Conhecimento básico do disjuntor a vácuo de alta tensão
2023-02-22
A influência de várias características mecânicas no desempenho do produto A qualidade das características mecânicas do produto tem uma relação importante com as várias propriedades elétricas do produto e afeta a confiabilidade da operação do produto. Para medir o desempenho dodisjuntor a vácuo, o desempenho da própria câmara de isolamento a vácuo é importante, mas as características mecânicas também desempenham um papel decisivo. A relação entre cada parâmetro de característica mecânica e o desempenho do produto é descrita a seguir:
1. Distância de abertura A distância de abertura dos contatos depende principalmente da tensão nominal e dos requisitos de tensão suportável do disjuntor a vácuo. Geralmente, quando a tensão nominal é baixa, a distância de abertura dos contatos é selecionada para ser menor. No entanto, se a distância de abertura for muito pequena, a capacidade de interrupção e o nível de tensão suportável serão afetados. Se a distância de abertura for muito grande, embora o nível de tensão suportável possa ser aumentado, isso reduzirá a vida útil do fole do interruptor a vácuo. Durante o projeto, a distância de abertura deve ser selecionada a menor possível sob a condição de atender aos requisitos de operação de tensão suportável. A distância de abertura de um disjuntor a vácuo de 10kV é geralmente entre 8 e 12mm, e a de um disjuntor a vácuo de 35kV está entre 30 e 40mm.
2. Quando não houver força externa na pressão de contato, o contato móvel gerará uma força de fechamento na cavidade interna sob a ação da pressão atmosférica para fazê-la fechar com o contato estático, que é chamado de força de fechamento automático, e seu tamanho depende da porta do diâmetro do fole. Quando a câmara de extinção de arco está em condições de trabalho, a força é muito pequena para garantir um bom contato elétrico entre os contatos móveis e estáticos, e uma pressão externa deve ser aplicada. A soma da pressão aplicada e da força de fechamento automático é chamada de pressão de contato do contato. Esta pressão de contato tem os seguintes efeitos:
(1) Garanta um bom contato entre os contatos dinâmicos e estáticos e torne a resistência de contato menor que o valor especificado.
(2) Satisfazer os requisitos de estabilidade dinâmica no estado nominal de curto-circuito. A pressão de contato deve ser maior que a força repulsiva entre os contatos no estado nominal de curto-circuito, de forma a garantir o fechamento completo e nenhum dano neste estado.
(3) Suprimir o ressalto de fechamento. O contato pode ser amortecido quando colide, e a energia cinética da colisão é convertida na energia potencial da mola, e o ressalto do contato é contido.
(4) Forneça uma força de aceleração para abertura. Quando a pressão de contato é alta, o contato móvel obtém uma força de abertura maior, que é fácil de quebrar e derreterá as juntas de solda, aumentará a aceleração inicial de abertura, reduzirá o tempo de arco e melhorará a capacidade de quebra. A pressão de contato do contato é um parâmetro muito importante, sendo mais adequado ser selecionado após muitas verificações e testes no projeto inicial do produto. Se a pressão de contato for muito pequena, não poderá atender aos requisitos dos aspectos acima; mas se a pressão de contato for muito alta, por um lado, é necessário aumentar o trabalho da operação de fechamento e, por outro lado, os requisitos de resistência mecânica da câmara de extinção de arco e de toda a máquina também precisam ser melhorados. Não é econômico.
3. Curso de contato (ou curso de compressão)
Atualmente, o disjuntor a vácuo adota o método de contato do tipo topo, sem exceção. Depois que o contato móvel atinge o contato estacionário, ele não pode avançar mais, e a pressão de contato do contato é fornecida por cada mola de compressão do contato polar (às vezes chamada de mola de fechamento). O chamado curso de contato é a distância entre o contato do contato do interruptor e a extremidade de força da mola de pressão de contato continuando a se mover até o final do contato, ou seja, a distância de compressão da mola de contato, portanto também é chamado de curso de compressão.
O curso de contato tem duas funções, uma é pressionar a mola de contato para fornecer pressão de contato ao contato correspondente; a outra é garantir que uma certa pressão de contato ainda seja mantida após a operação e a retificação, para que possa ser contatada de forma confiável. Geralmente, o curso de contato pode ser de cerca de 20% a 30% da distância de abertura e o disjuntor a vácuo de 10kV é de cerca de 3 a 4 mm.
