Egy cikk a vákuum átmenetkijelölők mechanikai paramétereinek kiválasztásának megértéséhez

1. Névjegybeli kapcsolóhely

Amikor egy vakuum átkapcsoló nyitott állapotban van, a mozgó és rögzített kapcsolók közötti távolság a vakuum megszakítóban a névjegybeli kapcsolóhely. Ez a paraméter számos tényezőtől függ, beleértve az átkapcsoló névjegybeli feszültségét, működési feltételeit, a megszakítandó áram jellegét, a kapcsoló anyagát, valamint a vakuumkapcsoló dielektrikus erősségét. Főleg a névjegybeli feszültségtől és a kapcsoló anyagától függ.

A névjegybeli kapcsolóhely jelentősen befolyásolja a izoláló teljesítményt. Ahogy a hely növekszik nullától, a dielektrikus erősség javul. Azonban egy bizonyos ponton túl a hely további növelése csökkenő hozamot ad az izoláló teljesítményben, és súlyosan csökkentheti a megszakító eszköz gépi élettartamát.

Az építkezés, működés és karbantartás tapasztalatai alapján a tipikus névjegybeli kapcsolóhely tartományok:

• 6 kV és alatta: 4–8 mm

• 10 kV és alatta: 8–12 mm

• 35 kV: 20–40 mm

2. Kapcsoló utazás (Túlutazás)

A kapcsoló utazást úgy kell megválasztani, hogy a kapcsolófeszültség akkor is elegendő legyen, ha a kapcsolók súrolódása történik. Emellett kezdeti kinetikai energiát biztosít a mozgó kapcsolónak a nyitáskor, ami növeli a kezdeti nyitási sebességet, hogy megszakítsa a lehezelt kapcsolatokat, csökkentse a villámzás idejét, és gyorsítsa a dielektrikus helyreállást. A bezárás során lehetővé teszi, hogy a kapcsolóférge sima ütemezést biztosítson, így minimalizálva a kapcsoló ugrását.

Ha a kapcsoló utazás túl kicsi:

• Súrolódás után nem elegendő kapcsolófeszültség

• Alacsony kezdeti nyitási sebesség, ami befolyásolja a megszakító képességet és a hőstabilitást

• Erős bezárás ugrása és rezgés

Ha a kapcsoló utazás túl nagy:

• Növekvő bezárás energiaigénye

• Csökkenő bezárás megbízhatósága

Általában a kapcsoló utazás 20%–40% a névjegybeli kapcsolóhely. 10 kV vakuum átkapcsolóknál ez általában 3–4 mm.

3. Kapcsoló működési nyomás

A vakuum átkapcsoló kapcsolói működési nyomása jelentősen befolyásolja a teljesítményt. Ez a vakuum megszakító saját záróerőjének és a kapcsolóférge erőjének összege. A megfelelő kiválasztásnak négy követelményt kell teljesítenie:

• Kapcsolóellenállás fenntartása a meghatározott határok között

• Dinamikus stabilitási vizsgák követelményeinek teljesítése

• Bezárás ugrásának csillapítása

• Nyitási rezgések csökkentése

A bezárás rövidzárlat áram mellett a legnagyobb kihívást jelenti: a korai íváramok elektromágneses eltolóerőt generálnak, ami kapcsoló ugrását okozza, miközben a bezárás sebessége a legalacsonyabb. Ez a helyzet kritikusan teszteli, hogy a kapcsoló nyomása elegendő-e.

Ha a kapcsoló nyomása túl alacsony:

• Növekvő bezárás ugrásidő

• Magasabb főáram ellenállás, ami folyamatos működés során túlzott hőemelkedést okoz

Ha a kapcsoló nyomása túl magas:

• Növekvő férgeerő (mivel a saját záróerő állandó)

• Magasabb bezárás energiaigény

• Nagyobb hatás és rezgések a vakuum megszakítóra, ami károkat okozhat

Gyakorlatban a kapcsoló elektromágneses erője nem csak a csúcspont rövidzárlat áramtól, hanem a kapcsoló szerkezetétől, méretétől, keményítésétől és nyitási sebességétől is függ. Komplex megközelítés szükséges.

Tapasztalati adatok a kapcsoló nyomásról a megszakító áram alapján:

• 12,5 kA: 50 kg

• 16 kA: 70 kg

• 20 kA: 90–120 kg

• 31,5 kA: 140–180 kg

• 40 kA: 230–250 kg

4. Nyitási sebesség

A nyitási sebesség közvetlenül befolyásolja a dielektrikus erősség helyreállási ütemét a feszültség nullától. Ha a dielektrikus erősség helyreállása lassabb, mint a helyreálló feszültség emelkedése, az ív újraindulhat. Az ív újraindulásának elkerülése és a villámzás időjének minimalizálása érdekében elegendő nyitási sebesség szükséges.

