מבוא לתכנית כיבוי הקשת המקבילה של מתגי הפסקת עומס ואקום ללא SF6 ביחידה הראשית של MVRing

כאשר מעגל המתח הגבוה מנותק, המתח יפרק את האוויר כדי לייצר גזים חופשיים בטמפרטורה גבוהה ובמוליכות גבוהה, המופיעים כניצוצות מיידיים בטמפרטורה גבוהה, שהם קשתות.

הנזק של קשת הוא גבוה מאוד: הקשת תיצור טמפרטורה גבוהה, שתבטל את פני המגע ותשרוף את חומר הבידוד. שני המגעים שנותקו במקור יצרו זרם עקב הימצאות קשת, מה שהאריך את זמן ניתוק המעגל של המתג והחמיר את הנזק שנגרם כתוצאה מתקלות קצרות במערכת החשמל. קשתות עלולות לגרום לשריפות או אפילו לפיצוצים.

לכן, כיבוי קשת הפך לחוליה חשובה בציוד חשמלי במתח גבוה. קח את היחידה הראשית של הטבעת כדוגמה. הוא צריך להשלים את מיתוג מעגלי המתח הגבוה, והוא חייב להיות ממוקם באזורים מיושבים בצפיפות כמו שדות תעופה ואזורי מגורים. יש להבטיח את בטיחותו.

כדי לחסל קשתות, שיטות מסורתיות כוללות בעיקר את הרעיונות הבאים:

1. זרוק את Vאולטאג'.

אם כבר מדברים על הפחתת מתח, יש אנשים שמקווים להפחית ישירות את המתח במעגל, אבל זה כמובן לא אפשרי. אחרי הכל, מה שהציוד צריך לעשות זה להשלים את ניתוק המעגל במהלך שידור במתח גבוה. זה לא תמיד יכול לשנות שידור במתח גבוה לשידור במתח נמוך. מתח הירידה כאן הוא המתח ברגע שבו מגע הירידה מנותק! אנו יודעים ש-U=IR, כאשר המגע מנותק, R יגדל באופן מיידי. אם ברצוננו למזער את U, עלינו לוודא שהזרם העובר דרך המגע יהיה מינימלי ברגע בו המגע מנותק. שימו לב גם שבמעגלי AC, מעברי אפס הזרם והמתח לרוב אינם מסונכרנים, בהתאם לסוג העומס.

כדי למזער את המתח במגע כאשר המגע פתוח, ודא שהפעולה מתרחשת כאשר הזרם חוצה אפס. אז באופן אידיאלי, I הוא בדיוק 0, U=IR=0, אז לא תתרחש קשת. אבל זה לא המקרה. הרעיון הזה קשה. הקושי הוא שמבנה מכני חייב לפעול במדויק על זרם 50Hz. בהשוואה לשינויים המהירים בזרם (50Hz), המגעים המכניים נעים לאט מדי. חשוב מכך, גם הפרש הזמן בין שתי הפעולות שונה! הפעם אתה מפעיל אותו, הוא מתנתק לאחר 15ms, ובפעם הבאה שאתה מפעיל אותו, הוא מתנתק לאחר 22ms. טווח ריצוד זה חשוב מאוד תחת זרם של 50 הרץ.

2. אֲוִיר במוריד ל הלכבות את אrc.

לאחר יצירת הקשת, ניתן לכבות את הקשת על ידי ניפוח אוויר, וזה מה שאנו מכנים לעתים קרובות ניפוח קשת. ניפוח קשת משתמש בזרימת אוויר כדי לפעול על הקשת, מה שיכול למעשה לקרר את הקשת, להגביר את הלחץ באזור הקשת ולהסיר שאריות גז חופשי, כך שיש לה ביצועים טובים לכיבוי קשת. שיטת ניפוח הקשת יכולה להיות נשיפה אופקית או נשיפה אנכית.

יתרה מכך, ניתן להוסיף כמה רשתות סביב החלק שבו נוצרת הקשת, כך שניתן יהיה לחתוך את הקשת. זה עוזר לכבות במהירות את הקשת.

כמובן, כיבוי הקשת אינו עניין של מציאת מישהו לנשוף בו. ניתן להשתמש בזרימת האוויר שנוצרת על ידי פעולת המגע להשלמת פעולת ניפוח הקשת.

בנסיבות רגילות, נעשה שימוש ברוב שיטות ניפוח הקשת. אחרי הכל, עלות היישום של שיטה זו אינה גבוהה. לדוגמה, תאי כיבוי קשת שונים יהיו בעלי מנגנוני ניפוח קשת ורשתות.

3. החלף את Media.

אם נחליף את המדיום בתכונות בידוד טובות יותר ונשבור את המעגל בתווך זה, ניתן להקטין את הקשת. הדבר הכי קל לחשוב עליו הוא ואקום. אפקט כיבוי הקשת של מפסק הוואקום הוא טוב מאוד, אך עלות הוואקום גבוהה וחייו קצרים.

