Keskijännitteisten sisätilojen tyhjiökatkaisijoiden valmistajat

Alan osaaminen

Tyhjiökatkaisijan huononeminen: jäljellä olevan käyttöiän arvioiminen ilman vaihtoa

Tyhjiökatkaisin on minkä tahansa toiminnallinen ydinelementti Keskijännitteinen tyhjiökatkaisin , ja sen eheys on tärkein yksittäinen tekijä katkaisijan jatkuvan käyttöturvallisuuden kannalta. Toisin kuin öljy- tai SF₆-katkaisijat, joissa keskeytysväliaine voidaan ottaa näytteitä ja testata kemiallisesti, tyhjiön eheyttä ei voida arvioida tavanomaisella kemiallisella analyysillä, vaan itse tyhjiö on tarkistettava. Vakiokenttämenetelmä on korkean potentiaalin (hi-pot) kestotesti, jossa määritetty AC- tai DC-jännite syötetään katkaisijan avoimiin koskettimiin. Tyhjiö, joka on heikentynyt alle noin 10⁻² Pa, osoittaa osittaista purkausta tai täydellistä hajoamista jännitteillä, jotka ovat selvästi nimelliskestävyystason alapuolella, mikä osoittaa, että vaihto on tarpeen ennen kuin katkaisija palaa käyttöön.

Kosketuseroosio on toinen elämää rajoittava mekanismi. Jokainen keskeytystapahtuma höyrystää kosketuspinnoilta pienen määrän kosketusmateriaalia - tyypillisesti kupari-kromiseosta. Kumulatiivinen eroosion syvyys voidaan mitata tarkistamalla kosketusiskun liike alkuperäisen spesifikaation mukaan. Useimmat valmistajat merkitsevät kulumisilmaisimen käyttömekanismiin; kun ilmaisin saavuttaa vaihtokynnyksen, katkaisija on vaihdettava riippumatta alipaineen eheydestä. Zhejiang Mingtuo Electrical Technology Co., Ltd.:n keskijännitteiset tyhjiökatkaisijamme on suunniteltu selkeästi saavutettavilla kulumisilmaisimilla ja standardoiduilla huipputestipisteillä, mikä tekee rutiininomaisesta palvelun arvioinnista yksinkertaista huoltotiimille, joilla ei ole korkeajännitteisen testauksen lisäksi erikoislaitteita.

Harvemmin käsitelty hajoamisreitti on ikääntyneiden tyhjiökatkaisijoiden röntgensäteily. Yli 20 kV:n jännitteillä tyhjiön sisällä olevien kosketuspintojen elektronipommittaminen voi tuottaa pehmeitä röntgensäteitä, jotka tunkeutuvat keraamisen vaipan läpi. Vaikka asiaan liittyvät säteilytasot ovat yleensä alhaisia, IEC 62271-100 tunnustaa tämän ilmiön, ja huoltohenkilöstön, joka suorittaa hi-pot-testejä sisäilman tyhjiökatkaisimille 24 kV:n ja sitä korkeammilla jännitteillä, tulee säilyttää etäisyys katkaisijaan jännitteen käytön aikana. Tästä syystä valmistajien testausmenetelmät korkeammille jänniteluokille määrittelevät vähimmäisturvaetäisyydet.

Toimintamekanismityypit ja niiden vaikutus kytkentävarmuuteen Sisätilojen tyhjiökatkaisijat

Indoor Vacuum Circuit Breakerin toimintamekanismi on vastuussa siitä, että koskettimet sulkeutuvat ja avautuvat tarkoilla nopeuksilla – vaatimus, joka on vaativampi kuin miltä näyttää. Liian alhainen koskettimen sulkemisnopeus johtaa koskettimen pomppimiseen, mikä voi sytyttää valokaaren uudelleen ja aiheuttaa useita uudelleeniskuja vikakatkon aikana. Liian suuri sulkemisnopeus aiheuttaa liiallisen iskuvoiman, kiihdyttää koskettimien kulumista ja mahdollisesti vaurioittaa keraamisen katkaisijan vaippaa. Samoin avautumisnopeus vaikuttaa nopeuteen, jolla kosketinrako kasvaa kaaren sammumisen aikana: liian hidas ja raon dielektrinen palautuminen on nopeampaa kuin palautusjännite; liian nopeasti, ja kojeistorakenteeseen välittyvä mekaaninen isku kasvaa.

