Grundläggande kunskap om högspänningsvakuumbrytare
2023-02-22
Olika mekaniska egenskapers inverkan på produktens prestanda Kvaliteten på produktens mekaniska egenskaper har ett viktigt samband med produktens olika elektriska egenskaper och påverkar tillförlitligheten av produktens funktion. För att mäta prestandan förvakuumbrytare, är själva vakuumisoleringskammarens prestanda viktig, men de mekaniska egenskaperna spelar också en avgörande roll. Förhållandet mellan varje mekanisk karakteristisk parameter och produktprestanda beskrivs enligt följande:
1. Öppningsavstånd Kontakternas öppningsavstånd beror huvudsakligen på märkspänningen och spänningskraven för vakuumbrytaren. I allmänhet, när märkspänningen är låg, väljs öppningsavståndet för kontakterna att vara mindre. Men om öppningsavståndet är för litet kommer brytförmågan och motståndsspänningsnivån att påverkas. Om öppningsavståndet är för stort, även om motståndsspänningsnivån kan ökas, kommer det att minska livslängden för vakuumbrytarens bälg. Under konstruktionen bör öppningsavståndet väljas så litet som möjligt under förutsättning att det uppfyller driftsspänningskraven. Öppningsavståndet för en 10 kV vakuumbrytare är vanligtvis mellan 8 och 12 mm, och det för en 35 kV vakuumbrytare är mellan 30 och 40 mm.
2. När det inte finns någon yttre kraft på kontakttrycket, kommer den rörliga kontakten att generera en stängningskraft på den inre håligheten under verkan av atmosfärstryck för att få den att sluta med den statiska kontakten, som kallas självstängande kraft, och dess storlek beror på diametern på bälgens port. När ljusbågssläckningskammaren är i fungerande skick är kraften för liten för att säkerställa god elektrisk kontakt mellan de rörliga och statiska kontakterna, och ett externt tryck måste appliceras. Summan av det applicerade trycket och den självstängande kraften kallas kontakttrycket. Detta kontakttryck har följande effekter:
(1) Säkerställ god kontakt mellan de dynamiska och statiska kontakterna och gör kontaktresistansen mindre än det angivna värdet.
(2) Uppfyller kraven på dynamisk stabilitet i det nominella kortslutningstillståndet. Kontakttrycket bör vara större än avstötningskraften mellan kontakterna i det nominella kortslutningstillståndet, för att säkerställa fullständig stängning och ingen skada i detta tillstånd.
(3) Dämpa stängningsstuds. Kontakten kan buffras när den kolliderar, och kollisionens kinetiska energi omvandlas till fjäderns potentiella energi, och kontaktens studsning begränsas.
(4) Tillhandahåll en accelerationskraft för öppning. När kontakttrycket är högt får den rörliga kontakten en större öppningskraft, som är lätt att bryta och kommer att smälta lödfogarna, öka den initiala öppningsaccelerationen, minska ljusbågstiden och förbättra brytkapaciteten. Kontaktens kontakttryck är en mycket viktig parameter, och den är mer lämplig att väljas efter många verifikationer och tester i den initiala designen av produkten. Om kontakttrycket är för litet kan det inte uppfylla kraven i ovanstående aspekter; men om kontakttrycket är för högt är det å ena sidan nödvändigt att öka stängningsarbetet, och å andra sidan måste de mekaniska hållfasthetskraven för ljusbågssläckningskammaren och hela maskinen också förbättras. Det är inte ekonomiskt.
3. Kontaktslag (eller kompressionsslag)
För närvarande använder vakuumbrytaren kontaktmetoden av butttyp utan undantag. Efter att den rörliga kontakten träffar den stationära kontakten kan den inte avancera längre, och kontaktkontakttrycket tillhandahålls av varje polkontakts tryckfjäder (kallas ibland en stängningsfjäder). Det så kallade kontaktslaget är avståndet mellan kontakten på brytarkontakten och kraftänden på kontakttryckfjädern som fortsätter att röra sig till slutet av kontakten, det vill säga kontaktfjäderns kompressionsavstånd, så det är också kallas kompressionsslaget.
Kontaktslaget har två funktioner, en är att trycka på kontaktfjädern för att ge kontakttryck till den passande kontakten; den andra är att säkerställa att ett visst kontakttryck fortfarande bibehålls efter körning och slipning, så att det kan kontaktas på ett tillförlitligt sätt. I allmänhet kan kontaktslaget vara cirka 20 % till 30 % av öppningsavståndet, och 10 kV vakuumbrytaren är cirka 3 till 4 mm.
