Güç sistemlerinin sürekli gelişmesiyle birlikte vakumlu devre kesicilerin kullanımı da artıyor ve bu da onların avantajlarından ayrılamaz.Ancak her zaman bazı dezavantajlar vardır. Örneğin vakumlu devre kesicilerin aşırı gerilim problemi onların geliştirme hızını bir miktar etkilemiştir. Bu nedenle vakumlu devre kesicilerdeki aşırı gerilimi azaltmanın veya önlemenin yollarını bulmamız gerekiyor. Aşağıda, Huadian Vakumlu Devre Kesici|VS1 Vakumlu Devre Kesici Üreticisi, vakumlu devre kesicilerle ilgili aşırı gerilim türlerini ve koruma önlemlerini açıklayacaktır.
I. Vakumlu Devre Kesicilerin Ana Aşırı Gerilim Tipleri
Vakumlu devre kesicilerin çalışma aşırı gerilimleri esas olarak açma (kesme) işlemi sırasında meydana gelir ve aşağıdaki üç tip yaygındır:
1. Akım-Kesme Aşırı Gerilimi
Mekanizma: Vakumlu devre kesiciler son derece güçlü ark-söndürme yeteneklerine sahiptir. Küçük bir AC akımı kesildiğinde (yüksüz bir transformatörün veya motorun başlatma akımı gibi), akım doğal sıfır-geçiş noktasından önce zorla kesilebilir (yani akımın-kesilmesi). Bu sırada, endüktif yükte (motor sargıları gibi) depolanan manyetik enerji, yükün eşdeğer kapasitansını yükleyerek elektrik alan enerjisine dönüştürülecek ve böylece son derece yüksek aşırı gerilimler üretilecektir.
Özellikler: Aşırı gerilim genliği, mevcut-kesme değerinin büyüklüğü ve yük endüktansı ile ilgilidir. Geçerli-kesme değeri ne kadar büyük olursa, aşırı gerilim de o kadar yüksek olur. Bu, vakumlu devre kesicilerde en yaygın aşırı gerilim türüdür.
2.Çoklu Yeniden-Ateşleme Aşırı Gerilimi (Yüksek-Frekanslı Çoklu Yeniden-Ateşleme Aşırı Gerilimi)
Mekanizma: Devre kesici devreye girdikten sonra kontaklar arasındaki mesafe çok küçüktür. Kontaklar arasındaki toparlanma voltajı (güç frekansı toparlanma voltajı), kesinti sırasında kontak ortamının yalıtım gücünden daha yüksekse, boşluk tekrar bozulacaktır (yeniden-ateşleme). Vakum ortamının son derece hızlı geri kazanımı nedeniyle, bu işlem mikrosaniyeler içinde birçok kez gerçekleşebilir (yüksek-frekanslı yeniden{-ateşleme). Her yeniden-ateşlemeye, yüksek-frekanslı bir akımın sönmesi ve enerjinin yeniden enjekte edilmesi eşlik eder; bu da kümülatif bir etki yoluyla sürekli olarak yüke enerji pompalayarak aşırı voltajın adım adım yükselmesine neden olur.
Özellikleri: Bu tür aşırı gerilimin yüksek bir dikliği ve büyük genliği vardır ve motorların dönüşler arası yalıtımı ve boylamsal yalıtımı için önemli bir tehdit oluşturur. Çoğunlukla yüksek-voltajlı motorlar veya yüksüz transformatörler kesildiğinde meydana gelir.
3. Kapasitif Yük Kesintisi Aşırı Gerilimi
Mekanizma: Bir kapasitör kümesini keserken, arkın yeniden ateşlenmesi nedeniyle yüksek-genlikli ve yüksek-frekanslı aşırı gerilimler üretilir. Devre kesicinin kesintiden sonra yeniden-ateşlenmesi, önceden yüklenmiş bir grup kapasitörün ark yoluyla başka bir grup kapasitöre deşarj olması, yüksek-frekanslı salınımlar oluşturarak voltajda keskin bir artışa yol açmasına eşdeğerdir.
