Tinjauan perkembangan dan karakteristik pemutus sirkuit vakum

[Tinjauan perkembangan dan karakteristik pemutus sirkuit vakum]: pemutus sirkuit vakum mengacu pada pemutus sirkuit yang kontaknya ditutup dan dibuka dalam ruang hampa.Pemutus sirkuit vakum pada awalnya dipelajari oleh Inggris dan Amerika Serikat, kemudian dikembangkan ke Jepang, Jerman, bekas Uni Soviet, dan negara lain.China mulai mempelajari teori pemutus sirkuit vakum dari tahun 1959, dan secara resmi memproduksi berbagai pemutus sirkuit vakum pada awal 1970-an.

Pemutus sirkuit vakum mengacu pada pemutus sirkuit yang kontaknya ditutup dan dibuka dalam ruang hampa.

Pemutus sirkuit vakum pada awalnya dipelajari oleh Inggris dan Amerika Serikat, kemudian dikembangkan ke Jepang, Jerman, bekas Uni Soviet, dan negara lain.China mulai mempelajari teori pemutus sirkuit vakum pada tahun 1959, dan secara resmi memproduksi berbagai jenis pemutus sirkuit vakum pada awal 1970-an.Inovasi berkelanjutan dan peningkatan teknologi manufaktur seperti pemutus vakum, mekanisme operasi, dan tingkat isolasi telah membuat pemutus sirkuit vakum berkembang pesat, dan serangkaian pencapaian signifikan telah dibuat dalam penelitian kapasitas besar, miniaturisasi, kecerdasan, dan keandalan.

Dengan keunggulan karakteristik pemadam busur yang baik, cocok untuk operasi yang sering, masa pakai listrik yang lama, keandalan operasi yang tinggi, dan periode bebas perawatan yang lama, pemutus sirkuit vakum telah banyak digunakan dalam transformasi jaringan listrik perkotaan dan pedesaan, industri kimia, metalurgi, kereta api. elektrifikasi, pertambangan dan industri lainnya di industri listrik China.Produknya berkisar dari beberapa varietas ZN1-ZN5 di masa lalu hingga lusinan model dan varietas sekarang.Nilai arus mencapai 4000A, arus putus mencapai 5OKA, bahkan 63kA, dan tegangan mencapai 35kV.

Perkembangan dan karakteristik pemutus tenaga vakum akan dilihat dari beberapa aspek utama, antara lain perkembangan pemutus arus vakum, perkembangan mekanisme operasi dan perkembangan struktur insulasi.

Pengembangan dan karakteristik penyela vakum

2.1Pengembangan penyela vakum

Gagasan menggunakan media vakum untuk memadamkan busur diajukan pada akhir abad ke-19, dan pemutus vakum paling awal diproduksi pada tahun 1920-an.Namun, karena keterbatasan teknologi vakum, material, dan tingkat teknis lainnya, saat itu tidak praktis.Sejak 1950-an, dengan perkembangan teknologi baru, banyak masalah dalam pembuatan penyela vakum telah diselesaikan, dan sakelar vakum secara bertahap mencapai tingkat praktis.Pada pertengahan 1950-an, General Electric Company Amerika Serikat memproduksi sekumpulan pemutus sirkuit vakum dengan arus pemutusan pengenal 12KA.Selanjutnya, pada akhir 1950-an, karena pengembangan penyela vakum dengan kontak medan magnet melintang, arus pemutusan pengenal dinaikkan menjadi 3OKA.Setelah tahun 1970-an, Perusahaan Listrik Toshiba Jepang berhasil mengembangkan pemutus vakum dengan kontak medan magnet memanjang, yang selanjutnya meningkatkan arus pemutusan pengenal menjadi lebih dari 5OKA.Saat ini, pemutus sirkuit vakum telah banyak digunakan dalam sistem distribusi daya 1KV dan 35kV, dan arus pemutusan terukur dapat mencapai 5OKA-100KAo.Beberapa negara juga telah memproduksi penyela vakum 72kV/84kV, tetapi jumlahnya kecil.generator tegangan tinggi DC

Dalam beberapa tahun terakhir, produksi pemutus sirkuit vakum di China juga berkembang pesat.Saat ini, teknologi penyela vakum dalam negeri setara dengan produk luar negeri.Ada penyela vakum menggunakan teknologi medan magnet vertikal dan horizontal dan teknologi kontak pengapian sentral.Kontak yang terbuat dari bahan paduan Cu Cr telah berhasil memutus pemutus vakum 5OKA dan 63kAo di China, yang telah mencapai tingkat yang lebih tinggi.Pemutus sirkuit vakum sepenuhnya dapat menggunakan pemutus vakum domestik.

