تولیدکنندگان کلیدهای خلاء فشار متوسط داخلی

دانش صنعت

تخریب قطع کننده خلاء: چگونه می توان عمر سرویس باقی مانده را بدون تعویض ارزیابی کرد

قطع کننده خلاء عنصر عملکردی اصلی هر یک است مدار شکن خلاء ولتاژ متوسط و یکپارچگی آن تنها مهمترین عامل تعیین کننده ایمنی عملیاتی مداوم شکن است. برخلاف بریکرهای روغن یا SF6 که در آن محیط قطع کننده را می توان نمونه برداری و آزمایش شیمیایی کرد، یکپارچگی خلاء را نمی توان با تجزیه و تحلیل شیمیایی معمولی ارزیابی کرد - خود خلاء باید تأیید شود. روش استاندارد میدانی، آزمایش مقاومت با پتانسیل بالا (hi-pot) است که در آن یک ولتاژ AC یا DC مشخص بر روی کنتاکت های باز قطع کننده اعمال می شود. خلاء که کمتر از تقریباً 10-2 Pa کاهش یافته است، تخلیه جزئی یا خرابی کامل را در ولتاژهای بسیار پایین‌تر از سطح مقاومت نامی نشان می‌دهد، که نشان می‌دهد قبل از بازگشت بریکر به سرویس، تعویض لازم است.

فرسایش تماسی دومین مکانیسم محدود کننده حیات است. هر رویداد وقفه مقدار کمی از مواد تماس - معمولاً یک آلیاژ مس-کروم - را از سطوح تماس بخار می کند. عمق فرسایش تجمعی را می توان با بررسی مسیر ضربه تماس در برابر مشخصات اصلی اندازه گیری کرد. اکثر تولید کنندگان نشانگر سایش را روی مکانیسم عملکرد علامت گذاری می کنند. هنگامی که نشانگر به آستانه جایگزینی می رسد، قطع کننده باید بدون توجه به یکپارچگی خلاء تغییر کند. در شرکت فناوری برق Zhejiang Mingtuo، با مسئولیت محدود، مدار شکن‌های خلاء ولتاژ متوسط ​​ما با نشانگرهای سایش کاملاً قابل دسترس و نقاط تست استاندارد Hi-pot طراحی شده‌اند، که ارزیابی خدمات روتین را برای تیم‌های تعمیر و نگهداری بدون تجهیزات تخصصی فراتر از مجموعه تست ولتاژ بالا آسان می‌کند.

یک مسیر تخریب که کمتر مورد بحث قرار می گیرد، انتشار اشعه ایکس از قطع کننده های خلاء قدیمی است. در ولتاژهای بالاتر از تقریباً 20 کیلو ولت، بمباران الکترونی سطوح تماس در داخل خلاء می تواند اشعه ایکس نرم ایجاد کند که به پوشش سرامیکی نفوذ می کند. در حالی که سطوح تشعشع درگیر به طور کلی پایین است، IEC 62271-100 این پدیده را تایید می کند و پرسنل تعمیر و نگهداری که آزمایش های هیپت را روی مدارشکن های خلاء داخلی در 24 کیلو ولت و بالاتر انجام می دهند، باید در طول اعمال ولتاژ فاصله را از قطع کننده حفظ کنند. به همین دلیل روش های تست سازندگان برای کلاس های ولتاژ بالاتر، حداقل فاصله های ایمن را مشخص می کند.

انواع مکانیسم های عملیاتی و تاثیر آنها بر قابلیت اطمینان سوئیچینگ در مدار شکن خلاء داخلی

مکانیسم عملکرد یک مدار شکن خلاء داخلی مسئول بسته شدن و باز شدن کنتاکت ها با سرعت های دقیق است - نیازی که از آنچه به نظر می رسد سخت تر است. سرعت بسته شدن تماسی که خیلی کم است منجر به جهش تماسی می شود که می تواند قوس را دوباره مشتعل کند و باعث ضربات مجدد متعدد در طول یک وقفه خطا شود. سرعت بسته شدن بیش از حد بالا، نیروی ضربه ای بیش از حد ایجاد می کند، سایش تماس را تسریع می کند و به طور بالقوه به پوشش قطع کننده سرامیکی آسیب می رساند. به طور مشابه، سرعت باز شدن بر سرعت رشد شکاف تماس در طول خاموش شدن قوس تأثیر می‌گذارد: بسیار آهسته، و بازیابی دی الکتریک شکاف با ولتاژ بازیابی پیشی می‌گیرد. خیلی سریع، و شوک مکانیکی منتقل شده به ساختار تابلو برق افزایش می یابد.

