Phòng Ngắt Điện Tự Nổ SF6 Loại Thùng Rockwill: Cơ Cấu Hoạt Động Hai Chế Độ và ranh Giới Thiết Kế Độ Tin Cậy

I. Cơ chế cốt lõi: Ngắt hồ quang thông minh hai chế độ cho dòng điện cao và thấp

Buồng ngắt hồ quang Rockwill RHD sử dụng cấu trúc tích hợp kết hợp "buồng giãn nở nhiệt + buồng áp lực + van một chiều." Thiết kế này loại bỏ các thiết bị chuyển mạch cơ khí phức tạp, dựa hoàn toàn vào sự chênh lệch áp suất trong buồng do năng lượng của hồ quang và sự nén cơ khí để tự động đạt được chuyển đổi liền mạch giữa các chế độ ngắt hồ quang:

Cầu dao SF6 gas Dead tank độ tin cậy cao 40.5kV - 550kV

Điều kiện dòng điện ngắn mạch cao (Ngắt hồ quang bằng giãn nở nhiệt tự nổ):

Trong quá trình mở, tiếp điểm di chuyển làm nén trước khí SF6. Khi tiếp điểm tách ra, hồ quang năng lượng cao được tạo ra, làm nóng và tăng áp khí trong khu vực hồ quang. Khí nóng chảy vào buồng giãn nở nhiệt, khiến áp suất nội bộ nhanh chóng vượt qua áp suất trong buồng áp lực. Van một chiều tự động đóng dưới tác dụng của chênh lệch áp suất và tải lò xo. Tại thời điểm dòng điện bằng không, khí SF6 có áp suất cao tích tụ trong buồng giãn nở nhiệt mạnh mẽ quét qua khe hở tiếp điểm. Chế độ này khéo léo sử dụng năng lượng nhiệt của hồ quang để đạt được ngắt hồ quang mạnh mẽ, giảm đáng kể công suất đầu ra cần thiết của cơ cấu vận hành.

Điều kiện dòng điện tải thấp (Ngắt hồ quang bằng áp lực cơ khí):

Khi ngắt dòng tải, dung lượng hoặc dòng cảm nhỏ, năng lượng hồ quang yếu, và buồng giãn nở nhiệt không thể tạo áp suất cao hiệu quả. Trong trường hợp này, áp suất nén cơ khí trong buồng áp lực vượt quá áp suất trong buồng giãn nở, và van một chiều tự động mở. Dòng khí SF6 do xy-lanh áp lực tạo ra mượt mà chảy vào khu vực hồ quang, hình thành ngắt hồ quang ép trục hoặc xuyên tâm, chỉ dựa vào năng lượng nén cơ khí để hoàn thành ngắt hồ quang ép, bù đắp hoàn hảo cho năng lượng tự nổ không đủ trong điều kiện dòng điện thấp.

Vị trí mở

Vị trí đóng 

II. Đảm bảo độ tin cậy: Giới hạn thiết kế cho cả hai điều kiện hoạt động

Để đảm bảo độ tin cậy tuyệt đối của hoạt động hai chế độ trong mọi điều kiện, ROCKWILL đã thiết lập các giới hạn kỹ thuật nghiêm ngặt trong thiết kế buồng ngắt hồ quang:

(A) Điều kiện Giới hạn Chế độ Dòng điện Cắt ngắn Mức cao (Chế độ Tự nổ)

• Điều kiện Giới hạn Khối lượng: Tỷ lệ thể tích giữa buồng mở rộng nhiệt và buồng áp suất được tính toán chính xác để đảm bảo tích lũy đủ khí áp suất cao dưới dòng điện lớn, cân bằng vận tốc dòng chảy qua vòi phun và dự trữ khí.
• Điều kiện Giới hạn Áp suất Khí: Áp suất định mức của khí SF6 trong bể được sử dụng làm cơ sở thiết kế. Nếu áp suất giảm xuống dưới giới hạn thấp, khả năng tạo áp của buồng mở rộng bị suy yếu trực tiếp, tạo ra nguy cơ thất bại trong việc dập hồ quang.
• Điều kiện Giới hạn Dòng chảy Vòi phun: Đường kính cổ họng và chiều dài đoạn hẹp của vòi phun chống hồ quang PTFE được giới hạn nghiêm ngặt để cân bằng chính xác dòng chảy ngược của năng lượng hồ quang và tốc độ giải phóng dòng khí.
• Ngưỡng Hoạt động Van Kiểm tra: Lực nén trước của đĩa van được hiệu chỉnh chính xác để đảm bảo đóng kín đáng tin cậy dưới dòng điện lớn, hoàn toàn cách ly đường thoát áp của buồng áp suất.

