MVRing Ana Ünitesindeki SF6'sız Vakum Yük Kesme Anahtarlarının Paralel Ark Söndürme Şemasına Giriş

Yüksek gerilim devresi kesildiğinde, gerilim havayı parçalayarak yüksek sıcaklık ve yüksek iletkenliğe sahip serbest gazlar üretir ve bunlar anlık yüksek sıcaklık kıvılcımları, yani arklar olarak ortaya çıkar.

Arkın hasarı çok yüksektir: Ark, temas yüzeyini aşındıracak ve yalıtım malzemesini yakacak yüksek bir sıcaklık üretecektir. Başlangıçta bağlantısı kesilen iki temas, arkın varlığı nedeniyle bir akım oluşturmuş, bu da şalterin devreyi kesme süresini uzatmış ve güç sistemindeki kısa devre arızalarının neden olduğu hasarı daha da kötüleştirmiştir. Arklar yangınlara veya hatta patlamalara neden olabilir.

Bu nedenle ark söndürme, yüksek voltajlı elektrik ekipmanlarında önemli bir bağlantı haline gelmiştir. Örnek olarak halka ana ünitesini ele alalım. Yüksek voltajlı devrelerin anahtarlamasını tamamlaması gerekir ve havaalanları ve yerleşim alanları gibi yoğun nüfuslu alanlara yerleştirilmelidir. Güvenliği sağlanmalıdır.

Arkların ortadan kaldırılması için geleneksel yöntemler temel olarak şu fikirleri içerir:

1. Bırak Vgerilim.

Voltajı azaltmaktan bahsetmişken, bazı kişiler devredeki voltajı doğrudan azaltmayı umarlar, ancak bu açıkça mümkün değildir. Sonuçta, ekipmanın yapması gereken şey, yüksek voltajlı iletim sırasında devrenin bağlantısının kesilmesini tamamlamaktır. Her zaman yüksek voltajlı iletimi düşük voltajlı iletime dönüştüremez. Buradaki düşüş voltajı, düşüş kontağının kesildiği andaki voltajdır! U=IR olduğunu biliyoruz, kontak kesildiğinde R anında artacaktır. U'yu en aza indirmek istiyorsak, kontak kesildiği anda kontaktan geçen akımın minimum olduğundan emin olmalıyız. Ayrıca, AC devrelerinde, yük türüne bağlı olarak akım ve voltaj sıfır geçişlerinin genellikle senkronize olmadığını unutmayın.

Kontak açıkken kontaktaki voltajı en aza indirmek için, eylemin akım sıfırı geçtiğinde gerçekleştiğinden emin olun. Bu nedenle ideal olarak, I tam olarak 0'dır, U=IR=0'dır, bu nedenle ark oluşmaz. Ancak durum böyle değildir. Bu fikir zordur. Zorluk, mekanik bir yapının 50Hz akımda doğru bir şekilde çalışması gerektiğidir. Akımdaki hızlı değişikliklerle (50Hz) karşılaştırıldığında, mekanik kontaklar çok yavaş hareket eder. Daha da önemlisi, iki eylem arasındaki zaman farkı da farklıdır! Bu sefer tetiklediğinizde, 15ms sonra bağlantıyı keser ve bir sonraki tetiklediğinizde, 22ms sonra bağlantıyı keser. Bu titreme aralığı 50Hz akımı altında çok önemlidir.

2. Hava BAlçak sesle esöndürmek Arc.

Ark oluştuktan sonra, ark hava üfleme ile söndürülebilir, buna genellikle ark üflemesi adını veririz. Ark üflemesi, ark üzerinde etkili olmak için hava akışını kullanır, bu da arkı etkili bir şekilde soğutabilir, ark bölgesindeki basıncı artırabilir ve kalan serbest gazı alabilir, bu nedenle iyi bir ark söndürme performansına sahiptir. Ark üfleme yöntemi yatay üfleme veya dikey üfleme olabilir.

Ayrıca arkın oluştuğu kısmın etrafına bazı ızgaralar eklenebilir, böylece ark kesilebilir. Bu arkın çabuk söndürülmesine yardımcı olur.

Elbette, arkı söndürmek üfleyecek birini bulmakla ilgili değildir. Temas eylemiyle oluşturulan hava akışı ark üfleme işlemini tamamlamak için kullanılabilir.

Normal şartlarda, çoğu ark üfleme yöntemi kullanılır. Sonuçta, bu yöntemin uygulama maliyeti yüksek değildir. Örneğin, çeşitli ark söndürme odalarında ark üfleme mekanizmaları ve ızgaraları olacaktır.

3. Değiştir Media.

Ortamı daha iyi yalıtım özelliklerine sahip bir ortamla değiştirirsek ve devreyi bu ortamda kesersek ark azaltılabilir. Düşünülebilecek en kolay şey vakumdur. Vakum kesicinin ark söndürme etkisi çok iyidir, ancak vakumun maliyeti yüksektir ve ömrü kısadır.