سه نوع مکانیزم برای مدارشکن‌های خلاء ولتاژ متوسط به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند که هر کدام دارای ویژگی‌های نگهداری و قابلیت اطمینان متمایز هستند:

محرک آهنربای دائم در سال های اخیر سهم بازار قابل توجهی را برای قطع کننده های مدار خلاء داخلی در کاربردهایی که به فرکانس عملیاتی بالا نیاز دارند - مانند سوئیچینگ بانک خازن یا مدارهای تامین کوره قوس الکتریکی - به دست آورده است زیرا تقریباً حذف اجزای سایش مکانیکی آن مستقیماً به فواصل نگهداری طولانی تر و قابلیت اطمینان طولانی مدت بالاتر ترجمه می شود. موازنه این است که سلامت بانک خازن به خودی خود به یک آیتم تعمیر و نگهداری حیاتی تبدیل می‌شود، که نیاز به ظرفیت دوره‌ای و اندازه‌گیری ESR برای تأیید انرژی ذخیره‌شده کافی برای عملکرد قابل اعتماد دارد.

ولتاژ بازیابی گذرا و چرایی تعیین کننده دشواری وقفه برای بریکرهای مدار خلاء ولتاژ متوسط

ولتاژ بازیابی گذرا (TRV) ولتاژی است که بلافاصله پس از صفر شدن جریان، در طول پنجره کوتاه زمانی که قوس خاموش شده است اما شکاف تماسی همچنان در حال بازسازی استحکام دی الکتریک خود است، در سطح کنتاکت های باز کننده مدار شکن خلاء ولتاژ متوسط ظاهر می شود. اگر TRV سریعتر از نرخ بازیابی دی الکتریک شکاف افزایش یابد، احتراق مجدد رخ می دهد و قوس دوباره راه اندازی می شود. بنابراین، بزرگی اوج و نرخ افزایش TRV (RRRV، اندازه‌گیری شده بر حسب kV/μs) پارامترهای کلیدی هستند که تعیین می‌کنند که چگونه یک شرایط خطای خاص قطع می‌شود - نه صرفاً بزرگی جریان خطا.

چندین شرایط شبکه ویژگی های TRV را ایجاد می کند که به ویژه برای قطع کننده های خلاء شدید است. خطاهای خط کوتاه - خطاهایی که در چند صد متری تابلو برق روی یک خط هوایی اتفاق می‌افتند - به دلیل رفتار موج حرکتی خط، یک خیز اولیه TRV بسیار تند ایجاد می‌کنند که می‌تواند از توانایی مقاومت یک بریکر درجه‌بندی شده برای خطاهای ترمینال در همان سطح فعلی فراتر رود. IEC 62271-100 وظایف تست TRV خاص (T10، T30، T60، T100) را که مربوط به درصدهای مختلف جریان نامی اتصال کوتاه است، تعریف می کند، زیرا شکل موج TRV با سطح جریان خطا تغییر می کند. به طور غیر شهودی، قطع در 10 تا 30 درصد جریان نامی اتصال کوتاه (وظایف T10/T30) اغلب سخت‌تر از قطع جریان نامی کامل است، زیرا جریان‌های کمتر منجر به قوس کوچک‌تری می‌شوند که در اوایل چرخه خاموش می‌شود، در نقطه‌ای که نرخ تغییر ولتاژ منبع تغذیه ولتاژ اولیه - TRV - و در نتیجه است.

