Pemutus Sirkuit Vakum Tegangan Tinggi — Desain dan Prinsip Operasi

Di antara peralatan tegangan tinggi modern yang dirancang untuk mengalihkan sirkuit listrik menjadi listrik, tempat khusus dialokasikan untuk pemutus sirkuit vakum. Mereka banyak digunakan dalam jaringan dari 6 hingga 35 kV dan lebih jarang dalam skema dari 110 atau 220 kV inklusif.

Arus putus pengenalnya bisa dari 20 hingga 40 kA, dan resistansi elektrodinamiknya sekitar 50 ÷ 100. Total waktu trip pemutus atau kegagalan sirkuit semacam itu adalah sekitar 45 milidetik.

Setiap fase sirkuit dipisahkan secara andal oleh isolator dan pada saat yang sama semua peralatan dirakit secara struktural pada satu drive umum. Busbar gardu induk dihubungkan ke terminal masukan sakelar dan sambungan keluaran ke terminal keluaran.

Kontak daya beroperasi di dalam pemutus sirkuit vakum yang ditekan bersama untuk memberikan resistansi kontak minimum dan aliran beban dan arus darurat yang andal.

Bagian atas sistem kontak diperbaiki secara permanen, dan bagian bawah di bawah aksi gaya penggerak dapat bergerak secara ketat ke arah aksial.

Gambar menunjukkan bahwa pelat kontak terletak di ruang vakum dan digerakkan oleh batang yang dikendalikan oleh gaya tegangan pegas dan gulungan elektromagnet. Seluruh struktur ini terletak di dalam sistem isolator, tidak termasuk terjadinya arus bocor.

Dinding ruang vakum terbuat dari logam murni, paduan dan komposisi keramik khusus yang memastikan hermetisitas lingkungan kerja selama beberapa dekade. Untuk mengecualikan masuknya udara selama pergerakan kontak yang dapat digerakkan, perangkat selongsong dipasang.

Jangkar elektromagnet DC dapat bergerak untuk menutup kontak daya atau memutusnya karena perubahan polaritas tegangan yang diberikan ke koil. Magnet melingkar permanen yang terpasang pada struktur penggerak menahan bagian yang bergerak dalam posisi yang digerakkan.

Sistem pegas memastikan terciptanya kecepatan gerakan angker yang optimal selama pergantian, pengecualian pantulan kontak dan kemungkinan keruntuhan pada struktur dinding.

Sirkuit kinematik dan listrik dengan poros sinkronisasi dan kontak bantu tambahan dipasang di dalam badan sakelar, memberikan kemampuan untuk memantau dan mengontrol posisi sakelar dalam kondisi apa pun.

Janji temu

Dalam hal tugas fungsionalnya, pemutus vakum tidak berbeda dengan peralatan tegangan tinggi analog lainnya. Menyediakan:

1.Bagian yang andal dari daya listrik pengenal selama operasi berkelanjutan;

2. kemungkinan penggantian peralatan yang dijamin oleh personel listrik dalam mode manual atau otomatis selama peralihan operasional untuk mengubah konfigurasi sirkuit kerja;

3. Penghapusan otomatis kecelakaan yang muncul dalam waktu sesingkat mungkin.

Perbedaan utama antara pemutus sirkuit vakum adalah metode pemadaman busur listrik yang terjadi saat kontak terputus saat dimatikan. Jika analognya menciptakan lingkungan untuk udara terkompresi, oli, atau gas SF6, maka vakum bekerja di sini.

Prinsip pemadaman busur di sirkuit daya

Kedua pelat kontak beroperasi di lingkungan vakum yang dibentuk dengan memompa gas dari bejana saluran busur ke 10-6 ÷ 10-8 N / cm2. Ini menciptakan kekuatan dielektrik tinggi yang ditandai dengan peningkatan sifat dielektrik.

