Einführung in das parallele Lichtbogenlöschschema von SF6-freien Vakuum-Lasttrennschaltern in der MVRing-Haupteinheit

Wenn der Hochspannungskreis getrennt wird, zerlegt die Spannung die Luft und erzeugt hochtemperierte und hochleitfähige freie Gase, die als augenblicklich entstehende Hochtemperaturfunken, sogenannte Lichtbögen, erscheinen.

Der Schaden durch Lichtbögen ist enorm: Durch die hohe Temperatur, die die Kontaktoberfläche ablöst und das Isoliermaterial durchbrennt, entsteht ein Stromfluss zwischen den beiden ursprünglich getrennten Kontakten. Dies verlängerte die Zeit, die der Schalter zum Trennen des Stromkreises benötigte, und verschlimmerte die durch Kurzschlüsse im Stromnetz verursachten Schäden. Lichtbögen können Brände oder sogar Explosionen verursachen.

Daher ist die Lichtbogenlöschung zu einem wichtigen Bestandteil von Hochspannungsgeräten geworden. Ein Beispiel hierfür ist die Ringleitungseinheit. Sie muss die Schaltung von Hochspannungskreisen übernehmen und in dicht besiedelten Gebieten wie Flughäfen und Wohngebieten eingesetzt werden. Ihre Sicherheit muss gewährleistet sein.

Um Lichtbögen zu beseitigen, umfassen traditionelle Methoden hauptsächlich die folgenden Ideen:

1. Lassen Sie die VSpannung.

Apropos Spannungsreduzierung: Manche hoffen, die Spannung im Stromkreis direkt zu reduzieren, aber das ist offensichtlich nicht möglich. Schließlich muss das Gerät den Stromkreis während der Hochspannungsübertragung vollständig trennen. Es kann nicht immer von Hochspannungsübertragung auf Niederspannungsübertragung umgeschaltet werden. Die Abfallspannung ist hier die Spannung zum Zeitpunkt der Trennung des Abfallkontakts! Wir wissen, dass U = IR ist. Wenn der Kontakt getrennt wird, steigt R sofort an. Um U zu minimieren, müssen wir sicherstellen, dass der durch den Kontakt fließende Strom zum Zeitpunkt der Kontakttrennung minimal ist. Beachten Sie auch, dass in Wechselstromkreisen die Nulldurchgänge von Strom und Spannung je nach Art der Last oft nicht synchron sind.

Um die Spannung am Kontakt bei geöffnetem Kontakt zu minimieren, muss die Aktion ausgeführt werden, wenn der Strom den Nullpunkt überschreitet. Idealerweise ist I also genau 0, U=IR=0, sodass kein Lichtbogen entsteht. Dies ist jedoch nicht der Fall. Diese Idee ist schwierig. Die Schwierigkeit besteht darin, dass eine mechanische Struktur bei einer Stromstärke von 50 Hz präzise arbeiten muss. Im Vergleich zu den schnellen Stromänderungen (50 Hz) bewegen sich die mechanischen Kontakte zu langsam. Noch wichtiger ist, dass auch der Zeitunterschied zwischen den beiden Aktionen unterschiedlich ist! Beim Auslösen trennt er sich dieses Mal nach 15 ms, beim nächsten Auslösen nach 22 ms. Dieser Jitter-Bereich ist bei einer Stromstärke von 50 Hz sehr wichtig.

2. Luft Bfallen zu Elöschen Sie die Arc.

Nachdem der Lichtbogen erzeugt wurde, kann dieser durch Luftblasen gelöscht werden. Dies wird oft als Lichtbogenblasen bezeichnet. Beim Lichtbogenblasen wird ein Luftstrom auf den Lichtbogen eingewirkt. Dadurch wird der Lichtbogen effektiv gekühlt, der Druck in der Lichtbogenzone erhöht und Restgase entfernt, sodass eine gute Lichtbogenlöschleistung erzielt wird. Das Lichtbogenblasen kann horizontal oder vertikal erfolgen.

Darüber hinaus können Gitter um den Bereich, in dem der Lichtbogen entsteht, angebracht werden, um ihn abzuschneiden. Dies trägt zu einem schnellen Löschen des Lichtbogens bei.

Natürlich geht es beim Löschen des Lichtbogens nicht darum, jemanden zum Anblasen zu finden. Der durch die Kontaktwirkung erzeugte Luftstrom kann zum Abschließen des Lichtbogenblasvorgangs verwendet werden.

Unter normalen Umständen werden die meisten Lichtbogenblasverfahren verwendet. Schließlich sind die Implementierungskosten dieser Methode nicht hoch. Beispielsweise verfügen verschiedene Lichtbogenlöschkammern über Lichtbogenblasmechanismen und -gitter.

3. Ersetzen Sie die MMedien.

Wenn wir das Medium durch ein besser isolierendes ersetzen und den Stromkreis in diesem Medium unterbrechen, kann der Lichtbogen reduziert werden. Am einfachsten ist dies mit Vakuum. Die Lichtbogenlöschwirkung eines Vakuumschalters ist sehr gut, aber die Kosten für Vakuum sind hoch und seine Lebensdauer kurz.

