Kif Jiegħdxu l-Breakers ta' Vakju Korektament?
01 Preludju
Fis-sistemi ta’ voltàġġ medju dawk kurrent breakers huma komponenti primarji li ma jistgħux jiġu miskta. Il-kurrent breakers ta’ vaku jewm dominanti f’dan il-merċat. Għalhekk, id-dizajn elettriku korrett huwa inseparabbli mill-selezzjoni propju tal-kurrent breakers ta’ vaku. F’din is-silġ, se ndiskutu kif nisselezzjonaw il-kurrent breakers ta’ vaku u l-mis konċepts abitwali fl-imsejjis tagħhom.
02 Il-Kapaċità ta’ Kurrent Short-Circuit Ma Tibtiegx Tikun Eċċessivament Alta
Il-kapaċità ta’ interruzzjoni ta’ kurrent short-circuit tal-kurrent breaker ma tibtiegx tikun eċċessivament alta, imma għandha tkun b’xi margen biex tassoddisfa l-amplifikazzjoni futura tal-grid kapasità li tista’ timxi mal-inċreżiment ta’ kurrent short-circuit. Imma, fid-dizajn elettriku reali, il-kapaċità ta’ interruzzjoni tal-kurrent breakers hija sovent eċċessivament alta.
Pereżempju, fi sottostazzjonijiet trasformaturi ta’ utenti finali f’sistemi 10kV, il-kurrent short-circuit tal-busbar huwa sovent qrib 10kA, u fis-sistemi ta’ kapasità akbar, jista’ jirraggiungi sa 16kA. Hija sovent speċifikata fid-disegni tad-dizajn elettriku li l-kapaċità ta’ interruzzjoni tal-kurrent breakers ta’ vaku tkun qrib 31.5kA, jew anke 40kA. Dan livell ta’ kapaċità ta’ interruzzjoni huwa investiment mhux neċessarju. Fid-kazijiet menzjonati, kapaċità ta’ interruzzjoni ta’ 20kA jew 25kA tkun suffiċjenti. L-ahwa, l-kurrent breakers ta’ vaku bl-interkap tal-interruzzjoni ta’ 31.5kA huma fil-domanda u mass-produċiti, li jaqbel bl-riduttjoni ta’ koszt manifattura u prezz, u minn hawnhum jiksbu popolarijtà akbar.
Fid-dizajn elettriku, il-kurrent short-circuit magħluq huma sovent fuq is-silġ għoli. Ir-raġuni għal dan huwa li r-impedanza tas-sistema u r-resistanza ta’ kontatt fit-talb tar-rigħad sovent jiġu inorati waqt it-talb. Ovvjo, il-kapaċità ta’ interruzzjoni tal-kurrent breakers għandha tkun selezzjonata bsedda l-kurrent short-circuit possibli amaximu. Imma, il-valur ta’ protezzjoni ta’ kurrent short-circuit ma jistax ikun bsedda l-kurrent short-circuit amaximu.
Dan għalhekk li l-arċi sovent jiġu kkreati waqt kurrent short-circuit, u l-resistanza ta’ arċi hi ħafna. Fid-dizajn tal-kalkulazzjoni, il-kurrent short-circuit jiġu trattati bħala tri-faċċati ta’ metal pur, bil-presunzzjoni li ma jkunx arċi u ma jkunx resistanza ta’ kontatt. Fid-statistika reali tal-problemi, aktar minn 80% tal-kurrent short-circuit huma monofaċċati, u l-arċi huma sovent preżenti waqt l-avvenimenti ta’ kurrent short-circuit. B’dan, il-kurrent short-circuit reali huwa ħafna infeħles minn valur kalkulat ideali.
