Conoscenza di base dell'interruttore in vuoto ad alta tensione
2023-02-22
L'influenza di varie caratteristiche meccaniche sulle prestazioni del prodotto La qualità delle caratteristiche meccaniche del prodotto ha un rapporto importante con le varie proprietà elettriche del prodotto e influisce sull'affidabilità del funzionamento del prodotto. Per misurare le prestazioni delinterruttore in vuoto, le prestazioni della stessa camera di isolamento sottovuoto sono importanti, ma anche le caratteristiche meccaniche giocano un ruolo decisivo. La relazione tra ciascun parametro caratteristico meccanico e le prestazioni del prodotto è descritta come segue:
1. Distanza di apertura La distanza di apertura dei contatti dipende principalmente dalla tensione nominale e dai requisiti di tensione di tenuta dell'interruttore sottovuoto. Generalmente, quando la tensione nominale è bassa, la distanza di apertura dei contatti viene scelta minore. Tuttavia, se la distanza di apertura è troppo piccola, il potere di interruzione e il livello di tensione di tenuta ne risentiranno. Se la distanza di apertura è troppo grande, anche se il livello di tensione di tenuta può essere aumentato, ridurrà la vita utile dei soffietti dell'ampolla in vuoto. Durante la progettazione, la distanza di apertura dovrebbe essere selezionata quanto più piccola possibile a condizione di soddisfare i requisiti di tensione di funzionamento. La distanza di apertura di un interruttore automatico in vuoto da 10 kV è solitamente compresa tra 8 e 12 mm e quella di un interruttore automatico in vuoto da 35 kV è compresa tra 30 e 40 mm.
2. Quando non c'è forza esterna sulla pressione di contatto, il contatto mobile genererà una forza di chiusura sulla cavità interna sotto l'azione della pressione atmosferica per farla chiudere con il contatto statico, che si chiama forza di chiusura automatica, e la sua la dimensione dipende dalla porta del diametro del soffietto. Quando la camera di estinzione dell'arco è funzionante, la forza è troppo piccola per garantire un buon contatto elettrico tra i contatti mobili e statici e deve essere applicata una pressione esterna. La somma della pressione applicata e della forza di chiusura automatica è chiamata pressione di contatto del contatto. Questa pressione di contatto ha i seguenti effetti:
(1) Garantire un buon contatto tra i contatti dinamici e statici e rendere la resistenza di contatto inferiore al valore specificato.
(2) Soddisfare i requisiti di stabilità dinamica nello stato di cortocircuito nominale. La pressione di contatto dovrebbe essere maggiore della forza repulsiva tra i contatti nello stato di cortocircuito nominale, in modo da garantire la chiusura completa e nessun danno in questo stato.
(3) Sopprimere il rimbalzo di chiusura. Il contatto può essere ammortizzato quando si scontra e l'energia cinetica della collisione viene convertita nell'energia potenziale della molla e il rimbalzo del contatto viene trattenuto.
(4) Fornire una forza di accelerazione per l'apertura. Quando la pressione di contatto è elevata, il contatto mobile ottiene una forza di apertura maggiore, che è facile da rompere e fonderà i giunti di saldatura, aumenterà l'accelerazione iniziale dell'apertura, ridurrà il tempo di arco e migliorerà la capacità di rottura. La pressione di contatto del contatto è un parametro molto importante, ed è più adatto ad essere selezionato dopo numerose verifiche e test nella progettazione iniziale del prodotto. Se la pressione di contatto è troppo piccola, non può soddisfare i requisiti degli aspetti di cui sopra; ma se la pressione di contatto è troppo elevata, da un lato, è necessario aumentare il lavoro di chiusura e, dall'altro, devono essere migliorate anche le esigenze di resistenza meccanica della camera di estinzione dell'arco e dell'intera macchina. Non è economico.
