Viens raksts lai saprastu kā izvēlēties vakuumbrīvdabas mehāniskos parametrus

1. Nominālais kontaktu atstarpe

Kad vakuuma izolētājs atvērts, kustīgā un fiksētā kontakta attālums vakuumā nosauc par nominālo kontaktu atstarpēm. Šis parametrs ir ietekmēts vairākiem faktoriem, tostarp izolētāja nominālajai sprieguma vērtībai, darbības apstākļiem, pārtraukuma strāvas raksturlielumiem, kontakta materiālam un vakuumas atstarpes dielektriskajai stiprumā. Galvenokārt tas atkarīgs no nominālā sprieguma un kontakta materiāla.

Nominālās kontaktu atstarpes būtiski ietekmē izolācijas veiktspēju. Kad atstarpe pieaug no nulles, dielektriskais stiprumā uzlabojas. Tomēr, pārsniedzot noteiktu punktu, tālāka atstarpes pieaugums nodrošina mazākas grāmatas izolācijas veiktspējā un var būtiski samazināt izolētāja mehānisko izmantošanas laiku.

Bazējoties uz instalēšanas, darbības un uzturības pieredzi, tipiskas nominālās kontaktu atstarpes ir:

• Līdz 6 kV: 4–8 mm

• Līdz 10 kV: 8–12 mm

• 35 kV: 20–40 mm

2. Kontaktu ceļš (Pārmērs)

Kontaktu ceļš jāizvēlas tā, lai pat pēc kontaktu izsmalcināšanās tiktu uzturēts pietiekams kontaktu spiediens. Tas arī nodrošina kustīgajam kontaktam sākotnējo kinētisko enerģiju atvēršanas laikā, kas palielina sākotnējo atvēršanas ātrumu, lai salauztu savienotas detaļas, samazinātu loku laiku un paātrinātu dielektrisko atveseļošanos. Uzslēgšanas laikā tas ļauj kontaktu sprindzei sniegt vienmērīgu amortizāciju, samazinot kontaktu triecienu.

Ja kontaktu ceļš ir pārāk mazs:

• Pēc izsmalcināšanās nepietiekams kontaktu spiediens

• Zems sākotnējais atvēršanas ātrums, kas ietekmē pārtraukuma spēju un termisko stabilitāti

• Smagas uzslēgšanas trieciena un vibrācijas

Ja kontaktu ceļš ir pārāk liels:

• Palielinās nepieciešamā uzslēgšanas enerģija

• Samazinās uzslēgšanas drošums

Parasti kontaktu ceļš ir 20%–40% no nominālās kontaktu atstarpes. 10 kV vakuuma izolētājiem tas ir parasti 3–4 mm.

3. Kontaktu darbības spiediens

Vakuuma izolētāja kontaktu darbības spiediens būtiski ietekmē veiktspēju. Tas ir summa no vakuuma izolētāja inerču slēgšanas spēka un kontaktu sprindzes spēka. Pareiza izvēle jāatbilst četriem prasībām:

• Uzturēt kontaktu pretestību noteiktajos ierobežojumos

• Izpildīt dinamiskās stabilitātes testa prasības

• Samazināt uzslēgšanas triecienus

• Samazināt atvēršanas vibrācijas

Uzslēgšana īsā gājiena strāvā ir visgrūtākā situācija: pārejas strāva rada elektromagnētisko atbrīvošanos, kas izraisa kontaktu triecienus, kamēr uzslēgšanas ātrums ir zemākais. Šī situācija būtiski pārbauda, vai kontaktu spiediens ir pietiekams.

Ja kontaktu spiediens ir pārāk zems:

• Palielinās uzslēgšanas trieciena laiks

• Augstāks galvenā šķērsgājiena pretestība, kas rada pārmērīgu temperatūras kāpumu nepārtrauktā darbībā

Ja kontaktu spiediens ir pārāk augsts:

• Palielinās sprindzes spēks (jo inerču slēgšanas spēks ir nemainīgs)

• Augstāks nepieciešamais uzslēgšanas enerģijas apjoms

• Liels ietekmes un vibrācijas efekts vakuuma izolētājam, kas rada bojājuma risku

Praksē kontaktu elektromagnētiskais spēks atkarīgs ne tikai no maksimālās īsā gājiena strāvas, bet arī no kontaktu struktūras, izmēriem, cietuma un atvēršanas ātruma. Ir būtiski pieņemt visaptverošu pieeju.

Empiriskie dati par kontaktu spiedienu atkarībā no pārtraukuma strāvas:

• 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. Atvēršanas ātrums

Atvēršanas ātrums tieši ietekmē dielektriskās stiprumā atveseļošanās ātrumu pēc strāvas nulles. Ja dielektriskās stiprumā atveseļošanās ātrums ir lēnāks par atveseļošanās sprieguma pieaugumu, var notikt loka atkalapliesana. Lai novērstu atkalapliesanu un samazinātu loka laiku, ir būtisks pietiekams atvēršanas ātrums.