Jekk il-valur ta’ protezzjoni huwa eċċessivament għoli, dan jagħti lill-protezzjoni sensitività infeħles jew jikkażza l-fallura tal-protezzjoni istantanea biex topera. Fid-prattika ingenerika, il-problema sovent ma tkunx li l-kurrent breaker ma jistax jinterruppi, imma li l-element protezzjoni ma jistax jooperi għal valur ta’ setta eċċessivament għoli. Nofs indaqs, il-kurrent short-circuit tri-faċċati ta’ metal pur jaraw rari – jiġu biss meta l-kabelli ta’ grounding ma jiġu rimosu baħarx il-manutenzjoni qabel li jkun misjub il-kurrent breaker. Imma, il-grounding sovent jiġi effettwat permezz ta’ switts ta’ grounding jew karretti ta’ grounding, u funzjonijiet ta’ interblokk huwa preżenti, li jagħmlu l-kurrent short-circuit tri-faċċati ta’ metal pur ekstremament improbabili.
Fid-disegni tad-dizajn elettriku, huwa sovent li tara l-kapaċità ta’ interruzzjoni tal-kurrent breaker prinċipali speċifikata b’livell wieħed aktar minn dak tal-kurrent breakers feeders. Dan ma huwiex neċessarju. Il-kurrent breaker prinċipali jaffronta l-problemi ta’ kurrent short-circuit tal-busbar, u l-kurrent breakers feeders jaffrontaw l-problemi fis-sistemi tagħhom rispettivi. Imma, qrib mill-lado tal-load ta’ kurrent breaker feeder, għal postijiet proksimità mal-busbar, il-kurrent short-circuit ma jkunx differenti kemm ħafna mil-kurrent short-circuit tal-busbar. Għalhekk, l-interkap tal-interruzzjoni tal-kurrent breakers prinċipali u feeders għandha tkun l-istess.
03 Il-Riġwerkar Elektriku u Meċkaniku Ma Tibtiegx Tikun Eċċessivament Għoli
Il-riġwerkar elektriku hawn menzjonat ma jiriferix għal numru ta’ darbiet li l-kurrent breaker jistgħa jofti u jismula taħt il-kurrent nominali jew parziali ta’ load f’intervali specifikati, imma għal numru ta’ darbiet li l-kurrent breaker jistgħa jinterruppi l-kurrent short-circuit mingħajr ma jikseb manutenzjoni. Mhux hemm standard nazzjonali għal din in-numru. Ħabitwalment, il-manifatturieri jiżvilġaw għal 30 ta’ dawn l-interruzzjonijiet. Prodotti ta’ xi manifatturieri jistgħu jiġu mmessgħa 50. Fid-documenti ta’ bandi tal-progetti ta’ utenti, huwa sovent li tara riġwerkar eċċessivament għoli għal numru ta’ interruzzjonijiet ta’ kurrent short-circuit. Pereżempju, dokument tal-bid uħbid lil kurrent breaker ta’ protezzjoni ta’ linja 12kV biex jinterruppi l-kurrent short-circuit nominali 100 darbiet, b’riġwerkar meċkaniku ta’ 100,000 operazzjonijiet u interruzzjoni ta’ kurrent nominali 20,000 darbiet – dawn ir-requisiti huma mhux ragunabbli.
Numru eċċessivament għoli ta’ interruzzjonijiet ta’ kurrent short-circuit ma huwiex neċessarju. Problemu ta’ kurrent short-circuit huwa avveniment elettriku kbir. Kull mara li jiġi, għandu jiġi trattat bħala aċċident serju li rikied analizz tat-taġġieġ fundamentali u azjonijiet korettivi biex jiġi previsti rirepetizzjoni. Għalhekk, waqt il-riġwerkar servizz effettiv tal-kurrent breaker, huwa se jinterruppi problemi ta’ kurrent short-circuit qabel darbiet. L-aktar għoli l-voltàġġ tas-sistema, l-aktar danni huma causati mill-kurrent short-circuit, imma l-probabbiltà ta’ l-avveniment huwa infeħles. Għalhekk, kurrent breaker ta’ voltàġġ medju li jistgħa jinterruppi 30 problemi ta’ kurrent short-circuit huwa suffiċjenti. Il-test ta’ tipu għal interruzzjoni ta’ kurrent short-circuit huwa kostos. Għal kurrent breaker ta’ vaku 12kV, kull test ta’ interruzzjoni ta’ kurrent short-circuit huwa qrib 10,000 RMB. Id-dħal ta’ test eċċessiv huwa kostos u mhux neċessarju.