3. Corsa di contatto (o corsa di compressione)
Allo stato attuale, l'interruttore sottovuoto adotta senza eccezioni il metodo di contatto di tipo testa a testa. Dopo che il contatto mobile ha colpito il contatto fisso, non può avanzare ulteriormente e la pressione di contatto del contatto è fornita da ciascuna molla di compressione del contatto polare (a volte chiamata molla di chiusura). La cosiddetta corsa di contatto è la distanza tra il contatto del contatto dell'interruttore e l'estremità della forza della molla di pressione del contatto che continua a spostarsi fino alla fine del contatto, ovvero la distanza di compressione della molla di contatto, quindi è anche chiamata corsa di compressione.
La corsa di contatto ha due funzioni, una è quella di premere la molla di contatto per fornire pressione di contatto al contatto di accoppiamento; l'altro è garantire che una certa pressione di contatto sia ancora mantenuta dopo il funzionamento e la rettifica, in modo che possa essere contattata in modo affidabile. Generalmente, la corsa di contatto può essere compresa tra il 20% e il 30% circa della distanza di apertura e l'interruttore sottovuoto da 10 kV è di circa 3-4 mm.
Nella struttura attuale delinterruttore in vuoto, la molla di chiusura dei contatti è studiata per avere una notevole precompressione e prepressione anche in posizione di apertura. Questo per fare in modo che il contatto mobile abbia una forza considerevole per resistere alla forza elettrica e non ritrarsi quando il contatto mobile non ha toccato il contatto statico durante il processo di chiusura. Quando il contatto tocca il momento, la pressione di contatto aumenta improvvisamente al valore di pre-pressione per impedire il rimbalzo di chiusura, che è sufficiente per resistere alla repulsione elettrica e rendere il contatto in buono stato all'inizio; man mano che la corsa di contatto avanza, la pressione di contatto tra i contatti aumenta gradualmente e quando la corsa di contatto termina, la pressione di contatto raggiunge il valore di progetto. La corsa di contatto non comprende il campo di precompressione della molla di chiusura, che in realtà è la seconda corsa di compressione della molla di chiusura.
4. Velocità media di chiusura La velocità media di chiusura influisce principalmente sull'erosione elettrica dei contatti. Se la velocità di commutazione è troppo bassa, il tempo di pre-rottura sarà lungo, l'arco esisterà a lungo, la superficie di contatto sarà molto usurata e anche i contatti saranno saldati e bloccati, il che ridurrà la vita elettrica della camera di estinzione dell'arco. Tuttavia, se la velocità è troppo elevata, si verificherà facilmente un rimbalzo di chiusura e aumenterà anche la potenza di uscita del meccanismo operativo, il che avrà un grande impatto meccanico sulla camera di estinzione dell'arco e sull'intera macchina e influirà sull'affidabilità e sulla meccanica vita del prodotto. La velocità media di chiusura è solitamente di circa 0,6 m/s.
5. Velocità media di apertura La velocità di apertura dell'interruttore è generalmente la più veloce possibile, in modo che la prima fase di apertura possa interrompere la corrente di guasto 2~3ms prima che la corrente si avvicini a 0; in caso contrario, la prima fase di apertura non può essere aperta e passando alla fase successiva, la prima fase di apertura originaria diventa l'ultima fase di apertura, il tempo d'arco si allunga, la difficoltà di rottura aumenta e anche la rottura fallisce. Tuttavia, se la velocità di apertura è troppo elevata, anche il rimbalzo dell'apertura è elevato. Se il rimbalzo è troppo grande e la vibrazione è troppo forte, è facile che si riaccenda, quindi la velocità di apertura dovrebbe tenere conto anche di questo aspetto. La velocità di apertura dipende principalmente dall'accumulo di energia della molla di contatto in movimento e della molla di apertura durante la chiusura. Per aumentare la velocità di apertura, è possibile aumentare l'accumulo di energia della molla di apertura e anche la compressione della molla di chiusura. Ciò aumenterà inevitabilmente la potenza di uscita del comando e la resistenza meccanica dell'intera macchina, riducendo gli indicatori tecnici ed economici. Dopo anni di test, si ritiene che la velocità media di apertura di un interruttore in vuoto da 10kV possa essere garantita pari a 0,95-1,2 m/s.
