Mga Mataas na Voltage na Vacuum Circuit Breaker — Disenyo at Prinsipyo ng Operasyon

Kabilang sa mga modernong kagamitan na may mataas na boltahe na idinisenyo para sa paglipat ng mga de-koryenteng circuit sa kuryente, isang espesyal na lugar ang inilalaan sa mga vacuum circuit breaker. Malawakang ginagamit ang mga ito sa mga network mula 6 hanggang 35 kV at mas madalas sa mga scheme mula sa 110 o 220 kV kasama.

Ang kanilang rated breaking current ay maaaring mula 20 hanggang 40 kA, at ang kanilang electrodynamic resistance ay humigit-kumulang 50 ÷ 100. Ang kabuuang oras ng tripping ng naturang circuit breaker o pagkabigo ay humigit-kumulang 45 milliseconds.

Ang bawat yugto ng circuit ay mapagkakatiwalaan na pinaghihiwalay ng mga insulator at sa parehong oras ang lahat ng kagamitan ay structurally assembled sa isang karaniwang drive. Ang mga substation busbar ay konektado sa input terminal ng switch at ang output na koneksyon sa output terminal.

Gumagana ang mga power contact sa loob ng vacuum circuit breaker na pinagsasama-sama upang magbigay ng pinakamababang contact resistance at maaasahang daanan ng parehong load at emergency currents.

Ang itaas na bahagi ng sistema ng pakikipag-ugnay ay permanenteng naayos, at ang ibabang bahagi sa ilalim ng pagkilos ng puwersang nagtutulak ay maaaring gumalaw nang mahigpit sa direksyon ng ehe.

Ang larawan ay nagpapakita na ang mga contact plate ay matatagpuan sa isang vacuum chamber at hinihimok ng mga rod na kinokontrol ng mga puwersa ng pag-igting ng mga spring at coils ng electromagnets. Ang buong istraktura na ito ay matatagpuan sa loob ng isang sistema ng mga insulator, hindi kasama ang paglitaw ng mga daloy ng pagtagas.

Ang mga dingding ng vacuum chamber ay gawa sa purified metals, alloys at espesyal na ceramic compositions na nagsisiguro sa hermeticity ng working environment sa loob ng ilang dekada. Upang ibukod ang pagpasok ng hangin sa panahon ng paggalaw ng movable contact, naka-install ang isang manggas na aparato.

Ang armature ng isang DC electromagnet ay maaaring lumipat upang isara ang mga contact ng kuryente o masira ang mga ito dahil sa isang pagbabago sa polarity ng boltahe na inilapat sa coil. Ang isang permanenteng pabilog na magnet na nakapaloob sa istraktura ng drive ay humahawak sa gumagalaw na bahagi sa anumang aktuated na posisyon.

Tinitiyak ng sistema ng mga bukal ang paglikha ng pinakamainam na bilis ng paggalaw ng armature sa panahon ng mga commutations, pagbubukod ng contact bounce at ang posibilidad ng pagbagsak sa istraktura ng dingding.

Ang kinematic at electrical circuits na may synchronizing shaft at karagdagang auxiliary contact ay pinagsama-sama sa loob ng switch body, na nagbibigay ng kakayahang subaybayan at kontrolin ang posisyon ng switch sa anumang estado.

appointment

Sa mga tuntunin ng mga functional na gawain nito, ang vacuum breaker ay hindi naiiba sa iba pang mga analogue ng high-voltage na kagamitan. Nagbibigay ng:

1.Maaasahang pagpasa ng rated electrical power sa patuloy na operasyon;

2. ang posibilidad ng garantisadong paglipat ng kagamitan ng mga de-koryenteng tauhan sa manu-mano o awtomatikong mode sa panahon ng pagpapatakbo ng paglipat upang baguhin ang pagsasaayos ng gumaganang circuit;

3. awtomatikong pag-aalis ng mga umuusbong na aksidente sa pinakamaikling posibleng panahon.

Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng vacuum circuit breaker ay ang paraan ng pag-aalis ng electric arc na nangyayari kapag ang mga contact ay hindi nakakonekta sa panahon ng shutdown. Kung ang mga analogue nito ay lumikha ng isang kapaligiran para sa naka-compress na hangin, langis o SF6 gas, kung gayon ang isang vacuum ay gumagana dito.

Ang prinsipyo ng arc extinguishing sa power circuit

Ang parehong contact plate ay gumagana sa isang vacuum na kapaligiran na nabuo sa pamamagitan ng pagbomba ng mga gas mula sa arc chute vessel hanggang 10-6÷10-8 N / cm2. Lumilikha ito ng isang mataas na lakas ng dielectric na nailalarawan sa pamamagitan ng pinahusay na mga katangian ng dielectric.