قطع کننده های خلاء به ویژه در برابر پدیده ای به نام قطع جریان حساس هستند، جایی که قوس قبل از صفر جریان طبیعی به دلیل ناپایداری در سطوح جریان پایین خاموش می شود. قطع ناگهانی جریان در یک مدار القایی یک افزایش ولتاژ ایجاد می کند که بزرگی آن متناسب با سطح جریان برش ضرب در ریشه دوم نسبت اندوکتانس به ظرفیت مدار است. برای کاربردهای سوئیچینگ ترانسفورماتور و موتور، ولتاژهای برش جریان می تواند به 3 تا 5 برابر ولتاژ سیستم برسد، در صورتی که مدار فاقد سرکوب موج کافی باشد. مواد تماس مدرن مس و کروم سطوح جریان برش را از 10 تا 15 A معمولی کنتاکت‌های تنگستن قبلی به 2 تا 5 A کاهش داده‌اند که به طور قابل‌توجهی ولتاژهای برش را محدود می‌کند، اما این موضوع برای مدارهایی با نسبت القایی به ظرفیت بالا همچنان مرتبط است.

چیدمان اتوبوس کلید و نحوه شکل دهی آنها مشخصات مدار شکن خلاء داخلی

چیدمان باس یک نصب تابلو ولتاژ متوسط اساساً تعیین می کند که کدام نقش های عملیاتی مدارشکن های خلاء داخلی در آن باید انجام شود - و بنابراین کدام ویژگی های عملکرد باید در مشخصات اولویت بندی شوند. یک چیدمان تک شینه ساده، رایج ترین پیکربندی در پست های توزیع صنعتی، هر کلید مدار را در نقش یک ورودی (اتصال ترانسفورماتور به باس) یا یک فیدر (اتصال شین به مدارهای بار) قرار می دهد. در این ترتیب، تمایز شکن به شکن چالش مرکزی هماهنگی حفاظت است و پارامترهای کلیدی مشخصات عبارتند از جریان قطع اتصال کوتاه و رابطه گزینش بین رله‌های حفاظتی ورودی و فیدر.

ترتیبات شینه دوگانه، رایج در پست‌های شهری و صنعتی بزرگ که نیاز به تداوم عرضه بالایی دارند، بریکرهای باس کوپلر و بریکرهای مقطع باس را معرفی می‌کنند که وظایف سوئیچینگ آنها اساساً با بریکرهای فیدر متفاوت است. ممکن است نیاز باشد که بریکر باس-کوپلر روی یک گذرگاه برق دار و دارای خطای احتمالی ببندد - یک وظیفه بسته شدن سخت که نیاز به مقاومت در برابر جریان اوج تولید را دارد. ظرفیت نامی اتصال کوتاه (Icm) پارامتر مربوطه در اینجا است که به عنوان یک مقدار پیک برابر با جریان خطای نامتقارن در لحظه تماس، معمولاً 2.5× جریان شکست متقارن نامی در 50 هرتز بیان می‌شود. این تمایز اهمیت دارد زیرا اگر این دو مقدار به طور صریح در طول مشخصات بررسی نشده باشند، ممکن است یک شکن با اندازه صحیح برای کار شکستن، الزامات وظیفه ساخت را برآورده نکند.

آرایش H و پیکربندی حلقه اصلی پیچیدگی بیشتری را ایجاد می کند: بریکرها باید قابلیت عملکرد ایمن در هر حالت شبکه، از جمله بسته شدن جزئی حلقه و پیکربندی مجدد حلقه باز تحت بار را داشته باشند. جریان معمولی نامی IEC 62271-100 و جریان مقاومت نامی کوتاه مدت (Icw) در این پیکربندی‌ها حیاتی می‌شوند، زیرا قطع کننده‌های باس می‌توانند جریان بار کامل را برای دوره‌های طولانی به طور مداوم حمل کنند و در عین حال لازم است در جریان‌های عبوری از خطا بدون قطع شدن در هنگام پاکسازی خطای پایین دست توسط سایر مناطق حفاظتی مقاومت کنند. ما بریکرهای مدار خلاء داخلی خود را در ژجیانگ مینگتوو با جریان کوتاه مدت نامی کاملاً تأیید شده از طریق مستندات آزمایش نوع طراحی می‌کنیم و امکان استفاده مطمئن در پیکربندی‌های باس پیچیده را فراهم می‌آوریم که این پارامتر مستقیماً بر قابلیت اطمینان سیستم تأثیر می‌گذارد.