6. Tempo di rimbalzo di chiusura Il tempo di rimbalzo di chiusura è il tempo che intercorre tra il momento in cui l'interruttore è rumoroso, il momento in cui il contatto prima tocca e poi si separa, può toccare e uscire di nuovo e raggiunge il suo contatto stabile.
Questo parametro non è chiaramente stabilito negli standard stranieri. Alla fine del 1989, il Dipartimento per l'Energia Elettrica del Ministero dell'Energia propose che il tempo di rimbalzo di chiusura degli interruttori in vuoto fosse inferiore a 2 ms. Perché il tempo di rimbalzo di chiusura è inferiore a 2 ms? Il motivo principale è che il momento di chiusura e rimbalzo causerà oscillazioni ad alta frequenza L.C nel sistema di alimentazione o nell'apparecchiatura e la sovratensione generata dall'oscillazione può causare danni o addirittura danni all'isolamento delle apparecchiature elettriche. Quando il rimbalzo di chiusura è inferiore a 2 ms, non verrà generata alcuna sovratensione elevata, l'isolamento dell'apparecchiatura non verrà danneggiato e non vi sarà alcuna saldatura tra i contatti mobili e statici durante la chiusura.
7. Asincronia in chiusura e in apertura Se l'asincronia in chiusura è troppo grande, facilmente causerà il rimbalzo in chiusura, perché l'impulso di movimento emesso dal meccanismo viene sopportato solo dal contatto della prima fase di chiusura. Se l'asincronia dell'apertura è troppo grande, il tempo d'arco del tubo di fase post-apertura sarà prolungato e la capacità di interruzione sarà ridotta.
L'asincronicità della chiusura e dell'apertura generalmente esiste contemporaneamente, quindi l'asincronicità della chiusura viene regolata e l'asincronicità dell'apertura è garantita. Il prodotto richiede che l'asincronia di chiusura e apertura sia inferiore a 2 ms.
8. Orario di chiusura e apertura
Per tempo di apertura e chiusura si intende il periodo di tempo dal momento in cui viene eccitato il terminale della bobina di manovra al momento in cui i contatti tripolari sono tutti chiusi o separati.
Le bobine di chiusura e apertura sono progettate per lavori di breve durata. Il tempo di accensione della bobina di chiusura è inferiore a 100 ms e quello della bobina di apertura è inferiore a 60 ms. I tempi di apertura e chiusura vengono generalmente regolati quando l'interruttore lascia la fabbrica e non è necessario spostarlo nuovamente.
Quando l'interruttore automatico viene utilizzato nel sistema di generazione di energia e cortocircuitato vicino all'alimentazione, la corrente di guasto diminuisce lentamente. Se il tempo di apertura è molto breve, la corrente di guasto interrotta dall'interruttore può contenere una grande componente CC e la condizione di interruzione è anche peggiore. , che è molto dannoso per l'apertura dell'interruttore. Pertanto, è consigliabile progettare il tempo di apertura dell'interruttore in vuoto utilizzato nel sistema di generazione di energia il più lungo possibile.
9. Resistenza del circuito
x
10. Sistema di contatto
I contatti diinterruttori in vuotospesso adottano contatti di tipo culo.
Poiché la distanza tra i contatti mobili e statici di un interruttore generale in vuoto nello stato di apertura è di soli 16 mm, è difficile realizzare superfici di contatto di altre forme e anche il danno dell'arco di azione istantanea sulla superficie di contatto piana è ridotto . Uno dei vantaggi di un interruttore automatico in vuoto è la sua piccola dimensione, e i contatti mobili e statici devono operare in uno spazio di vuoto assoluto. Se viene trasformato in altri metodi di aggancio, il volume dell'interruttore stesso sarà aumentato e l'interruttore sarà più piccolo.
