Hvad er årsagerne til dielektrisk udholdenhedssvigt i vakuumkredsløbsbrydere?

Årsager til isoleringsforsøgsfejl i vakuum kredsløbsbrydere:

• Overfladekontamination: Produktet skal grundigt rengøres inden isoleringsforsøg for at fjerne enhver smud eller kontaminanter.

Isoleringsforsøg for kredsløbsbrydere inkluderer både netfrekvensisolering og lynimpulsisolering. Disse forsøg skal udføres separat for fase-fase og pol-pol (over vakuumafbryderen) konfigurationer.

Det anbefales, at kredsløbsbrydere testes for isolation, mens de er installeret i skabsskabe. Hvis de testes separat, skal kontaktdele være isolerede og skjulte, typisk ved hjælp af varmeskrumpningstubing eller isolerende manchetter. For faste kredsløbsbrydere foretages testen generelt ved direkte boltring af testledninger til polsøjlenes terminaler.

For solid-isolerede polsøjler med vakuumafbrydere kræves det ikke, at der er skirter (skirts) for at øge kryblingavstanden. Vakuumafbryderen er kapslet i epoxi-harz med silikonekautschuk, så den ydre overflade af afbryderen bærer ikke spænding. I stedet finder overslag sted langs den ydre overflade af den solid-isolerede polsøjle. Derfor skal kryblingavstanden mellem den øvre og nedre terminal på den solid-isolerede polsøjle opfylde kravene. For en pol-pol afstand på 210 mm, efter trækning af kontaktarmens diameter på 50 mm, kan kryblingavstanden ikke overstige 240 mm, hvis der ikke er nogen skirter.

Da kontaktarmen og polsøjlenes terminal ikke kan være fuldt ud tæt, er skirterne i denne sektion vigtige. For 40,5 kV anvendelser, med en pol-pol afstand på 325 mm, kan endda tilføjelse af skirter ikke opfylde den nødvendige kryblingavstand, hvilket gør overfladeoverslag meget sandsynligt. Derfor er det generelt nødvendigt at bruge komprimeret silikonekautschuk til at danne en tæt, solid isolation ved forbindelsen mellem kontaktarmen og polsøjlen, for at fuldstændigt forhindre overfladeoverslag langs polsøjlenes endeflade. Efter denne behandling kan kryblingavstanden mellem den øvre og nedre pol via kontaktarmen opfylde kravene og undgå udladning.

Hvis den eksterne isoleringsafstand og kryblingavstand for den solid-isolerede polsøjle er tilstrækkelig stor, vil udladning typisk ikke forekomme. Reduktion i dielektrisk styrke er normalt forårsaget af tab af vakuum i afbryderen eller fuld fiasko af polsammenstillingen. Sprækker eller beholderdefekter som følge af fejlagtig design eller produktion, tidlig materialaldring som følge af bearbejdningsspørgsmål, eller vibrationsinduceret overslag/brydning kan også føre til udstyrsskader.

For isoleringscylinder-type polsøjler skal både den indre og ydre væg af isoleringscylinderen tages i betragtning for kryblingavstand. Derfor er produkter med en polafstand på 205 mm generelt ikke tilgængelige. Desuden skal vakuumafbryderen selv også give tilstrækkelig kryblingavstand for at forhindre overslag mellem den øvre og nedre pol.

Desuden kan materialhygroscopicitet også forårsage isoleringsforsøgsfiasko. Selvom epoxi-harz har en vis vandfasthed, tillader langvarig eksponering for fugtige eller våde miljøer, at vandmolekyler gradvist trænger ind i harzen, hvilket fører til hydrolyse, der knuser kemiske bindinger og nedgraderer ydeevnen - såsom reduceret adhæsion og mekanisk styrke.

Vand er en god elektrisk ledere. Efter absorption af fugt, øges dielektrisk konstanten for epoxi-harz, og dens isolationsmodstand reduceres, hvilket kan føre til elektrisk udløb, nedbrydning og andre fejl i elektrisk udstyr. Fugtabsorberet epoxi-harz i kredsløbsbrydere kan udløse partielle udløb, hvilket forkorter udstyrets levetid.

Under høje elektriske felter accelererer fugt voksende elektriske træer, hvilket yderligere nedgraderer isolationsydelser. Dette er en almindelig årsag til epoxi-harz isolationsfiasko i strømforsyningsudstyr.

Fugtabsorption fremmer også reaktioner mellem epoxi-harz og andre miljøfaktorer (såsom ilt, surt eller basisk stoffer), hvilket accelererer materialealdring, der viser sig som gulning og sprødhed.

For højestruktur solid-isolerede polsøjler installeres der typisk kølesøjler i øverste del. Disse kølesøjler er normalt lavet af aluminium og overfladen er belagt med epoxi-fluidiseret isolering. På grund af tynde vægge på kølesøjlerne, forbliver elektrisk feltintensiteten høj øverst – selv med afrundede kanter – hvilket gør udløb sandsynligt.

Generelt kan der opstå udløb mellem kølesøjlen og metalrullete. I sådanne tilfælde skal der være opmærksom på den elektriske afstand mellem dem. Rulletten bør undgå skarpe kanter; i stedet kan rettede flade overflader eller lignende design anvendes for at forbedre elektrisk feltdeling.