هماهنگی عایق برای قطع کننده های مدار خلاء داخلی: انتخاب بین عایق هوا، جامد و گاز

برای قطع کننده های مدار خلاء داخلی، قطع کننده خلاء خاموش شدن قوس را کنترل می کند، اما عایق فاز به فاز و فاز به زمین قسمت های زنده خارج از قطع کننده یک حوزه طراحی جداگانه است که به طور قابل توجهی بر اندازه فیزیکی تابلو برق، تحمل محیطی و الزامات نگهداری طولانی مدت تاثیر می گذارد. سه فناوری عایق در بازار داخلی ولتاژ متوسط ​​با یکدیگر رقابت می کنند و انتخاب بین آنها پیامدهای عملی فراتر از هزینه خرید اولیه دارد.

عایق هوا (AIS)

تابلو برق عایق هوا از فاصله خزشی در امتداد سطوح عایق جامد و فاصله از هوای آزاد به عنوان رسانه عایق اولیه استفاده می کند. این رویکرد به خوبی درک شده است، نیازی به استفاده خاصی از رسانه های عایق ندارد و امکان بازرسی بصری قطعات زنده را فراهم می کند. نقطه ضعف آن اندازه است: حفظ فاصله کافی در ولتاژ 12 کیلو ولت به فاصله فاز به زمین تقریباً 125 میلی متر نیاز دارد و در ولتاژ 24 کیلوولت این مقدار به 270 میلی متر می رسد و پانل های عایق هوا را از نظر فیزیکی بزرگ می کند. آلودگی - گرد و غبار، تراکم، رسوبات نمک - روی سطوح عایق، فاصله خزش موثر را کاهش می‌دهد و می‌تواند منجر به فلاش در محیط‌های آلوده شود. بنابراین، تابلو برق داخلی عایق‌شده با هوا معمولاً به محیط‌های پست داخلی تمیز و تحت کنترل آب و هوا محدود می‌شود.

عایق جامد (انواع SIS / C-GIS)

تابلو برق با عایق جامد، هادی های برق، شین ها و اغلب تماس های قطع کننده خلاء را در رزین اپوکسی یا رزین ریخته گری محصور می کند. نتیجه پانلی است که در برابر تراکم، آلودگی و ورود حیوانات کوچک بسیار مقاوم است و ردپایی بسیار کوچک‌تری نسبت به طراحی عایق هوا دارد. عایق جامد به طور فزاینده ای برای نصب در آب و هوای گرمسیری مرطوب، تونل ها، سکوهای دریایی و پست های زیرزمینی شهری که در آن شرایط فضا و محیطی عایق هوا را غیرعملی می کند، مورد توجه قرار می گیرد. محدودیت، قابلیت تعمیر است: فلاش اوور در یک مجموعه عایق جامد معمولاً به رزین آسیب جبران ناپذیری وارد می کند، به جای تمیز کردن و پوشش مجدد که ممکن است با یک شینه عایق هوا، نیاز به تعویض کل ماژول دارد. پیری رزین اپوکسی تحت سیکل حرارتی و تنش تخلیه جزئی نیز یک نگرانی طولانی مدت است که نیاز به ردیابی از طریق نظارت بر تخلیه جزئی در طول سرویس دارد.