A nyitási sebesség elsősorban a névjegybeli feszültségtől függ. Adott feszültség és kapcsolóhely mellett a szükséges sebesség a megszakító áram, terhelés típusa és a helyreálló feszültségtől függ. Magasabb megszakító áramok és kondenzátori áramok (magas helyreálló feszültséggel) magasabb nyitási sebességet igényelnek.

Tipikus nyitási sebesség 10 kV vakuum átkapcsolóknál: 0,8–1,2 m/s, néha meghaladja a 1,5 m/s-ot.

Gyakorlatban a kezdeti nyitási sebesség (az első pár milliméteren mérve) nagyobb hatással van a megszakító teljesítményre, mint az átlagos sebesség. A magas teljesítményű és 35 kV vakuum átkapcsolók gyakran meghatározzák ezt a kezdeti sebességet.

Bár a magasabb sebesség előnyösnek tűnik, a túl magas sebesség növeli a nyitási rezgések és a túlutazás intenzitását, ami a csörgőkön növeli a stresszt, ami korai fáradtsághoz és lecsökkentéshez vezethet. Ezenkívül növeli a mechanizmus mechanikai stresszt, ami komponenshiba kockázatát jelenti.

5. Bezárás sebessége

A vakuum megszakítók magas statikus dielektrikus erőssége a névjegybeli kapcsolóhelyen miatt a szükséges bezárás sebessége jelentősen alacsonyabb, mint a nyitási sebesség. Elegendő bezárás sebesség szükséges a korai íváram súlyosodásának minimalizálásához és a kapcsolók lehezülésének elkerüléséhez. Azonban a túl magas bezárás sebesség növeli a bezárás energiaigényét, és nagyobb hatást gyakorol a megszakítóra, ami csökkenti a használati élettartamot.

Tipikus bezárás sebesség 10 kV vakuum átkapcsolóknál: 0,4–0,7 m/s, akár 0,8–1,2 m/s, ha szükséges.

6. Bezárás ugrásidő

A bezárás ugrásidő a vakuum átkapcsoló teljesítményének kulcsfontosságú mutatója. A kapcsoló nyomás, a bezárás sebessége, a kapcsolóhely, a kapcsoló anyaga, a megszakító szerkezete, az átkapcsoló szerkezete, valamint a telepítés/állítás minősége befolyásolja.

Rövidebb ugrásidő jobb teljesítményt jelent. Túl nagy ugrásidő súlyosan súrolódást okoz, növeli a túlfeszültség kockázatát, és a rövidzárlat vagy kondenzátor váltási műveletek során, valamint a hőstabilitási vizsgák során kapcsolók lehezüléséhez vezethet. Hosszabb ugrásidő gyorsítja a csörgők fáradtságát is.

10 kV vakuum átkapcsolóknál réz-krom kapcsolókkal a bezárás ugrásidő nem haladhatja meg a 2 ms-t. Más anyagok esetén kicsit magasabb lehet, de nem haladhatja meg a 5 ms-ot.

7. Hárompolos szinkronizáció

A hárompolos szinkronizáció a három pol hajlékonyságát méri a bezárás vagy nyitás során. Mivel a nyitási és bezárási szinkronizációs értékek hasonlóak, általában csak a bezárás szinkronizációra vonatkozó specifikációk szerepelnek.

Rossz szinkronizáció súlyosan befolyásolja a megszakító képességet, és hosszabbítja a villámzás időt. A gyors működési sebességek és kis kapcsolóhelyek miatt a pontos beállítás könnyen teljesíthető. A bezárás szinkronizáció általában 1 ms-nél kisebbnek kell lennie.

8. Mozgó és rögzített kapcsolók igazítása (Koaxialitás)

A vakuum megszakító teljesítményének szempontjából a mozgó és rögzített kapcsolók megfelelő koaxialis igazítása kritikus, amelyet a gyártási pontosság biztosít. A telepítés után a megfelelő igazítás fenntartása a működési mechanizmustól és a szerelési folyamatotól függ.

Felfüggesztett mechanizmusok esetén az igazítás főleg a mechanizmustól függ. Alaprajzú mechanizmusok esetén a mechanikai igazítás szintén fontos. A telepítés során kerüljék a megszakítóra ható nyírási vagy oldalsó erőket.

Tipikus koaxialitási tolerancia: ≤2 mm.