Vakum devre kesicilerinde dielektrik dayanım başarısızlıklarının nedenleri nelerdir?

Vakum Kesici Anahtarlarındaki Dielektrik Dayanım Başarısızlık Nedenleri:

• Yüzey kirliliği: Ürün, dielektrik dayanım testi öncesinde herhangi bir toz veya kirletici maddeyi kaldırmak için kapsamlı bir şekilde temizlenmelidir.

Kesici anahtarlar için dielektrik dayanım testleri, güç frekanslı dayanım voltajı ve yıldırım darbe dayanım voltajını içerir. Bu testler, faz arası ve kutup arası (vakum kesicinin üzerinden) yapılandırmaları için ayrı ayrı gerçekleştirilmelidir.

Kesici anahtarların monte edildiği şalt kasalarında yalıtım testi yapılması önerilir. Ayrı ayrı test edilirse, temas parçaları genellikle ısı çekirdek tüpleri veya yalıtım kollukları kullanılarak yalıtılmalı ve korunmalıdır. Sabit tip kesici anahtarlar için, test kablosu genellikle doğrudan kutup sütunu terminallerine sıkıştırılarak bağlanır.

Katı yalıtım sütunlarıyla vakum kesicileri için, vakum kesicisi kendisi, sürünme mesafesini artırmak için kanatlar (etekler) gerektirmez. Vakum kesicisi, silikon lastiği ile kaplanmış epoksi reçineler içinde kapsüllendirilmiştir, bu nedenle kesicinin dış yüzeyi gerilim taşımadığından, sürgün katı yalıtım sütunu dış yüzeyi boyunca meydana gelir. Bu nedenle, katı yalıtım sütunu üst ve alt terminaller arasındaki sürünme mesafesi gereklilikleri karşılamalıdır. Kutup arası 210 mm boşlukta, temas kolunun 50 mm çapı düşüldüğünde, kanatlar olmaması durumunda sürünme mesafesi 240 mm'yi aşamaz.

Taşma kolunun ve kutup sütunu terminali tamamen kapatılamadığından, bu bölgedeki kanatlar son derece önemlidir. 40.5 kV uygulamaları için, kutup arası 325 mm boşluğunda, kanatlar eklenmesi bile gerekli sürünme mesafesini sağlayamayacağından, yüzey sürgünü çok muhtemeldir. Bu nedenle, genellikle temas kolunun ve kutup sütunu arasındaki bağlantı noktasında sıkıştırılmış silikon lastiği kullanılarak kapalı bir katı yalıtım oluşturulması gerekir, böylece kutup sütunu uç yüzeyi boyunca yüzey izolasyonunu tamamen önler. Bu işlem sonrasında, temas kolundan geçen üst ve alt kutuplar arasındaki sürünme mesafesi gereklilikleri karşılanabilir, bu da salınımı önler.

Katı yalıtım sütunu dış yalıtım boşluğu ve sürünme mesafesi yeterince büyükse, genellikle salınım meydana gelmez. Dielektrik dayanım azalması genellikle kesicide vakum kaybından veya kutup montajının tamamen başarısız olmasından kaynaklanır. Yanlış tasarım veya üretim nedeniyle oluşan çatlaklar veya kaplama hataları, işleme sorunlarından kaynaklanan erken yaşlanma veya titreşimden kaynaklanan sürgün/bozulma da ekipman hasarına yol açabilir.

Yalıtım silindiri tipi kutup sütunları için, yalıtım silindirinin iç ve dış duvarları sürünme mesafesi açısından değerlendirilmelidir. Bu nedenle, genellikle 205 mm kutup arası boşluğa sahip ürünler bulunmaz. Ayrıca, vakum kesicisi kendisi de üst ve alt kutuplar arasında sürgün oluşmasını önlemek için yeterli sürünme mesafesi sağlamalıdır.

Ayrıca, malzemenin nem alıcılığı da yalıtım testi başarısızlığını sebep olabilir. Epoksi reçine belirli bir su direncine sahip olsa da, nemli veya ıslak ortamlarda uzun süreli maruz kalma, su moleküllerinin zamanla reçineye girmesine ve kimyasal bağları kıran hidroliz etkisine neden olur, bu da performansı azaltır—örneğin, yapışkanlık ve mekanik dayanımı düşürür.

Su, elektriğin iyi birileticisidir. Nem absorbe ettikten sonra, epoksi reçinenin dielektrik sabiti artar ve yalıtım direnci azalır, bu da elektrik ekipmanlarında elektrik sızıntısı, bozulma ve diğer başarısızlıklar gibi sorunlara yol açabilir. Kesici anahtar kutup sütunlarındaki nem alan epoksi reçine, kısmi salınımlara neden olabilir, bu da ekipmanın hizmet ömrünü kısaltır.

Yüksek elektrik alanlarında, nem, elektrik ağacının büyümesini hızlandırarak yalıtım performansını daha da azaltır. Bu, güç ekipmanlarında epoksi reçine yalıtımının başarısızlığının yaygın bir nedenidir.

Nem alımı ayrıca, epoksi reçinesi ile diğer çevre faktörleri (oksijen, asit veya alkali maddeler) arasındaki reaksiyonları hızlandırarak, malzemenin yaşlanmasını tetikler. Bu, sararmaya ve gevşekleşmeye neden olur.

Yüksek akım katı yalıtım sütunları için, genellikle üst kısımda soğutucular monte edilir. Bu soğutucular genellikle alüminyumdan yapılmış olup, dış yüzeylerine epoksi fluidize yalıtım uygulanmıştır. Soğutucu parmaklarının ince duvarları nedeniyle, yukarıda elektrik alan yoğunluğu yüksek kalır—yuvarlak kenarlar sağlansa da—bu, salınıma neden olabilir.

Genellikle, soğutucu ile metal perde arasında salınım meydana gelebilir. Bu durumlarda, onların arasındaki elektrik boşluğunun dikkate alınması gerekir. Perde, keskin kenarlardan kaçınmalıdır; yerine, düzleştirilmiş düz yüzeyler veya benzeri tasarımlar kullanılabilir, bu da elektrik alan dağılımını iyileştirir.