I själva strukturen avvakuumbrytare, är kontaktstängningsfjädern utformad för att ha en avsevärd mängd förtryck och förtryck även i öppningsläget. Detta för att den rörliga kontakten ska ha avsevärd styrka för att motstå den elektriska kraften och inte krympa tillbaka när den rörliga kontakten inte har vidrört den statiska kontakten under stängningsprocessen. När kontakten nuddar ögonblicket, ökar plötsligt kontakttrycket till förtrycksvärdet för att förhindra stängningsstuds, vilket är tillräckligt för att motstå den elektriska avstötningen och göra kontakten i ett bra skick i början; när kontaktslaget fortskrider ökar kontakttrycket mellan kontakterna gradvis, och när kontaktslaget slutar når kontakttrycket designvärdet. Kontaktslaget inkluderar inte stängningsfjäderns förkompressionsintervall, som faktiskt är stängningsfjäderns andra kompressionsslag.
4. Genomsnittlig stängningshastighet Den genomsnittliga stängningshastigheten påverkar främst den elektriska erosionen av kontakter. Om växlingshastigheten är för låg kommer förbrytningstiden att vara lång, bågen kommer att existera under lång tid, kontaktytan kommer att slitas kraftigt och även kontakterna kommer att svetsas och fastna, vilket kommer att minska den elektriska livslängden av ljusbågssläckningskammaren. Men om hastigheten är för hög, kommer stängningsstuds lätt att inträffa, och uteffekten från manövermekanismen kommer också att öka, vilket kommer att ha en stor mekanisk påverkan på ljusbågssläckningskammaren och hela maskinen, och påverka tillförlitligheten och mekaniska produktens livslängd. Den genomsnittliga stängningshastigheten är vanligtvis cirka 0,6 m/s.
5. Genomsnittlig öppningshastighet Strömbrytarens öppningshastighet är i allmänhet så snabb som möjligt, så att den första öppningsfasen kan bryta felströmmen 2~3ms innan strömmen närmar sig 0; annars kan den första öppningsfasen inte öppnas och fortsätter till nästa fas, den ursprungliga första öppningsfasen blir den sista öppningsfasen, ljusbågstiden förlängs, svårigheten att bryta ökar och till och med brytningen misslyckas. Men om öppningshastigheten är för hög är öppningens studs också stor. Om returen är för stor och vibrationen är för kraftig är det lätt att orsaka återtändning, så öppningshastigheten bör också beakta denna aspekt. Öppningshastigheten beror huvudsakligen på energilagringen hos den rörliga kontaktfjädern och öppningsfjädern vid stängning. För att öka öppningshastigheten kan öppningsfjäderns energilagring ökas, och hoptryckningen av stängningsfjädern kan också ökas. Detta kommer oundvikligen att öka uteffekten för manövermekanismen och den mekaniska styrkan hos hela maskinen, vilket minskar de tekniska och ekonomiska indikatorerna. Efter år av tester anses den genomsnittliga öppningshastigheten för en 10kV vakuumbrytare garanteras vara 0,95-1,2m/s.
6. Stängning av studstiden Stängning av studstiden är tiden mellan när effektbrytaren är bullrig, när kontakten först berör, och sedan separerar, kan röra och lämna igen, och når sin stabila kontakt.
Denna parameter är inte tydligt fastställd i utländska standarder. I slutet av 1989 föreslog energiministeriets elkraftsavdelning att studstiden för stängning av vakuumbrytare måste vara mindre än 2ms. Varför är stängningsstudstiden mindre än 2ms? Huvudorsaken är att ögonblicket för stängning och studs kommer att orsaka högfrekventa LC-svängningar i kraftsystemet eller utrustningen, och överspänningen som genereras av svängningen kan orsaka skada eller till och med skada isoleringen av elektrisk utrustning. När stängningsstudsen är mindre än 2ms, kommer ingen stor överspänning att genereras, isoleringen av utrustningen kommer inte att skadas och det kommer inte att finnas någon svetsning mellan de rörliga och statiska kontakterna vid stängning.
7. Asynkron stängning och öppning Om stängningens asynkronitet är för stor, kommer det lätt att orsaka studsning av stängning, eftersom rörelseimpulsen från mekanismen endast bärs av kontakten från den första stängningsfasen. Om öppningens asynkronitet är för stor, kommer ljusbågstiden för fasröret efter öppning att förlängas och brytkapaciteten kommer att minska.
Asynkroniteten för stängning och öppning existerar i allmänhet samtidigt, så asynkroniteten för stängning justeras, och asynkroniteten för öppning garanteras. Produkten kräver att asynkroniteten för stängning och öppning är mindre än 2ms.