Keskijännitetyhjiökatkaisimissa on laajalti käytössä kolme mekanismityyppiä, joista jokaisella on omat huolto- ja luotettavuusominaisuudet:

Kestomagneettitoimilaite on saavuttanut viime vuosina merkittävän markkinaosuuden sisätyhjiökatkaisimissa korkeaa toimintataajuutta vaativissa sovelluksissa – kuten kondensaattoripariston kytkentä- tai kaariuunin syöttöpiireissä – koska sen mekaanisten kuluvien komponenttien lähes eliminoiminen merkitsee suoraan pidentyneitä huoltovälejä ja korkeampaa pitkän aikavälin luotettavuutta. Kompromissi on, että kondensaattoripankin kunnosta tulee itsessään kriittinen huoltokohde, joka vaatii määräajoin kapasitanssin ja ESR-mittauksen varmistaakseen riittävän varastoidun energian luotettavan toiminnan varmistamiseksi.

Ohimenevä palautusjännite ja miksi se määrittää keskeytysvaikeuden keskijännitteisille tyhjiökatkaisimille

Transient Recovery Voltage (TRV) on jännite, joka ilmestyy keskijännitteisen tyhjiökatkaisimen avautuvien koskettimien yli välittömästi virran nollapisteen jälkeen, lyhyen ikkunan aikana, kun kaari on sammunut, mutta kosketinväli on edelleen rakentamassa dielektristä vahvuuttaan. Jos TRV nousee nopeammin kuin raon dielektrinen palautumisnopeus, tapahtuu uudelleensytytys ja kaari käynnistyy uudelleen. TRV:n huippusuuruus ja nousunopeus (RRRV, mitattuna kV/µs) ovat siksi avainparametreja, jotka määrittelevät, kuinka vaikeaa tiettyä vikatilaa on keskeyttää – ei pelkästään vikavirran suuruutta.

Useat verkkoolosuhteet tuottavat TRV-ominaisuuksia, jotka ovat erityisen vakavia tyhjökatkaisimille. Lyhytjohdon viat – muutaman sadan metrin päässä ilmajohdon kojeistosta tapahtuvat viat – synnyttävät johdon liikkuvan aallon käyttäytymisestä johtuen erittäin jyrkän alkuvaiheen TRV:n nousun, joka voi ylittää saman virtatason päätevikoja varten mitoitetun katkaisijan kestokyvyn. IEC 62271-100 määrittelee erityiset TRV-testitehtävät (T10, T30, T60, T100), jotka vastaavat eri prosenttiosuuksia nimellisoikosulkuvirrasta, koska TRV-aaltomuoto muuttuu vikavirran tason mukaan. Intuitiivisesti katsottuna keskeytys 10–30 %:lla nimellisoikosulkuvirrasta (T10/T30-tehtävät) on usein vaikeampaa kuin täyden nimellisvirran katkaiseminen, koska pienemmät virrat johtavat pienempään valokaareen, joka sammuu syklin aikaisemmin, kohdassa, jossa syöttöjännitteen muutosnopeus – ja siksi alkuvaiheen TRV-jyrkkyys.