המדיום הנפוץ ביותר כיום הוא הגופרית הקספלואוריד SF6. זהו גז סינטטי שסונתז לפני 100 שנה על ידי שני כימאים צרפתים, מויסן ולבו.

לגופרית הקספלואוריד יש את המאפיינים הבאים:

המוליכות התרמית הגבוהה יכולה להוביל במהירות את הטמפרטורה של הקשת. הוא חסר צבע, חסר ריח, לא רעיל, בעל תכונות כימיות יציבות, ואינו נוטה לתגובות כימיות בטמפרטורת החדר. לכן, הגופרית הקספלואוריד נמצא בשימוש נרחב בתעשיית החשמל כאמצעי בידוד ושבירה לציוד חשמלי במתח בינוני וגבוה. עם זאת, הגופרית הקספלואוריד היא גז חממה ובעל פוטנציאל התחממות כדור הארץ (GWP) של 23,500, מה שאומר שלקילוגרם אחד של הגופרית הקספלואוריד יש השפעה זהה ל-23,500 ק"ג של פחמן דו חמצני. זה חמור מאוד.

האם יש פתרונות בטוחים, ידידותיים לסביבה ובעלי תוחלת חיים ארוכה?

4. מַקְבִּיל Vאקום אנימפריע (SVI) ספתרון.

זהו פתרון בטוח יותר וידידותי יותר לסביבה, שהוצע לראשונה על ידי שניידר אלקטריק ומשמש ביחידות ראשיות טבעת. פתרון הפסקת הוואקום המקביל מורכב מתא לכיבוי קשת ואקום ומתג בידוד באוויר, המממש את פעולת המתג הנפוצה של שלוש תחנות עם מספר קטן של חלקים ובעלות נמוכה.

בואו ניקח את הפתרון של שניידר אלקטריק כדוגמה כדי להציג את העיקרון של SVI.

כאשר המגעים הנעים נעים, זרם מועבר מהמגעים הנייחים אל מפסק הוואקום. ויש לציין שברגע שבו המגע הנע והמגע הסטטי מופרדים, מכיוון שהמגעים נמצאים באותו פוטנציאל, לא תתרחש קשת.

לאחר מכן הזרם עובר דרך מפסק הוואקום במצב סגור. לאחר מכן, מונע על ידי המגע הנעים, מוט הציר מסתובב ומניע את מפסק הוואקום להיפתח ולסגור.

כאשר ההפסקה הנוכחית הושלמה, המגע הנע משחרר את מוט הציר וממשיך להסתובב למצב הבידוד. תחת פעולת קפיץ החיץ, מוט הציר חוזר למקומו המקורי, ובכך סוגר את מפסק הוואקום.

פתרון זה יכול להפחית את הגודל והעלות של מפסק הוואקום. מכיוון שמפסק הוואקום פועל רק בשלב השבירה, הוא יעמוד במתח ההתאוששות הזמני במהלך השבירה, אך אין לו צורך ביכולת סגירת קצר, יכולת עמידה בזרם קצר טווח ויכולת עמידה בזרם מתמשך. במהלך שלב הסגירה, הזרם אינו עובר דרך מפסק הוואקום. יתרה מכך, במהלך שלב השבירה, זמן הזרם של הזרם דרך מפסק הוואקום הוא מילימטרים בודדים בלבד.

במצב בידוד, המגעים הנעים והמגעים הנייחים מבודדים באוויר יבש.

כמדיום בבידוד, לאוויר יבש יש את היתרונות הבאים:

לא רעיל ובטוח למפעילים. אתה יכול להיות סמוך ובטוח שהציוד מותקן ליד מקומות ציבוריים מבלי לדאוג לדליפת גז רעיל.

הוא נטול זיהום, מחליף hexafluoride גופרית ונמנע מאפקט החממה.

זה קל לשימוש. כאשר הציוד נגרר, הגז אינו צריך לעבור תהליך התאוששות מסובך וניתן לשחררו ישירות.

ניתן לראות כי להפסקת ואקום מקביל יש יתרונות והוא עשוי להחליף את תמיסת ההקספלואוריד הגופרית.

יתרה מכך, מצאנו כי התהליך כולו הופעל באותו אופן כמו מתג הגופרית הקספלואוריד בעל שלושה מצבים בשימוש כיום: פעולה אחת להשגת שבירה/בידוד, והפעולה השנייה להשגת הארקה. אפילו לפתרון יחידת הטבעת הראשית של שניידר אלקטריק יש את אותה טביעת רגל כמו למתג ההקספלואוריד הגופרית, ואפילו גובה פסי הנחושת ומחברי הכבלים נשאר ללא שינוי. ניתן לשנות אותו בקלות והסכימה המקורית The phur hexafluoride הוסבה לתכנית חדשה. אז זהו פתרון ידידותי יותר לסביבה ובטוח יותר.