1. Distanza di apertura La distanza di apertura dei contatti dipende principalmente dalla tensione nominale e dai requisiti di tensione di tenuta dell'interruttore sottovuoto. Generalmente, quando la tensione nominale è bassa, la distanza di apertura dei contatti viene scelta minore. Tuttavia, se la distanza di apertura è troppo piccola, il potere di interruzione e il livello di tensione di tenuta ne risentiranno. Se la distanza di apertura è troppo grande, anche se il livello di tensione di tenuta può essere aumentato, ridurrà la vita utile dei soffietti dell'ampolla in vuoto. Durante la progettazione, la distanza di apertura dovrebbe essere selezionata quanto più piccola possibile a condizione di soddisfare i requisiti di tensione di funzionamento. La distanza di apertura di un interruttore automatico in vuoto da 10 kV è solitamente compresa tra 8 e 12 mm e quella di un interruttore automatico in vuoto da 35 kV è compresa tra 30 e 40 mm.
2. Quando non c'è forza esterna sulla pressione di contatto, il contatto mobile genererà una forza di chiusura sulla cavità interna sotto l'azione della pressione atmosferica per farla chiudere con il contatto statico, che si chiama forza di chiusura automatica, e la sua la dimensione dipende dalla porta del diametro del soffietto. Quando la camera di estinzione dell'arco è funzionante, la forza è troppo piccola per garantire un buon contatto elettrico tra i contatti mobili e statici e deve essere applicata una pressione esterna. La somma della pressione applicata e della forza di chiusura automatica è chiamata pressione di contatto del contatto. Questa pressione di contatto ha i seguenti effetti:
(1) Garantire un buon contatto tra i contatti dinamici e statici e rendere la resistenza di contatto inferiore al valore specificato.
(2) Soddisfare i requisiti di stabilità dinamica nello stato di cortocircuito nominale. La pressione di contatto dovrebbe essere maggiore della forza repulsiva tra i contatti nello stato di cortocircuito nominale, in modo da garantire la chiusura completa e nessun danno in questo stato.
(3) Sopprimere il rimbalzo di chiusura. Il contatto può essere ammortizzato quando si scontra e l'energia cinetica della collisione viene convertita nell'energia potenziale della molla e il rimbalzo del contatto viene trattenuto.
(4) Fornire una forza di accelerazione per l'apertura. Quando la pressione di contatto è elevata, il contatto mobile ottiene una forza di apertura maggiore, che è facile da rompere e fonderà i giunti di saldatura, aumenterà l'accelerazione iniziale dell'apertura, ridurrà il tempo di arco e migliorerà la capacità di rottura. La pressione di contatto del contatto è un parametro molto importante, ed è più adatto ad essere selezionato dopo numerose verifiche e test nella progettazione iniziale del prodotto. Se la pressione di contatto è troppo piccola, non può soddisfare i requisiti degli aspetti di cui sopra; ma se la pressione di contatto è troppo elevata, da un lato, è necessario aumentare il lavoro di chiusura e, dall'altro, devono essere migliorate anche le esigenze di resistenza meccanica della camera di estinzione dell'arco e dell'intera macchina. Non è economico.
3. Corsa di contatto (o corsa di compressione)
Allo stato attuale, l'interruttore sottovuoto adotta senza eccezioni il metodo di contatto di tipo testa a testa. Dopo che il contatto mobile ha colpito il contatto fisso, non può avanzare ulteriormente e la pressione di contatto del contatto è fornita da ciascuna molla di compressione del contatto polare (a volte chiamata molla di chiusura). La cosiddetta corsa di contatto è la distanza tra il contatto del contatto dell'interruttore e l'estremità della forza della molla di pressione del contatto che continua a spostarsi fino alla fine del contatto, ovvero la distanza di compressione della molla di contatto, quindi è anche chiamata corsa di compressione.