Tyhjiökatkaisijat ovat erityisen herkkiä siihen liittyvälle ilmiölle, jota kutsutaan virran katkeamiseksi, jolloin valokaari sammuu ennen luonnollisen virran nollaa johtuen epävakaudesta alhaisilla virtatasoilla. Äkillinen virrankatkos induktiivisessa piirissä synnyttää jännitepiikin, jonka suuruus on verrannollinen katkaisuvirran tasoon kerrottuna piirin induktanssi-kapasitanssi -suhteen neliöjuurella. Muuntaja- ja moottorikytkentäsovelluksissa virrankatkaisuylijännitteet voivat olla 3–5 kertaa järjestelmän jännite, jos piirissä ei ole riittävää ylijännitesuojaa. Nykyaikaiset kupari-kromi-kontaktimateriaalit ovat vähentäneet katkaisuvirtatasot aikaisempien volframikoskettimien tyypillisestä 10–15 A:sta 2–5 A:iin, mikä rajoittaa merkittävästi katkaisuylijännitteitä, mutta ongelma on edelleen ajankohtainen piireissä, joissa on korkea induktanssi-kapasitanssisuhde.

Kojeiston väyläjärjestelyt ja niiden muoto sisätilojen tyhjiökatkaisijan tekniset tiedot

Keskijännitekojeistolaitteiston väyläjärjestely määrää pohjimmiltaan sen, mitkä toiminnalliset roolit sen sisällä olevien tyhjiökatkaisijoiden on täytettävä – ja siksi mitkä suorituskykyominaisuudet on asetettava etusijalle spesifikaatiossa. Yksinkertainen yksikiskojärjestely, yleisin kokoonpano teollisissa sähköasemissa, asettaa jokaisen katkaisijan joko tulonlähteeksi (liittää muuntajan väylään) tai syöttäjäksi (kytkee väylän kuormapiireihin). Tässä järjestelyssä katkaisijoiden välinen erottelu on keskeinen suojauksen koordinointihaaste, ja tärkeimmät spesifikaatioparametrit ovat oikosulkukatkaisuvirta ja tulo- ja syöttösuojareleiden selektiivisyyssuhde.

Kaksikiskojärjestelyt, jotka ovat yleisiä sähkönjakelun jatkuvuutta vaativissa sähköasemissa ja suurissa teollisuussähköasemissa, ottavat käyttöön väyläkytkentäkatkaisijat ja väyläosakatkaisijat, joiden kytkentätehtävät poikkeavat olennaisesti syöttökatkaisijoista. Väyläkytkimen katkaisija voidaan vaatia sulkeutumaan jännitteiseen ja mahdollisesti vialliseen väylään – vaativa sulkemistehtävä, joka vaatii katkaisijan kestämään huippuvirtaa. Nimellinen oikosulkukapasiteetti (Icm) on tässä asiaankuuluva parametri, joka ilmaistaan ​​huippuarvona, joka on yhtä suuri kuin epäsymmetrinen vikavirta kosketushetkellä, tyypillisesti 2,5 × nimellinen symmetrinen katkaisuvirta 50 Hz:llä. Tällä erolla on merkitystä, koska katkaisija, joka on oikein mitoitettu katkaisukäyttöön, ei välttämättä täytä valmistusvelvollisuuden vaatimusta, jos näitä kahta arvoa ei nimenomaisesti ristiintarkasteta määrittelyn aikana.

H-järjestely ja rengaspääkonfiguraatiot lisäävät monimutkaisuutta: katkaisijoiden on kyettävä toimimaan turvallisesti missä tahansa verkkotilassa, mukaan lukien osittainen renkaan sulkeminen ja avoimen renkaan uudelleenkonfigurointi kuormitettuna. IEC 62271-100 -standardin mukainen nimellisvirta ja nimellinen lyhytkestoinen kestovirta (Icw) tulevat kriittisiksi näissä kokoonpanoissa, koska väyläkatkaisijat voivat kuljettaa täyden kuormituksen virtaa jatkuvasti pitkiä aikoja, samalla kun niiden on kestettävä läpikulkuvikavirrat ilman laukaisua muiden suojavyöhykkeiden vianpoiston aikana. Suunnittelemme Zhejiang Mingtuon sisäilman tyhjiökatkaisijamme nimellisillä lyhytkestoisilla virtauksilla, jotka on täysin varmistettu tyyppitestidokumentaatiolla, mikä mahdollistaa luotettavan käytön monimutkaisissa väyläkokoonpanoissa, joissa tämä parametri vaikuttaa suoraan järjestelmän luotettavuuteen.

