Inleiding tot het parallelle boogblusschema van SF6-vrije vacuümlastschakelaars in de MVRing-hoofdeenheid

Wanneer het hoogspanningscircuit wordt losgekoppeld, zal de spanning de lucht verstoren en ervoor zorgen dat er warme, geleidende vrije gassen ontstaan. Deze gassen verschijnen als plotseling ontstane vonken met een hoge temperatuur, ook wel vonken genoemd.

De schade door een vlamboog is zeer groot: de vlamboog genereert een hoge temperatuur, waardoor het contactoppervlak wordt aangetast en het isolatiemateriaal verbrandt. De twee oorspronkelijk losgekoppelde contacten ontwikkelden een stroom door de aanwezigheid van een vlamboog. Dit verlengde de tijd die de schakelaar nodig had om het circuit te verbreken en verergerde de schade veroorzaakt door kortsluitingen in het elektriciteitsnet. Vlambogen kunnen brand of zelfs explosies veroorzaken.

Daarom is boogblussing een belangrijke schakel geworden in hoogspanningsapparatuur. Neem bijvoorbeeld de ringhoofdeenheid. Deze moet de schakeling van hoogspanningscircuits voltooien en moet worden geplaatst in dichtbevolkte gebieden zoals luchthavens en woonwijken. De veiligheid ervan moet worden gewaarborgd.

Om bogen te elimineren, omvatten traditionele methoden voornamelijk de volgende ideeën:

1. Laat de Vspanning.

Over spanningsverlaging gesproken: sommige mensen hopen de spanning in het circuit direct te verlagen, maar dat is uiteraard niet mogelijk. De apparatuur moet immers de uitschakeling van het circuit voltooien tijdens hoogspanningsoverdracht. Het kan niet altijd hoogspanningsoverdracht omzetten in laagspanningsoverdracht. De spanningsval is hier de spanning op het moment dat het contact wordt uitgeschakeld! We weten dat U = IR, wanneer het contact wordt uitgeschakeld, zal R direct toenemen. Om U te minimaliseren, moeten we ervoor zorgen dat de stroom die door het contact loopt minimaal is op het moment dat het contact wordt uitgeschakeld. Houd er ook rekening mee dat in wisselstroomcircuits de nuldoorgangen van stroom en spanning vaak niet gesynchroniseerd zijn, afhankelijk van het type belasting.

Om de spanning op het contact te minimaliseren wanneer het contact open is, moet u ervoor zorgen dat de actie plaatsvindt wanneer de stroom nul passeert. Idealiter is I dus precies 0, U=IR=0, zodat er geen boog ontstaat. Maar dit is niet het geval. Dit idee is complex. De moeilijkheid is dat een mechanische structuur nauwkeurig moet werken op een stroom van 50 Hz. Vergeleken met de snelle stroomveranderingen (50 Hz) bewegen de mechanische contacten te langzaam. Belangrijker nog, het tijdsverschil tussen de twee acties is ook anders! De ene keer dat u hem triggert, wordt de verbinding verbroken na 15 ms, en de volgende keer dat u hem triggert, wordt de verbinding verbroken na 22 ms. Dit jitterbereik is erg belangrijk bij een stroom van 50 Hz.

2. Lucht Bnaar beneden Edoof de Arc.

Nadat de boog is ontstaan, kan deze worden gedoofd door middel van luchtblazen, wat we vaak boogblazen noemen. Boogblazen gebruikt luchtstroom om de boog effectief te koelen, de druk in de boogzone te verhogen en resterend vrij gas te verwijderen, wat zorgt voor goede boogblusprestaties. De boogblaasmethode kan horizontaal of verticaal blazen zijn.

Bovendien kunnen er roosters worden toegevoegd rond het gedeelte waar de boog ontstaat, zodat de boog kan worden afgesneden. Dit helpt om de boog snel te doven.

Het blussen van de vlamboog gaat natuurlijk niet alleen over het vinden van iemand om op te blazen. De luchtstroom die door het contact ontstaat, kan worden gebruikt om de vlamboog te blazen.

Onder normale omstandigheden worden de meeste boogblaasmethoden gebruikt. De implementatiekosten van deze methode zijn immers niet hoog. Zo zijn verschillende boogbluskamers voorzien van boogblaasmechanismen en roosters.

3. Vervang de Media.

Als we het medium vervangen door beter isolerende eigenschappen en de stroomkring in dit medium verbreken, kan de boog worden verminderd. Het makkelijkst denkbare is vacuüm. Het boogdovende effect van een vacuümonderbreker is zeer goed, maar de kosten van vacuüm zijn hoog en de levensduur is kort.