La corsa di contatto ha due funzioni, una è quella di premere la molla di contatto per fornire pressione di contatto al contatto di accoppiamento; l'altro è garantire che una certa pressione di contatto sia ancora mantenuta dopo il funzionamento e la rettifica, in modo che possa essere contattata in modo affidabile. Generalmente, la corsa di contatto può essere compresa tra il 20% e il 30% circa della distanza di apertura e l'interruttore sottovuoto da 10 kV è di circa 3-4 mm.
Nella struttura attuale delinterruttore in vuoto, la molla di chiusura dei contatti è studiata per avere una notevole precompressione e prepressione anche in posizione di apertura. Questo per fare in modo che il contatto mobile abbia una forza considerevole per resistere alla forza elettrica e non ritrarsi quando il contatto mobile non ha toccato il contatto statico durante il processo di chiusura. Quando il contatto tocca il momento, la pressione di contatto aumenta improvvisamente al valore di pre-pressione per impedire il rimbalzo di chiusura, che è sufficiente per resistere alla repulsione elettrica e rendere il contatto in buono stato all'inizio; man mano che la corsa di contatto avanza, la pressione di contatto tra i contatti aumenta gradualmente e quando la corsa di contatto termina, la pressione di contatto raggiunge il valore di progetto. La corsa di contatto non comprende il campo di precompressione della molla di chiusura, che in realtà è la seconda corsa di compressione della molla di chiusura.
4. Velocità media di chiusura La velocità media di chiusura influisce principalmente sull'erosione elettrica dei contatti. Se la velocità di commutazione è troppo bassa, il tempo di pre-rottura sarà lungo, l'arco esisterà a lungo, la superficie di contatto sarà molto usurata e anche i contatti saranno saldati e bloccati, il che ridurrà la vita elettrica della camera di estinzione dell'arco. Tuttavia, se la velocità è troppo elevata, si verificherà facilmente un rimbalzo di chiusura e aumenterà anche la potenza di uscita del meccanismo operativo, il che avrà un grande impatto meccanico sulla camera di estinzione dell'arco e sull'intera macchina e influirà sull'affidabilità e sulla meccanica vita del prodotto. La velocità media di chiusura è solitamente di circa 0,6 m/s.
5. Velocità media di apertura La velocità di apertura dell'interruttore è generalmente la più veloce possibile, in modo che la prima fase di apertura possa interrompere la corrente di guasto 2~3ms prima che la corrente si avvicini a 0; in caso contrario, la prima fase di apertura non può essere aperta e passando alla fase successiva, la prima fase di apertura originaria diventa l'ultima fase di apertura, il tempo d'arco si allunga, la difficoltà di rottura aumenta e anche la rottura fallisce. Tuttavia, se la velocità di apertura è troppo elevata, anche il rimbalzo dell'apertura è elevato. Se il rimbalzo è troppo grande e la vibrazione è troppo forte, è facile che si riaccenda, quindi la velocità di apertura dovrebbe tenere conto anche di questo aspetto. La velocità di apertura dipende principalmente dall'accumulo di energia della molla di contatto in movimento e della molla di apertura durante la chiusura. Per aumentare la velocità di apertura, è possibile aumentare l'accumulo di energia della molla di apertura e anche la compressione della molla di chiusura. Ciò aumenterà inevitabilmente la potenza di uscita del comando e la resistenza meccanica dell'intera macchina, riducendo gli indicatori tecnici ed economici. Dopo anni di test, si ritiene che la velocità media di apertura di un interruttore in vuoto da 10kV possa essere garantita pari a 0,95-1,2 m/s.
6. Tempo di rimbalzo di chiusura Il tempo di rimbalzo di chiusura è il tempo che intercorre tra il momento in cui l'interruttore è rumoroso, il momento in cui il contatto prima tocca e poi si separa, può toccare e uscire di nuovo e raggiunge il suo contatto stabile.