Atvēršanas ātrums galvenokārt atkarīgs no nominālā sprieguma. Fiksētam spriegumam un kontaktu atstarpei, nepieciešamais ātrums mainās atkarībā no pārtraukuma strāvas, slodzes veida un atveseļošanās sprieguma. Augstākas pārtraukuma strāvas un kapacitīvās strāvas (ar augstu atveseļošanās spriegumu) prasa augstākus atvēršanas ātrumus.

Parastais atvēršanas ātrums 10 kV vakuuma izolētājiem: 0.8–1.2 m/s, dažreiz pārsniedzot 1.5 m/s.

Praksē sākotnējais atvēršanas ātrums (mērots pirmajos dažos milimetros) ietekmē pārtraukuma veiktspēju vairāk nekā vidējais ātrums. Augstas veiktspējas un 35 kV vakuuma izolētāji bieži norāda šo sākotnējo ātrumu.

Lai arī augstāks ātrums šķiet labvēlīgs, pārāk augsts ātrums palielinās atvēršanas vibrācijas un pārmēru, intensificējot stresu plīšiem un vedot pie agrīnas nomākošanas un izsilpēšanas. Tas arī palielinās mehānisko stresu mehānismā, rada komponentu bojājuma risku.

5. Uzslēgšanas ātrums

Tā kā vakuuma izolētāju statiskā dielektriskā stiprumā pie nominālās atstarpes ir augsts, nepieciešamais uzslēgšanas ātrums ir būtiski zemāks nekā atvēršanas ātrums. Pietiekams uzslēgšanas ātrums ir būtisks, lai samazinātu pārejas elektriskās erosijas un novērstu kontaktu savienojumu. Tomēr, pārāk augsts uzslēgšanas ātrums palielinās uzslēgšanas enerģiju un izvirza izolētājam lielāku ietekmi, samazinot izmantošanas laiku.

Parastais uzslēgšanas ātrums 10 kV vakuuma izolētājiem: 0.4–0.7 m/s, līdz 0.8–1.2 m/s, ja nepieciešams.

6. Uzslēgšanas trieciena laiks

Uzslēgšanas trieciena laiks ir būtisks vakuuma izolētāju veiktspējas indikators. Tā ietekmē kontaktu spiediens, uzslēgšanas ātrums, kontaktu atstarpe, kontaktu materiāls, izolētāja dizains, izolētāja struktūra un instalēšanas/pielāgošanas kvalitāte.

Īssāks trieciena laiks liecina par labāku veiktspēju. Pārāk ilgs trieciena laiks izraisa smagu elektrisko erosiju, palielina pārsprieguma risku un var izraisīt kontaktu savienojumu uz īsa gājiena vai kondensatoru pārslēgšanas operācijām, kā arī termiskās stabilitātes testos. Ilgstošs trieciens arī paātrina plīšu nomākošanu.

10 kV vakuuma izolētājiem ar vaļruda-kromu kontaktiem uzslēgšanas trieciena laiks nedrīkst pārsniegt 2 ms. Citām materiālu kombinācijām tas var būt nedaudz lielāks, bet nedrīkst pārsniegt 5 ms.

7. Trīspoliņu sinhronizācija

Trīspoliņu sinhronizācija mēra trīs polu slēgšanas vai atvēršanas vienlaicīgumu. Tā kā slēgšanas un atvēršanas sinhronizācijas vērtības ir līdzīgas, parasti norāda tikai slēgšanas sinhronizāciju.

Sliktā sinhronizācija būtiski ietekmē pārtraukuma spēju un palielina loka laiku. Tā kā darbības ātrumi ir ātri un atstarpes ir mazas, precīza pielāgošana viegli atbilst prasībām. Slēgšanas sinhronizācija parasti jābūt mazāk nekā 1 ms.

8. Kustīgo un fiksēto kontaktu savietojums (koaksiālums)

Kustīgo un fiksēto kontaktu pareizs koaksiālisms ir būtisks vakuuma izolētāju veiktspējai un tiek nodrošināts ražošanas precizitātes dēļ. Vai šis koaksiālisms tiek uzturēts pēc instalēšanas atkarīgs no darbības mehānisma veida un montāžas procesa.

Suspenderu mehānismiem koaksiālisms galvenokārt atkarīgs no mehānisma. Gruntstādā mehānismiem mehāniska savietojuma precizitāte ir vienlīdz svarīga. Instalējot, izvairieties no šķērsošām vai laterālām spēkiem, kas tiek piemēroti izolētājam.

Parastais koaksiālisma tolerances: ≤2 mm.