2.2Karakteristik pemutus vakum

Ruang pemadam busur vakum adalah komponen kunci dari pemutus sirkuit vakum.Itu didukung dan disegel oleh kaca atau keramik.Ada kontak dinamis dan statis serta penutup pelindung di dalamnya.Ada tekanan negatif di dalam ruangan.Tingkat vakum adalah 133 × 10 Sembilan 133 × LOJPa, untuk memastikan kinerja pemadaman busur dan tingkat insulasi saat pecah.Ketika tingkat vakum menurun, kinerja pemecahannya akan berkurang secara signifikan.Oleh karena itu, ruang pemadam busur vakum tidak boleh terpengaruh oleh kekuatan eksternal apa pun, dan tidak boleh dipukul atau ditampar oleh tangan.Itu tidak akan ditekankan selama bergerak dan pemeliharaan.Dilarang meletakkan apapun pada pemutus sirkuit vakum untuk mencegah kerusakan ruang pemadam busur vakum saat jatuh.Sebelum pengiriman, pemutus sirkuit vakum harus menjalani inspeksi dan perakitan paralelisme yang ketat.Selama perawatan, semua baut ruang pemadam busur harus dikencangkan untuk memastikan tekanan seragam.

Pemutus sirkuit vakum menyela arus dan memadamkan busur di ruang pemadam busur vakum.Namun, pemutus sirkuit vakum itu sendiri tidak memiliki perangkat untuk memantau karakteristik tingkat vakum secara kualitatif dan kuantitatif, sehingga kesalahan pengurangan tingkat vakum adalah kesalahan tersembunyi.Pada saat yang sama, pengurangan tingkat vakum akan sangat mempengaruhi kemampuan pemutus sirkuit vakum untuk memutus arus berlebih, dan menyebabkan penurunan tajam dalam masa pakai pemutus sirkuit, yang akan menyebabkan ledakan sakelar saat serius.

Singkatnya, masalah utama pemutus vakum adalah tingkat vakum berkurang.Alasan utama pengurangan vakum adalah sebagai berikut.

(1) Pemutus sirkuit vakum adalah komponen yang rumit.Setelah meninggalkan pabrik, pabrik tabung elektronik mungkin mengalami kebocoran segel kaca atau keramik setelah berkali-kali mengalami benturan transportasi, guncangan pemasangan, benturan yang tidak disengaja, dll.

(2) Ada masalah dalam bahan atau proses pembuatan pemutus vakum, dan titik kebocoran muncul setelah beberapa operasi.

(3) Untuk pemutus sirkuit vakum tipe split, seperti mekanisme operasi elektromagnetik, ketika beroperasi, karena jarak yang jauh dari hubungan operasi, itu secara langsung mempengaruhi sinkronisasi, bouncing, overtravel dan karakteristik lain dari sakelar untuk mempercepat pengurangan derajat vakum.generator tegangan tinggi DC

Metode perawatan untuk mengurangi tingkat vakum dari penyela vakum:

Sering-sering amati pemutus vakum, dan secara teratur gunakan penguji vakum sakelar vakum untuk mengukur tingkat vakum pemutus vakum, untuk memastikan bahwa tingkat vakum pemutus vakum berada dalam kisaran yang ditentukan;Ketika tingkat vakum menurun, pemutus vakum harus diganti, dan tes karakteristik seperti pukulan, sinkronisasi, dan pantulan harus dilakukan dengan baik.

3. Pengembangan mekanisme operasi

Mekanisme pengoperasian merupakan salah satu aspek penting untuk mengevaluasi kinerja pemutus sirkuit vakum.Alasan utama yang memengaruhi keandalan pemutus sirkuit vakum adalah karakteristik mekanis dari mekanisme operasi.Menurut perkembangan mekanisme operasi, dapat dibagi ke dalam kategori berikut.generator tegangan tinggi DC

3.1Mekanisme pengoperasian manual

Mekanisme operasi yang mengandalkan penutupan langsung disebut mekanisme operasi manual, yang terutama digunakan untuk mengoperasikan pemutus sirkuit dengan level tegangan rendah dan arus pemutusan pengenal rendah.Mekanisme manual jarang digunakan di departemen listrik luar kecuali perusahaan industri dan pertambangan.Mekanisme pengoperasian manual memiliki struktur yang sederhana, tidak memerlukan peralatan bantu yang rumit dan memiliki kelemahan yaitu tidak dapat ditutup kembali secara otomatis dan hanya dapat dioperasikan secara lokal, yang tidak cukup aman.Oleh karena itu, mekanisme pengoperasian manual hampir digantikan oleh mekanisme pengoperasian pegas dengan penyimpanan energi manual.

3.2Mekanisme kerja elektromagnetik

Mekanisme kerja yang tertutup oleh gaya elektromagnetik disebut mekanisme kerja elektromagnetik d.Mekanisme CD17 dikembangkan dengan berkoordinasi dengan produk ZN28-12 dalam negeri.Secara struktur, itu juga diatur di depan dan di belakang pemutus vakum.