(B) Điều kiện Giới hạn Chế độ Dòng điện Tải Thấp (Chế độ Áp suất)

• Hành trình Piston và Tỷ lệ Nén: Một giới hạn dưới cố định cho hành trình áp suất hiệu quả khi mở được thiết lập để đảm bảo rằng, ngay cả dưới dòng điện thấp, áp suất khí tối thiểu cần thiết cho việc dập hồ quang vẫn có thể được cung cấp.
• Điều kiện Giới hạn Truyền dẫn Hiệu ứng Áp suất: Hiệu ứng chênh lệch áp suất mở van kiểm tra được khớp với phạm vi áp suất của điều kiện dòng điện thấp, đảm bảo dòng khí nén đi vào khu vực hồ quang một cách mượt mà mà không bị thu hẹp.
• Điều kiện Giới hạn Đường Dẫn Lưu Chuyển Khí: Diện tích tiết diện lưu chuyển của tiếp điểm hồ quang tĩnh rỗng được giữ ở giới hạn dưới để ngăn chặn sự thiếu hụt làm mát do dòng khí bị thu hẹp dưới dòng điện thấp.
• Điều kiện Giới hạn Công Xuất Đầu Ra Cơ chế: Công suất đầu ra tối thiểu của cơ chế lò xo phải đáp ứng yêu cầu nén của xy-lanh áp suất, tránh áp suất khí không đủ do tốc độ mở thấp.

(C) Điều kiện Giới hạn Thiết kế Hợp tác Chung

• Điều kiện Giới hạn Phạm vi Nhiệt độ: Thiết bị được thiết kế để hoạt động trong nhiệt độ môi trường từ -30°C đến +40°C. Để tính đến sự thay đổi mật độ SF6 dưới nhiệt độ cao và thấp, áp suất và hiệu suất tự nổ được điều chỉnh tương ứng. Trong điều kiện nhiệt độ cực thấp, hệ thống phải đảm bảo rằng SF6 không hóa lỏng, hoặc thiết kế phải bao gồm cơ chế bù áp/điều khiển nhiệt để duy trì mật độ khí tối thiểu cần thiết cho việc dập hồ quang.
• Ngưỡng Chuyển mạch Dòng điện: Ngưỡng dòng điện quan trọng để chuyển đổi giữa chế độ tự nổ và chế độ áp suất được xác định rõ ràng, đảm bảo phủ kín toàn bộ phạm vi dòng cắt định mức và loại bỏ các điểm mù về hiệu suất.
• Điều kiện Giới hạn Kín Khí: Tốc độ rò rỉ của bể và buồng dập hồ quang được kiểm soát nghiêm ngặt để duy trì chuẩn áp suất cho hoạt động hai chế độ thông qua việc giữ áp suất lâu dài. Điều này không chỉ cần thiết để duy trì cường độ cách điện mà còn để đáp ứng yêu cầu phòng ngừa rò rỉ môi trường nghiêm ngặt.
• Khả năng Chịu Điện áp Phục hồi Tạm thời: Tốc độ phục hồi cách điện của môi trường SF6 sau khi dập hồ quang phải phù hợp với điện áp phục hồi tạm thời (TRV) của hệ thống. Thiết kế vòi phun của buồng dập hồ quang phải có khả năng thích ứng với điều kiện TRV khắt khe để ngăn chặn cơ bản sự tái phát hồ quang.

III. Kết luận

Ưu điểm cốt lõi của buồng dập hồ quang tự nổ SF6 dạng bể của ROCKWILL nằm ở thiết kế tối giản "toàn bộ vật lý, tự thích ứng". Thông qua cấu trúc van kiểm tra "được kiểm soát bởi chênh lệch áp suất" tinh vi, thiết bị không yêu cầu can thiệp cơ học hoặc điện tử bổ sung — dưới điều kiện ngắn mạch cực đoan, nó "đổi hướng năng lượng hồ quang" (dập hồ quang tự nổ) để giảm đáng kể tải cơ chế, trong khi dưới điều kiện tải thường xuyên, nó "tấn công chủ động" (dập hồ quang áp suất) để đảm bảo độ tin cậy dập hồ quang. Đồng thời, dựa trên các giới hạn thiết kế nghiêm ngặt bao gồm khớp nối thể tích, lưu lượng vòi phun và thích ứng môi trường, buồng dập hồ quang này thành công trong việc vượt qua khoảng cách kỹ thuật giữa các điều kiện dòng điện, nhiệt độ và phục hồi cách điện khác nhau, đảm bảo hiệu quả cao và an toàn tuyệt đối của cầu chì điện áp cao trong suốt chu kỳ sử dụng. Ngoài ra, cơ chế tự thích ứng hai chế độ này cung cấp khả năng mở rộng kỹ thuật xuất sắc, dành chỗ cho sự chuyển đổi trong tương lai sang hỗn hợp khí thân thiện với môi trường.