Isang Artikulo upang maintindihan kung paano Pumili ng Mekanikal na mga Parameter ng Vacuum Circuit Breakers

1. Rated Contact Gap

Kapag ang vacuum circuit breaker ay nasa bukas na posisyon, ang layo sa pagitan ng kumikilos at matatag na mga contact sa loob ng vacuum interrupter ay kilala bilang rated contact gap. Ang parameter na ito ay naapektuhan ng maraming mga factor, kasama na ang rated voltage ng breaker, kondisyon ng operasyon, natura ng interrupting current, materyales ng contact, at dielectric strength ng vacuum gap. Ito ay pangunahing depende sa rated voltage at materyales ng contact.

Ang rated contact gap ay malaking epekto sa insulation performance. Kapag tumaas ang gap mula zero, tumaas din ang dielectric strength. Gayunpaman, paglabas ng isang tiyak na punto, ang pagtaas pa ng gap ay nagbibigay ng mas maliit na benepisyo sa insulation performance at maaaring malubhang mabawasan ang mechanical life ng interrupter.

Batay sa karanasan sa instalasyon, operasyon, at pagmamanento, ang karaniwang rated contact gap ranges ay:

• 6kV at ibaba: 4–8 mm

• 10kV at ibaba: 8–12 mm

• 35kV: 20–40 mm

2. Contact Travel (Overtravel)

Ang contact travel ay dapat piliin upang siguruhin na sapat na contact pressure ay mapanatili kahit matapos ang contact wear. Ito rin ay nagbibigay ng initial kinetic energy sa kumikilos na contact sa panahon ng pagbubukas, tumataas ang initial opening speed upang sirain ang welded joints, bawasan ang arcing time, at mapabilis ang dielectric recovery. Sa panahon ng paglilipat, ito ay nagpapahintulot sa contact spring na magbigay ng smooth buffering, minamaliit ang contact bounce.

Kapag ang contact travel ay masyadong maliit:

• Insufficient contact pressure matapos ang wear

• Mababang initial opening speed, na nakakaapekto sa breaking capacity at thermal stability

• Malubhang closing bounce at vibration

Kapag ang contact travel ay masyadong malaki:

• Tumaas ang closing energy na kinakailangan

• Bumaba ang reliability ng closing operation

Karaniwan, ang contact travel ay 20%–40% ng rated contact gap. Para sa 10kV vacuum circuit breakers, ito ay karaniwang 3–4 mm.

3. Contact Operating Pressure

Ang operating pressure ng contacts ng vacuum circuit breaker ay may malaking epekto sa performance. Ito ang kabuuan ng inherent self-closing force ng vacuum interrupter at ng contact spring force. Ang tamang pagsusuri ay dapat sumunod sa apat na requirement:

• Panatilihin ang contact resistance sa loob ng tinukoy na limitasyon

• Sumunod sa mga requirement ng dynamic stability test

• Supressin ang closing bounce

• Bawasan ang opening vibration

Ang closing under short-circuit current ay ang pinakamahirap na kondisyon: ang pre-arc currents ay nag-generate ng electromagnetic repulsion, nagdudulot ng contact bounce, habang ang closing speed ay nasa pinakamababa. Ang scenario na ito ay kritikal na sinusubukan kung sapat ang contact pressure.

Kapag ang contact pressure ay masyadong mababa:

• Tumaas ang closing bounce time

• Mas mataas na main circuit resistance, na nagdudulot ng excessive temperature rise sa panahon ng continuous operation

Kapag ang contact pressure ay masyadong mataas:

• Tumaas ang spring force (dahil constant ang self-closing force)

• Mas mataas na closing energy requirement

• Mas malaking impact at vibration sa vacuum interrupter, na nagdudulot ng risk ng pinsala

Sa praktikal, ang contact electromagnetic force ay depende hindi lamang sa peak short-circuit current kundi pati na rin sa contact structure, laki, hardness, at opening speed. Mahalaga ang comprehensive approach.

Empirical data para sa contact pressure batay sa interrupting current:

• 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. Opening Speed

Ang opening speed ay direktang nakakaapekto sa rate kung saan ang dielectric strength ay bumabalik pagkatapos ng current zero. Kung ang recovery ng dielectric strength ay mas mabagal kaysa sa rising recovery voltage, maaaring magkaroon ng arc re-ignition. Upang maiwasan ang re-ignition at bawasan ang arcing time, mahalaga ang sapat na opening speed.

