapewnia wystarczającą pojemność rozproszeniową, a wiele podłączonych urządzeń pomaga stłumić wysokie przepięcia ponownego zapłonu. Zatem specjalne środki ochronne są zazwyczaj niepotrzebne.

Dla banków kondensatorów, badania terenowe pokazują, że przepięcia podczas operacji zamykania zazwyczaj nie przekraczają dwukrotności napięcia systemowego. W Chinach, kondensatory szeregowe są zazwyczaj używane przy napięciach poniżej 60 kV, gdzie poziom izolacji sprzętu jest wystarczający, aby wytrzymać takie przepięcia bez uszkodzeń. Jednak wysokoprądowe wyłączniki próżniowe o słabych właściwościach mechanicznych mogą wykazywać długotrwałe drgania kontaktów podczas pracy, prowadzące do wysokich przepięć—zjawiska obserwowane zarówno w krajowych, jak i międzynarodowych testach, co wymaga uwagi.

Ścisły Kontrola Prędkości Zamknięcia i Otwarcia

Jeśli prędkość zamknięcia wysokoprądowego wyłącznika próżniowego jest zbyt niska, czas przedłuku zwiększa się, przyspieszając zużycie kontaktów. Ponadto, ponieważ przerzutniki próżniowe zazwyczaj wykorzystują spawanie miedzi i procesy degazacji wysokotemperaturowe, ich wytrzymałość mechaniczna jest stosunkowo niska i są wrażliwe na drgania. Zbyt wysoka prędkość zamknięcia może powodować znaczące uderzenie mechaniczne, nakładając silne siły na fale elastyczne i zmniejszając ich żywotność. Zwykle prędkość zamknięcia wysokoprądowych wyłączników próżniowych mieści się w zakresie 0,6 do 2 m/s, z optymalną wartością zależącą od konkretnego projektu.

Podczas przerwania, czas łuku jest bardzo krótki—zwykle mniejszy niż 1,5 półokresu częstotliwości sieciowej. Aby zagwarantować wystarczającą wytrzymałość dielektryczną w pierwszym zerze prądu, ogólnie wymaga się, aby droga ruchu kontaktów osiągnęła 50%–80% całkowitego przebiegu w ciągu pierwszego półokresu. Dlatego prędkość otwarcia musi być ścisło kontrolowana.

Ponadto, tłumiki otwarcia i zamknięcia powinny mieć dobre charakterystyki, aby minimalizować wpływ mechaniczny podczas pracy, co powiększa żywotność przerzutnika próżniowego.

Ścisła Kontrola Drogi Ruchu Kontaktów

Nieprawidłowe jest założenie, że większa luka kontaktowa korzystnie wpływa na gaszenie łuku i arbitralne zwiększenie drogi ruchu kontaktów. Wyłączniki próżniowe mają stosunkowo krótkie przebiegi kontaktów. Dla napięć znamionowych 10–15 kV, typowy przebieg kontaktów wynosi tylko 8–12 mm, z nadmiernym przebiegiem 2–3 mm. Zbyt duże zwiększenie drogi ruchu kontaktów może nałożyć zbyt duże obciążenia na fale elastyczne po zamknięciu, potencjalnie uszkadzając je i kompromitując szczelność próżniową przerzutnika.

Ścisła Kontrola Prądu Obciążenia

Wyłączniki próżniowe mają ograniczoną zdolność przeciążenia. Ze względu na próżnię między kontaktami a obudową działającą jako izolator termiczny, ciepło z kontaktów i prętów przewodzących jest głównie oddzielane poprzez przewodzenie wzdłuż pręta. Aby zagwarantować, że temperatura pracy pozostaje w dopuszczalnych granicach, prąd pracy musi być ścisło kontrolowany i utrzymany poniżej wartości znamionowej.

Rigorous Acceptance Testing upon Commissioning

Chociaż wysokoprądowe wyłączniki próżniowe są dokładnie testowane przed wysyłką z fabryki, po transportzie i montażu na miejscu kluczowe parametry muszą być ponownie zmierzone i zweryfikowane, aby wykryć wszelkie zmiany spowodowane obsługą lub niezgodnością między wyłącznikiem a mechanizmem obsługi. Kluczowe parametry do weryfikacji obejmują:

• Przeskok zamknięcia

• Synchronizacja otwarcia

• Luka kontaktowa (odległość otwarcia)

• Przejazd sprężysty

• Prędkości zamknięcia i otwarcia

• Czasy zamknięcia i otwarcia

• Opór kontaktowy DC

• Poziom izolacji przerzutnika

• Testy mechanicznej obsługi

Wszystkie wyniki muszą spełniać specyfikacje techniczne producenta, zanim wyłącznik zostanie wprowadzony do użytku.

Interwały Obsługi dla Wyłączników Próżniowych

Interwały obsługi powinny być zgodne z ustalonymi regulacjami i dostosowywane w zależności od rzeczywistych warunków eksploatacji. Jest to błędne przekonanie, że wyłączniki próżniowe nie wymagają żadnej obsługi. Konkretne wytyczne obejmują:

• Przeprowadzanie testów wytrzymałości na napięcie sieciowe między biegunami przerzutnika podczas sezonowych lub rocznych czynności profilaktycznych, aby ocenić integralność próżni.

• Po 2000 normalnych cyklach pracy (łączenie/rozłączanie prądu obciążenia) lub 10 przerwaniach nominalnego prądu krótkiego zasobu, sprawdzić wszystkie śruby pod kątem luzu. Obsługa powinna być zgodna z instrukcjami producenta. Jeśli wszystkie parametry pozostają w akceptowalnych granicach, wyłącznik może kontynuować pracę.

• Jeśli wyłącznik próżniowy był nieaktywny lub przechowywany przez 20 lat, jego poziom próżni należy przetestować metodą określoną dla przerzutników próżniowych. Jeśli próżnia nie spełnia wymogów, przerzutnik musi zostać wymieniony.

Przerzutnik próżniowy

Przerzutnik próżniowy jest kluczowym elementem wyłącznika próżniowego. Używa on obudowy ze szkła lub ceramiki do wsparcia strukturalnego i hermetycznego zabezpieczenia, zawierając ruchome i nieruchome kontakty wraz z tarczą. Wewnątrz panuje wysoka próżnia, zazwyczaj 1,33 × 10⁻⁵ do 1 Pa, zapewniając niezawodne przerwanie łuku i wydajność izolacji.

Gdy poziom próżni się degraduje, zdolność przerwania znacznie się pogarsza. Dlatego przerzutnik próżniowy musi być chroniony przed jakimkolwiek zewnętrznym uderzeniem—nie można go uderzać, klepać ani nakładać siły podczas obsługi lub konserwacji. Nigdy nie należy umieszczać obiektów na szczycie wyłącznika, aby uniknąć przypadkowego uderzenia.

Producenci wykonują ścisłe kontrole równoległości i precyzyjne montowanie przed dostarczeniem. Podczas konserwacji wszystkie śruby montażowe przerzutnika muszą być jednolicie zacieśnione, aby zapewnić równomierne rozłożenie naprężeń i zapobiec uszkodzeniu.