Eristyksen koordinointi sisätilojen tyhjiökatkaisimille: valinta ilma-, kiinteä- ja kaasueristyksen välillä

Indoor-tyhjiökatkaisimissa tyhjökatkaisin hoitaa valokaaren sammumisen, mutta katkaisijan ulkopuolella olevien jännitteisten osien vaihe-vaihe- ja vaihe-maa-eristys on erillinen suunnittelualue, joka vaikuttaa merkittävästi kojeiston fyysiseen kokoon, ympäristön sietokykyyn ja pitkäaikaisiin huoltovaatimuksiin. Keskijännitesisämarkkinoilla kilpailee kolme eristystekniikkaa, joiden välillä valinnalla on käytännön seurauksia alkuperäisen hankintahinnan lisäksi.

Air Insulation (AIS)

Ilmaeristetyt kojeistot käyttävät ensisijaisena eristysaineena ryömintäetäisyyttä kiinteitä eristyspintoja pitkin ja vapaata ilmaa. Tämä lähestymistapa on hyvin ymmärretty, ei vaadi erityistä eristysmateriaalin käsittelyä ja mahdollistaa jännitteisten osien visuaalisen tarkastuksen. Sen haittana on koko: riittävän välyksen ylläpitäminen 12 kV:lla vaatii noin 125 mm:n vaihevälyksen ja 24 kV:lla tämä nousee 270 mm:iin, jolloin ilmaeristetyt paneelit ovat fyysisesti suuria. Epäpuhtaudet – pöly, kondensaatio, suolakertymät – eristeiden pinnoilla vähentää tehollista ryömintäetäisyyttä ja voi johtaa räjähtämiseen saastuneissa ympäristöissä. Ilmaeristetyt sisäkojeistot on siksi yleensä rajoitettu puhtaisiin, ilmastoiduissa sisätiloissa oleviin sähköasemaympäristöihin.

Kiinteä eristys (SIS / C-GIS-versiot)

Kiinteäeristetyt kojeistot kapseloivat jännitteiset johtimet, kiskot ja usein alipainekatkaisijakoskettimet epoksihartsiin tai valuhartsiin. Tuloksena on paneeli, joka kestää erittäin hyvin kondensaatiota, saastumista ja pienten eläinten tunkeutumista, ja jonka jalanjälki on paljon pienempi kuin vastaava ilmaeristeinen rakenne. Kiinteää eristystä suositaan yhä enemmän kosteissa trooppisissa ilmastoissa, tunneleissa, offshore-lautoissa ja kaupunkien maanalaisissa sähköasemissa, joissa tila- ja ympäristöolosuhteet tekevät ilmaneristyksestä epäkäytännöllistä. Rajoitus on korjattavuus: kiinteästi eristetyssä kokoonpanossa tapahtuva ylilyönti vaurioittaa hartsia tyypillisesti korjaamattomasti, mikä vaatii koko moduulin vaihtamista sen sijaan, että se puhdistetaan ja pinnoitetaan uudelleen, mikä voisi olla mahdollista ilmaeristetyllä virtakiskolla. Epoksihartsin vanheneminen lämpösyklin ja osittaisen purkausrasituksen alaisena on myös pitkäaikainen huolenaihe, joka vaatii seurantaa osittaisen purkausvalvonnan avulla palvelun aikana.

