Principeanalyse|Diepe analyse van vacuümstroomonderbrekers

1, Isolatiekenmerken van vacuüm

Vacuüm heeft sterke isolerende eigenschappen. In vacuümstroomonderbrekers is gas erg dun en is de vrije beweging van gasmoleculen relatief groot, wat resulteert in een lage kans op botsing met elkaar. Daarom is botsingsdissociatie niet de hoofdoorzaak van echte doorbraak van de ruimte, maar de metaaldeeltjes die door de elektroden worden geprecipiteerd onder invloed van een elektrisch veld met hoge sterkte zijn de belangrijkste factoren die isolatieschade veroorzaken.

De isolatiesterkte in een vacuümspleet is niet alleen gerelateerd aan de grootte van de spleet en de uniformiteit van het elektrische veld, maar wordt ook sterk beïnvloed door de eigenschappen en oppervlaktecondities van het elektrodemateriaal. De vacuümspleet heeft hogere isolatie-eigenschappen dan lucht onder hoge druk en SF6-gas bij kleine afstandsspleten (2-3 millimeter), daarom is de contactopeningsafstand van vacuümstroomonderbrekers over het algemeen niet groot.

De invloed van elektrodematerialen op de doorslagspanning komt vooral tot uiting in de mechanische sterkte (treksterkte) van het materiaal en het smeltpunt van het metaalmateriaal. Hoe hoger de treksterkte en het smeltpunt, hoe hoger de isolatiesterkte van de elektrode onder vacuüm.

Het experiment laat zien dat hoe hoger het vacuüm, hoe hoger de doorslagspanning van de gasspleet, maar boven de 10 tot 4 tor blijft deze in wezen onveranderd. Om de isolatiesterkte van de vacuümonderbreker te behouden, mag de vacuümgraad daarom niet minder zijn dan 10 tot 4 torres.

2, Vorming en uitdoving van elektrische bogen in vacuüm

Er is een significant verschil tussen het fenomeen van vacuümboog en gasboogontlading dat we eerder hebben geleerd. De dissociatie van gas is niet de belangrijkste factor die de boog veroorzaakt, en vacuümboogontlading wordt gevormd in de metaaldamp die verdampt uit de contactelektrode. Tegelijkertijd variëren de kenmerken van de boogprestaties afhankelijk van de grootte van de breekstroom. We classificeren het over het algemeen in vacuümboog met lage stroomsterkte en vacuümboog met hoge stroomsterkte.

1. Vacuümboog met lage stroomsterkte

Wanneer het contact in vacuüm wordt losgekoppeld, wordt een kathodeplek met een hoge concentratie stroom en energie gegenereerd en verdampt een grote hoeveelheid metaaldamp uit de kathodeplek. De dichtheid van metaalatomen en geladen deeltjes op de plek is hoog en de boog brandt erin. Tegelijkertijd blijven de metaaldamp en geladen deeltjes in de boogkolom naar buiten diffunderen, en de elektrode verdampt ook continu nieuwe deeltjes om aan te vullen. Wanneer de stroom nul passeert, neemt de energie van de boog af, neemt de temperatuur van de elektrode af, neemt het verdampingseffect af en neemt de deeltjesdichtheid in de boogkolom af. Als de stroom uiteindelijk nul passeert, verdwijnt de kathodevlek en dooft de boog.

Soms kan verdamping de diffusiesnelheid van de boogkolom niet handhaven en dooft de boog plotseling, wat leidt tot het optreden van stroomonderschepping.

2. Vacuümboog met hoge stroomsterkte

Wanneer het contact een grote stroom verbreekt, neemt de energie van de boog toe en genereert de anode ook ernstige hitte, waardoor een sterk geconcentreerde boogkolom ontstaat. Tegelijkertijd is de rol van elektrodynamica ook duidelijk, daarom heeft voor vacuümbogen met hoge stroom de magnetische veldverdeling tussen contacten een beslissende invloed op de stabiliteit en boogdovende prestaties van de boog. Als de stroom te hoog is en de limiet van de breekstroom overschrijdt, zal dit een breekfout veroorzaken. Op dit punt warmt het contact ernstig op en zelfs nadat de stroom nul is gepasseerd, verdampt het nog steeds, waardoor het medium moeilijk kan herstellen en de stroom niet kan loskoppelen.