Questo parametro non è chiaramente stabilito negli standard stranieri. Alla fine del 1989, il Dipartimento per l'Energia Elettrica del Ministero dell'Energia propose che il tempo di rimbalzo di chiusura degli interruttori in vuoto fosse inferiore a 2 ms. Perché il tempo di rimbalzo di chiusura è inferiore a 2 ms? Il motivo principale è che il momento di chiusura e rimbalzo causerà oscillazioni ad alta frequenza L.C nel sistema di alimentazione o nell'apparecchiatura e la sovratensione generata dall'oscillazione può causare danni o addirittura danni all'isolamento delle apparecchiature elettriche. Quando il rimbalzo di chiusura è inferiore a 2 ms, non verrà generata alcuna sovratensione elevata, l'isolamento dell'apparecchiatura non verrà danneggiato e non vi sarà alcuna saldatura tra i contatti mobili e statici durante la chiusura.
7. Asincronia in chiusura e in apertura Se l'asincronia in chiusura è troppo grande, facilmente causerà il rimbalzo in chiusura, perché l'impulso di movimento emesso dal meccanismo viene sopportato solo dal contatto della prima fase di chiusura. Se l'asincronia dell'apertura è troppo grande, il tempo d'arco del tubo di fase post-apertura sarà prolungato e la capacità di interruzione sarà ridotta.
L'asincronicità della chiusura e dell'apertura generalmente esiste contemporaneamente, quindi l'asincronicità della chiusura viene regolata e l'asincronicità dell'apertura è garantita. Il prodotto richiede che l'asincronia di chiusura e apertura sia inferiore a 2 ms.
8. Orario di chiusura e apertura
Per tempo di apertura e chiusura si intende il periodo di tempo dal momento in cui viene eccitato il terminale della bobina di manovra al momento in cui i contatti tripolari sono tutti chiusi o separati.
Le bobine di chiusura e apertura sono progettate per lavori di breve durata. Il tempo di accensione della bobina di chiusura è inferiore a 100 ms e quello della bobina di apertura è inferiore a 60 ms. I tempi di apertura e chiusura vengono generalmente regolati quando l'interruttore lascia la fabbrica e non è necessario spostarlo nuovamente.
Quando l'interruttore automatico viene utilizzato nel sistema di generazione di energia e cortocircuitato vicino all'alimentazione, la corrente di guasto diminuisce lentamente. Se il tempo di apertura è molto breve, la corrente di guasto interrotta dall'interruttore può contenere una grande componente CC e la condizione di interruzione è anche peggiore. , che è molto dannoso per l'apertura dell'interruttore. Pertanto, è consigliabile progettare il tempo di apertura dell'interruttore in vuoto utilizzato nel sistema di generazione di energia il più lungo possibile.
9. Resistenza del circuito
x
10. Sistema di contatto
I contatti diinterruttori in vuotospesso adottano contatti di tipo culo.
Poiché la distanza tra i contatti mobili e statici di un interruttore generale in vuoto nello stato di apertura è di soli 16 mm, è difficile realizzare superfici di contatto di altre forme e anche il danno dell'arco di azione istantanea sulla superficie di contatto piana è ridotto . Uno dei vantaggi di un interruttore automatico in vuoto è la sua piccola dimensione, e i contatti mobili e statici devono operare in uno spazio di vuoto assoluto. Se viene trasformato in altri metodi di aggancio, il volume dell'interruttore stesso sarà aumentato e l'interruttore sarà più piccolo.
Uno dei vantaggi di un interruttore automatico in vuoto è la sua piccola dimensione, e i contatti mobili e statici devono operare in uno spazio di vuoto assoluto. Se viene trasformato in altri metodi di aggancio, aumenterà anche il volume dell'interruttore stesso!
