เซอร์กิตเบรกเกอร์สุญญากาศแรงสูง — การออกแบบและหลักการทำงาน

ในบรรดาอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงสมัยใหม่ที่ออกแบบมาสำหรับการสลับวงจรไฟฟ้าในกระแสไฟฟ้า มีการจัดสรรสถานที่พิเศษให้กับเบรกเกอร์วงจรสุญญากาศ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครือข่ายตั้งแต่ 6 ถึง 35 kV และน้อยกว่าในรูปแบบตั้งแต่ 110 หรือ 220 kV รวมอยู่ด้วย

กระแสไฟแตกที่กำหนดได้ตั้งแต่ 20 ถึง 40 kA และความต้านทานไฟฟ้าไดนามิกคือประมาณ 50 ÷ 100 เวลาสะดุดโดยรวมของเบรกเกอร์หรือความล้มเหลวดังกล่าวคือประมาณ 45 มิลลิวินาที

แต่ละเฟสของวงจรถูกแยกออกจากกันอย่างน่าเชื่อถือด้วยฉนวน และในขณะเดียวกันอุปกรณ์ทั้งหมดก็ประกอบขึ้นตามโครงสร้างในไดรฟ์ทั่วไปตัวเดียว บัสบาร์ของสถานีย่อยเชื่อมต่อกับขั้วอินพุตของสวิตช์และการเชื่อมต่อเอาต์พุตกับขั้วเอาต์พุต

หน้าสัมผัสไฟฟ้าทำงานภายในเบรกเกอร์สุญญากาศซึ่งถูกกดเข้าด้วยกันเพื่อให้มีความต้านทานการสัมผัสน้อยที่สุดและทางเดินของทั้งโหลดและกระแสฉุกเฉินที่เชื่อถือได้

ส่วนบนของระบบสัมผัสได้รับการแก้ไขอย่างถาวรและส่วนล่างภายใต้การกระทำของแรงผลักดันสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างเคร่งครัดในทิศทางแกน

รูปภาพแสดงให้เห็นว่าแผ่นสัมผัสตั้งอยู่ในห้องสุญญากาศและถูกขับเคลื่อนโดยแท่งที่ควบคุมโดยแรงดึงของสปริงและขดลวดของแม่เหล็กไฟฟ้า โครงสร้างทั้งหมดนี้อยู่ภายในระบบฉนวน ไม่รวมการเกิดกระแสไฟรั่ว

ผนังของห้องสุญญากาศทำจากโลหะบริสุทธิ์ โลหะผสม และส่วนประกอบเซรามิกพิเศษที่รับประกันความปิดสนิทของสภาพแวดล้อมการทำงานเป็นเวลาหลายทศวรรษ เพื่อแยกการไหลเข้าของอากาศระหว่างการเคลื่อนที่ของหน้าสัมผัสที่เคลื่อนย้ายได้ มีการติดตั้งอุปกรณ์ปลอกแขน

กระดองของแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสตรงสามารถเคลื่อนไปปิดหน้าสัมผัสพลังงานหรือทำให้ขาดได้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงขั้วของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับขดลวด แม่เหล็กถาวรแบบวงกลมที่ติดตั้งอยู่ในโครงสร้างไดรฟ์จะยึดชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ในตำแหน่งที่สั่งงาน

ระบบสปริงช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเร็วในการเคลื่อนที่ที่เหมาะสมของกระดองระหว่างการเปลี่ยน การยกเว้นการกระดอนของหน้าสัมผัส และความเป็นไปได้ของการยุบตัวในโครงสร้างผนัง

วงจรจลนศาสตร์และไฟฟ้าที่มีเพลาซิงโครไนซ์และหน้าสัมผัสเสริมเพิ่มเติมประกอบอยู่ภายในตัวสวิตช์ ทำให้สามารถตรวจสอบและควบคุมตำแหน่งของสวิตช์ได้ทุกสถานะ

การนัดหมาย

ในแง่ของการทำงานเบรกเกอร์สุญญากาศไม่แตกต่างจากอะนาล็อกอื่น ๆ ของอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง จัดเตรียมให้:

1.ทางเดินของพลังงานไฟฟ้าที่กำหนดที่เชื่อถือได้ระหว่างการทำงานต่อเนื่อง

2. ความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนอุปกรณ์ที่รับประกันโดยเจ้าหน้าที่ไฟฟ้าในโหมดแมนนวลหรืออัตโนมัติระหว่างการสลับการทำงานเพื่อเปลี่ยนการกำหนดค่าของวงจรการทำงาน

3. กำจัดอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นโดยอัตโนมัติในเวลาที่สั้นที่สุด

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเบรกเกอร์สุญญากาศคือวิธีการดับอาร์คไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อหน้าสัมผัสถูกตัดการเชื่อมต่อระหว่างการปิดเครื่อง หากอะนาลอกของมันสร้างสภาพแวดล้อมสำหรับอากาศอัด น้ำมัน หรือก๊าซ SF6 แสดงว่าสุญญากาศทำงานที่นี่

หลักการดับอาร์คในวงจรไฟฟ้า

แผ่นสัมผัสทั้งสองทำงานในสภาพแวดล้อมสุญญากาศที่เกิดจากการปั๊มก๊าซจากท่อรางโค้งไปที่ 10-6÷10-8 N / cm2 สิ่งนี้ทำให้เกิดความเป็นฉนวนสูงโดยมีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดีขึ้น