Ħal jkun numru aqbar ta’ interruzzjonijiet suċċessfuli jindika kapabilità aqbar ta’ interruzzjoni? Dan huwa x-xejn oħra ta’ konċept abitwal. Il-kuljana ta’ test ta’ interruzzjoni ta’ kurrent short-circuit ta’ kurrent breakers ta’ vaku tikkonsisti fil-ewwel għoxrin operazzjonijiet. B’mhedda li l-kurrent breaker jintebbu ssukċessfil taqsima l-kurrent spesifikat fit-tieni ewwel test, il-prestazzjoni subbsequenti tiegħu huma ġeneralementi affidabbli. Data statistika ta’ test ta’ tipu, il-probabbiltà ta’ fallura hija l-aktar għoli fit-tieni ewwel interruzzjonijiet u tdecreżi skont in-numru ta’ interruzzjonijiet. Wara 30 interruzzjonijiet, il-probabbiltà ta’ fallura fis-sussiegħent test huwa qrib null. Għalhekk, l-aptitudini li jintebbu ssukċessfil 30 darbiet ma jimplika mhux li ma jistax jintebbu ssukċessfil 50 – biss li test addizzjonali ma huma mhux neċessarji.
Riġgward il-riġwerkar meċkaniku tal-kurrent breakers ta’ vaku, mhux hemm beżon għal requisiti eċċessivament għoli. Il-klasifikazzjoni M1 oriġinalment mhux inqas minn 2,000 operazzjonijiet, u l-klasifikazzjoni M2 biss 10,000. Issa, il-manifatturieri huma qed jagħmlu konkurranza f’riġwerkar meċkaniku – wieħed jiddikjara 25,000, ieħor 100,000. Fid-process ta’ bandi, ipartikipanti jagħmlu konfrontazzjonijiet ta’ valuri ta’ riġwerkar meċkaniku, li mhumiex signifikanti għal kurrent breakers ta’ distribuzzjoni ta’ vaku. Imma, fid-applikazzjonijiet speċifiċi bħal switchjar frekwenti ta’ motors, furnaces ta’ arc, jew circuiti ta’ kompenzazzjoni awtomatika ta’ kondensaturi, il-kontakturi tal-vaku huma aktar adeguati (l-kurrent breakers ta’ SF6 huma komuni għal switchjar ta’ banks ta’ kondensaturi ta’ voltàġġ medju). Il-kontakturi għandhom riġwerkar meċkaniku u elektriku li jisghu miljuni ta’ operazzjonijiet (il-riġwerkar elektriku tiegħuhom jiġi misurjat permezz ta’ interruzzjoni ta’ kurrent nominali, mhux ta’ kurrent short-circuit). Mhux hemm beżon għal konkurrenza f’riġwerkar meċkaniku f’kurrent breakers.
04 Requisiti Eċċessivament Għoli għal Parametri Elettriku Oħra
Il-kapaċità ta’ sopport tal-kurrent short-circuit ta’ kurrent breaker tiferfi l-għanja tiegħu li jisopporta l-stress termiku tal-kurrent short-circuit waqt problema. Dan mhux l-istess bħal temperature rise. It-test ta’ temperature rise involvi l-pass ta’ kurrent nominali jew specifikati permezz tal-kurrent breaker għal perjodu twil u assicurazzjoni li l-temperature rise fil-punti diversi ma jiġi superat limiti specifikati. Il-kapaċità ta’ sopport tal-kurrent short-circuit ta’ kurrent breaker għażla testjata għal 3 sekondi.
