Notranji vakuumski preklopnik: Delovanje in vzdrževanje

Zaščita pred previsokim napetostjo

Vakuumska preklopniki imajo odlične lastnosti za prekinjanje tokov. Vendar pri prekinih induktivnih obremenitev lahko hitra sprememba toka generira visoke previsoke napetosti na induktanci, kar je potrebno upoštevati.

Pri vklopitvi motorjev z majhno zmogljivostjo so začetni tokovi relativno visoki; merila bi morali biti sprejeta za zmanjšanje vhodnega toka.

Potreba po zaščiti transformatorjev se razlikuje glede na izvedbo. Masni transformatorji imajo visoko trdnost proti impulzivnim napetostim in veliko stranski kapacitance, običajno ne potrebujejo dodatnih zaščitnih naprav. Vendar za suhe transformatorje z nižjo trdnostjo proti impulzivnim napetostim ali pečnice transformatorje, ki so podvrženi pogostemu preklopu in zapoznanim tokom, se priporočajo zaščitne mere, kot so metaloksidni zaščitni napravi, distribuirana kapacitanca kabelskega vodnika ali dodani shunt kapacitorji.

Za vakuumske preklopnike, uporabljene za zaščito odvodnikov, dolžina daljnice zagotavlja dovolj stranske kapacitance, več povezanih naprav pomaga utišati visoke preklopne previsoke napetosti. Torej so posebne zaščitne mere običajno nepotrebnosti.

Za banko kondenzatorjev kažejo poljski testi, da previsoke napetosti med operacijami vklopa običajno ne presegajo dvojnega sistema napetosti. V Kitajski se paralelne kondenzatorji običajno uporabljajo pri napetostih pod 60 kV, kjer je ravno izolacije opreme dovolj, da takšne previsoke napetosti preživi brez škode. Vendar vakuumski preklopniki s slabo mehansko zmogljivostjo lahko med delovanjem prikazujejo dolgo vibracijo kontaktov, kar povzroča visoke previsoke napetosti—pojav, ki je bil opažen v domačih in tujih testih, zato je potrebno pozornost.

Strogi nadzor hitrosti vklopa in izklopa

Če je hitrost vklopa vakuumskega preklopnika prenizka, se poveča čas pred luka, kar pospeši iztrivanje kontaktov. Poleg tega, ker vakuumski preklopniki običajno uporabljajo medsebojno varjenje bakra in proces degaziranja visoke temperature, njihova mehanska trdota je relativno nizka in so občutljivi na vibracije. Previsoka hitrost vklopa lahko povzroči znaten mehanični šok, ki postavlja močne sile na gluhove in zmanjša njihovo življenjsko dobo. Običajno se hitrost vklopa vakuumskih preklopnikov giblje med 0,6 in 2 m/s, optimalna vrednost pa je odvisna od specifične izvedbe.

Med prekinjanjem je čas luke zelo kratek—običajno manj kot 1,5 polciklov strmih valov. Za zagotovitev zadostne dielektrične zmogljivosti pri prvi niči toka je običajno zahtevano, da doseže potovanje kontaktov 50%–80% celotnega potovanja v prvem polciklu. Zato mora biti strogo kontrolirovana hitrost izklopa.

Dodatno morata imeti dobri lastnosti tudi amortizatorji za vklop in izklop, da se zmanjša mehanični udar med delovanjem, s tem se podaljša življenjska doba vakuumskega preklopnika.

Strogi nadzor potovanja kontaktov

Napačno je misliti, da večji korak kontaktov koristi za ugasnanje luke in proizvoljno povečati potovanje kontaktov. Vakuumski preklopniki imajo relativno kratke korake kontaktov. Za nominalne napetosti 10–15 kV je tipičen korak kontaktov le 8–12 mm, s prepogonom 2–3 mm. Prekomerno povečanje potovanja kontaktov lahko postavi prevelik napor na gluhove po zaključku, kar lahko poškoduje gluhove in kompromitira vakuumsko zateglitev preklopnika.

Strogi nadzor obremenitvenega toka

Vakuumski preklopniki imajo omejeno zmogljivost za pretok. Zaradi vakuuma med kontakti in okvirjem, ki deluje kot toplotna izolacija, se toplota iz kontaktov in vodilnih palic prenese predvsem preko kondukcije po palici. Za zagotovitev, da ostane delovna temperatura znotraj dopustnih mej, mora biti delovni tok strogo kontroliran in ohranjen pod nominalno vrednostjo.

Rigorozni prejemni testi pri postavitvi v delo

Čeprav so vakuumski preklopniki dobro preverjeni pred oddajo iz tovarne, po prevozu in namestitvi na mestu morajo biti ključni parametri ponovno meritve in preverjeni, da bi se zaznale morebitne spremembe zaradi ravnanja ali nepravilne poravnave med preklopnikom in mehanizmom. Ključni parametri, ki jih je treba preveriti, so:

• Priklopni odboj

• Sinhronizacija izklopa

• Korak kontaktov (razdalja med kontakti)

• Kompressijsko potovanje

• Hitrosti vklopa in izklopa

• Časi vklopa in izklopa

• DC odpornost kontaktov

• Raven izolacije preklopnika

• Mehanski delovni testi

Vsi rezultati morajo ustrezati tehničnim specifikacijam proizvajalca, preden preklopnik postane v uporabo.

Intervali vzdrževanja vakuumskih preklopnikov

Intervali vzdrževanja bi morali slediti ustanovljenim predpisom in se prilagajati dejanskim delovnim pogoji. Misel, da vakuumski preklopniki ne potrebujejo vzdrževanja, je napačna. Specifična smernica vključuje:

• Izvedba testov trdnosti proti strmi frekvenci med stebri preklopnika med sezonskim ali letnim preventivnim vzdrževanjem, da se oceni celost vakuuma.

• Po 2.000 normalnih cikelih delovanja (vklop/izklop obremenitvenega toka) ali 10 prekinjanjih nominalnega kratkoročnega toka, pregledati vsa vijačna, če so luščena. Vzdrževanje naj sledi navodilom proizvajalca. Če so vsi parametri znotraj sprejemljivih mej, preklopnik lahko nadaljuje s službo.

• Če je vakuumski preklopnik bil 20 let brez službe ali v skladišču, naj bo raven vakuuma preverjena z določeno metodo za vakuumske preklopnike. Če vakuum ne ustrezata zahtevam, mora biti preklopnik zamenjan.

Vakuumski preklopnik

Vakuumski preklopnik je ključni sestavni del vakuumskega preklopnika. Uporablja steklene ali keramične omare za strukturno podporo in hermetično zateglitev, vsebuje giban in mirujoč kontakt skupaj s štitom. Notranjost je pod visokim vakuom, tipično 1,33 × 10⁻⁵ do 1 Pa, kar zagotavlja zanesljivo prekinjanje luke in izolacijsko zmogljivost.

Ko se raven vakuuma zniža, se zmogljivost preklopa bistveno zmanjša. Zato mora biti vakuumski preklopnik zaščiten pred kakršnim koli zunanjim udarcem—brez kopanja, čepkanja ali uporabe sile med ravnanjem ali vzdrževanjem. Nikoli ne postavljajte predmetov na vrh preklopnika, da se izognete nenamernemu udarcu.

Proizvajalci izvajajo stroge preglede vzporednosti in natančno sestavo pred dostavo. Med vzdrževanjem morajo biti vsi vijačni za montažo preklopnika enakomerno zategnuti, da zagotovijo enakomerno porazdelitev naporov in preprečijo poškodbe.