Sa pagsisimula ng paggalaw mula sa drive ng mga contact, lumilitaw ang isang puwang sa pagitan nila, na agad na naglalaman ng vacuum. Sa loob nito, nagsisimula ang proseso ng pagsingaw ng pinainit na metal mula sa mga contact pad. Ang kasalukuyang pag-load ay patuloy na dumadaloy sa mga pares na ito. Pinasimulan nito ang pagbuo ng karagdagang mga paglabas ng kuryente, na lumilikha ng isang arko sa isang vacuum na kapaligiran, na patuloy na nabubuo dahil sa pagsingaw at paglabas ng mga singaw ng metal.

Sa ilalim ng pagkilos ng inilapat na potensyal na pagkakaiba, ang mga nabuo na ion ay gumagalaw sa isang tiyak na direksyon, na lumilikha ng isang plasma.

Sa kapaligiran nito, ang daloy ng electric current ay nagpapatuloy, ang karagdagang ionization ay nangyayari.

Dahil ang switch ay gumagana sa alternating current, ang direksyon nito sa bawat kalahating cycle ay nababaligtad.Kapag ang sine wave ay tumawid sa zero, walang kasalukuyang. Dahil dito, ang arko ay biglang napatay at nasira, at ang mga tinanggihang metal ions ay huminto sa paghihiwalay at sa 7-10 microseconds ay ganap na tumira sa pinakamalapit na contact surface o iba pang bahagi ng arc extinguishing chamber.

Sa puntong ito, ang dielectric na lakas ng puwang sa pagitan ng mga contact ng kuryente, na puno ng vacuum, ay naibalik halos kaagad, na nagsisiguro sa pangwakas na pagsara ng kasalukuyang pagkarga. Sa susunod na kalahating cycle ng sine wave, hindi na maaaring mangyari ang electric arc.

Kaya, upang wakasan ang pagkilos ng isang electric arc sa isang vacuum na kapaligiran, kapag ang mga contact ng kapangyarihan ay binuksan, ito ay sapat na para sa alternating kasalukuyang upang baguhin ang direksyon nito.

Mga teknolohikal na katangian ng iba't ibang mga modelo

Ang mga vacuum circuit breaker ay idinisenyo para sa tuluy-tuloy na operasyon sa labas o sa mga saradong istruktura. Ang mga panlabas na mounting unit ay ginawa gamit ang mga solidong poste na ginawa gamit ang silicone insulation, at para sa panloob na trabaho ay ginagamit ang mga epoxy compound.

Ang mga vacuum chamber ay ginawang mobile sa pabrika, na mahusay na naka-set up para sa pag-install sa isang molded housing. Ang mga contact ng kuryente na gawa sa mga espesyal na uri ng mga haluang metal ay inilagay na sa loob ng mga ito. Sila, salamat sa inilapat na prinsipyo ng pagpapatakbo at disenyo, ay nagbibigay ng malambot na pagpatay ng electric arc, hindi kasama ang posibilidad ng overvoltage sa circuit.

Ang isang unibersal na electromagnetic actuator ay ginagamit sa lahat ng mga disenyo ng vacuum circuit breaker. Pinapanatili nitong nakasara o naka-off ang mga power contact dahil sa lakas ng malalakas na magnet.

Ang paglipat at pag-aayos ng contact system ay isinasagawa sa pamamagitan ng posisyon ng «magnetic latch», na nagpapalit sa chain ng mga magnet upang muling kumonekta o idiskonekta ang mobile armature. Ang mga built-in na elemento ng spring ay nagbibigay-daan sa manual switching ng mga electrical personnel.

Upang kontrolin ang operasyon ng vacuum interrupter, mga tipikal na relay circuit o electronic, mga yunit ng microprocessor, na maaaring direktang matatagpuan sa drive housing o ginawa mula sa mga malalayong device sa magkahiwalay na cabinet, bloke o panel.

Mga kalamangan at kawalan ng mga vacuum circuit breaker

Kasama sa mga benepisyo ang:

• kamag-anak na pagiging simple ng disenyo;

• nabawasan ang pagkonsumo ng kuryente para sa paggawa ng mga switch;

• kaginhawaan sa pag-aayos, na binubuo sa posibilidad ng pagpapalit ng block ng isang sirang arc chute;

• ang kakayahan ng switch na gumana sa anumang oryentasyon sa espasyo;

• mataas na pagiging maaasahan;

• nadagdagan ang paglaban sa paglipat ng mga naglo-load;

• limitadong sukat;

• paglaban sa sunog at pagsabog;

• tahimik na operasyon kapag lumilipat;

• mataas na pagkamagiliw sa kapaligiran, maliban sa polusyon sa atmospera.

Ang mga disadvantages ng disenyo ay:

• medyo mababa ang pinahihintulutang mga alon ng nominal at emergency mode;

• ang paglitaw ng mga switching surges sa panahon ng mga pagkagambala ng mababang inductive currents;

• nabawasan ang mapagkukunan ng arc device sa mga tuntunin ng pag-aalis ng mga short circuit currents.