3, structuur en werkingsprincipe van stroomonderbrekers

Er zijn veel fabrikanten en modellen van vacuümstroomonderbrekers. Afhankelijk van de gebruiksomstandigheden is het verdeeld in twee typen: binnen (ZNx - * *) en buiten (ZWx - * *). Het bestaat voornamelijk uit een framedeel, een boogdovende kamerdeel (vacuümbel) en een bedieningsmechanisme.

Het lichaam van de stroomonderbreker bestaat uit een geleidend circuit, een isolatiesysteem, afdichtingen en een schaal. De algehele structuur is een gemeenschappelijke doos in drie fasen. De geleidende lus wordt gevormd door de geleidende polen van de inkomende en uitgaande lijn, de isolatiesteunen voor de inkomende en uitgaande lijn, geleidende klemmen en zachte verbindingen te verbinden met de vacuümboogdoofkamer.

Het mechanisme is elektrische energieopslag, elektrisch openen en sluiten en heeft ook een handmatige functie. De gehele structuur is samengesteld uit sluitveren, energieopslagsystemen, overstroomontgrendelingen, openings- en sluitspoelen, handmatige openings- en sluitsystemen, hulpschakelaars, energieopslagindicatoren en andere componenten.

werkend principe

Wanneer een vacuüm stroomonderbreker gebruik maakt van high fidelity luchtstroom om door nul te stromen, diffundeert het plasma snel en dooft de boog, waardoor het doel van het afsnijden van de stroom voltooid is.

Actie principe

Energieopslagproces: wanneer de energieopslagmotor 14 is aangesloten op de voeding, drijft de motor het excentrische wiel aan om te draaien, en de rol 10 naast het excentrische wiel drijft de krukarm 9 en verbindingsplaat 7 aan om te zwaaien, waardoor de energie wordt geduwd opslagpal 6 gaat zwaaien, waardoor de ratel 11 gaat draaien. Wanneer de pen op de ratel 11 tegen de plaat van de asbus 32 voor energieopslag komt, bewegen de twee samen, waardoor de sluitveer 21 die aan de asbus 32 voor energieopslag hangt, langer wordt. De energieopslagschachthuls 32 is gefixeerd door een positioneerpen 13 om de energieopslagtoestand te behouden. Tegelijkertijd duwt de krukarm op de ashuls 32 voor energieopslag tegen de rijschakelaar 5 om de voeding van de motor voor energieopslag 14 af te sluiten, en wordt de pal voor energieopslag opgetild om op betrouwbare wijze los te komen van het ratelwiel.

Sluitingsproces: wanneer het mechanisme het sluitsignaal ontvangt (de schakelaar bevindt zich in de losgekoppelde en opgeslagen energietoestand), wordt de ijzeren kern van de sluitende elektromagneet 15 naar beneden gezogen en wordt aan het positioneringsonderdeel 13 getrokken om tegen de klok in te draaien om de energie vrij te geven opslag onderhoud. De sluitveer 21 drijft de asbus 32 voor energieopslag aan om tegen de klok in te draaien, en de nok drukt de bus 30 van de transmissieas om de verbindingsplaat 29 en de tuimelaar 27 te laten bewegen, waardoor de tuimelaar 27 op de halve as 25 knikt, waardoor het mechanisme zich in een gesloten toestand bevindt. Op dit punt vergrendelt de vergrendelingsinrichting 28 de positioneringscomponent, waardoor wordt voorkomen dat de positioneringsbul tegen de wijzers van de klok in draait, waardoor het doel van de mechanismekoppeling wordt bereikt en ervoor wordt gezorgd dat het mechanisme niet kan worden gesloten in de gesloten positie.

Openingsproces: nadat de stroomonderbreker is gesloten, ontvangt de openingselektromagneet een signaal, trekt de ijzeren kern naar binnen en beweegt de bovenste stang in de openingsontgrendeling 19 omhoog, waardoor de ontgrendelingsas 16 gaat draaien, waardoor de bovenste stang 18 naar beweeg naar boven, druk op de buigplaat 26 en drijf de halve as 25 aan om tegen de klok in te draaien.

Halve as 25 en tuimelaar 27 worden vrijgegeven en onder invloed van de openingsveer voltooit de stroomonderbreker de openingshandeling.

4, Debuggen van stroomonderbrekers

De meting van de openingsafstand en overtravel van een stroomonderbreker kan worden gebaseerd op figuur 3. Het verschil tussen de X-waarde gemeten in de open en gesloten toestand is de openingsafstand van de stroomonderbreker en het verschil tussen de Y-waarde is de overschrijding van de stroomonderbreker. De afstelmethode is het verlengen of verkorten van de geïsoleerde bedieningsstang 3 of de verbindingsstang tussen het mechanisme en de spindel.