عایق گاز SF6 (GIS)

تابلو برق عایق SF6 به دلیل استحکام دی الکتریک SF6 تقریباً 2.5× نسبت به هوا در فشار اتمسفر، کمترین ردپای فیزیکی را در بین هر فناوری عایق در ولتاژ متوسط به دست می آورد. با این حال، SF6 یک گاز گلخانه ای قوی با پتانسیل گرمایش جهانی 23500 برابر CO2 در طول 100 سال است، و استفاده از آن در تاسیسات جدید تابلو برق با افزایش فشار نظارتی در اروپا و سایر حوزه های قضایی مواجه است. گازهای جایگزین شامل هوای تمیز، هوای خشک و مخلوط‌های مبتنی بر فلورونیتریل (مانند فناوری‌های g³ و هوای پاک از تولیدکنندگان مختلف) اکنون به عنوان جایگزین‌های بدون SF6 برای تابلوهای ولتاژ متوسط ​​داخلی در دسترس هستند، اگرچه این گزینه‌ها خواص دی الکتریک و حرارتی متفاوتی دارند که نیاز به تنظیمات طراحی دارند. برای بریکرهای مدار خلاء ولتاژ متوسط ​​که امروزه برای عمر مفید 30 تا 40 سال مشخص شده است، مسیر تنظیم SF6 یک عامل قانونی در انتخاب فناوری عایق است.

یکپارچه سازی رله حفاظتی و کیفیت سیم کشی ثانویه در پانل های مدار شکن خلاء داخلی

هوش عملیاتی پانل تابلو برق ولتاژ متوسط در رله حفاظتی و سیم کشی ثانویه آن قرار دارد - حوزه ای که کاملاً از فیزیک قطع کننده خلاء جدا است اما برای قابلیت اطمینان سیستم به همان اندازه حیاتی است. اگر رله حفاظتی سیگنال قطع را به درستی صادر نکند، یا اگر سیم‌کشی ثانویه بین پایانه‌های ثانویه CT و ورودی رله مدار باز یا دارای اتصالات با مقاومت بالا باشد، می‌تواند یک وقفه‌کننده و مکانیزم عملکردی کاملاً کاربردی داشته باشد و باز هم نتواند عیب را برطرف کند. این وابستگی متقابل به این معنی است که راه اندازی و نگهداری مدار ثانویه مستحق همان دقت آزمایش تجهیزات سوئیچینگ اولیه است.

مدارهای ثانویه ترانسفورماتور جریان (CT) یک خطر خاص را ایجاد می کنند که باید توسط تمام پرسنل تعمیر و نگهداری که روی تابلو برق داخلی کار می کنند درک کنند. مدار ثانویه CT هرگز نباید در مدار باز قرار گیرد در حالی که هادی اولیه جریان را حمل می کند. سیم پیچ ثانویه CT تلاش می کند تا تعادل آمپر-گردش ایجاد شده توسط جریان اولیه را حفظ کند. بدون بار ثانویه، نیروی محرکه مغناطیسی کامل، شار را به سمت اشباع عمیق هدایت می‌کند و ولتاژهایی را در سرتاسر پایانه‌های باز ایجاد می‌کند که می‌تواند به چندین کیلوولت برسد - برای ایجاد شوک الکتریکی کشنده و تخریب دائمی عایق CT کافی است. قبل از هر گونه سیم کشی ثانویه در نزدیکی CT های در حال سرویس، ثانویه CT باید در بلوک ترمینال CT با استفاده از یک اتصال کوتاه اختصاصی و نه صرفاً در پایانه های ورودی رله، اتصال کوتاه شود.

رله‌های حفاظتی عددی مدرن که با مدارشکن‌های خلاء ولتاژ متوسط ​​استفاده می‌شوند، قابلیت‌های خود نظارتی و ضبط رویدادهای گسترده‌ای را در خود جای داده‌اند که اغلب در عمل استفاده نمی‌شود. هر تغییر رله، زنگ هشدار، و تغییر حالت ورودی باینری با زمان مهر و با وضوح میلی ثانیه در گزارش رویداد رله ذخیره می شود. پس از یک رخداد خطا، این داده یک بازسازی دقیق از توالی عملیات حفاظتی را ارائه می‌دهد - کدام عنصر ابتدا برداشته شد، آیا باز کردن مجدد خودکار عمل می‌کند، آیا بازخورد تماس کمکی شکن باز شدن موفقیت‌آمیز را در زمان مورد انتظار تأیید می‌کند یا خیر. بررسی سیستماتیک گزارش‌های رویداد رله به‌عنوان بخشی از تعمیر و نگهداری برنامه‌ریزی‌شده، نه تنها پس از وقوع حوادث، امکان شناسایی زودهنگام مدارهای CT تخریب‌شده، تغییرات مقاومت سیم‌پیچ در مکانیسم عملیاتی، یا رانش تنظیم رله را قبل از ایجاد خرابی حفاظتی فراهم می‌کند.