Het meest gebruikte medium is tegenwoordig zwavelhexafluoride SF6. Het is een synthetisch gas dat 100 jaar geleden werd gesynthetiseerd door twee Franse chemici, Moissan en Lebeau.

Zwavelhexafluoride heeft de volgende eigenschappen:

De hoge thermische geleidbaarheid kan de temperatuur van de boog snel afvoeren. Het is kleurloos, geurloos, niet-giftig, heeft stabiele chemische eigenschappen en is niet gevoelig voor chemische reacties bij kamertemperatuur. Daarom wordt zwavelhexafluoride veel gebruikt in de energiesector als isolatie- en remmedium voor midden- en hoogspanningsapparatuur. Zwavelhexafluoride is echter een broeikasgas en heeft een aardopwarmingspotentieel (GWP) van 23.500, wat betekent dat 1 kilogram zwavelhexafluoride dezelfde impact heeft als 23.500 kilogram koolstofdioxide. Dit is zeer ernstig.

Zijn er oplossingen die veilig, milieuvriendelijk en duurzaam zijn?

4. Parallel Vacuum Ionderbrekend (SVI) Soplossing.

Dit is een veiligere en milieuvriendelijkere oplossing, voor het eerst voorgesteld door Schneider Electric en toegepast in ringhoofdunits. De parallelle vacuümonderbrekingsoplossing bestaat uit een vacuümboogbluskamer en een isolatieschakelaar in de lucht, waarmee de gebruikelijke drie-stations-schakelwerking met een klein aantal onderdelen en lage kosten wordt gerealiseerd.

Laten we de oplossing van Schneider Electric als voorbeeld nemen om het SVI-principe te introduceren.

Wanneer de bewegende contacten bewegen, wordt er stroom overgedragen van de stationaire contacten naar de vacuümonderbreker. Opgemerkt dient te worden dat er geen vlamboog ontstaat wanneer het bewegende contact en het statische contact gescheiden zijn, omdat de contacten hetzelfde potentiaal hebben.

De stroom loopt vervolgens door de vacuümonderbreker in de gesloten stand. Vervolgens draait de draaipen, aangedreven door het beweegbare contact, en beweegt de vacuümonderbreker open en dicht.

Zodra de stroomonderbreking is voltooid, laat het bewegende contact de draaistang los en draait verder naar de isolatiepositie. Onder invloed van de bufferveer keert de draaistang terug naar zijn oorspronkelijke positie, waardoor de vacuümonderbreker wordt gesloten.

Deze oplossing kan de omvang en kosten van de vacuümonderbreker verlagen. Omdat de vacuümonderbreker alleen in de schakelfase werkt, is hij bestand tegen de transiënte herstelspanning tijdens het schakelen, maar hoeft hij geen kortsluit-, kortsluit- of continue stroombestendigheid te hebben. Tijdens de sluitfase loopt de stroom niet door de vacuümonderbreker. Bovendien duurt het tijdens de schakelfase slechts enkele millimeters voordat de stroom door de vacuümonderbreker stroomt.

In de isolatietoestand worden de bewegende contacten en de stationaire contacten geïsoleerd in droge lucht.

Als medium op zichzelf heeft droge lucht de volgende voordelen:

Niet giftig en veilig voor de gebruiker. U kunt erop vertrouwen dat de apparatuur in de buurt van openbare plaatsen wordt geïnstalleerd, zonder dat u zich zorgen hoeft te maken over lekkage van giftige gassen.

Het is vrij van vervuiling, vervangt zwavelhexafluoride en voorkomt het broeikaseffect.

Het is eenvoudig in gebruik. Wanneer de apparatuur wordt afgedankt, hoeft het gas geen ingewikkeld terugwinningsproces te ondergaan en kan het direct worden vrijgegeven.

Er kan worden vastgesteld dat parallelle vacuümonderbreking voordelen heeft en waarschijnlijk de zwavelhexafluoride-oplossing zal vervangen.

Bovendien ontdekten we dat het hele proces op dezelfde manier verliep als de huidige driestandenschakelaar met zwavelhexafluoride: één handeling om te verbreken/isoleren en de tweede handeling om te aarden. Zelfs de ringhoofdunit van Schneider Electric heeft dezelfde voetafdruk als de zwavelhexafluorideschakelaar, en zelfs de hoogte van de koperen rails en kabelverbindingen blijft ongewijzigd. Het kan eenvoudig worden aangepast en het oorspronkelijke zwavelhexafluorideschema werd omgezet in een nieuw schema. Het is dus een milieuvriendelijkere en veiligere oplossing.