Aanpassing van het openings- en sluitmechanisme

1. De verbinding tussen tuimelaar 27 en halve as 25 is 1,5-2,5 mm, wat kan worden bereikt door stelschroef 24 aan te passen.

2. Wanneer de overbrengingsasbus 30 in de maximale hoek draait, moet er een ruimte van 1,{3}} mm zijn tussen de tuimelaar 27 en de halve as om ervoor te zorgen dat wanneer de overbrengingsasbus terugvalt naar de gesloten positie kan de tuimelaar 27 automatisch vastklikken op de halve as 25, die kan worden afgesteld met de schroef 31.

3. De conversie van hulpschakelaar 2 moet nauwkeurig en betrouwbaar zijn, wat kan worden bereikt door de positie van de krukarm 3 en de lengte van de hendel 4 van hulpschakelaar 2 aan te passen.

4. Tijdens het energieopslagproces, wanneer de pal het hoogste punt van de laatste tand bereikt, moet ervoor worden gezorgd dat de krukarm op de asbus 32 van de energieopslag betrouwbaar de contacten van de rijschakelaar kan schakelen, het motorvermogen kan uitschakelen leveren, en bereik dit door de posities omhoog, omlaag, voor en achter van de rijschakelaar 5 aan te passen.

5. Pas de voorspanningslengte van de openings- en sluitveer aan om een ​​betrouwbare opening en sluiting van de stroomonderbreker te garanderen en zorg ervoor dat de openings- en sluitsnelheid de gespecificeerde waarde bereikt.

5, stuurcircuit van stroomonderbreker

In het 35KV gestandaardiseerde onderstation van het landelijke elektriciteitsnet in China, wordt het principe van het scheiden van de besturingsrail en de sluitende rail toegepast.

Sluit een paar normaal open contacten van de energieopslag-reisschakelaar van de stroomonderbreker in serie aan op het regelcircuit tussen het hulp normaal gesloten contact van de stroomonderbreker en de sluitspoel. Op deze manier kan de sluiting niet worden uitgevoerd zonder energieopslag in de vermogenschakelaar. Het voorkomt sluiten zonder energieopslag in de stroomonderbreker, het in stand houden van het sluitcircuit en het doorbranden van de sluitspoel.

Ondertussen is het tijdens het bedradingsproces belangrijk om ervoor te zorgen dat de polariteit tussen de sluitrail en de stuurrail in de contacten van de energieopslagschakelaar consistent is, om te voorkomen dat de boog in het sluitcircuit door de reisschakelaar breekt tijdens energieopslag, waardoor de stuurzekering smelt of de stuurluchtschakelaar wordt geactiveerd.

Dit moet met name worden opgemerkt in geïntegreerde automatiseringsstations.

6, Bedieningsonderhoud en reparatietest

Vacuümstroomonderbrekers hebben een korte boogtijd, hoge isolatiesterkte, hoge elektrische levensduur, kleine contactafstand en slag, en lage bedrijfsenergie, daarom is hun mechanische levensduur ook hoog. Bij dagelijks gebruik is de onderhoudswerklast erg klein, voornamelijk door de slijtage van de bewegende delen van het mechanisme te controleren, of de bevestigingsmiddelen los zitten, stof van het isolatieoppervlak te verwijderen en wat smeervet in de bewegende delen te injecteren.

Bij de preventieve test van de veerinspectie moet de DC-weerstandstest van de schakelaar worden vergeleken met historische gegevens en moeten problemen onmiddellijk worden afgehandeld en vervangen. De stroomfrequentie is bestand tegen spanningstest van de breuk is een effectieve methode om te controleren of de vacuümbel lekt. (Binnenhuisvacuümstroomonderbrekers kunnen verwijzen naar de kleur van het knipperlicht in de vacuümbel wanneer de belasting wordt losgekoppeld om voorlopig de vacuümgraad van de vacuümbel te bepalen. Wanneer de kleur donkerrood is, duidt dit op een afname van de vacuümgraad, en wanneer de kleur lichtblauw is, duidt dit op een goede vacuümgraad.) Bij het verifiëren van de bescherming en installatie van de stroomonderbreker wordt een laagspanning aan-uit-test uitgevoerd om te controleren of de schakelaar betrouwbaar werkt wanneer de spanning daalt tijdens een railstoring staat.