เมื่อเริ่มต้นการเคลื่อนไหวจากไดรฟ์ของหน้าสัมผัสช่องว่างระหว่างพวกเขาจะปรากฏขึ้นซึ่งมีสุญญากาศทันที ข้างในนั้นเริ่มกระบวนการระเหยของโลหะร้อนจากแผ่นสัมผัส กระแสโหลดยังคงไหลผ่านคู่เหล่านี้ มันเริ่มการก่อตัวของการปล่อยไฟฟ้าเพิ่มเติม ทำให้เกิดส่วนโค้งในสภาพแวดล้อมที่เป็นสุญญากาศ ซึ่งยังคงพัฒนาต่อไปเนื่องจากการระเหยและการปล่อยไอระเหยของโลหะ

ภายใต้การกระทำของความต่างศักย์ที่ใช้ ไอออนที่เกิดขึ้นจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ทำให้เกิดพลาสมา

ในสภาพแวดล้อมการไหลของกระแสไฟฟ้ายังคงดำเนินต่อไป

เนื่องจากสวิตช์ทำงานโดยใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ ทิศทางของสวิตช์ในแต่ละครึ่งรอบจึงกลับด้านเมื่อคลื่นไซน์ข้ามศูนย์ จะไม่มีกระแส ด้วยเหตุนี้ อาร์คจึงดับและแตกอย่างกะทันหัน และไอออนของโลหะที่ถูกปฏิเสธจะหยุดแยกตัวและใน 7-10 ไมโครวินาทีจะตกลงบนพื้นผิวสัมผัสที่ใกล้ที่สุดหรือส่วนอื่น ๆ ของห้องดับไฟอาร์ค

ณ จุดนี้ ความเป็นฉนวนของช่องว่างระหว่างหน้าสัมผัสพลังงานซึ่งเต็มไปด้วยสุญญากาศ จะถูกคืนค่าเกือบจะในทันที ซึ่งทำให้แน่ใจได้ว่ากระแสโหลดจะหยุดทำงานขั้นสุดท้าย ในครึ่งรอบถัดไปของคลื่นไซน์ จะไม่เกิดอาร์คไฟฟ้าอีกต่อไป

ดังนั้น เพื่อยุติการทำงานของอาร์คไฟฟ้าในสภาวะสุญญากาศ เมื่อเปิดหน้าสัมผัสไฟฟ้า กระแสสลับก็เพียงพอแล้วที่จะเปลี่ยนทิศทาง

ลักษณะทางเทคโนโลยีของรุ่นต่างๆ

เบรกเกอร์วงจรสุญญากาศได้รับการออกแบบมาสำหรับการทำงานต่อเนื่องกลางแจ้งหรือในโครงสร้างปิด หน่วยติดตั้งภายนอกทำด้วยเสาแข็งที่ทำด้วยฉนวนซิลิโคน และใช้สารอีพ็อกซี่หล่อสำหรับงานภายใน

ห้องสุญญากาศผลิตขึ้นแบบเคลื่อนที่ได้ในโรงงาน ติดตั้งอย่างเหมาะสมสำหรับการติดตั้งในตัวเรือนแบบขึ้นรูป หน้าสัมผัสพลังงานที่ทำจากโลหะผสมอัลลอยด์ชนิดพิเศษถูกวางไว้ข้างในแล้ว ต้องขอบคุณหลักการทำงานและการออกแบบที่ประยุกต์ใช้ทำให้อาร์คไฟฟ้าดับได้อย่างนุ่มนวลไม่รวมความเป็นไปได้ที่จะเกิดแรงดันไฟฟ้าเกินในวงจร

แอคชูเอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าสากลใช้ในการออกแบบเบรกเกอร์สุญญากาศทั้งหมด ช่วยให้หน้าสัมผัสไฟฟ้าอยู่ในสถานะปิดหรือปิดเนื่องจากพลังงานของแม่เหล็กที่ทรงพลัง

การสลับและการยึดระบบหน้าสัมผัสดำเนินการโดยตำแหน่งของ «สลักแม่เหล็ก» ซึ่งจะสลับสายโซ่แม่เหล็กเพื่อเชื่อมต่อใหม่หรือปลดการเชื่อมต่อเกราะเคลื่อนที่ องค์ประกอบสปริงในตัวช่วยให้ช่างไฟฟ้าสามารถสลับด้วยตนเองได้

เพื่อควบคุมการทำงานของตัวขัดขวางสุญญากาศ วงจรรีเลย์ทั่วไป หรืออิเล็กทรอนิกส์ หน่วยไมโครโปรเซสเซอร์ซึ่งสามารถอยู่ในตัวเรือนไดรฟ์โดยตรงหรือทำจากอุปกรณ์ระยะไกลในตู้ บล็อก หรือแผงแยกต่างหาก

ข้อดีและข้อเสียของเบรกเกอร์วงจรสุญญากาศ

สิทธิประโยชน์รวมถึง:

• ความเรียบง่ายของการออกแบบ

• ลดการใช้ไฟฟ้าสำหรับการผลิตสวิตช์

• ความสะดวกในการซ่อมแซมซึ่งประกอบด้วยความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนบล็อกของรางโค้งที่หัก

• ความสามารถของสวิตช์ในการทำงานในทิศทางใดก็ได้ในอวกาศ

• ความน่าเชื่อถือสูง

• เพิ่มความต้านทานต่อการสลับโหลด

• ขนาดจำกัด

• ความต้านทานต่อไฟและการระเบิด

• การทำงานที่เงียบเมื่อเปลี่ยน;

• เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสูง ยกเว้นมลพิษในชั้นบรรยากาศ

ข้อเสียของการออกแบบคือ:

• กระแสที่อนุญาตค่อนข้างต่ำของโหมดปกติและโหมดฉุกเฉิน

• การเกิดไฟกระชากสลับระหว่างการหยุดชะงักของกระแสอุปนัยต่ำ

• ลดทรัพยากรของอุปกรณ์ส่วนโค้งในแง่ของการกำจัดกระแสลัดวงจร