Na estrutura real dodisjuntor a vácuo, a mola de fechamento do contato é projetada para ter uma quantidade considerável de pré-compressão e pré-pressão mesmo na posição de abertura. Isso é para fazer com que o contato móvel tenha força considerável para resistir à força elétrica e não encolher quando o contato móvel não tiver tocado o contato estático durante o processo de fechamento. Quando o contato toca o momento, a pressão de contato aumenta repentinamente para o valor de pré-pressão para evitar o ressalto de fechamento, o que é suficiente para resistir à repulsão elétrica e deixar o contato em bom estado no início; à medida que o curso do contato avança, a pressão de contato entre os contatos aumenta gradualmente e, quando o curso do contato termina, a pressão do contato atinge o valor de projeto. O curso de contato não inclui a faixa de pré-compressão da mola de fechamento, que é na verdade o segundo curso de compressão da mola de fechamento.
4. Velocidade média de fechamento A velocidade média de fechamento afeta principalmente a erosão elétrica dos contatos. Se a velocidade de comutação for muito baixa, o tempo de pré-quebra será longo, o arco existirá por muito tempo, a superfície de contato ficará muito desgastada e até os contatos ficarão soldados e presos, o que reduzirá a vida elétrica da câmara de extinção de arco. No entanto, se a velocidade for muito alta, o salto de fechamento ocorrerá facilmente e a potência de saída do mecanismo de operação também aumentará, o que terá um grande impacto mecânico na câmara de extinção de arco e em toda a máquina e afetará a confiabilidade e a mecânica vida útil do produto. A velocidade média de fechamento é geralmente de cerca de 0,6 m/s.
5. Velocidade média de abertura A velocidade de abertura do disjuntor é geralmente a mais rápida possível, de modo que a primeira fase de abertura pode interromper a corrente de falha 2~3ms antes que a corrente se aproxime de 0; caso contrário, a primeira fase de abertura não pode ser aberta e continuando para a próxima fase, a primeira fase de abertura original se torna a última fase de abertura, o tempo de arco é prolongado, a dificuldade de quebra é aumentada e até mesmo a quebra falha. No entanto, se a velocidade de abertura for muito rápida, o rebote da abertura também será grande. Se o rebote for muito grande e a vibração for muito forte, é fácil causar uma nova ignição, portanto a velocidade de abertura também deve considerar esse aspecto. A velocidade de abertura depende principalmente do armazenamento de energia da mola de contato móvel e da mola de abertura ao fechar. Para aumentar a velocidade de abertura, o armazenamento de energia da mola de abertura pode ser aumentado e a compressão da mola de fechamento também pode ser aumentada. Isso inevitavelmente aumentará a potência de saída do mecanismo operacional e a resistência mecânica de toda a máquina, reduzindo os indicadores técnicos e econômicos. Após anos de testes, considera-se que a velocidade média de abertura de um disjuntor a vácuo de 10kV pode ser garantida em 0,95-1,2m/s.
6. Tempo de ressalto de fechamento O tempo de ressalto de fechamento é o tempo entre quando o disjuntor está ruidoso, quando o contato primeiro se toca e depois se separa, pode se tocar e sair novamente e atinge seu contato estável.
Este parâmetro não é claramente estipulado em normas estrangeiras. No final de 1989, o Departamento de Energia Elétrica do Ministério da Energia propôs que o tempo de ressalto de fechamento dos disjuntores a vácuo fosse inferior a 2ms. Por que o tempo de ressalto de fechamento é inferior a 2ms? A principal razão é que o momento de fechamento e ressalto causará oscilação de alta frequência L.C no sistema de energia ou equipamento, e a sobretensão gerada pela oscilação pode causar danos ou até danos ao isolamento de equipamentos elétricos. Quando o salto de fechamento for menor que 2ms, nenhuma sobretensão grande será gerada, o isolamento do equipamento não será danificado e não haverá solda entre os contatos móveis e estáticos ao fechar.
7. Assincronia de fechamento e abertura Se a assincronia de fechamento for muito grande, facilmente causará o ressalto de fechamento, pois o impulso de movimento emitido pelo mecanismo é suportado apenas pelo contato da primeira fase de fechamento. Se a assincronia da abertura for muito grande, o tempo de arco do tubo da fase pós-abertura será prolongado e a capacidade de interrupção será reduzida.
A assincronia de fechamento e abertura geralmente existe ao mesmo tempo, então a assincronia de fechamento é ajustada e a assincronia de abertura é garantida. O produto exige que a assincronia de fechamento e abertura seja inferior a 2ms.
