مقدمه ای بر طرح خاموش کردن قوس موازی سوئیچ های قطع بار خلاء بدون SF6 در واحد اصلی MVRing

هنگامی که مدار ولتاژ بالا قطع می شود، ولتاژ هوا را تجزیه می کند و گازهای آزاد با دمای بالا و رسانایی بالا تولید می کند که به صورت جرقه های آنی با دمای بالا که قوس هستند ظاهر می شوند.

آسیب قوس بسیار زیاد است: قوس دمای بالایی ایجاد می کند که سطح تماس را از بین می برد و مواد عایق را می سوزاند. دو کنتاکت که در ابتدا قطع شده بودند به دلیل وجود قوس جریانی را تشکیل می دادند که باعث طولانی شدن زمان قطع شدن مدار توسط کلید و تشدید آسیب ناشی از خطاهای اتصال کوتاه در سیستم قدرت می شد. قوس ها می توانند باعث آتش سوزی یا حتی انفجار شوند.

بنابراین، خاموش کردن قوس به یک حلقه مهم در تجهیزات الکتریکی فشار قوی تبدیل شده است. واحد اصلی حلقه را به عنوان مثال در نظر بگیرید. باید سوئیچینگ مدارهای فشار قوی را تکمیل کند و باید در مناطق پرجمعیت مانند فرودگاه ها و مناطق مسکونی قرار گیرد. ایمنی آن باید تضمین شود.

برای از بین بردن قوس ها، روش های سنتی عمدتا شامل ایده های زیر است:

1. رها کنید Vولتاژ

صحبت از کاهش ولتاژ، برخی از افراد امیدوارند که به طور مستقیم ولتاژ را در مدار کاهش دهند، اما بدیهی است که این امکان پذیر نیست. پس از همه، آنچه که تجهیزات باید انجام دهند این است که در هنگام انتقال ولتاژ بالا، مدار را کامل قطع کنند. همیشه نمی تواند انتقال ولتاژ بالا را به انتقال ولتاژ پایین تغییر دهد. ولتاژ افت در اینجا ولتاژ لحظه ای است که کنتاکت افت قطع می شود! ما می دانیم که U=IR، زمانی که تماس قطع شود، R بلافاصله افزایش می یابد. اگر می‌خواهیم U را به حداقل برسانیم، باید اطمینان حاصل کنیم که جریان عبوری از کنتاکت در لحظه‌ای که کنتاکت قطع می‌شود حداقل باشد. همچنین توجه داشته باشید که در مدارهای AC، عبور جریان و ولتاژ صفر، بسته به نوع بار، اغلب هماهنگ نیستند.

برای به حداقل رساندن ولتاژ در کنتاکت در زمانی که کنتاکت باز است، اطمینان حاصل کنید که این عمل زمانی رخ می دهد که جریان از صفر عبور کند. بنابراین در حالت ایده آل، I دقیقاً 0 است، U=IR=0، بنابراین هیچ قوسی رخ نخواهد داد. اما اینطور نیست. این ایده دشوار است. مشکل این است که یک ساختار مکانیکی باید به طور دقیق بر روی جریان 50 هرتز کار کند. در مقایسه با تغییرات سریع جریان (50 هرتز)، کنتاکت های مکانیکی بسیار کند حرکت می کنند. مهمتر از آن، تفاوت زمانی بین دو عمل نیز متفاوت است! این بار که آن را فعال می کنید، پس از 15 میلی ثانیه قطع می شود و دفعه بعد که آن را فعال می کنید، پس از 22 میلی ثانیه قطع می شود. این محدوده جیتر در جریان 50 هرتز بسیار مهم است.

2. هوا بپایین آوردن به Eخاموش کردن الفrc

پس از ایجاد قوس، قوس را می توان با دمیدن هوا خاموش کرد، که ما اغلب آن را دمیدن قوس می نامیم. دمیدن قوس از جریان هوا برای عمل بر روی قوس استفاده می کند، که می تواند به طور موثر قوس را خنک کند، فشار را در ناحیه قوس افزایش دهد و گاز آزاد باقیمانده را از بین ببرد، بنابراین عملکرد خوبی در خاموش کردن قوس دارد. روش دمیدن قوس می تواند دمیدن افقی یا عمودی باشد.

علاوه بر این، می توان در اطراف قسمتی که قوس در آن ایجاد می شود، شبکه هایی اضافه کرد تا قوس قطع شود. این به خاموش کردن سریع قوس کمک می کند.

البته خاموش کردن قوس به این معنی نیست که کسی را پیدا کنید که در آن باد کند. جریان هوای تولید شده توسط عمل تماس می تواند برای تکمیل عملیات دمش قوس استفاده شود.

در شرایط عادی، بیشتر روش‌های دمیدن قوس الکتریکی استفاده می‌شود. به هر حال هزینه اجرای این روش زیاد نیست. به عنوان مثال، محفظه های مختلف خاموش کننده قوس دارای مکانیسم ها و شبکه های دمش قوس خواهند بود.

3. را جایگزین کنید مedia.

اگر محیط را با خواص عایق بهتر جایگزین کنیم و مدار را در این محیط قطع کنیم، قوس کاهش می یابد. ساده ترین چیزی که می توان به آن فکر کرد خلاء است. اثر خاموش کننده قوس قطع کننده خلاء بسیار خوب است، اما هزینه وکیوم بالا و عمر آن کوتاه است.

