Satu Artikel untuk Memahami Cara Memilih Parameter Mekanikal Pemutus Litar Vakum

1. Jarak Hubungan Diberi Nisbah

Apabila pemutus litar vakum berada dalam kedudukan terbuka, jarak antara hubungan bergerak dan tetap di dalam pemutus litar vakum dikenali sebagai jarak hubungan diberi nisbah. Parameter ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk voltan diberi nisbah pemutus, keadaan operasi, sifat arus yang diputus, bahan hubungan, dan kekuatan dielektrik jurang vakum. Ia secara utama bergantung pada voltan diberi nisbah dan bahan hubungan.

Jarak hubungan diberi nisbah mempengaruhi prestasi pengasingan secara signifikan. Seiring dengan peningkatan jarak dari sifar, kekuatan dielektrik meningkat. Namun, melebihi titik tertentu, peningkatan jarak lebih lanjut menghasilkan hasil yang semakin berkurang dalam prestasi pengasingan dan mungkin merosakan umur mekanikal pemutus litar secara serius.

Berdasarkan pengalaman pemasangan, operasi, dan penyelenggaraan, julat jarak hubungan diberi nisbah biasa adalah:

• 6kV dan ke bawah: 4–8 mm

• 10kV dan ke bawah: 8–12 mm

• 35kV: 20–40 mm

2. Perjalanan Hubungan (Overtravel)

Perjalanan hubungan mesti dipilih untuk memastikan tekanan hubungan yang mencukupi dipertahankan walaupun selepas aus hubungan. Ia juga memberikan tenaga kinetik awal kepada hubungan bergerak semasa pembukaan, meningkatkan laju pembukaan awal untuk memutuskan sambungan yang terlaksana, mengurangkan masa busur, dan mempercepatkan pemulihan dielektrik. Semasa penutupan, ia membolehkan spring hubungan menyediakan pemeredam yang lancar, mengurangkan pantulan hubungan.

Jika perjalanan hubungan terlalu kecil:

• Tekanan hubungan tidak mencukupi selepas aus

• Laju pembukaan awal rendah, mempengaruhi kapasiti pemutusan dan kestabilan termal

• Pantulan dan getaran penutupan yang serius

Jika perjalanan hubungan terlalu besar:

• Tenaga penutupan yang diperlukan meningkat

• Kerelajaran operasi penutupan berkurangan

Secara umumnya, perjalanan hubungan adalah 20%–40% daripada jarak hubungan diberi nisbah. Untuk pemutus litar vakum 10kV, ini biasanya 3–4 mm.

3. Tekanan Operasi Hubungan

Tekanan operasi hubungan pemutus litar vakum mempunyai impak yang signifikan terhadap prestasi. Ia adalah jumlah daya penutupan sendiri pemutus litar vakum dan daya spring hubungan. Pilihan yang tepat mesti memenuhi empat keperluan:

• Mengekalkan rintangan hubungan dalam had yang ditetapkan

• Memenuhi keperluan ujian kestabilan dinamik

• Mengurangkan pantulan penutupan

• Mengurangkan getaran pembukaan

Penutupan di bawah arus pendek merupakan keadaan yang paling menuntut: arus pra-busur menghasilkan tolakan elektromagnetik, menyebabkan pantulan hubungan, manakala laju penutupan adalah yang terendah. Keadaan ini menguji kritis sama ada tekanan hubungan mencukupi.

Jika tekanan hubungan terlalu rendah:

• Masa pantulan penutupan bertambah

• Rintangan litar utama lebih tinggi, menyebabkan peningkatan suhu yang berlebihan semasa operasi berterusan

Jika tekanan hubungan terlalu tinggi:

• Daya spring meningkat (kerana daya penutupan sendiri adalah tetap)

• Keperluan tenaga penutupan lebih tinggi

• Impak dan getaran yang lebih besar pada pemutus litar vakum, berisiko merosakkan

Dalam amalan, daya elektromagnetik hubungan bergantung bukan sahaja pada arus pendek puncak, tetapi juga struktur, saiz, kekerasan, dan laju pembukaan hubungan. Pendekatan komprehensif adalah penting.

Data empirik untuk tekanan hubungan berdasarkan arus pemutusan:

• 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. Laju Pembukaan

Laju pembukaan mempengaruhi kadar pemulihan kekuatan dielektrik selepas arus sifar. Jika pemulihan kekuatan dielektrik lebih lambat daripada voltan pemulihan yang meningkat, busur mungkin terhidup semula. Untuk mencegah hidup semula busur dan mengurangkan masa busur, laju pembukaan yang mencukupi adalah penting.