8. Horário de abertura e fechamento
O tempo de abertura e fechamento refere-se ao período de tempo desde o momento em que o terminal da bobina de operação é energizado até o momento em que os contatos tripolares são todos fechados ou separados.
As bobinas de fechamento e abertura são projetadas para trabalhos de curta duração. O tempo de ativação da bobina de fechamento é inferior a 100ms e o da bobina de abertura é inferior a 60ms. Os tempos de abertura e fechamento geralmente são ajustados quando o disjuntor sai de fábrica, não sendo necessário movê-lo novamente.
Quando o disjuntor é usado no sistema de geração de energia e curto-circuitado perto da fonte de alimentação, a corrente de falha decai lentamente. Se o tempo de abertura for muito curto, a corrente de falha interrompida pelo disjuntor pode conter um grande componente CC e a condição de interrupção é ainda pior. , o que é muito prejudicial para a abertura do disjuntor. Portanto, é aconselhável projetar o tempo de abertura do disjuntor a vácuo usado no sistema de geração de energia o mais longo possível.
9. Resistência do circuito
O valor da resistência do loop é um parâmetro que caracteriza se a conexão do loop condutivo é boa, e vários tipos de produtos possuem valores especificados dentro de uma determinada faixa. Se a resistência do loop exceder o valor especificado, é provável que uma conexão do loop condutivo esteja com mau contato. Durante a operação de alta corrente, o aumento da temperatura local no mau contato aumentará e, em casos graves, poderá até causar um ciclo vicioso e causar oxidação e queima. Especialmente para disjuntores usados para operação de alta corrente, atenção extra deve ser dada. Não é permitido usar o método de ponte para medir a resistência do loop, mas o método de queda de tensão CC estipulado em GB763 deve ser usado.
10. Sistema de contato
os contatos dedisjuntores a vácuofreqüentemente adotam contatos do tipo butt.
Como a distância entre os contatos móveis e estáticos de um disjuntor a vácuo geral no estado de abertura é de apenas 16 mm, é difícil fazer superfícies de contato de outras formas e o dano do arco de ação instantânea na superfície de contato plana também é pequeno . Uma das vantagens de um disjuntor a vácuo é seu tamanho pequeno, e os contatos móveis e estáticos devem operar em um espaço de vácuo absoluto. Se for feito em outros métodos de encaixe, o volume do próprio disjuntor será aumentado e o disjuntor será menor.
1. Distância de abertura A distância de abertura dos contatos depende principalmente da tensão nominal e dos requisitos de tensão suportável do disjuntor a vácuo. Geralmente, quando a tensão nominal é baixa, a distância de abertura dos contatos é selecionada para ser menor. No entanto, se a distância de abertura for muito pequena, a capacidade de interrupção e o nível de tensão suportável serão afetados. Se a distância de abertura for muito grande, embora o nível de tensão suportável possa ser aumentado, isso reduzirá a vida útil do fole do interruptor a vácuo. Durante o projeto, a distância de abertura deve ser selecionada a menor possível sob a condição de atender aos requisitos de operação de tensão suportável. A distância de abertura de um disjuntor a vácuo de 10kV é geralmente entre 8 e 12mm, e a de um disjuntor a vácuo de 35kV está entre 30 e 40mm.
2. Quando não houver força externa na pressão de contato, o contato móvel gerará uma força de fechamento na cavidade interna sob a ação da pressão atmosférica para fazê-la fechar com o contato estático, que é chamado de força de fechamento automático, e seu tamanho depende da porta do diâmetro do fole. Quando a câmara de extinção de arco está em condições de trabalho, a força é muito pequena para garantir um bom contato elétrico entre os contatos móveis e estáticos, e uma pressão externa deve ser aplicada. A soma da pressão aplicada e da força de fechamento automático é chamada de pressão de contato do contato. Esta pressão de contato tem os seguintes efeitos:
(1) Garanta um bom contato entre os contatos dinâmicos e estáticos e torne a resistência de contato menor que o valor especificado.
(2) Satisfazer os requisitos de estabilidade dinâmica no estado nominal de curto-circuito. A pressão de contato deve ser maior que a força repulsiva entre os contatos no estado nominal de curto-circuito, de forma a garantir o fechamento completo e nenhum dano neste estado.
(3) Suprimir o ressalto de fechamento. O contato pode ser amortecido quando colide, e a energia cinética da colisão é convertida na energia potencial da mola, e o ressalto do contato é contido.
