درک مدارشکن های خلاء در فضای باز: طراحی، رتبه بندی و نگهداری

عملکرد کلیدهای مدار خلاء در فضای باز در توزیع نیرو

قطع کننده مدار خلاء فضای باز دستگاه های سوئیچینگ محافظی هستند که در شبکه های توزیع برق فشار متوسط و بالا برای قطع جریان های خطا و جداسازی ایمن بخش های سیستم الکتریکی در هنگام اضافه بار، اتصال کوتاه یا تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده استفاده می شوند. برخلاف بریکرهای داخلی، که در پست‌های محصور محافظت شده از عناصر کار می‌کنند، واحدهای بیرونی به گونه‌ای ساخته شده‌اند که در مقابل قرار گرفتن در معرض مستقیم باران، دمای شدید، رطوبت و اشعه ماوراء بنفش مقاومت کنند و در عین حال عملکرد سوئیچینگ ثابت را در طول چندین دهه خدمات حفظ کنند.

اصطلاح "خلاء" به محیط قطع کننده مورد استفاده در داخل محفظه تماس شکن اشاره دارد. هنگامی که کنتاکت‌ها برای قطع جریان جریان از هم جدا می‌شوند، محیط خلاء اجازه می‌دهد تا قوس حاصل به سرعت و تمیز خاموش شود، بدون نیاز به روش‌های قطع نفت، گاز یا انفجار هوا که در طراحی‌های قدیمی‌تر بریکرها استفاده می‌شود. این باعث می شود که قطع کننده های خلاء برای تاسیسات برقی و صنعتی که به دنبال جایگزینی با تعمیر و نگهداری کم و سازگار با محیط زیست برای قطع کننده های مدار گاز یا نفت SF6 هستند، انتخابی ارجح باشد، به ویژه برای تاسیسات در فضای باز که در آن دسترسی برای تعمیر و نگهداری محدودتر است.

فناوری وقفه خلاء چگونه کار می کند

در داخل یک قطع کننده مدار خلاء، محفظه قطع کننده شامل یک تماس ثابت و متحرک است که در یک بطری خلاء مهر و موم شده است، که معمولاً در فشار زیر 10-4 پاسکال نگهداری می شود. هنگامی که بریکر سیگنال قطع را دریافت می کند، کنتاکت متحرک از تماس ثابت جدا می شود و قوس حاصل به جای پخش شدن در هوا یا روغن اطراف، در داخل قطع کننده خلاء محصور می شود.

فرآیند انقراض قوس

از آنجایی که برای حفظ یونیزاسیون، مولکول‌های گاز بسیار کمی در خلاء وجود دارد، قوس تقریباً بلافاصله پس از عبور جریان از نقطه عبور طبیعی خود، که دو بار در هر چرخه AC رخ می‌دهد، خاموش می‌شود. این خاموش شدن سریع به طور قابل توجهی مدت قوس را در مقایسه با قطع کننده های هوا یا روغن کاهش می دهد، فرسایش تماس را به حداقل می رساند و طول عمر عملیاتی کنتاکت های سوئیچینگ را افزایش می دهد.

بازیابی دی الکتریک

پس از خاموش شدن قوس، شکاف خلاء به سرعت قدرت دی الکتریک خود را به دست می آورد و به آن اجازه می دهد تا در برابر ولتاژ بازیابی سیستم بدون ضربه مجدد مقاومت کند. این بازیابی سریع دی الکتریک یکی از مزایای کلیدی قطع خلاء نسبت به سایر رسانه های سوئیچینگ است، به ویژه برای برنامه هایی که به عملیات سوئیچینگ مکرر نیاز دارند.

ویژگی های طراحی برای مقاومت در برابر محیط در فضای باز

از آنجایی که بریکرهای فضای باز با قرار گرفتن مداوم در معرض آب و هوا مواجه می شوند، چندین ویژگی ساخت و ساز برای حفظ عملکرد قابل اعتماد در شرایط مختلف محیطی گنجانده شده است.

