Една статија за да разберете како да изберете механичките параметри на вакуумски прекинувачи

1. Номинално контактно раздалечување

Кога вакуумски прекинувач е во отворена позиција, растојанието помеѓу подвижниот и фиксниот контакт во вакуумскиот прекинувач се нарекува номинално контактно раздалечување. Овој параметар е влијан од неколку фактори, вклучувајќи го номиналната напонска класа на прекинувачот, работни услови, природа на прекинувачкиот ток, материјал на контактите и диелектрична јачина на вакуумското раздалечување. Тоа високо зависи од номиналната напонска класа и материјалот на контактите.

Номиналното контактно раздалечување значително влијае на изолационката перформанса. Со зголемување на раздалечувањето од нула, се подобрува диелектричната јачина. Меѓутим, над одредена точка, дополнителното зголемување на раздалечувањето дава намалени добивки во изолационката перформанса и може да тешко намали механичкиот живот на прекинувачот.

Со оглед на искуството со инсталација, операција и одржување, типични опсегови за номинално контактно раздалечување се:

• до 6 кВ: 4–8 мм

• до 10 кВ: 8–12 мм

• 35 кВ: 20–40 мм

2. Контактно преместување (превишено преместување)

Контактното преместување мора да се избере така што да се осигура доситна контактна притисната сила и по износот на контактите. Тоа исто така му дава на подвижниот контакт почетна кинетичка енергија при отварање, што го зголемува почетниот брзин на отварање за прекинување на сварени врски, намалување на времето на дуга и убрзување на диелектричното восстановување. При затварање, тоа му дозволува на контактната пружина да даде гладко амортизирање, минимизирајќи контактното скокнување.

Ако контактното преместување е премало:

• недостаточна контактна притисната сила по износот

• низок почетен брзин на отварање, што влијае на прекинувачката способност и термичката стабилност

• силно скокнување и вибрација при затварање

Ако контактното преместување е превелико:

• зголемена енергија потребна за затварање

• намалена релевантност на операцијата за затварање

Типично, контактното преместување е 20%–40% од номиналното контактно раздалечување. За 10 кВ вакуумски прекинувач, ова обично е 3–4 мм.

3. Контактна оперативна притисната сила

Оперативната притисната сила на контактите на вакуумски прекинувач има значително влијание врз перформансата. Таа е збир на вградената само-затварањеска сила на вакуумскиот прекинувач и силата на контактната пружина. Правилната избора мора да задоволи четири услови:

• одржување на контактната резистивност во дефинирани граници

• задоволување на условите за динамички стабилност

• суспендирање на скокнувањето при затварање

• намалување на вибрацијата при отварање

Затварањето под краткосечен ток е најстрож услов: пред-дугски токови генерираат електромагнетна одбивања, што доведува до скокнување на контактите, додека брзината на затварање е најниска. Оваа ситуација критички тестира дали контактната притисната сила е доситна.

Ако контактната притисната сила е премала:

• зголемено време на скокнување при затварање

• повисена резистивност на главната кола, што доведува до прејака температурна нагрева при непрекината работа

Ако контактната притисната сила е превисока:

• зголемена сила на пружината (бидејќи самозатварањето е константно)

• поголема енергија потребна за затварање

• поголем удар и вибрација на вакуумскиот прекинувач, со ризика од повреда

На практика, контактната електромагнетна сила зависи не само од врвниот краткосечен ток, туку и од контактната структура, големина, чврстост и брзина на отварање. Комплексен пристап е есенцијален.

Емпирични податоци за контактната притисната сила според прекинувачкиот ток:

• 12,5 кА: 50 кг

• 16 кА: 70 кг

• 20 кА: 90–120 кг

• 31,5 кА: 140–180 кг

• 40 кА: 230–250 кг

4. Брзина на отварање

Брзината на отварање директно влијае на брзината на восстановување на диелектричната јачина после нулата на ток. Ако восстановувањето на диелектричната јачина е помалку брзо од растечкиот напон, може да се повторно загори дуга. За да се спречи повторното загорнување и да се намали временото на дуга, е потребна адекватна брзина на отварање.

Брзината на отварање најпрво зависи од номиналната напонска класа. За фиксна напонска класа и контактно раздалечување, потребната брзина варира со прекинувачкиот ток, тип на оптерање и растечкиот напон. Повисок прекинувачки ток и капацитетни токови (со висок растечки напон) бараат повисока брзина на отварање.

Типична брзина на отварање за 10 кВ вакуумски прекинувачи: 0,8–1,2 м/с, понекогаш над 1,5 м/с.

На практика, почетната брзина на отварање (мерена во првите неколку милиметри) има поголем влијание врз прекинувачката перформанса од просечната брзина. Високоперформансни и 35 кВ вакуумски прекинувачи често специфицираат оваа почетна брзина.

Иако повисока брзина изгледа полезна, премногу брза брзина зголемува вибрацијата и превишено преместување, која зголемува стресот на белишавите и доведува до претходна умора и протечка. Тоа исто така зголемува механичкиот стрес на механизмот, со ризика од повреда на компонентите.

5. Брзина на затварање

Збогу на високата статичка диелектрична јачина на вакуумските прекинувачи при номинално раздалечување, потребната брзина на затварање е значително помала од брзината на отварање. Адекватна брзина на затварање е потребна за намалување на електричната ерозија пред дугата и спречување на сварувањето на контактите. Меѓутим, премногу брза брзина на затварање зголемува енергијата за затварање и подложува прекинувачот на поголем удар, што намалува животот на служба.

Типична брзина на затварање за 10 кВ вакуумски прекинувачи: 0,4–0,7 м/с, до 0,8–1,2 м/с ако е потребно.

6. Време на скокнување при затварање

Времето на скокнување при затварање е важен показател на перформансата на вакуумски прекинувач. Тоа е влијан од контактната притисната сила, брзината на затварање, контактното раздалечување, материјалот на контактите, дизајнот на прекинувачот, структурата на прекинувачот и квалитетот на инсталацијата/регулирањето.

Кратко време на скокнување покажува подобра перформанса. Превишено скокнување причинува сериозна електрична ерозија, зголемува ризикот од прекомерен напон и може да доведе до сварување на контактите при краткосечен или капацитетен ток, како и при термички стабилностни тестови. Долго скокнување исто така убрзува умората на белишавите.

За 10 кВ вакуумски прекинувачи со меди-хром контакти, времето на скокнување при затварање не треба да надмине 2 мс. За други материјали, може да биде лага но не треба да надмине 5 мс.

7. Синхронизација на три пола

Синхронизацијата на три пола мерува степенот на едновременост при затварање или отварање на три пола. Бидејќи вредностите на синхронизацијата при отварање и затварање се слични, обично се специфицира само синхронизацијата при затварање.

Лоша синхронизација значително влијае на прекинувачката способност и продлузува времето на дуга. Збогу на брзите оперативни брзини и малите раздалечувања, точно регулирање лесно може да задоволи барањата. Синхронизацијата при затварање обично мора да биде внатре во 1 мс.

8. Подесување на подвижниот и фиксниот контакт (коаксијалност)

Правилното коаксијално подесување на подвижниот и фиксниот контакт е критично за перформансата на вакуумскиот прекинувач и е осигурено преку прецизност во производството. Да ли ова подесување се одржува после инсталацијата зависи од типот на оперативен механизам и процесот на собирање.

За висечки механизми, подесувањето е првенствено детерминирано од механизмот. За полски типови, механичкото подесување е еднакво важно. Токму во инсталацијата, избегнувајте применување на трансверзални или боковни сили на прекинувачот.

Типична толеранца за коаксијалност: ≤2 мм.