8. Stängning och öppettider
Öppnings- och stängningstid hänvisar till tidsperioden från det ögonblick då manöverspolens terminal spänningssätts till den tidpunkt då de trepoliga kontakterna alla är stängda eller separerade.
Stängnings- och öppningsspolar är utformade för korttidsarbete. Starttiden för stängningsspolen är mindre än 100 ms, och den för öppningsspolen är mindre än 60 ms. Öppnings- och stängningstiderna justeras vanligtvis när strömbrytaren lämnar fabriken och det finns ingen anledning att flytta den igen.
När strömbrytaren används i kraftgenereringssystemet och kortsluts nära strömförsörjningen, avtar felströmmen långsamt. Om öppningstiden är mycket kort kan felströmmen som bryts av strömbrytaren innehålla en stor DC-komponent, och bryttillståndet är ännu värre. , vilket är mycket skadligt för brytarens öppning. Därför är det tillrådligt att utforma öppningstiden för vakuumbrytaren som används i kraftgenereringssystemet så lång som möjligt.
9. Slingmotstånd
Slingresistansvärdet är en parameter som kännetecknar om anslutningen av den ledande slingan är bra och olika typer av produkter har specificerade värden inom ett visst område. Om slingresistansen överstiger det angivna värdet är det troligt att en anslutning av den ledande slingan är i dålig kontakt. Under högströmsdrift kommer den lokala temperaturökningen vid den dåliga kontakten att öka, och i svåra fall kommer det till och med att orsaka en ond cirkel och orsaka oxidation och förbränning. Speciellt för effektbrytare som används för högströmsdrift bör extra uppmärksamhet ägnas. Det är inte tillåtet att använda bryggmetoden för att mäta slingresistansen, men DC-spänningsfallsmetoden enligt GB763 måste användas.
10. Kontaktsystem
Kontakterna tillvakuumbrytareanvänder ofta rump-typ kontakter.
Eftersom avståndet mellan de rörliga och statiska kontakterna hos en allmän vakuumbrytare i öppningsläge endast är 16 mm, är det svårt att göra kontaktytor av andra former, och skadan av den momentana verkansbågen på den plana kontaktytan är också liten . En av fördelarna med en vakuumbrytare är dess ringa storlek, och de rörliga och statiska kontakterna måste fungera i ett absolut vakuumutrymme. Om det görs till andra dockningsmetoder kommer volymen på själva strömbrytaren att ökas och strömbrytaren blir mindre.
1. Öppningsavstånd Kontakternas öppningsavstånd beror huvudsakligen på märkspänningen och spänningskraven för vakuumbrytaren. I allmänhet, när märkspänningen är låg, väljs öppningsavståndet för kontakterna att vara mindre. Men om öppningsavståndet är för litet kommer brytförmågan och motståndsspänningsnivån att påverkas. Om öppningsavståndet är för stort, även om motståndsspänningsnivån kan ökas, kommer det att minska livslängden för vakuumbrytarens bälg. Under konstruktionen bör öppningsavståndet väljas så litet som möjligt under förutsättning att det uppfyller driftsspänningskraven. Öppningsavståndet för en 10 kV vakuumbrytare är vanligtvis mellan 8 och 12 mm, och det för en 35 kV vakuumbrytare är mellan 30 och 40 mm.
2. När det inte finns någon yttre kraft på kontakttrycket, kommer den rörliga kontakten att generera en stängningskraft på den inre håligheten under verkan av atmosfärstryck för att få den att sluta med den statiska kontakten, som kallas självstängande kraft, och dess storlek beror på diametern på bälgens port. När ljusbågssläckningskammaren är i fungerande skick är kraften för liten för att säkerställa god elektrisk kontakt mellan de rörliga och statiska kontakterna, och ett externt tryck måste appliceras. Summan av det applicerade trycket och den självstängande kraften kallas kontakttrycket. Detta kontakttryck har följande effekter:
(1) Säkerställ god kontakt mellan de dynamiska och statiska kontakterna och gör kontaktresistansen mindre än det angivna värdet.
(2) Uppfyller kraven på dynamisk stabilitet i det nominella kortslutningstillståndet. Kontakttrycket bör vara större än avstötningskraften mellan kontakterna i det nominella kortslutningstillståndet, för att säkerställa fullständig stängning och ingen skada i detta tillstånd.
(3) Dämpa stängningsstuds. Kontakten kan buffras när den kolliderar, och kollisionens kinetiska energi omvandlas till fjäderns potentiella energi, och kontaktens studsning begränsas.
