บทความหนึ่งเพื่อเข้าใจวิธีการเลือกพารามิเตอร์ทางกลของเบรกเกอร์สุญญากาศ

1. ระยะติดต่อที่กำหนด

เมื่อสวิตช์วงจรไฟฟ้าแบบสุญญากาศอยู่ในตำแหน่งเปิด ระยะทางระหว่างตัวติดต่อที่เคลื่อนที่และตัวติดต่อที่คงที่ภายในตัวตัดวงจรสุญญากาศถูกเรียกว่า ระยะติดต่อที่กำหนด ค่าพารามิเตอร์นี้ได้รับผลกระทบจากหลายปัจจัย รวมถึงแรงดันที่กำหนดของสวิตช์ เงื่อนไขการทำงาน ลักษณะของกระแสไฟฟ้าที่ตัด วัสดุของตัวติดต่อ และความแข็งแกร่งของสุญญากาศ ซึ่งขึ้นอยู่กับแรงดันที่กำหนดและวัสดุของตัวติดต่อเป็นหลัก

ระยะติดต่อที่กำหนดมีผลต่อประสิทธิภาพการฉนวน เมื่อระยะทางเพิ่มขึ้นจากศูนย์ ความแข็งแกร่งของสื่อฉนวนจะเพิ่มขึ้น แต่เมื่อเกินระดับหนึ่ง การเพิ่มระยะทางจะทำให้ประสิทธิภาพการฉนวนลดลงอย่างมาก และอาจทำให้ชีวิตการทำงานเชิงกลของตัวตัดวงจรลดลงอย่างรุนแรง

ตามประสบการณ์การติดตั้ง การทำงาน และการบำรุงรักษา ระยะติดต่อที่กำหนดโดยทั่วไปมีดังนี้:

• 6kV และต่ำกว่า: 4–8 มม.

• 10kV และต่ำกว่า: 8–12 มม.

• 35kV: 20–40 มม.

2. ระยะการเคลื่อนที่ของตัวติดต่อ (Overtravel)

ระยะการเคลื่อนที่ของตัวติดต่อต้องเลือกให้เหมาะสมเพื่อให้มั่นใจว่ายังคงแรงกดติดต่อที่เพียงพอแม้ว่าตัวติดต่อจะเสื่อมสภาพ ยังช่วยให้ตัวติดต่อที่เคลื่อนที่มีพลังงานเริ่มต้นในการเปิด เพิ่มความเร็วในการเปิดตอนแรกเพื่อทำลายจุดเชื่อมต่อที่หลอมละลาย ลดเวลาอาร์กไฟฟ้า และเร่งการฟื้นฟูสภาวะฉนวน ในขณะปิด จะช่วยให้สปริงตัวติดต่อสามารถให้การปะทะที่ราบรื่น ลดการกระแทกของตัวติดต่อ

หากระยะการเคลื่อนที่ของตัวติดต่อเล็กเกินไป:

• แรงกดติดต่อไม่เพียงพอหลังจากการเสื่อมสภาพ

• ความเร็วในการเปิดตอนแรกต่ำ ส่งผลต่อความสามารถในการตัดวงจรและความมั่นคงทางความร้อน

• การกระแทกและการสั่นสะเทือนขณะปิดรุนแรง

หากระยะการเคลื่อนที่ของตัวติดต่อใหญ่เกินไป:

• ต้องใช้พลังงานในการปิดเพิ่มขึ้น

• ความน่าเชื่อถือในการปิดลดลง

โดยทั่วไป ระยะการเคลื่อนที่ของตัวติดต่อคือ 20%–40% ของระยะติดต่อที่กำหนด สำหรับสวิตช์วงจรไฟฟ้าแบบสุญญากาศ 10kV นั้นโดยทั่วไปคือ 3–4 มม.