Dengan dimulainya gerakan dari penggerak kontak, celah muncul di antara keduanya, yang segera berisi ruang hampa. Di dalamnya, proses penguapan logam yang dipanaskan dari bantalan kontak dimulai. Arus beban terus mengalir melalui pasangan ini. Ini memulai pembentukan pelepasan listrik tambahan, menciptakan busur di lingkungan vakum, yang terus berkembang karena penguapan dan pelepasan uap logam.

Di bawah aksi perbedaan potensial yang diterapkan, ion yang terbentuk bergerak ke arah tertentu, menciptakan plasma.

Di lingkungannya, aliran arus listrik terus berlanjut, ionisasi lebih lanjut terjadi.

Karena sakelar beroperasi pada arus bolak-balik, arahnya selama setiap setengah siklus dibalik.Ketika gelombang sinus melintasi nol, tidak ada arus. Karena hal ini, busur padam dan pecah secara tiba-tiba, dan ion logam yang dibuang berhenti terpisah dan dalam 7-10 mikrodetik sepenuhnya mengendap pada permukaan kontak terdekat atau bagian lain dari ruang pemadam busur.

Pada titik ini, kekuatan dielektrik dari celah antara kontak daya, yang diisi dengan vakum, segera pulih, yang memastikan penghentian akhir arus beban. Dalam setengah siklus berikutnya dari gelombang sinus, busur listrik tidak lagi terjadi.

Jadi, untuk menghentikan aksi busur listrik di lingkungan vakum, ketika kontak daya dibuka, arus bolak-balik cukup untuk mengubah arahnya.

Karakteristik teknologi dari model yang berbeda

Pemutus sirkuit vakum dirancang untuk operasi berkelanjutan di luar ruangan atau dalam struktur tertutup. Unit pemasangan eksternal dibuat dengan tiang padat yang dibuat dengan insulasi silikon, dan senyawa epoksi cor digunakan untuk pekerjaan internal.

Ruang vakum diproduksi secara bergerak di pabrik, diatur secara optimal untuk pemasangan di rumah cetakan. Kontak daya yang terbuat dari jenis paduan paduan khusus sudah ditempatkan di dalamnya. Mereka, berkat prinsip operasi dan desain yang diterapkan, memberikan pemadaman busur listrik yang lembut, mengecualikan kemungkinan tegangan berlebih di sirkuit.

Aktuator elektromagnetik universal digunakan di semua desain pemutus sirkuit vakum. Itu membuat kontak daya dalam keadaan tertutup atau mati karena energi magnet yang kuat.

Pergantian dan pemasangan sistem kontak dilakukan dengan posisi «kait magnet», yang mengalihkan rantai magnet untuk menyambungkan kembali atau melepaskan angker bergerak. Elemen pegas bawaan memungkinkan peralihan manual oleh personel listrik.

Untuk mengontrol pengoperasian pemutus vakum, sirkuit relai tipikal atau elektronik, unit mikroprosesor, yang dapat ditempatkan langsung di rumah drive atau dibuat dari perangkat jarak jauh di kabinet, blok, atau panel terpisah.

Keuntungan dan kerugian dari pemutus sirkuit vakum

Manfaat meliputi:

• kesederhanaan desain yang relatif;

• pengurangan konsumsi listrik untuk produksi sakelar;

• kenyamanan dalam perbaikan, yang terdiri dari kemungkinan penggantian blok saluran busur yang rusak;

• kemampuan sakelar untuk beroperasi dalam orientasi apa pun di ruang;

• keandalan yang tinggi;

• peningkatan resistensi terhadap beban switching;

• ukuran terbatas;

• resistensi terhadap api dan ledakan;

• operasi yang tenang saat beralih;

• keramahan lingkungan yang tinggi, kecuali polusi atmosfer.

Kerugian dari desain tersebut adalah:

• arus mode nominal dan darurat yang diizinkan relatif rendah;

• terjadinya lonjakan switching selama interupsi arus induktif rendah;

• mengurangi sumber daya perangkat busur dalam hal menghilangkan arus hubung singkat.