متداول ترین محیطی که در حال حاضر استفاده می شود هگزا فلوراید گوگرد SF6 است. این گاز مصنوعی است که 100 سال پیش توسط دو شیمیدان فرانسوی به نام های موسان و لیبو سنتز شد.

هگزا فلوراید گوگرد دارای ویژگی های زیر است:

رسانایی حرارتی بالا می تواند به سرعت دمای قوس را دور کند. بی رنگ، بی بو، غیر سمی، دارای خواص شیمیایی پایدار است و در دمای اتاق مستعد واکنش های شیمیایی نیست. بنابراین، هگزا فلوراید گوگرد به طور گسترده در صنعت برق به عنوان یک عایق و محیط شکست برای تجهیزات الکتریکی فشار متوسط و بالا استفاده می شود. با این حال، هگزا فلوراید گوگرد یک گاز گلخانه ای است و پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) 23500 دارد، به این معنی که 1 کیلوگرم هگزا فلوراید گوگرد همان تاثیر 23500 کیلوگرم دی اکسید کربن را دارد. این خیلی جدی است.

آیا راه حلی وجود دارد که ایمن، سازگار با محیط زیست و طول عمر طولانی باشد؟

4. موازی Vتیز کردن منقطع کردن (SVI) اسراه حل

این یک راه حل ایمن تر و سازگار با محیط زیست است که برای اولین بار توسط اشنایدر الکتریک پیشنهاد شد و در واحدهای اصلی حلقه استفاده شد. راه حل قطع کننده خلاء موازی شامل یک محفظه خاموش کننده قوس خلاء و یک کلید جداکننده در هوا است که عملکرد کلید سه ایستگاه مشترک را با تعداد قطعات کم و هزینه کم انجام می دهد.

اجازه دهید راه حل اشنایدر الکتریک را به عنوان مثال برای معرفی اصل SVI در نظر بگیریم.

هنگامی که کنتاکت های متحرک حرکت می کنند، جریان از کنتاکت های ثابت به قطع کننده خلاء منتقل می شود. و باید توجه داشت که در لحظه ای که کنتاکت متحرک و کنتاکت استاتیک از هم جدا می شوند، چون کنتاکت ها در پتانسیل یکسانی قرار دارند، قوسی ایجاد نمی شود.

سپس جریان در حالت بسته از قطع کننده خلاء عبور می کند. سپس، میله محوری که توسط کنتاکت متحرک هدایت می شود، می چرخد و قطع کننده خلاء را به سمت باز و بسته شدن هدایت می کند.

هنگامی که قطع جریان کامل شد، کنتاکت متحرک میله محوری را آزاد می کند و به چرخش خود در موقعیت ایزوله ادامه می دهد. تحت عمل فنر بافر، میله محوری به موقعیت اولیه خود باز می گردد و در نتیجه قطع کننده خلاء بسته می شود.

این راه حل می تواند اندازه و هزینه قطع کننده خلاء را کاهش دهد. از آنجایی که قطع کننده خلاء فقط در مرحله شکست کار می کند، ولتاژ بازیابی گذرا در هنگام شکست را تحمل می کند، اما نیازی به داشتن قابلیت بستن اتصال کوتاه، قابلیت تحمل جریان کوتاه مدت و قابلیت تحمل جریان پیوسته ندارد. در مرحله بسته شدن، جریان از قطع کننده خلاء عبور نمی کند. علاوه بر این، در مرحله شکست، زمان عبور جریان از طریق قطع کننده خلاء تنها چند میلی متر است.

در حالت ایزوله، کنتاکت های متحرک و کنتاکت های ساکن در هوای خشک ایزوله می شوند.

هوای خشک به عنوان یک محیط مجزا دارای مزایای زیر است:

غیر سمی و ایمن برای اپراتورها. می توانید مطمئن باشید که تجهیزات در نزدیکی مکان های عمومی بدون نگرانی از نشت گاز سمی نصب شده اند.

بدون آلودگی است، جایگزین هگزا فلوراید گوگرد می شود و از اثر گلخانه ای جلوگیری می کند.

استفاده از آن آسان است. هنگامی که تجهیزات اسقاط می شود، گاز نیازی به طی فرآیند بازیابی پیچیده ندارد و می تواند مستقیماً آزاد شود.

مشاهده می شود که قطع خلاء موازی مزایایی دارد و احتمالاً جایگزین محلول هگزا فلوراید گوگرد می شود.

علاوه بر این، ما متوجه شدیم که کل فرآیند به همان روشی که سوئیچ هگزا فلوراید سولفور سه حالته استفاده می‌شود عمل می‌کند: یک عملیات برای دستیابی به شکستن/ایزوله کردن، و عملیات دوم برای رسیدن به زمین. حتی محلول واحد اصلی حلقه اشنایدر الکتریک دارای ردپایی مشابه سوئیچ هگزا فلوراید گوگرد است و حتی ارتفاع میله های مسی شینه و اتصالات کابل بدون تغییر باقی می ماند. می توان آن را به راحتی تغییر داد و طرح اصلی هگزا فلوراید گوگرد به یک طرح جدید تبدیل شد. بنابراین راه حلی سازگار با محیط زیست و ایمن تر است.