3. แรงกดติดต่อในการทำงาน

แรงกดติดต่อในการทำงานของสวิตช์วงจรไฟฟ้าแบบสุญญากาศมีผลกระทบที่สำคัญต่อประสิทธิภาพ เป็นผลรวมของแรงปิดเองของตัวตัดวงจรสุญญากาศและแรงของสปริงตัวติดต่อ การเลือกที่เหมาะสมต้องตอบสนองสี่ข้อกำหนด:

• รักษาความต้านทานติดต่อให้อยู่ในขอบเขตที่กำหนด

• ตอบสนองต่อข้อกำหนดการทดสอบความมั่นคงทางพลศาสตร์

• ลดการกระแทกขณะปิด

• ลดการสั่นสะเทือนขณะเปิด

การปิดภายใต้กระแสไฟฟ้าขาเข้าสั้นเป็นสถานการณ์ที่ท้าทายที่สุด: กระแสไฟฟ้าก่อนอาร์กสร้างแรงดันแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำให้ตัวติดต่อกระแทก ในขณะที่ความเร็วในการปิดต่ำที่สุด สถานการณ์นี้ทดสอบว่าแรงกดติดต่อเพียงพอหรือไม่

หากแรงกดติดต่อลดลง:

• เวลาการกระแทกขณะปิดเพิ่มขึ้น

• ความต้านทานของวงจรหลักสูงขึ้น ทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในระหว่างการทำงานต่อเนื่อง

หากแรงกดติดต่อสูงเกินไป:

• แรงของสปริงเพิ่มขึ้น (เนื่องจากแรงปิดเองคงที่)

• ต้องการพลังงานในการปิดเพิ่มขึ้น

• แรงกระแทกและสั่นสะเทือนต่อตัวตัดวงจรสุญญากาศเพิ่มขึ้น อาจทำให้เสียหาย

ในทางปฏิบัติ แรงแม่เหล็กไฟฟ้าของตัวติดต่อขึ้นอยู่กับไม่เพียงแค่กระแสไฟฟ้าสั้นสุดเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับโครงสร้าง ขนาด ความแข็ง และความเร็วในการเปิดของตัวติดต่อ การเข้าใกล้แบบครบวงจรเป็นสิ่งจำเป็น

ข้อมูลเชิงประจักษ์ของแรงกดติดต่อตามกระแสไฟฟ้าที่ตัด:

• 12.5 kA: 50 กก.

• 16 kA: 70 กก.

• 20 kA: 90–120 กก.

• 31.5 kA: 140–180 กก.

• 40 kA: 230–250 กก.

4. ความเร็วในการเปิด

ความเร็วในการเปิดมีผลต่ออัตราการฟื้นฟูความแข็งแกร่งของสื่อฉนวนหลังจากกระแสไฟฟ้าเป็นศูนย์ หากการฟื้นฟูความแข็งแกร่งของสื่อฉนวนช้ากว่าแรงดันฟื้นฟูที่เพิ่มขึ้น อาร์กไฟฟ้าอาจเกิดขึ้นใหม่ เพื่อป้องกันการเกิดอาร์กไฟฟ้าใหม่และลดเวลาอาร์กไฟฟ้า ความเร็วในการเปิดที่เพียงพอเป็นสิ่งจำเป็น

ความเร็วในการเปิดขึ้นอยู่กับแรงดันที่กำหนดเป็นหลัก สำหรับแรงดันและระยะติดต่อที่กำหนด ความเร็วที่ต้องการเปลี่ยนแปลงตามกระแสไฟฟ้าที่ตัด ประเภทของโหลด และแรงดันฟื้นฟู กระแสไฟฟ้าที่ตัดสูงและกระแสไฟฟ้าแบบความจุ (มีแรงดันฟื้นฟูสูง) ต้องการความเร็วในการเปิดที่สูงขึ้น

ความเร็วในการเปิดที่ปกติสำหรับสวิตช์วงจรไฟฟ้าแบบสุญญากาศ 10kV: 0.8–1.2 ม./วินาที บางครั้งอาจเกิน 1.5 ม./วินาที

ในทางปฏิบัติ ความเร็วในการเปิดตอนแรก (วัดในระยะทางไม่กี่มิลลิเมตรแรก) มีผลต่อประสิทธิภาพในการตัดวงจรมากกว่าความเร็วเฉลี่ย สวิตช์วงจรไฟฟ้าแบบสุญญากาศประสิทธิภาพสูงและ 35kV บ่อยครั้งระบุความเร็วตอนแรกนี้

แม้ว่าความเร็วสูงจะดูเหมือนเป็นประโยชน์ แต่ความเร็วสูงเกินไปจะเพิ่มการสั่นสะเทือนและการเคลื่อนที่เกิน ทำให้เกิดความเครียดต่อ bellows และนำไปสู่การเหนื่อยล้าและรั่วไหลเร็วขึ้น นอกจากนี้ยังเพิ่มความเครียดเชิงกลต่อระบบ ทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการเสียหายของชิ้นส่วน