Laju pembukaan bergantung terutamanya pada voltan diberi nisbah. Untuk voltan dan jarak hubungan yang tetap, laju yang diperlukan berbeza dengan arus pemutusan, jenis beban, dan voltan pemulihan. Arus pemutusan yang lebih tinggi dan arus kapasitif (dengan voltan pemulihan yang tinggi) memerlukan laju pembukaan yang lebih tinggi.

Laju pembukaan biasa untuk pemutus litar vakum 10kV: 0.8–1.2 m/s, kadang-kadang melebihi 1.5 m/s.

Dalam amalan, laju pembukaan awal (diukur sepanjang beberapa milimeter pertama) mempunyai impak yang lebih besar terhadap prestasi pemutusan berbanding laju purata. Pemutus litar vakum prestasi tinggi dan 35kV sering menetapkan laju awal ini.

Walaupun laju yang lebih tinggi kelihatan bermanfaat, laju yang berlebihan meningkatkan getaran pembukaan dan over-travel, meningkatkan tekanan pada bellows dan menyebabkan keletihan awal dan kebocoran. Ia juga meningkatkan tekanan mekanikal pada mekanisme, berisiko keruntuhan komponen.

5. Laju Penutupan

Oleh kerana kekuatan dielektrik statik yang tinggi pemutus litar vakum pada jarak diberi nisbah, laju penutupan yang diperlukan adalah secara signifikan lebih rendah daripada laju pembukaan. Laju penutupan yang mencukupi adalah perlu untuk mengurangkan erosi elektrik pra-busur dan mencegah penyambungan hubungan. Namun, laju penutupan yang berlebihan meningkatkan tenaga penutupan dan subjek pemutus litar kepada impak yang lebih besar, mengurangkan umur layanan.

Laju penutupan biasa untuk pemutus litar vakum 10kV: 0.4–0.7 m/s, hingga 0.8–1.2 m/s jika diperlukan.

6. Masa Pantulan Penutupan

Masa pantulan penutupan adalah penunjuk utama prestasi pemutus litar vakum. Ia dipengaruhi oleh tekanan hubungan, laju penutupan, jarak hubungan, bahan hubungan, reka bentuk pemutus, struktur pemutus, dan kualiti pemasangan/pengaturan.

Masa pantulan yang lebih pendek menunjukkan prestasi yang lebih baik. Pantulan yang berlebihan menyebabkan erosi elektrik yang serius, meningkatkan risiko voltan berlebihan, dan mungkin menyebabkan penyambungan hubungan semasa operasi pendek atau penukaran kapasitor, serta ujian kestabilan termal. Pantulan yang panjang juga mempercepatkan keletihan bellows.

Untuk pemutus litar vakum 10kV dengan hubungan tembaga-kromium, masa pantulan penutupan tidak boleh melebihi 2 ms. Untuk bahan lain, ia mungkin sedikit lebih tinggi tetapi tidak boleh melebihi 5 ms.

7. Sinkronisme Tiga Kutub

Sinkronisme tiga kutub mengukur tahap keserentakan dalam penutupan atau pembukaan tiga kutub. Oleh kerana nilai sinkronisme pembukaan dan penutupan serupa, hanya sinkronisme penutupan yang biasanya ditetapkan.

Sinkronisme yang buruk mempengaruhi kapasiti pemutusan dan memanjangkan masa busur. Berkat laju operasi yang cepat dan jurang yang kecil, penyelarasan yang tepat dapat dengan mudah memenuhi keperluan. Sinkronisme penutupan biasanya diperlukan dalam 1 ms.

8. Penjajaran Hubungan Bergerak dan Tetap (Koaksialitas)

Penjajaran koaksial yang betul bagi hubungan bergerak dan tetap adalah kritikal untuk prestasi pemutus litar vakum dan dijamin melalui ketepatan pembuatan. Apakah penjajaran ini dipertahankan selepas pemasangan bergantung pada jenis mekanisme operasi dan proses penyusunan.

Untuk mekanisme gantung, penjajaran utamanya ditentukan oleh mekanisme itu sendiri. Untuk jenis dipasang di lantai, penjajaran mekanikal juga penting. Semasa pemasangan, elakkan menerapkan daya geser atau lateral kepada pemutus litar.

Toleransi koaksial biasa: ≤2 mm.