(4) Forneça uma força de aceleração para abertura. Quando a pressão de contato é alta, o contato móvel obtém uma força de abertura maior, que é fácil de quebrar e derreterá as juntas de solda, aumentará a aceleração inicial de abertura, reduzirá o tempo de arco e melhorará a capacidade de quebra. A pressão de contato do contato é um parâmetro muito importante, sendo mais adequado ser selecionado após muitas verificações e testes no projeto inicial do produto. Se a pressão de contato for muito pequena, não poderá atender aos requisitos dos aspectos acima; mas se a pressão de contato for muito alta, por um lado, é necessário aumentar o trabalho da operação de fechamento e, por outro lado, os requisitos de resistência mecânica da câmara de extinção de arco e de toda a máquina também precisam ser melhorados. Não é econômico.
3. Curso de contato (ou curso de compressão)
Atualmente, o disjuntor a vácuo adota o método de contato do tipo topo, sem exceção. Depois que o contato móvel atinge o contato estacionário, ele não pode avançar mais, e a pressão de contato do contato é fornecida por cada mola de compressão do contato polar (às vezes chamada de mola de fechamento). O chamado curso de contato é a distância entre o contato do contato do interruptor e a extremidade de força da mola de pressão de contato continuando a se mover até o final do contato, ou seja, a distância de compressão da mola de contato, portanto também é chamado de curso de compressão.
O curso de contato tem duas funções, uma é pressionar a mola de contato para fornecer pressão de contato ao contato correspondente; a outra é garantir que uma certa pressão de contato ainda seja mantida após a operação e a retificação, para que possa ser contatada de forma confiável. Geralmente, o curso de contato pode ser de cerca de 20% a 30% da distância de abertura e o disjuntor a vácuo de 10kV é de cerca de 3 a 4 mm.
Na estrutura real dodisjuntor a vácuo, a mola de fechamento do contato é projetada para ter uma quantidade considerável de pré-compressão e pré-pressão mesmo na posição de abertura. Isso é para fazer com que o contato móvel tenha força considerável para resistir à força elétrica e não encolher quando o contato móvel não tiver tocado o contato estático durante o processo de fechamento. Quando o contato toca o momento, a pressão de contato aumenta repentinamente para o valor de pré-pressão para evitar o ressalto de fechamento, o que é suficiente para resistir à repulsão elétrica e deixar o contato em bom estado no início; à medida que o curso do contato avança, a pressão de contato entre os contatos aumenta gradualmente e, quando o curso do contato termina, a pressão do contato atinge o valor de projeto. O curso de contato não inclui a faixa de pré-compressão da mola de fechamento, que é na verdade o segundo curso de compressão da mola de fechamento.
4. Velocidade média de fechamento A velocidade média de fechamento afeta principalmente a erosão elétrica dos contatos. Se a velocidade de comutação for muito baixa, o tempo de pré-quebra será longo, o arco existirá por muito tempo, a superfície de contato ficará muito desgastada e até os contatos ficarão soldados e presos, o que reduzirá a vida elétrica da câmara de extinção de arco. No entanto, se a velocidade for muito alta, o salto de fechamento ocorrerá facilmente e a potência de saída do mecanismo de operação também aumentará, o que terá um grande impacto mecânico na câmara de extinção de arco e em toda a máquina e afetará a confiabilidade e a mecânica vida útil do produto. A velocidade média de fechamento é geralmente de cerca de 0,6 m/s.
5. Velocidade média de abertura A velocidade de abertura do disjuntor é geralmente a mais rápida possível, de modo que a primeira fase de abertura pode interromper a corrente de falha 2~3ms antes que a corrente se aproxime de 0; caso contrário, a primeira fase de abertura não pode ser aberta e continuando para a próxima fase, a primeira fase de abertura original se torna a última fase de abertura, o tempo de arco é prolongado, a dificuldade de quebra é aumentada e até mesmo a quebra falha. No entanto, se a velocidade de abertura for muito rápida, o rebote da abertura também será grande. Se o rebote for muito grande e a vibração for muito forte, é fácil causar uma nova ignição, portanto a velocidade de abertura também deve considerar esse aspecto. A velocidade de abertura depende principalmente do armazenamento de energia da mola de contato móvel e da mola de abertura ao fechar. Para aumentar a velocidade de abertura, o armazenamento de energia da mola de abertura pode ser aumentado e a compressão da mola de fechamento também pode ser aumentada. Isso inevitavelmente aumentará a potência de saída do mecanismo operacional e a resistência mecânica de toda a máquina, reduzindo os indicadores técnicos e econômicos. Após anos de testes, considera-se que a velocidade média de abertura de um disjuntor a vácuo de 10kV pode ser garantida em 0,95-1,2m/s.