5. ความเร็วในการปิด

เนื่องจากความแข็งแกร่งทางไฟฟ้าสถิตของตัวตัดวงจรสุญญากาศที่ระยะติดต่อที่กำหนดสูง ความเร็วในการปิดที่ต้องการนั้นต่ำกว่าความเร็วในการเปิดอย่างมาก ความเร็วในการปิดที่เพียงพอเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อลดการกัดกร่อนทางไฟฟ้าก่อนอาร์กและป้องกันการเชื่อมติดต่อ แต่ความเร็วในการปิดที่สูงเกินไปจะเพิ่มพลังงานในการปิดและทำให้ตัวตัดวงจรสุญญากาศได้รับแรงกระแทกสูงขึ้น ลดอายุการใช้งาน

ความเร็วในการปิดที่ปกติสำหรับสวิตช์วงจรไฟฟ้าแบบสุญญากาศ 10kV: 0.4–0.7 ม./วินาที ถ้าจำเป็น อาจถึง 0.8–1.2 ม./วินาที

6. เวลาการกระแทกขณะปิด

เวลาการกระแทกขณะปิดเป็นตัวชี้วัดประสิทธิภาพของสวิตช์วงจรไฟฟ้าแบบสุญญากาศ ได้รับผลกระทบจากแรงกดติดต่อ ความเร็วในการปิด ระยะติดต่อ วัสดุตัวติดต่อ ออกแบบตัวตัดวงจร โครงสร้างสวิตช์ และคุณภาพการติดตั้ง/ปรับแต่ง

เวลาการกระแทกที่สั้นแสดงถึงประสิทธิภาพที่ดี การกระแทกที่รุนแรงทำให้เกิดการกัดกร่อนทางไฟฟ้าอย่างรุนแรง เพิ่มความเสี่ยงของการเกินแรงดัน และอาจทำให้ตัวติดต่อเชื่อมต่อในระหว่างการทำงานสั้นหรือการสลับคอนเดนเซอร์ รวมถึงการทดสอบความมั่นคงทางความร้อน เวลาการกระแทกที่ยาวนานยังเร่งการเหนื่อยล้าของ bellows

สำหรับสวิตช์วงจรไฟฟ้าแบบสุญญากาศ 10kV ที่มีตัวติดต่อทองแดง-โครเมียม เวลาการกระแทกขณะปิดควรไม่เกิน 2 มิลลิวินาที สำหรับวัสดุอื่น ๆ อาจสูงขึ้นเล็กน้อย แต่ไม่ควรเกิน 5 มิลลิวินาที

7. ความพร้อมกันของสามขั้ว

ความพร้อมกันของสามขั้ววัดระดับความพร้อมกันในการปิดหรือเปิดของสามขั้ว เนื่องจากค่าความพร้อมกันในการเปิดและปิดคล้ายคลึงกัน จึงมักระบุเฉพาะความพร้อมกันในการปิด

ความพร้อมกันที่ไม่ดีส่งผลต่อความสามารถในการตัดวงจรและยืดเวลาอาร์กไฟฟ้า เนื่องจากความเร็วในการทำงานที่รวดเร็วและระยะติดต่อที่เล็ก การปรับแต่งอย่างแม่นยำสามารถตอบสนองความต้องการได้ ความพร้อมกันในการปิดโดยทั่วไปต้องอยู่ในช่วง 1 มิลลิวินาที

8. การจัดแนวตัวติดต่อที่เคลื่อนที่และตัวติดต่อที่คงที่ (Coaxiality)

การจัดแนวตัวติดต่อที่เคลื่อนที่และตัวติดต่อที่คงที่อย่างถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพของตัวตัดวงจรสุญญากาศ และได้รับการรับรองผ่านความแม่นยำในการผลิต ว่าการจัดแนวนี้จะคงอยู่หลังการติดตั้งขึ้นอยู่กับประเภทของระบบปฏิบัติการและการประกอบ

สำหรับระบบปฏิบัติการที่แขวน การจัดแนวขึ้นอยู่กับระบบปฏิบัติการเอง สำหรับระบบปฏิบัติการที่ตั้งบนพื้น การจัดแนวเชิงกลมีความสำคัญเช่นกัน ในการติดตั้ง ควรหลีกเลี่ยงการใช้แรงเฉือนหรือแรงขวางต่อตัวตัดวงจร

ความทนทานในการจัดแนวที่ปกติ: ≤2 มม.