Özellikleri: Bu durum, kapasitörlerin ve devre kesicilerin güvenliğini ciddi şekilde tehdit eden aşırı yüksek aşırı gerilimlere (genellikle toprağa giden gerilimin 2-3 katı veya hatta daha yüksek) neden olabilir.
II. Vakumlu Devre Kesiciler İçin Aşırı Gerilim Koruma Önlemleri
Yukarıda-belirtilen aşırı gerilim türleri için koruma, genellikle "bloke etme" (mevcut-kesme değerini azaltarak) ve "boşaltma" (bir deşarj yolu sağlayarak veya enerjiyi emerek) kombinasyonu yoluyla elde edilir. Ortak koruma önlemleri aşağıdakileri içerir:
1. Bir Direnç-Kapasitör Emicisinin (RC Soğurma Cihazı) Takılması
Prensip: Yük tarafında seri ve paralel bağlanan bir direnç (R) ve bir kondansatörden (C) oluşur.
Kapasitör (C): Yükün dalgalanma empedansını azaltır, aşırı voltajın yükselişini yavaşlatır ve böylece yeniden ateşleme aşırı voltajının yüksek-frekans bileşenini azaltır.
Direnç (R): Enerjiyi dağıtır, salınımı bastırır ve kapasitör ile yük endüktansı arasındaki rezonansı önler.
Uygulanabilir Senaryolar: Öncelikle motorları ve transformatörleri korumak için kullanılır; özellikle çoklu yeniden ateşleme aşırı gerilimlerini ve akımı-kesen aşırı gerilimleri bastırmada etkilidir.
Avantajları: Aşırı gerilimlerin hem genliğini hem de dikliğini sınırlayan kararlı koruma etkisi.
Dezavantajları: Daha büyük boyut, daha yüksek maliyet ve uzun-dönemli direnç ısıtması nedeniyle enerji tüketimi.
2. Çinko Oksit Parafudrların (MOA) Kurulumu
Prensip: Çinko oksit varistörlerin mükemmel doğrusal olmayan volt-amper özelliklerinin kullanılması. Normal çalışma voltajı altında, tutucu yüksek-direnç durumundadır (mikroamper-seviyeli kaçak akım); Bir aşırı gerilim meydana geldiğinde ve çalışma eşiğini aştığında, hızlı bir şekilde iletime geçerek aşırı gerilim enerjisini toprağa boşaltır ve böylece gerilimi ekipman yalıtımının dayanabileceği aralık dahilinde sıkıştırır.
Tip Farklılaşması:
Sıradan Dağıtım Tipi Parafudrlar: Öncelikle yıldırım aşırı gerilimlerini sınırlamak için kullanılır.
Özel Döner Makine Tipi Parafudrlar: Motorları korumak için özel olarak tasarlanmıştır, daha düşük artık gerilime sahiptir ve motorun yalıtım seviyesine daha iyi uyum sağlar.
Uygulanabilir Senaryolar: Öncelikle mevcut-kesme aşırı gerilimlerini sınırlamak için kullanılır. Sıradan parafudrların, dik dalga ön kenarlarında çoklu yeniden ateşleme aşırı gerilimlerine karşı yavaş tepki hızına sahip olduğu ve koruma etkisinin sınırlı olabileceği dikkate alınmalıdır; genellikle RC (Dirençli Akım Tutucular) ile birlikte kullanılmaları gerekir.
3. Bir indüktör-kapasitör (L-C) filtresi takın
Prensip: Bir indüktör (L), yük tarafında paralel bir kapasitöre (C) seri olarak bağlanır. İndüktör yüksek-frekanslı akımı bloke eder ve kapasitör voltaj değişim hızını (du/dt) azaltır. Kombinasyon, yüksek-frekanslı salınım bileşenlerini etkili bir şekilde filtreleyerek aşırı gerilim oluşma sürecini temel olarak yavaşlatır.
Uygulanabilir Senaryolar: Son derece yüksek aşırı gerilim koruma gereksinimlerine sahip yerler (örneğin, özel motorlar, kritik ekipmanlar).