Ang opening speed ay depende pangunahin sa rated voltage. Para sa fixed voltage at contact gap, ang kinakailangang speed ay nag-iiba depende sa interrupting current, uri ng load, at recovery voltage. Mas mataas na interrupting currents at capacitive currents (na may mataas na recovery voltage) ay nangangailangan ng mas mataas na opening speeds.

Karaniwang opening speed para sa 10kV vacuum breakers: 0.8–1.2 m/s, minsan ay lumampas sa 1.5 m/s.

Sa praktikal, ang initial opening speed (na iminumetro sa unang ilang millimeters) ay may mas malaking epekto sa breaking performance kaysa sa average speed. Ang high-performance at 35kV vacuum breakers kadalasang nagspesipiko ng initial speed na ito.

Bagama't ang mas mataas na speed ay mukhang beneficial, ang sobrang speed ay nagdudulot ng mas mataas na opening vibration at over-travel, na nagpapataas ng stress sa bellows at nagdudulot ng premature fatigue at leakage. Ito rin ay nagdudulot ng mas mataas na mechanical stress sa mechanism, na nagpapataas ng risk ng component failure.

5. Closing Speed

Dahil sa mataas na static dielectric strength ng vacuum interrupters sa rated gap, ang kinakailangang closing speed ay mas mababa kumpara sa opening speed. Sapat na closing speed ay kinakailangan upang bawasan ang pre-arc electrical erosion at iwasan ang contact welding. Gayunpaman, ang sobrang closing speed ay nagdudulot ng mas mataas na closing energy at nagpapataas ng impact sa interrupter, na nagpapababa ng service life.

Karaniwang closing speed para sa 10kV vacuum breakers: 0.4–0.7 m/s, hanggang 0.8–1.2 m/s kung kinakailangan.

6. Closing Bounce Time

Ang closing bounce time ay isang key indicator ng performance ng vacuum circuit breaker. Ito ay naapektuhan ng contact pressure, closing speed, contact gap, materyales ng contact, design ng interrupter, estruktura ng breaker, at kalidad ng instalasyon/adjustment.

Mas maikling bounce time ay nagpapahiwatig ng mas mahusay na performance. Ang sobrang bounce ay nagdudulot ng malubhang electrical erosion, nagpapataas ng risk ng overvoltage, at maaaring magresulta sa contact welding sa panahon ng short-circuit o capacitor switching operations, pati na rin sa thermal stability tests. Ang mahabang bounce ay nagpapabilis ng bellows fatigue.

Para sa 10kV vacuum breakers na may copper-chromium contacts, ang closing bounce ay hindi dapat lumampas sa 2 ms. Para sa iba pang materyales, ito ay maaaring kaunti mas mataas ngunit hindi dapat lumampas sa 5 ms.

7. Three-Pole Synchronism

Ang three-pole synchronism ay maimimina ang degree ng simultaneity sa closing o opening ng tatlong poles. Dahil ang values ng opening at closing synchronism ay kapareho, kadalasang lang ang closing synchronism ang nasispesipiko.

Ang mahinang synchronism ay malubhang nakakaapekto sa breaking capacity at nagpapahaba ng arcing time. Dahil sa mabilis na operating speeds at maliit na gaps, ang precise adjustment ay madaling makakaya ang requirements. Ang closing synchronism ay karaniwang nangangailangan na nasa loob ng 1 ms.

8. Alignment of Moving and Fixed Contacts (Coaxiality)

Ang proper coaxial alignment ng kumikilos at matatag na mga contact ay kritikal para sa performance ng vacuum interrupter at inensure sa pamamagitan ng manufacturing precision. Kung ito ay napapanatili matapos ang instalasyon ay depende sa tipo ng operating mechanism at proseso ng assembly.

Para sa suspended mechanisms, ang alignment ay pangunahing naapektuhan ng mekanismo mismo. Para sa floor-mounted types, ang mechanical alignment ay parehong mahalaga. Sa panahon ng instalasyon, iwasan ang pag-apply ng shear o lateral forces sa interrupter.

Karaniwang coaxiality tolerance: ≤2 mm.