Analyse van de ontwikkeling en prestaties van vacuümstroomonderbrekers

1, speciale vacuümstroomonderbreker

Geconfronteerd met zeer verschillende onderbrekingstaken, zijn er nieuwe gespecialiseerde stroomonderbrekers ontstaan. Als de vacuümstroomonderbreker met supergrote capaciteit (met een kortsluitstroom van 63-80kA of hoger) wordt gebruikt als generatorbeveiligingsstroomonderbreker, dan is de standaard vacuümstroomonderbreker (met een kortsluitstroom van {{ 3}}kA), de voordelige vacuümonderbreker (met een kortsluitstroom van 16-25kA), de frequente vacuümonderbreker (met een werkfrequentie van 50.000 tot 60.000 keer), en de ultrafrequente en complexe vacuümstroomonderbreker (met een werkfrequentie van 100.000 tot 150.000 keer). De stroomonderbrekers uit de 3AH-serie van Siemens zijn bijvoorbeeld onderverdeeld in vijf modellen op basis van hun gebruik. De 3AH1- en 3AH3-modellen zijn standaard met 10.000 bewerkingen, het 3AHZ-model is frequent met 60.000 bewerkingen, het 3AH4-model overklokt met 120.000 bewerkingen en het 3AH5-model is zuinig met lage prijzen.

2, Vacuümstroomonderbreker met laag overspanningstype

Zoals bekend kunnen vacuümstroomonderbrekers een spanningsuitval veroorzaken als gevolg van een stroomonderbreking, vooral bij het onderbreken van kleine inductieve negatieve onderbrekingen, zoals elektromotoren. Over het algemeen zijn apparaten voor overspanningsabsorptie, zoals Sic, RC-circuit, ZnO-bliksemafleider, enz. Uitgerust om overspanning in vacuümstroomonderbrekers te beperken, waardoor de structuur van de stroomonderbreker groot en complex is, en sommige overspanning beperken niet ideaal.

Verschillende Japanse bedrijven zijn een andere weg ingeslagen en hebben vacuümstroomonderbrekers met lage overspanning ontwikkeld. Het vereist geen toevoeging van apparaten voor overspanningsabsorptie en maakt gebruik van nieuw ontwikkelde contactmaterialen om overspanning te beperken tot een tiende van de conventionele waarde. Contactmateriaal met lage overspanning: Toshiba is AgWC, Hitachi is Co Ag Se en Mitsubishi is Cu Cr Bi -, Fuji is een CuCr plus hoogdampmateriaal. Deze bedrijven halen over het algemeen 20 kA bij 7,2 kV, terwijl alleen Toshiba 40 kA haalt bij 7,2 kV.

3, multifunctionele vacuümstroomonderbreker

Zoals bekend hebben vacuüm vermogenschakelaars tot nu toe de sluit- en verbrekingstaken uitgevoerd in twee I-posities (dwz sluiten en openen). Nu zijn er multifunctionele vacuümstroomonderbrekers op de markt gekomen, waardoor ze meerdere functies hebben, zoals sluiten, openen, isolatie, aarding, enz. Siemens, Alstom en Hitachi hebben allemaal dergelijke producten. De nieuwste NXACT modulaire vacuümstroomonderbreker van Siemens heeft meerdere functies: integreren van maken, onderbreken, isoleren, aarden en vergrendelen. De vacuümstroomonderbreker die door het bedrijf Alstom is uitgerust met VISAX-schakelaars, bevindt zich in drie I-standen (sluitend openend isolatie). De door Hitachi in samenwerking met Tokyo Electric Power Company ontwikkelde 24kV-vacuümvermogensschakelaar heeft vier I-standen (sluitend openend isolatieaarding).

Om het product multifunctioneel te maken, zijn er twee methoden vanuit het perspectief van bestaande producten: ten eerste beweegt of roteert de fasekolom van de vacuümstroomonderbreker na opening, waardoor isolatie en aarding wordt gevormd; De andere is de rotatie van de contacten in de vacuümboogbluskamer om isolatie en aarding te voltooien. Siemens NXACT-producten voltooien isolatie en aarding door de fasekolom te verplaatsen na ontkoppeling, terwijl Alstom de isolatietaak voltooit door de fasekolom na ontkoppeling te draaien, en Hitachi voltooit de isolatie- en aardingstaak door het contact in de boogdovende kamer te draaien.

4, synchrone stroomonderbreker

Synchrone stroomonderbrekers zijn ook bekend als faseselectieve vacuümstroomonderbrekers of gecontroleerde vacuümstroomonderbrekers. Het basisprincipe is om de vacuümvermogenschakelaar te laten sluiten of openen op het meest gunstige moment van spanning of stroom.