SF₆-kaasueristys (GIS)

SF₆-eristetyt kojeistot saavuttavat pienimmän fyysisen jalanjäljen kaikista eristystekniikoista keskijännitteellä, koska SF₆:n dielektrinen lujuus on noin 2,5-kertainen ilmanpaineeseen verrattuna. SF₆ on kuitenkin voimakas kasvihuonekaasu, jonka ilmaston lämpenemispotentiaali on 23 500 kertaa suurempi kuin CO₂ 100 vuoden aikana, ja sen käyttö uusissa kojeistoasennuksissa kohtaa kasvavaa sääntelypainetta Euroopassa ja muilla lainkäyttöalueilla. Vaihtoehtoisia kaasuja, mukaan lukien puhdas ilma, kuiva ilma ja fluoronitriilipohjaiset seokset (kuten eri valmistajien g³- ja Clean Air -teknologiat), on nyt saatavilla SF₆-vapaina vaihtoehtoina sisätilojen keskijännitekojeistoille, vaikka näillä vaihtoehdoilla on erilaiset dielektriset ja lämpöominaisuudet, jotka vaativat suunnittelun säätöjä. Keskijännitteisten tyhjiökatkaisijoiden, joiden käyttöikä on tänään 30–40 vuotta, SF₆-säätely on oikeutettu tekijä eristystekniikan valinnassa.

Suojareleen integrointi ja toissijaisen johdotuksen laatu sisätilojen tyhjiökatkaisijapaneeleissa

Keskijännitekojeiston paneelin toimintaäly perustuu sen suojareleeseen ja toisiojohdotukseen – alue, joka on täysin erillinen tyhjökatkaisijan fysiikasta, mutta yhtä kriittinen järjestelmän luotettavuuden kannalta. Sisätiloissa käytettävässä tyhjiökatkaisijassa voi olla täysin toimiva katkaisin ja käyttömekanismi, eikä se silti pysty poistamaan vikaa, jos suojarele ei anna laukaisusignaalia oikein tai jos toisiojohdotus CT:n toisioliittimien ja reletulon välillä on avoin tai siinä on korkearesistanssiset liitännät. Tämä keskinäinen riippuvuus tarkoittaa, että toisiopiirin käyttöönotto ja huolto ansaitsevat saman tarkkuuden kuin ensisijaisen kytkentälaitteen testaus.

Virtamuuntajan (CT) toisiopiirit aiheuttavat erityisen vaaran, joka kaikkien sisätiloissa työskentelevien huoltohenkilöstön on ymmärrettävä. CT-toisiopiiri ei saa koskaan olla katkaistu, kun ensiöjohdin kuljettaa virtaa. CT-toisiokäämi yrittää ylläpitää ensiövirran muodostamaa ampeeri-kierrostasapainoa; Ilman toissijaista rasitusta täysi magnetomotorinen voima ajaa vuon syvään kyllästymiseen ja synnyttää avoimiin liittimiin jännitepiikkejä, jotka voivat nousta useisiin kilovoltteihin – mikä riittää aiheuttamaan kohtalokkaan sähköiskun ja tuhoamaan CT-eristeen pysyvästi. Ennen toisiojohdotustyötä käytössä olevien CT:iden lähellä, CT-toisiopiiri on oikosuljettava CT-liittimessä käyttämällä erityistä oikosulkulinkkiä, ei pelkästään releen tuloliittimissä.

Nykyaikaiset numeeriset suojareleet, joita käytetään keskijännitteisten tyhjiökatkaisijoiden kanssa, sisältävät laajat itsevalvonta- ja tapahtumatallennusominaisuudet, joita käytännössä usein ei hyödynnetä. Jokainen releen laukaisu, hälytys ja binääritulon tilan muutos aikaleimataan ja tallennetaan releen tapahtumalokiin millisekunnin tarkkuudella. Vikatapahtuman jälkeen nämä tiedot tarjoavat tarkan rekonstruoinnin suojauksen toimintajaksosta – mikä elementti poimi ensimmäisenä, onko automaattinen jälleenkytkentä toiminut, vahvistiko katkaisijan apukoskettimen palaute onnistuneen avautumisen odotetussa ajassa. Reletapahtumalokien järjestelmällinen tarkastelu osana määräaikaishuoltoa, ei vain tapausten jälkeen, mahdollistaa huonontuvien CT-piirien, kelaresistanssin muutosten käyttömekanismissa tai releasetuksen poikkeaman tunnistamisen ennen kuin ne aiheuttavat suojausvian.