• محفظه های ضد آب و هوا ساخته شده از مواد مقاوم در برابر خوردگی مانند فولاد گالوانیزه یا فولاد ضد زنگ
• بوش های لاستیکی یا چینی سیلیکونی طراحی شده برای مقاومت در برابر ردیابی و فلاش در شرایط مرطوب یا آلوده
• بخاری های ضد تراکم در کابینت های کنترل نصب می شوند تا از تجمع رطوبت بر روی اجزای داخلی جلوگیری کنند
• مکانیسم های عملیاتی مهر و موم شده با درجه IP54 یا بالاتر برای جلوگیری از ورود گرد و غبار و آب
• درجه بندی دمای عملیاتی گسترده، اغلب از -30 درجه سانتیگراد تا 50 درجه سانتیگراد، برای تطبیق با شرایط شدید فصلی

انتخاب بوش به ویژه در مناطق ساحلی یا صنعتی که رسوبات نمک یا آلاینده های موجود در هوا می توانند بر روی سطوح عایق جمع شوند و خطر فلاش سطح را افزایش دهند، اهمیت دارد. بوش های لاستیکی سیلیکونی به دلیل ویژگی های سطح آبگریزشان که باعث می شود آب به جای تشکیل یک لایه رسانای پیوسته، مهره ها و غلتیدن آب را به طور فزاینده ای در این محیط ها رایج کند.

رتبه بندی های الکتریکی کلیدی که باید در نظر گرفته شوند

انتخاب صحیح قطع کننده مدار خلاء فضای باز مستلزم تطبیق چندین درجه بندی الکتریکی با کاربرد خاص و شرایط سیستمی است که در آن بریکر نصب می شود.

شرکت‌های برق و مهندسان صنایع معمولاً رتبه‌بندی‌های شکن را بر اساس مطالعه خطای سیستم انتخاب می‌کنند که حداکثر جریان خطای موجود را در نقطه نصب محاسبه می‌کند. انتخاب قطع کننده ای با درجه اتصال کوتاه کمتر از این مقدار محاسبه شده، خطر ایمنی جدی ایجاد می کند، زیرا ممکن است قطع کننده نتواند به طور ایمن خطای بیش از ظرفیت نامی خود را قطع کند.

کاربردهای رایج در شبکه های توزیع

قطع کننده های مدار خلاء فضای باز به طور گسترده در چندین بخش از شبکه برق مستقر هستند که هر کدام دارای اولویت های عملکرد کمی متفاوت هستند.

پست های تاسیساتی

شرکت‌های برق از قطع کننده‌های خلاء در فضای باز در مکان‌های پست بالای قطب و روی پد استفاده می‌کنند تا از مدارهای فیدر محافظت کنند و بخش‌بندی خودکار در طول شرایط خطا را امکان‌پذیر می‌کنند و به جداسازی بخش‌های معیوب کمک می‌کنند و در عین حال سرویس‌دهی به مناطق آسیب‌دیده شبکه توزیع را حفظ می‌کنند.

اتصالات انرژی های تجدیدپذیر

مزارع خورشیدی و بادی اغلب از قطع کننده های خلاء در فضای باز در نقطه اتصال به شبکه برق استفاده می کنند، جایی که محافظت از خطا را فراهم می کنند و اجازه می دهند که تاسیسات تجدیدپذیر به طور ایمن در طول اختلالات شبکه یا فعالیت های تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده قطع شود.

تاسیسات صنعتی

سایت‌های صنعتی سنگین، از جمله عملیات معدنی و کارخانه‌های تولیدی با توزیع ولتاژ متوسط در محل، برای محافظت از ترانسفورماتورها و خطوط تغذیه‌کننده که بین ساختمان‌ها یا مناطق پردازش در معرض شرایط بیرونی قرار دارند، به قطع کننده‌های فضای باز متکی هستند.

روش های تعمیر و نگهداری که عمر سرویس را افزایش می دهد

اگرچه مدارشکن های خلاء به طور قابل توجهی به تعمیر و نگهداری کمتری نسبت به جایگزین های روغن یا انفجار هوا نیاز دارند، بازرسی دوره ای برای تأیید قابلیت اطمینان مداوم ضروری است. آزمایش یکپارچگی خلاء، که با استفاده از تست مقاومت با ولتاژ بالا روی شکاف تماس باز انجام می‌شود، تأیید می‌کند که بطری خلاء مهر و موم خود را در طول زمان از دست نداده است، زیرا یک بطری خلاء به خطر افتاده نمی‌تواند به طور ایمن جریان خطا را قطع کند.

اندازه گیری مقاومت تماس نیز باید به صورت دوره ای انجام شود تا فرسایش تماسی بیش از حد ناشی از عملیات کلیدزنی مکرر تشخیص داده شود. علاوه بر این، نقاط روغن‌کاری مکانیزم، بخاری‌های کابینت کنترلی و برقگیرهای متصل در نزدیکی بریکر باید در طول بازدیدهای تعمیر و نگهداری برنامه‌ریزی شده بررسی شوند تا اطمینان حاصل شود که کل سیستم حفاظتی همانطور که در طول عمر مورد انتظار ۲۵ تا ۳۰ سال شکن در فضای باز طراحی شده است، کار می‌کند.