Vergeleken met gewone vacuümvermogensschakelaars hebben synchrone vermogensschakelaars de volgende voordelen: 1. vermindering van voorbijgaande overspanningsbelastingen in het elektriciteitsnet; 2. Verbeterde kwaliteit van de stroomvoorziening in het elektriciteitsnet; 3. Verbeterde elektrische levensduur en prestaties van de stroomonderbreker; 4. Vereenvoudigd ontwerp van het elektriciteitsnet, waardoor de totale systeemkosten worden verlaagd.

ABB heeft synchrone vacuümstroomonderbrekers ontwikkeld met behulp van digitale elektronische apparaten en magnetische bedieningsmechanismen, wat een goed begin is.

5, Intelligente vacuüm stroomonderbreker

De intelligentie van vacuümstroomonderbrekers is gebaseerd op moderne detectietechnologie en digitale besturingstechnologie. Buitenlandse productiebedrijven hebben hun producten intelligent gemaakt, wat niet alleen nodig is voor distributieautomatisering, maar ook voor de besturing en beveiliging van stroomonderbrekers zelf. Bijvoorbeeld het DCX-programmeerbare digitale besturingsapparaat van Alstom, het REF542-besturings- en beveiligingsapparaat van ABB en het digitale beveiligingsapparaat van de tweede generatie van Siemens.

Uit het bovenstaande blijkt dat vacuümstroomonderbrekers zich snel hebben ontwikkeld. Hoewel hier vele redenen voor zijn, zijn er twee basisredenen: ten eerste de vooruitgang van de vacuümboog-bluskamertechnologie; De tweede is de vooruitgang van de technologie van het bedieningsmechanisme. De vacuümboogbluskamer is het hart van een vacuümstroomonderbreker. De vooruitgang van vacuümboogbluskamers wordt weerspiegeld in de transformatie van contactmateriaal van CuBi naar CuCr, wat het breekvermogen verbetert en de afkapwaarde verlaagt. Tegelijkertijd verschuift het magnetische veld van transversale naar longitudinale magnetische velden, waardoor het breekvermogen wordt verbeterd en contactverbrandingsverlies wordt verminderd. In termen van technologie verbetert de toepassing van een eenmalig afdichtingsproces de prestaties en betrouwbaarheid van de boogdovende kamer aanzienlijk.

Het bedieningsmechanisme wordt het centrale zenuwstelsel van de vacuümstroomonderbreker genoemd. Oorspronkelijk met behulp van elektromagnetische mechanismen, zijn veermechanismen ontstaan, en het laatste is de opkomst van permanente magneetmechanismen. Het veermechanisme heeft een complexe structuur met een groot aantal onderdelen (tot 200), hoge eisen aan de bewerkingsnauwkeurigheid en de uitgangskarakteristieken van het veermechanisme komen niet overeen met de belastingskarakteristieken van de vacuümstroomonderbreker. Daarom is het noodzakelijk om het redelijk te ontwerpen op de curve van de nokcontour en de structuur van de drijfstang. De mechanische structuur van permanente magneetmechanismen is bijzonder eenvoudig, met minder componenten dan enig ander mechanisme, en het aantal bewegende delen kan worden teruggebracht tot één, wat resulteert in een bijzonder hoge mechanische betrouwbaarheid. Bovendien zijn de uitvoerprestaties van permanente magneetmechanismen goed afgestemd op de belastingskarakteristieken van vacuümstroomonderbrekers. Het permanente magneetmechanisme maakt gebruik van permanente magneetvergrendelingen, condensatoren (of DC-schermvoeding) voor energieopslag en wordt elektronisch geregeld. Permanente magneetmechanismen zijn bijzonder geschikt voor frequente bewerkingen, zoals tot 60.000 tot 150.000 keer

PRODUCTFOTO

PRODUCTLINK

http://www.switchgear-china.com/vacuum-circuit-breaker/indoor-vacuum-circuit-breaker/10kv-indoor-high-voltage-vacuum-circuit.html

Dit product wordt meestal op maat gemaakt.
Wij zijn een fabrikant en hebben een professionele technische afdeling die oplossingen kan ontwerpen en leveren op basis van de behoeften van de klant.
Neem contact op met ons verkooppersoneel om ontwerptekeningen te verkrijgen

Hier zijn onze voorbeelden van klanten ter referentie

INDIEN NODIG MEER DETAILS, GELIEVE GERUST CONTACT MET ONS OP TE NEMEN