6. Tempo de ressalto de fechamento O tempo de ressalto de fechamento é o tempo entre quando o disjuntor está ruidoso, quando o contato primeiro se toca e depois se separa, pode se tocar e sair novamente e atinge seu contato estável.
Este parâmetro não é claramente estipulado em normas estrangeiras. No final de 1989, o Departamento de Energia Elétrica do Ministério da Energia propôs que o tempo de ressalto de fechamento dos disjuntores a vácuo fosse inferior a 2ms. Por que o tempo de ressalto de fechamento é inferior a 2ms? A principal razão é que o momento de fechamento e ressalto causará oscilação de alta frequência L.C no sistema de energia ou equipamento, e a sobretensão gerada pela oscilação pode causar danos ou até danos ao isolamento de equipamentos elétricos. Quando o salto de fechamento for menor que 2ms, nenhuma sobretensão grande será gerada, o isolamento do equipamento não será danificado e não haverá solda entre os contatos móveis e estáticos ao fechar.
7. Assincronia de fechamento e abertura Se a assincronia de fechamento for muito grande, facilmente causará o ressalto de fechamento, pois o impulso de movimento emitido pelo mecanismo é suportado apenas pelo contato da primeira fase de fechamento. Se a assincronia da abertura for muito grande, o tempo de arco do tubo da fase pós-abertura será prolongado e a capacidade de interrupção será reduzida.
A assincronia de fechamento e abertura geralmente existe ao mesmo tempo, então a assincronia de fechamento é ajustada e a assincronia de abertura é garantida. O produto exige que a assincronia de fechamento e abertura seja inferior a 2ms.
8. Horário de abertura e fechamento
O tempo de abertura e fechamento refere-se ao período de tempo desde o momento em que o terminal da bobina de operação é energizado até o momento em que os contatos tripolares são todos fechados ou separados.
As bobinas de fechamento e abertura são projetadas para trabalhos de curta duração. O tempo de ativação da bobina de fechamento é inferior a 100ms e o da bobina de abertura é inferior a 60ms. Os tempos de abertura e fechamento geralmente são ajustados quando o disjuntor sai de fábrica, não sendo necessário movê-lo novamente.
Quando o disjuntor é usado no sistema de geração de energia e curto-circuitado perto da fonte de alimentação, a corrente de falha decai lentamente. Se o tempo de abertura for muito curto, a corrente de falha interrompida pelo disjuntor pode conter um grande componente CC e a condição de interrupção é ainda pior. , o que é muito prejudicial para a abertura do disjuntor. Portanto, é aconselhável projetar o tempo de abertura do disjuntor a vácuo usado no sistema de geração de energia o mais longo possível.
9. Resistência do circuito
O valor da resistência do loop é um parâmetro que caracteriza se a conexão do loop condutivo é boa, e vários tipos de produtos possuem valores especificados dentro de uma determinada faixa. Se a resistência do loop exceder o valor especificado, é provável que uma conexão do loop condutivo esteja com mau contato. Durante a operação de alta corrente, o aumento da temperatura local no mau contato aumentará e, em casos graves, poderá até causar um ciclo vicioso e causar oxidação e queima. Especialmente para disjuntores usados para operação de alta corrente, atenção extra deve ser dada. Não é permitido usar o método de ponte para medir a resistência do loop, mas o método de queda de tensão CC estipulado em GB763 deve ser usado.
10. Sistema de contato
os contatos dedisjuntores a vácuofreqüentemente adotam contatos do tipo butt.
Como a distância entre os contatos móveis e estáticos de um disjuntor a vácuo geral no estado de abertura é de apenas 16 mm, é difícil fazer superfícies de contato de outras formas e o dano do arco de ação instantânea na superfície de contato plana também é pequeno . Uma das vantagens de um disjuntor a vácuo é seu tamanho pequeno, e os contatos móveis e estáticos devem operar em um espaço de vácuo absoluto. Se for feito em outros métodos de encaixe, o volume do próprio disjuntor será aumentado e o disjuntor será menor.
Uma das vantagens de um disjuntor a vácuo é seu tamanho pequeno, e os contatos móveis e estáticos devem operar em um espaço de vácuo absoluto. Se for feito em outros métodos de acoplamento, também aumentará o volume do próprio disjuntor!