Fl-istess perjodu, il-kalor prodotta mill-kurrent short-circuit ma tistax tdammi l-kurrent breaker. Kapabilità ta’ sopport termiku ta’ 3 sekondi huwa suffiċjenti. Ir-raġuni għal dan huwa li wara li jiġi kurrent short-circuit, il-protezzjoni ta’ gradwazzjoni ta’ timp tista’ involvi żall tal-intenzjoni biex assicurja l-selettività. Għal protezzjoni ta’ timp, żall ta’ 0.5 sekondi bejn kurrent breakers adjascenti assicura l-selettività. Jekk il-kurrent breakers huma differenti b’livell żewġ, il-żall ta’ trip huwa 1 sekonda; jekk tre livelli, 1.5 sekondi. Kapabilità ta’ sopport ta’ 3 sekondi huwa diġà suffiċjenti. Imma, xi utenti jew designers insistenti fuq kapabilità ta’ sopport termiku ta’ 5 sekondi, li huwa verament mhux neċessarju.
Waqt il-process ta’ closing tal-kurrent breaker, il-kontakt mobbli u statwar jistgħu jibbouncjaw. Jekk il-temps ta’ bounce huwa twil jew l-asincronizzazzjoni ta’ closing tri-faċċati huwa kbir, jistgħu jiġu breakdown u restrike bejn il-kontakt. Il-restrike jikkawża process ta’ charge-discharge fil-kurrent, li jincreżi l-steepness u l-amplitud ta’ overvoltage. Din l-overvoltage tinqeda bħal overvoltage ta’ restrike ta’ kontakt.
Il-periklu tiegħu jista’ jikseb l-insulazzjoni ta’ turn-to-turn ta’ transformers u motors. Għalhekk, il-temps ta’ bounce ta’ kontakt u l-asincronizzazzjoni tri-faċċati għandhom ma jiġux iżgħar minn 2ms. Il-parametri attuali tal-kurrent breakers huma manifatturat biex isoddifani din il-requisiti. Imma, xi utenti jidherbhu valuri infeħles minn 2ms, perfino jidherbhu ma jiġux iżgħar minn 1ms, li jikseb l-istoffa teknika disponibbli.
05 Problemi Negattivi Kawnuts Mill-Kurrent Inizjali Eċċessivament Għoli tal-Vacuum Interrupters
Il-kurrent inizjali nominale għal vacuum interrupters ta’ voltàġġ medju huwa 630A. Issa, xi manifatturieri qatt ma jagħmlu wkoll versjonijiet 630A, u l-minimu ta’ kurrent inizjali inkresaa sa 1250A. Dan huwa relazjonat mal-manifattura ta’ vacuum interrupters. Imma, dan jikkawża serje ta’ konsegwenzi negattivi. Għalhekk, għalhekk li l-kurrent inizjali tal-vacuum interrupters huwa eċċessivament għoli, il-kurrent breakers ta’ vaku assemblati mal-interrupters huma għandhom jimissgħu l-kurrent rating tal-interrupter.
B’dan, dawk komponenti relatati – bħal pole columns, plug-in contacts fuq pole columns, u fixed contacts fis-switchgear – għandhom kollha jimissgħu l-kurrent rating tal-interrupter. Dan jiġi b’sprej ta’ materiali non-ferrous metals f’dak l-oħrani ta’ l- każijiet. Pereżempju, kurrent breaker ta’ vaku 12kV jista’ jfornixi biss transformer ta’ 1000kVA, il-kurrent nominali tal-10kV side ta’ dan huwa biss 57.7A. Imma, għalhekk li l-vacuum interrupter jibdew b’1250A, il-kurrent breaker għandu jkun rated b’1250A. B’dan, dawk komponenti relatati tal-breaker għandhom kollha jiġu rated b’minimu ta’ 1250A, u l-fixed contacts fis-switchgear għandhom kollha jiġu rated b’minimu ta’ 1250A, li jiġi b’sprej ta’ materiali non-ferrous metals.
Aktar sbieħ, l-utenti jew designers insistenti fuq l-kapaċità ta’ portata ta’ kurrent tal-main conductors fis-switchgear għandha tkun l-istess ta’ l-kurrent breaker – b’dan, l-kapaċità ta’ portata ta’ kurrent tal-conductor hija disegnata għal 1250A. Fi realta, kapaċità ta’ 60A tkun suffiċjenti, u bħalissa l-minimu ta’ cross-section ta’ kurrent conductor jiġi passat test ta’ stabilità dinamika u termika, hemm spazju konsiderabbli għal sparsa ta’ materiali.