4. Düşük akım-kesme değerine sahip bir vakumlu devre kesici seçin
Prensip: Aşırı gerilimin kaynağında ele alınması. Bir vakumlu devre kesicinin akım-kesme değeri kontak malzemesiyle yakından ilgilidir. Düşük-akım-kesme-değeri kontak malzemelerinin kullanılması (örneğin, özel işleme tabi tutulmuş CuCr (bakır{-krom) malzemesi), mevcut-kesme değerini çok düşük bir düzeye (örneğin, 0,5A - 2A) düşürebilir, böylece kaynağındaki aşırı voltajın genliği önemli ölçüde azaltılabilir.
Değerlendirme: Bu en ideal koruyucu önlemdir ancak malzeme işleme ve maliyet sınırlamaları nedeniyle bazen diğer koruyucu cihazlarla birlikte kullanılması gerekir.
5. Paralel bir direnç veya kapasitör takın
Prensip: Devre kesici kontaklarına paralel olarak bir direnç veya kapasitör bağlayın.
Paralel direnç: Yeniden ateşleme sırasında toparlanma gerilimi artış hızını azaltarak yeniden ateşleme olasılığını azaltır.
Paralel kapasitör: Kontaklar arasındaki toparlanma voltajının dikliğini azaltır.
Değerlendirme: Bu yöntem genellikle devre kesicinin dahili tasarımına entegre edilir; saha kurulumu nadirdir.
Özet ve Seçim Önerileri
Pratik mühendislik uygulamalarında tek bir ölçüm genellikle tek başına kullanılmaz. Bunun yerine, korunan nesnenin değeri ve önemine dayalı olarak bir dizi koruma önlemi uygulanır:
Sıradan transformatörler/hatlar için: Genellikle düşük-akım-kesme-değerli vakumlu devre kesiciler seçilir ve yedek koruma için bara tarafına genel-amaçlı çinko oksit aşırı gerilim arestörleri takılır.
Yüksek-voltajlı motorlar için: Motorların yalıtım seviyeleri daha düşüktür ve dik dalgalanmalara karşı hassastır. RC soğurucuları (yeniden ateşleme aşırı gerilimlerini bastırmak ve dikliği azaltmak için) ve dönen elektrikli makineler için (enerji-tipi aşırı gerilimleri sınırlamak için) özel aşırı gerilim arestörlerini kullanan birleşik bir koruma şeması önerilir.
Kapasitör bankları için: Devre kesici tarafına, tercihen kapasitörlerin yakınına, boşluksuz çinko oksit parafudrların (kondansatör korumasına adanmış) takılması önerilir. Bazen ani akımları ve aşırı gerilimleri bastırmak için seri reaktörlere de ihtiyaç duyulur.
2007 yılında kurulan Shaanxi Huadian Electric Co., Ltd., on beş yıldır güç dağıtım anahtarı kontrol ekipmanları alanında derinden yer almaktadır. Sadece ana akım yerli sabit mıknatıslı vakumlu devre kesici VS1/VEGM'nin Ar-Ge'sine katılmakla kalmadık, aynı zamanda yalnızca sektördeki sıkıntılı noktaların üstesinden gelmek ve güç sistemlerinin güvenli çalışmasını güvence altına almak için yıllık gelirimizin yaklaşık %7-%8'ini Ar-Ge'ye yatırdık. Ana VEGM serimiz sağlam-kapalı bir direk tasarımını benimser. APG teknolojisini kullanan vakum kesici ve üst ve alt çıkış terminalleri tamamen yüksek performanslı epoksi reçineye gömülüdür. Bu, yalıtımın toz ve nem erozyonu sorununu tamamen çözmekle kalmaz, aynı zamanda devre kesicinin mekanik şoka karşı direncini de arttırır. İster yüksek rakımların aşırı soğuklarında ister endüstriyel tesislerin tozlu ortamında olsun, Shaanxi Huadian devre kesiciler istikrarlı bir şekilde çalışabilir. Lütfen bizimle iletişime geçin:pannie@hdswitchgear.com.