بانک خازن و سوئیچینگ موتور: وظایف خاصی که مدارشکن های خلاء داخلی دارای رتبه استاندارد ممکن است انجام ندهند

همه وظایف سوئیچینگ در یک شبکه ولتاژ متوسط معادل نیستند، و دو نوع بار - بانک های خازن و موتورهای بزرگ - فشارهای سوئیچینگ را بر قطع کننده های مدار خلاء داخلی تحمیل می کنند که متمایز و در برخی موارد بیشتر از وقفه خطا هستند. IEC 62271-100 این موضوع را با تعریف وظایف درجه بندی شده مشخص می کند: C1 و C2 برای سوئیچینگ خازن، و E1 و E2 برای سوئیچینگ موتور، با C2 و E2 نشان دهنده شرایط سخت تری هستند که نیاز به تأیید آزمایش نوع فراتر از آزمایش های استاندارد اتصال کوتاه دارند.

سوئیچینگ بانک خازن جریان های هجومی با فرکانس بالا را در زمان بسته شدن تولید می کند که بزرگی و فرکانس پیک آن به اندازه بانک خازن و اندوکتانس بین منبع و خازن بستگی دارد. سوئیچینگ پشت سر هم بانک خازن - بستن یک بانک در حالی که سایرین قبلاً برق دارند - شدیدترین حالت است، زیرا خازن های از قبل شارژ شده از طریق امپدانس بسیار کم به بانک ورودی تخلیه می شوند و جریان های هجومی تولید می کنند که می تواند به 20 تا 100 برابر جریان نامی در فرکانس های 300 هرتز تا چند کیلو هرتز برسد. استاندارد شکن ها برای این وظیفه آزمایش نمی شوند. یک مدارشکن خلاء داخلی با درجه C2 با قابلیت جریان هجومی و فرکانس تایید شده مورد نیاز است. گاهی اوقات مقاومت های بسته یا سلف های پیش از درج به مدار اضافه می شوند تا هجوم را در تاسیساتی که هجوم احتمالی حتی از قابلیت درجه C2 فراتر می رود، محدود کنند.

تعویض موتور الگوی تنش متفاوتی را تحمیل می کند. در هنگام باز شدن، میدان مغناطیسی دوار موتور ولتاژ را با فرکانس حفظ می‌کند که با کند شدن دستگاه کاهش می‌یابد. اگر ولتاژ سمت منبع و EMF پشتی موتور هنگام بسته شدن مجدد خارج از فاز باشند - همانطور که در طرح‌های سوئیچینگ مجدد خودکار یا انتقال سریع اتفاق می‌افتد - ولتاژ لحظه‌ای در کنتاکت‌های باز می‌تواند از دو برابر ولتاژ نامی بیشتر شود. این وضعیت، که در سناریوهای ضربات مجدد چندگانه، سوئیچینگ خارج از فاز یا افزایش ولتاژ نامیده می شود، می تواند به پوشش قطع کننده خلاء آسیب برساند، اگر بریکر برای وظیفه E2 قابل اعمال برای کلیدزنی مکرر موتور رتبه بندی نشده باشد. Zhejiang Mingtuo برای مشتریانی که مدارهای خلاء ولتاژ متوسط ​​را برای وظایف بانک خازن یا فیدر موتور مشخص می‌کنند، راهنمایی‌های کاربردی ارائه می‌کند، و اطمینان می‌دهد که دستگاه انتخابی به جای تکیه بر رتبه‌بندی‌های عمومی وقفه ، دارای رتبه‌بندی وظیفه IEC مناسب برای شرایط سوئیچینگ واقعی است.