고전압 진공 회로 차단기 - 설계 및 작동 원리

전기에서 전기 회로를 전환하도록 설계된 최신 고전압 장비 중에서 진공 회로 차단기에 특별한 장소가 할당됩니다. 그들은 6 ~ 35kV의 네트워크에서 널리 사용되며 110kV 또는 220kV 포함 체계에서는 덜 자주 사용됩니다.

정격 차단 전류는 20 ~ 40kA이고 전기 역학적 저항은 약 50 ÷ 100입니다. 이러한 회로 차단기 또는 고장의 총 트리핑 시간은 약 45밀리초입니다.

회로의 각 단계는 절연체로 확실하게 분리되며 동시에 모든 장비는 하나의 공통 드라이브에 구조적으로 조립됩니다. 변전소 모선은 스위치의 입력 단자에 연결되고 출력 단자는 출력 단자에 연결됩니다.

전원 접점은 함께 눌러진 진공 회로 차단기 내에서 작동하여 최소한의 접촉 저항과 부하 및 비상 전류 모두의 안정적인 통과를 제공합니다.

접촉 시스템의 상부는 영구적으로 고정되어 있고 구동력의 작용을 받는 하부는 축 방향으로 엄격하게 움직일 수 있습니다.

그림은 접촉판이 진공 챔버에 위치하고 전자석의 스프링과 코일의 인장력에 의해 제어되는 로드에 의해 구동됨을 보여줍니다. 이 전체 구조는 누설 전류 발생을 제외하고 절연체 시스템 내부에 있습니다.

진공 챔버의 벽은 수십 년 동안 작업 환경의 밀폐성을 보장하는 정제된 금속, 합금 및 특수 세라믹 구성으로 만들어집니다. 가동 접점이 움직이는 동안 공기의 유입을 배제하기 위해 슬리브 장치가 설치됩니다.

DC 전자석의 전기자는 코일에 적용된 전압의 극성 변화로 인해 전원 접점을 닫거나 끊기 위해 움직일 수 있습니다. 드라이브 구조에 내장된 영구 원형 자석은 움직이는 부품을 작동 위치에 고정합니다.

스프링 시스템은 정류 중 전기자의 최적 이동 속도 생성, 접촉 바운스 배제 및 벽 구조의 붕괴 가능성을 보장합니다.

동기화 샤프트와 추가 보조 접점이 있는 운동학 및 전기 회로는 스위치 본체 내부에 조립되어 어떤 상태에서든 스위치의 위치를 ​​모니터링하고 제어할 수 있는 기능을 제공합니다.

약속

기능적 작업 측면에서 진공 차단기는 다른 고전압 장비와 다르지 않습니다. 제공:

1.연속 작동 중 정격 전력의 안정적인 통과;

2. 작동 회로의 구성을 변경하기 위해 작동 전환 중에 수동 또는 자동 모드에서 전기 직원이 장비 전환을 보장할 수 있는 가능성;

3. 발생하는 사고를 최단 시간 내에 자동으로 제거합니다.

진공 회로 차단기의 주요 차이점은 셧다운 중에 접점이 분리될 때 발생하는 전기 아크를 소화하는 방법입니다. 아날로그가 압축 공기, 오일 또는 SF6 가스를 위한 환경을 생성하는 경우 여기에서 진공이 작동합니다.

전원 회로의 아크 소호 원리

두 접촉판 모두 아크 슈트 용기에서 가스를 10-6÷10-8 N/cm2로 펌핑하여 형성된 진공 환경에서 작동합니다. 이는 향상된 유전 특성을 특징으로 하는 높은 유전 강도를 생성합니다.

접점 구동에서 움직임이 시작되면 접점 사이에 틈이 나타나 즉시 진공이 포함됩니다. 내부에서 접촉 패드에서 가열된 금속의 증발 과정이 시작됩니다. 부하 전류는 이러한 쌍을 통해 계속 흐릅니다. 그것은 금속 증기의 증발 및 방출로 인해 계속 발전하는 진공 환경에서 아크를 생성하는 추가 전기 방전의 형성을 시작합니다.

적용된 전위차의 작용으로 형성된 이온이 특정 방향으로 이동하여 플라즈마를 생성합니다.

그 환경에서 전류의 흐름이 계속되고 추가 이온화가 발생합니다.

스위치는 교류로 작동하기 때문에 각 반주기 동안 방향이 반전됩니다.사인파가 0을 교차하면 전류가 없습니다. 이로 인해 아크가 갑자기 꺼지고 파손되며 거부된 금속 이온이 분리되는 것을 멈추고 7-10마이크로초 내에 아크 소멸 챔버의 가장 가까운 접촉 표면 또는 다른 부분에 완전히 정착합니다.

이 시점에서 진공으로 채워진 전원 접점 사이의 갭의 절연 강도가 거의 즉시 복원되어 부하 전류의 최종 차단을 보장합니다. 사인파의 다음 반주기에서는 전기 아크가 더 이상 발생할 수 없습니다.

따라서 진공 환경에서 전기 아크의 작용을 종료하려면 전원 접점이 열릴 때 교류가 방향을 바꾸는 것으로 충분합니다.

다른 모델의 기술적 특성

진공 회로 차단기는 실외 또는 폐쇄 구조에서 연속 작동하도록 설계되었습니다. 외부 장착 장치는 실리콘 단열재로 만들어진 단단한 기둥으로 만들어지며 내부 작업에는 에폭시 화합물이 사용됩니다.

진공 챔버는 공장에서 이동식으로 제조되며 성형 하우징에 설치하기 위해 최적으로 설정됩니다. 특수한 유형의 합금 합금으로 만들어진 전원 접점은 이미 내부에 배치되어 있습니다. 적용된 작동 및 설계 원칙 덕분에 전기 아크의 부드러운 소멸을 제공하고 회로의 과전압 가능성을 배제합니다.

범용 전자기 액추에이터는 모든 진공 회로 차단기 설계에 사용됩니다. 강력한 자석의 에너지로 인해 전원 접점을 닫히거나 꺼진 상태로 유지합니다.

접점 시스템의 전환 및 고정은 이동식 전기자를 다시 연결하거나 분리하기 위해 자석 체인을 전환하는 «자기 래치»의 위치에 의해 수행됩니다. 내장된 스프링 요소를 통해 전기 기사가 수동으로 전환할 수 있습니다.

진공 단속기, 일반적인 릴레이 회로 또는 전자 장치의 작동을 제어하려면, 마이크로프로세서 유닛, 드라이브 하우징에 직접 위치하거나 별도의 캐비닛, 블록 또는 패널의 원격 장치에서 만들 수 있습니다.

진공 회로 차단기의 장단점

이점은 다음과 같습니다.

• 디자인의 상대적 단순성;

• 스위치 생산을 위한 전력 소비 감소;

• 깨진 아크 슈트의 블록 교체 가능성으로 구성된 수리의 편의성;

• 공간의 모든 방향에서 작동하는 스위치의 기능;

• 높은 신뢰성;

• 스위칭 부하에 대한 저항 증가;

• 제한된 크기;

• 화재 및 폭발에 대한 내성;

• 전환시 조용한 작동;

• 대기 오염을 제외하고 높은 환경 친화성.

디자인의 단점은 다음과 같습니다.

• 공칭 및 비상 모드의 상대적으로 낮은 허용 전류;

• 낮은 유도 전류가 중단되는 동안 스위칭 서지 발생;

• 단락 전류 제거 측면에서 아크 장치의 리소스 감소.