Das heute am häufigsten verwendete Medium ist Schwefelhexafluorid SF6. Es ist ein synthetisches Gas, das vor 100 Jahren von den beiden französischen Chemikern Moissan und Lebeau synthetisiert wurde.

Schwefelhexafluorid hat folgende Eigenschaften:

Die hohe Wärmeleitfähigkeit leitet die Lichtbogentemperatur schnell ab. Es ist farblos, geruchlos, ungiftig, chemisch stabil und reagiert bei Raumtemperatur nicht chemisch. Daher wird Schwefelhexafluorid in der Energiewirtschaft häufig als Isolier- und Bremsmedium für Mittel- und Hochspannungsanlagen eingesetzt. Schwefelhexafluorid ist jedoch ein Treibhausgas und hat ein Treibhauspotenzial (GWP) von 23.500. Das bedeutet, dass 1 Kilogramm Schwefelhexafluorid die gleiche Wirkung hat wie 23.500 Kilogramm Kohlendioxid. Das ist sehr gravierend.

Gibt es Lösungen, die sicher, umweltfreundlich und langlebig sind?

4. Parallel Vacuum ICHUnterbrechung (SVI) SLösung.

Dies ist eine sicherere und umweltfreundlichere Lösung, die erstmals von Schneider Electric vorgeschlagen und in Ringkabelanlagen eingesetzt wurde. Die parallele Vakuum-Unterbrechungslösung besteht aus einer Vakuum-Lichtbogenlöschkammer und einem Trennschalter in der Luft, wodurch der übliche Drei-Stationen-Schaltbetrieb mit einer geringen Anzahl von Teilen und geringen Kosten realisiert wird.

Nehmen wir die Lösung von Schneider Electric als Beispiel, um das SVI-Prinzip vorzustellen.

Wenn sich die beweglichen Kontakte bewegen, wird Strom von den stationären Kontakten zum Vakuumschalter übertragen. Dabei ist zu beachten, dass in dem Moment, in dem der bewegliche und der statische Kontakt getrennt werden, kein Lichtbogen entsteht, da die Kontakte das gleiche Potenzial haben.

Der Strom fließt dann durch den Vakuumschalter in der geschlossenen Position. Anschließend dreht sich die Schwenkstange, angetrieben vom beweglichen Kontakt, und bewegt den Vakuumschalter zum Öffnen und Schließen.

Wenn die Stromunterbrechung abgeschlossen ist, gibt der bewegliche Kontakt die Schwenkstange frei und dreht sich weiter in die Trennposition. Unter der Wirkung der Pufferfeder kehrt die Schwenkstange in ihre Ausgangsposition zurück und schließt dadurch den Vakuumschalter.

Diese Lösung reduziert Größe und Kosten des Vakuumschalters. Da der Vakuumschalter nur in der Ausschaltphase arbeitet, hält er der transienten Erholungsspannung während des Ausschaltens stand, benötigt aber keine Kurzschluss-, Kurzzeit- und Dauerstromfestigkeit. Während der Schließphase fließt kein Strom durch den Vakuumschalter. Zudem beträgt die Zeit, die der Strom während der Ausschaltphase benötigt, nur wenige Millimeter.

Im Isolationszustand sind die beweglichen Kontakte und die stationären Kontakte in trockener Luft isoliert.

Trockene Luft bietet als Isoliermedium folgende Vorteile:

Ungiftig und sicher für die Bediener. Sie können sicher sein, dass die Geräte in der Nähe öffentlicher Orte installiert werden, ohne dass Sie sich Sorgen über das Austreten giftiger Gase machen müssen.

Es ist umweltfreundlich, ersetzt Schwefelhexafluorid und vermeidet den Treibhauseffekt.

Die Handhabung ist einfach. Bei der Verschrottung der Anlage muss das Gas keinen aufwendigen Rückgewinnungsprozess durchlaufen und kann direkt freigesetzt werden.

Es ist ersichtlich, dass die parallele Vakuumunterbrechung Vorteile hat und wahrscheinlich die Schwefelhexafluoridlösung ersetzen wird.

Darüber hinaus stellten wir fest, dass der gesamte Prozess auf die gleiche Weise ablief wie der aktuell verwendete Dreistellungs-Schwefelhexafluoridschalter: Ein Vorgang diente zum Trennen und der zweite zum Erden. Auch die Ringkabelanlage von Schneider Electric hat den gleichen Platzbedarf wie der Schwefelhexafluoridschalter, und selbst die Höhe der Sammelschienen und Kabelverbindungen blieb unverändert. Sie kann leicht modifiziert werden, und das ursprüngliche Schwefelhexafluorid-Schema wurde in ein neues Schema umgewandelt. Dies stellt eine umweltfreundlichere und sicherere Lösung dar.