Jaké jsou příčiny selhání dielektrické odolnosti u vakuových vypínačů

Příčiny selhání dielektrické odolnosti u vakuových vypínačů:

• Zamoření povrchu: Před provedením zkoušky dielektrické odolnosti musí být produkt důkladně vyčištěn, aby byly odstraněny jakékoli znečištění nebo kontaminace.

Dielektrické zkoušky pro vypínače zahrnují zkoušku odolnosti proti síle střídavého proudu a zkoušku odolnosti proti bleskovému impulsu. Tyto zkoušky musí být prováděny samostatně pro fázové a mezi polovými (přes vakuový přerušovač) konfigurace.

Doporučuje se, aby byly vypínače testovány na izolaci při instalaci v rozvodných skříních. Pokud jsou testovány samostatně, musí být kontaktové části izolovány a chráněny, obvykle pomocí tepelně svažovaných rour nebo izolačních rukavic. U pevných typů vypínačů je testování obecně prováděno přímo připevněním testovacích vedení k terminálům sloupce.

Pro pevně izolované sloupce s vakuovými přerušovači není třeba, aby vakuový přerušovač měl šupiny (spodí), které by zvyšovaly vzdálenost plazmového dráždění. Vakuový přerušovač je zabalen do epoxidové smoly pomocí silikónové gumy, takže vnější povrch přerušovače nese napětí. Místo toho dochází k propojení po vnějším povrchu pevně izolovaného sloupce. Proto musí vzdálenost plazmového dráždění mezi horním a dolním terminálem pevně izolovaného sloupce splňovat požadavky. Pro vzdálenost mezi poli 210 mm, po odečtení průměru kontaktní paže 50 mm, nesmí vzdálenost plazmového dráždění překročit 240 mm, pokud nejsou přítomny žádné šupiny.

Protože kontaktní paže a terminál sloupce nelze úplně uzavřít, jsou šupiny v této části velmi důležité. Pro aplikace 40,5 kV s vzdáleností mezi poli 325 mm, i přidáním šupin nelze splnit požadovanou vzdálenost plazmového dráždění, což znamená, že je velmi pravděpodobné, že dojde k povrchovému propojení. Proto je obecně třeba použít stlačenou silikónovou gumu k vytvoření uzavřené pevné izolace na spoji mezi kontaktní paží a sloupcem, která úplně zabrání povrchovému dráždění podél konečného povrchu sloupce. Po této úpravě může vzdálenost plazmového dráždění mezi horními a dolními póly přes kontaktní paži splňovat požadavky, což předejde výboji.

Pokud je venkovní izolační mezera a vzdálenost plazmového dráždění pevně izolovaného sloupce dostatečně velká, obvykle nedochází k výboji. Snížení dielektrické odolnosti je obvykle způsobeno ztrátou vakuu v přerušovači nebo kompletním selháním montáže sloupce. Trhliny nebo defekty obalu způsobené nevhodným návrhem nebo výrobou, předčasné stárnutí materiálu z důvodu problémů s výrobou, nebo výboje/breakdown způsobené vibrací mohou také vést k poškození zařízení.

Pro sloupce s izolační válcovou konstrukcí musí být brány v úvahu vzdálenosti plazmového dráždění jak vnitřní, tak vnější stěny izolačního válce. Proto produkty s vzdáleností polí 205 mm obecně nejsou dostupné. Kromě toho musí vakuový přerušovač poskytovat dostatečnou vzdálenost plazmového dráždění, aby se zabránilo povrchovému propojení mezi horním a dolním pólům.

Kromě toho může hygroskopickost materiálu také způsobit selhání izolačních zkoušek. Ačkoli má epoxidová smola určitou odolnost vůči vodě, dlouhodobé expozice vlhkému nebo mokrému prostředí umožňují postupnou infiltraci vodních molekul do smoly, což vede k hydrolyze, která ruší chemické vazby a snižuje výkon - například snižuje adhezi a mechanickou pevnost.

Voda je dobrý vodič elektrické energie. Po absorpci vlhkosti se dielektrická konstanta epoxidové smoly zvyšuje a její izolační odpor klesá, což může vést k elektrickému vedení, breakdownu a jiným selháním elektrického zařízení. Epoxidová smola, která absorbuje vlhkost v sloupcích vypínačů, může způsobit částečnou výboj, což zkracuje životnost zařízení.

Vysoké elektrické pole urychluje růst elektrických stromů, což dále degraduje izolační vlastnosti. Je to běžná příčina selhání epoxidové smoly v elektrických zařízeních.

Absorpce vlhkosti rovněž podporuje reakce mezi epoxidovou smolou a jinými faktory prostředí (např. kyslík, kyselé nebo zásadité látky), což urychluje stárnutí materiálu, což se projevuje žlutnutím a ztvrdnutím.

U pevně izolovaných sloupců s vysokým proudem jsou obvykle nainstalovány chladiče na horní část. Tyto chladiče jsou obvykle vyrobeny z hliníku a jsou potaženy epoxidovou tekutou izolací na vnější povrch. Díky tenkým stěnám chladičových lopatek zůstává intenzita elektrického pole v horní části vysoká - i když jsou poskytnuty zaoblené okraje - což zvyšuje pravděpodobnost výboje.

Obecně může dojít k výboji mezi chladičem a kovovou závorou. V takových případech je třeba věnovat pozornost elektrické vzdálenosti mezi nimi. Závora by měla vyhnout ostrým okrajům; místo toho lze použít ohnuté ploché povrchy nebo podobné designy, aby se zlepšilo rozložení elektrického pole.