Günümüzde en yaygın kullanılan ortam sülfür hekzaflorür SF6'dır. Bu, 100 yıl önce iki Fransız kimyager Moissan ve Lebeau tarafından sentezlenen sentetik bir gazdır.

Kükürt hekzaflorürün özellikleri şunlardır:

Yüksek termal iletkenlik arkın sıcaklığını hızla uzaklaştırabilir. Renksiz, kokusuz, toksik olmayan, kararlı kimyasal özelliklere sahip ve oda sıcaklığında kimyasal reaksiyonlara eğilimli değildir. Bu nedenle, kükürt hekzaflorür, orta ve yüksek voltajlı elektrikli ekipmanlar için yalıtım ve kesme ortamı olarak enerji endüstrisinde yaygın olarak kullanılır. Ancak, kükürt hekzaflorür bir sera gazıdır ve 23.500 küresel ısınma potansiyeline (GWP) sahiptir, bu da 1 kilogram kükürt hekzaflorürün 23.500 kilogram karbondioksitle aynı etkiye sahip olduğu anlamına gelir. Bu çok ciddidir.

Güvenli, çevre dostu ve uzun ömürlü çözümler var mı?

4. Paralel Vakupunktur BENkesintiye uğratma (SVI) Sçözüm.

Bu, ilk olarak Schneider Electric tarafından önerilen ve halka ana ünitelerinde kullanılan daha güvenli ve daha çevre dostu bir çözümdür. Paralel vakum kesme çözümü, vakum ark söndürme odası ve havadaki bir izolasyon anahtarından oluşur ve az sayıda parça ve düşük maliyetle ortak üç istasyonlu anahtarlama işlemini gerçekleştirir.

SVI prensibini tanıtmak için Schneider Electric'in çözümünü örnek alalım.

Hareketli kontaklar hareket ettiğinde, akım sabit kontaklardan vakum kesiciye aktarılır. Ve hareketli kontak ile statik kontak ayrıldığı anda, kontaklar aynı potansiyelde olduğundan, ark oluşmayacağına dikkat edilmelidir.

Akım daha sonra kapalı konumda vakum kesiciden geçer. Daha sonra hareketli kontak tarafından tahrik edilen pivot çubuğu döner ve vakum kesiciyi açılıp kapanmaya zorlar.

Akım kesintisi tamamlandığında, hareketli kontak pivot çubuğunu serbest bırakır ve izolasyon pozisyonuna dönmeye devam eder. Tampon yayının etkisi altında, pivot çubuğu orijinal pozisyonuna döner ve böylece vakum kesiciyi kapatır.

Bu çözüm vakum kesicinin boyutunu ve maliyetini azaltabilir. Vakum kesici yalnızca kesme aşamasında çalıştığı için kesme sırasında geçici toparlanma voltajına dayanacaktır, ancak kısa devre kapatma kapasitesine, kısa süreli akıma dayanıklılık kapasitesine ve sürekli akıma dayanıklılık kapasitesine sahip olması gerekmez. Kapatma aşamasında akım vakum kesiciden geçmez. Dahası, kesme aşamasında akımın vakum kesiciden akması için gereken süre yalnızca birkaç milimetredir.

İzolasyon durumunda hareketli kontaklar ile sabit kontaklar kuru havada izole edilir.

İzole bir ortam olarak kuru havanın şu avantajları vardır:

Operatörler için toksik olmayan ve güvenlidir. Ekipmanın toksik gaz sızıntısı konusunda endişelenmeden halka açık yerlere yakın bir yere kurulduğundan emin olabilirsiniz.

Kirliliğe yol açmaz, kükürt hekzaflorürün yerini alır ve sera etkisinden kaçınır.

Kullanımı kolaydır. Ekipman hurdaya çıkarıldığında gazın karmaşık bir geri kazanım sürecinden geçmesine gerek kalmaz ve doğrudan serbest bırakılabilir.

Paralel vakum kesmenin avantajları olduğu ve kükürt hekzaflorür çözeltisinin yerini alma olasılığının yüksek olduğu görülebilir.

Ayrıca, tüm sürecin şu anda kullanılan üç konumlu kükürt hekzaflorür anahtarıyla aynı şekilde işletildiğini bulduk: kesme/yalıtma elde etmek için bir işlem ve topraklama elde etmek için ikinci işlem. Schneider Electric'in halka ana ünite çözümü bile kükürt hekzaflorür anahtarıyla aynı ayak izine sahiptir ve hatta bara bakır çubuklarının ve kablo ek yerlerinin yüksekliği bile değişmeden kalır. Kolayca değiştirilebilir ve orijinal Kükürt hekzaflorür şeması yeni bir şemaya dönüştürülmüştür. Bu nedenle daha çevre dostu ve daha güvenli bir çözümdür.