Keuntungan dari mekanisme operasi elektromagnetik adalah mekanisme sederhana, operasi yang andal, dan biaya produksi yang rendah.Kerugiannya adalah daya yang dikonsumsi oleh koil penutup terlalu besar, dan perlu disiapkan [Tinjauan perkembangan dan karakteristik pemutus sirkuit vakum]: Pemutus sirkuit vakum mengacu pada pemutus sirkuit yang kontaknya tertutup dan terbuka dalam ruang hampa.Pemutus sirkuit vakum pada awalnya dipelajari oleh Inggris dan Amerika Serikat, kemudian dikembangkan ke Jepang, Jerman, bekas Uni Soviet, dan negara lain.China mulai mempelajari teori pemutus sirkuit vakum dari tahun 1959, dan secara resmi memproduksi berbagai pemutus sirkuit vakum pada awal 1970-an.

Baterai mahal, arus penutupan besar, struktur besar, waktu pengoperasian lama, dan pangsa pasar secara bertahap berkurang.

3.3Mekanisme pengoperasian pegas Generator tegangan tinggi DC

Mekanisme pengoperasian pegas menggunakan pegas energi yang tersimpan sebagai kekuatan untuk membuat sakelar mewujudkan aksi penutupan.Ini dapat digerakkan oleh tenaga manusia atau motor AC dan DC daya kecil, sehingga daya penutup pada dasarnya tidak dipengaruhi oleh faktor eksternal (seperti tegangan catu daya, tekanan udara sumber udara, tekanan hidrolik dari sumber tekanan hidrolik), yang tidak hanya dapat mencapai kecepatan penutupan yang tinggi, tetapi juga mewujudkan operasi penutupan berulang otomatis yang cepat;Selain itu, dibandingkan dengan mekanisme operasi elektromagnetik, mekanisme operasi pegas memiliki biaya dan harga yang murah.Ini adalah mekanisme operasi yang paling umum digunakan dalam pemutus sirkuit vakum, dan pabrikannya juga lebih banyak, yang terus meningkat.Mekanisme CT17 dan CT19 tipikal, dan ZN28-17, VS1 dan VGl digunakan bersama mereka.

Umumnya, mekanisme operasi pegas memiliki ratusan bagian, dan mekanisme transmisinya relatif kompleks, dengan tingkat kegagalan yang tinggi, banyak bagian yang bergerak, dan persyaratan proses pembuatan yang tinggi.Selain itu, struktur mekanisme operasi pegas rumit, dan terdapat banyak permukaan gesekan geser, dan sebagian besar berada di bagian-bagian penting.Selama pengoperasian jangka panjang, keausan dan korosi pada bagian-bagian ini, serta kehilangan dan pengawetan pelumas, akan menyebabkan kesalahan pengoperasian.Terutama ada kekurangan berikut.

(1) Pemutus arus menolak untuk beroperasi, yaitu mengirimkan sinyal operasi ke pemutus arus tanpa menutup atau membuka.

(2) Sakelar tidak dapat ditutup atau dilepas setelah ditutup.

(3) Jika terjadi kecelakaan, tindakan proteksi relai dan pemutus arus tidak dapat diputuskan.

(4) Bakar koil penutup.

Analisis penyebab kegagalan mekanisme operasi:

Pemutus sirkuit menolak untuk beroperasi, yang mungkin disebabkan oleh hilangnya tegangan atau undervoltage dari tegangan operasi, pemutusan sirkuit operasi, pemutusan koil penutup atau koil pembuka, dan kontak yang buruk dari kontak sakelar bantu pada mekanisme.

Sakelar tidak dapat ditutup atau dibuka setelah ditutup, yang mungkin disebabkan oleh tegangan rendah dari catu daya operasi, perjalanan kontak yang berlebihan dari kontak yang bergerak dari pemutus sirkuit, pemutusan kontak interlocking dari sakelar bantu, dan terlalu sedikit koneksi antara setengah poros mekanisme operasi dan pawl;

Selama kecelakaan, aksi proteksi relai dan pemutus arus tidak dapat diputuskan.Mungkin ada benda asing di inti besi pembuka yang mencegah inti besi bertindak fleksibel, setengah poros tripping bukaan tidak dapat berputar secara fleksibel, dan rangkaian operasi bukaan terputus.

Kemungkinan alasan untuk membakar koil penutup adalah: kontaktor DC tidak dapat diputuskan setelah ditutup, sakelar bantu tidak berputar ke posisi bukaan setelah ditutup, dan sakelar bantu longgar.