Kondensaattoripankin ja moottorin kytkentä: erityiset tehtävät, joita vakioluokitellut sisäilman katkaisijat eivät välttämättä käsittele

Kaikki keskijänniteverkon kytkentätehtävät eivät ole vastaavia, ja kaksi kuormatyyppiä – kondensaattoriparistot ja suuret moottorit – aiheuttavat sisätilojen tyhjiökatkaisimille kytkentärasituksia, jotka eroavat vikakatkaisuista ja joissakin tapauksissa vaativat niitäkin. IEC 62271-100 käsittelee tätä määrittämällä erityiset nimelliset tehtävät: C1 ja C2 kondensaattorikytkentöille ja E1 ja E2 moottorikytkennälle, kun C2 ja E2 edustavat raskaampia olosuhteita, jotka vaativat tyyppitestin tarkastusta tavallisten oikosulkutestien lisäksi.

Kondensaattoriryhmän kytkentä generoi sulkuhetkellä suurtaajuisia sysäysvirtoja, joiden huippusuuruus ja taajuus riippuvat kondensaattoripariston koosta sekä lähteen ja kondensaattorin välisestä induktanssista. Taaksepäin kondensaattoripariston kytkentä – yhden pariston sulkeminen, kun toiset ovat jo jännitteisiä – on vaikein tapaus, sillä jo ladatut kondensaattorit purkautuvat sisään tulevaan parkkiin erittäin alhaisen impedanssin kautta, jolloin syntyy 20–100-kertainen nimellisvirta taajuuksilla 300 Hz - useita kilohertsejä. Vakiokatkaisijoita ei testata tätä tehtävää varten; vaaditaan C2-luokiteltu sisätyhjiökatkaisija, jossa on todennettu käynnistysvirta ja taajuus. Piiriin lisätään toisinaan sulkevia vastuksia tai esiasennuskeloja rajoittamaan syöttöä asennuksissa, joissa mahdollinen kytkentä ylittää jopa C2-luokituksen.

Moottorin kytkentä aiheuttaa erilaisen jännityskuvion. Avattaessa moottorin pyörivä magneettikenttä ylläpitää jännitettä taajuudella, joka vaimenee koneen hidastuessa. Jos lähdepuolen jännite ja moottorin taka-EMF ovat epävaiheessa uudelleenkytkennän aikana – kuten tapahtuu nopeassa automaattisessa jälleenkytkemisessä tai siirtokytkennässä – aukeavien koskettimien välitön jännite voi ylittää kaksi kertaa nimellisjännitteen. Tämä tila, jota kutsutaan vaiheen ulkopuoliseksi kytkemiseksi tai jännitteen eskalaatioksi useissa uusintaskenaarioissa, voi vaurioittaa tyhjökatkaisijaverhoa, jos katkaisijaa ei ole luokiteltu E2-käyttöön, joka koskee moottorin toistuvaa kytkentää. Zhejiang Mingtuo tarjoaa sovelluskohtaisia ​​ohjeita asiakkaille, jotka määrittävät keskijännitteisiä tyhjiökatkaisijoita kondensaattoripankki- tai moottorisyöttimen tehtäviin ja varmistavat, että valitulla laitteella on asianmukainen IEC-käyttöluokitus todellisiin kytkentäolosuhteisiin sen sijaan, että se luottaisi pelkästään yleisiin vikakatkosarvoihin.