3.4Mekanisme magnet permanen

Mekanisme magnet permanen menggunakan prinsip kerja baru untuk secara organik menggabungkan mekanisme elektromagnetik dengan magnet permanen, menghindari faktor merugikan yang disebabkan oleh tersandung mekanis pada posisi penutupan dan pembukaan dan sistem penguncian.Gaya penahan yang dihasilkan oleh magnet permanen dapat menjaga pemutus sirkuit vakum pada posisi menutup dan membuka ketika diperlukan energi mekanik.Itu dilengkapi dengan sistem kontrol untuk mewujudkan semua fungsi yang dibutuhkan oleh pemutus sirkuit vakum.Hal ini terutama dapat dibagi menjadi dua jenis: aktuator magnet permanen monostabil dan aktuator magnet permanen bistable.Prinsip kerja aktuator magnet permanen bistable adalah bahwa pembukaan dan penutupan aktuator bergantung pada gaya magnet permanen;Prinsip kerja mekanisme operasi magnet permanen monostabil adalah membuka dengan cepat dengan bantuan pegas penyimpan energi dan menjaga posisi bukaan.Hanya penutupan yang dapat mempertahankan gaya magnet permanen.Produk utama Trede Electric adalah aktuator magnet permanen monostable, dan perusahaan domestik terutama mengembangkan aktuator magnet permanen bistable.

Struktur aktuator magnet permanen bistable bervariasi, tetapi hanya ada dua macam prinsip: tipe kumparan ganda (tipe simetris) dan tipe kumparan tunggal (tipe asimetris).Kedua struktur ini secara singkat diperkenalkan di bawah ini.

(1) Mekanisme magnet permanen koil ganda

Mekanisme magnet permanen koil ganda ditandai dengan: menggunakan magnet permanen untuk menjaga pemutus sirkuit vakum pada posisi batas buka dan tutup masing-masing, menggunakan koil eksitasi untuk mendorong inti besi mekanisme dari posisi buka ke posisi tutup, dan menggunakan koil eksitasi lain untuk mendorong inti besi mekanisme dari posisi penutupan ke posisi pembukaan.Misalnya, mekanisme sakelar VML ABB mengadopsi struktur ini.

(2) Mekanisme magnet permanen kumparan tunggal

Mekanisme magnet permanen koil tunggal juga menggunakan magnet permanen untuk menjaga pemutus sirkuit vakum pada posisi batas pembukaan dan penutupan, tetapi satu koil penarik digunakan untuk pembukaan dan penutupan.Ada juga dua kumparan eksitasi untuk membuka dan menutup, tetapi kedua kumparan berada di sisi yang sama, dan arah aliran kumparan paralel berlawanan.Prinsipnya sama dengan mekanisme magnet permanen koil tunggal.Energi penutupan terutama berasal dari koil eksitasi, dan energi pembukaan terutama berasal dari pegas pembuka.Misalnya, pemutus sirkuit vakum yang dipasang di kolom GVR yang diluncurkan oleh Whipp&Bourne Company di Inggris mengadopsi mekanisme ini.

Menurut karakteristik mekanisme magnet permanen di atas, kelebihan dan kekurangannya dapat diringkas.Keuntungannya adalah strukturnya relatif sederhana, dibandingkan dengan mekanisme pegas, komponennya berkurang sekitar 60%;Dengan komponen yang lebih sedikit, tingkat kegagalan juga akan berkurang, sehingga keandalannya tinggi;Umur mekanisme yang panjang;Ukuran kecil dan ringan.Kerugiannya adalah dalam hal karakteristik bukaan, karena inti besi yang bergerak berpartisipasi dalam gerakan bukaan, inersia gerak sistem gerak meningkat secara signifikan saat membuka, yang sangat tidak menguntungkan untuk meningkatkan kecepatan bukaan yang kaku;Karena daya operasi yang tinggi, itu dibatasi oleh kapasitas kapasitor.

4. Pengembangan struktur insulasi

Menurut statistik dan analisis jenis kecelakaan pada pengoperasian pemutus arus tegangan tinggi pada sistem tenaga listrik nasional berdasarkan data historis yang relevan, kegagalan membuka menyumbang 22,67%;Penolakan untuk bekerja sama menyumbang 6,48%;Kecelakaan pecah dan bikin menyumbang 9,07%;Kecelakaan isolasi menyumbang 35,47%;Kecelakaan salah operasi menyumbang 7,02%;Kecelakaan penutupan sungai mencapai 7,95%;Kekuatan eksternal dan kecelakaan lainnya menyumbang 11.439 bruto, di mana kecelakaan isolasi dan kecelakaan penolakan pemisahan adalah yang paling menonjol, terhitung sekitar 60% dari semua kecelakaan.Oleh karena itu, struktur insulasi juga merupakan titik kunci dari pemutus sirkuit vakum.Menurut perubahan dan perkembangan insulasi kolom fase, pada dasarnya dapat dibagi menjadi tiga generasi: insulasi udara, insulasi komposit, dan insulasi tiang tertutup rapat.