(4) Tillhandahåll en accelerationskraft för öppning. När kontakttrycket är högt får den rörliga kontakten en större öppningskraft, som är lätt att bryta och kommer att smälta lödfogarna, öka den initiala öppningsaccelerationen, minska ljusbågstiden och förbättra brytkapaciteten. Kontaktens kontakttryck är en mycket viktig parameter, och den är mer lämplig att väljas efter många verifikationer och tester i den initiala designen av produkten. Om kontakttrycket är för litet kan det inte uppfylla kraven i ovanstående aspekter; men om kontakttrycket är för högt är det å ena sidan nödvändigt att öka stängningsarbetet, och å andra sidan måste de mekaniska hållfasthetskraven för ljusbågssläckningskammaren och hela maskinen också förbättras. Det är inte ekonomiskt.
3. Kontaktslag (eller kompressionsslag)
För närvarande använder vakuumbrytaren kontaktmetoden av butttyp utan undantag. Efter att den rörliga kontakten träffar den stationära kontakten kan den inte avancera längre, och kontaktkontakttrycket tillhandahålls av varje polkontakts tryckfjäder (kallas ibland en stängningsfjäder). Det så kallade kontaktslaget är avståndet mellan kontakten på brytarkontakten och kraftänden på kontakttryckfjädern som fortsätter att röra sig till slutet av kontakten, det vill säga kontaktfjäderns kompressionsavstånd, så det är också kallas kompressionsslaget.
Kontaktslaget har två funktioner, en är att trycka på kontaktfjädern för att ge kontakttryck till den passande kontakten; den andra är att säkerställa att ett visst kontakttryck fortfarande bibehålls efter körning och slipning, så att det kan kontaktas på ett tillförlitligt sätt. I allmänhet kan kontaktslaget vara cirka 20 % till 30 % av öppningsavståndet, och 10 kV vakuumbrytaren är cirka 3 till 4 mm.
I själva strukturen avvakuumbrytare, är kontaktstängningsfjädern utformad för att ha en avsevärd mängd förtryck och förtryck även i öppningsläget. Detta för att den rörliga kontakten ska ha avsevärd styrka för att motstå den elektriska kraften och inte krympa tillbaka när den rörliga kontakten inte har vidrört den statiska kontakten under stängningsprocessen. När kontakten nuddar ögonblicket, ökar plötsligt kontakttrycket till förtrycksvärdet för att förhindra stängningsstuds, vilket är tillräckligt för att motstå den elektriska avstötningen och göra kontakten i ett bra skick i början; när kontaktslaget fortskrider ökar kontakttrycket mellan kontakterna gradvis, och när kontaktslaget slutar når kontakttrycket designvärdet. Kontaktslaget inkluderar inte stängningsfjäderns förkompressionsintervall, som faktiskt är stängningsfjäderns andra kompressionsslag.
4. Genomsnittlig stängningshastighet Den genomsnittliga stängningshastigheten påverkar främst den elektriska erosionen av kontakter. Om växlingshastigheten är för låg kommer förbrytningstiden att vara lång, bågen kommer att existera under lång tid, kontaktytan kommer att slitas kraftigt och även kontakterna kommer att svetsas och fastna, vilket kommer att minska den elektriska livslängden av ljusbågssläckningskammaren. Men om hastigheten är för hög, kommer stängningsstuds lätt att inträffa, och uteffekten från manövermekanismen kommer också att öka, vilket kommer att ha en stor mekanisk påverkan på ljusbågssläckningskammaren och hela maskinen, och påverka tillförlitligheten och mekaniska produktens livslängd. Den genomsnittliga stängningshastigheten är vanligtvis cirka 0,6 m/s.
5. Genomsnittlig öppningshastighet Strömbrytarens öppningshastighet är i allmänhet så snabb som möjligt, så att den första öppningsfasen kan bryta felströmmen 2~3ms innan strömmen närmar sig 0; annars kan den första öppningsfasen inte öppnas och fortsätter till nästa fas, den ursprungliga första öppningsfasen blir den sista öppningsfasen, ljusbågstiden förlängs, svårigheten att bryta ökar och till och med brytningen misslyckas. Men om öppningshastigheten är för hög är öppningens studs också stor. Om returen är för stor och vibrationen är för kraftig är det lätt att orsaka återtändning, så öppningshastigheten bör också beakta denna aspekt. Öppningshastigheten beror huvudsakligen på energilagringen hos den rörliga kontaktfjädern och öppningsfjädern vid stängning. För att öka öppningshastigheten kan öppningsfjäderns energilagring ökas, och hoptryckningen av stängningsfjädern kan också ökas. Detta kommer oundvikligen att öka uteffekten för manövermekanismen och den mekaniska styrkan hos hela maskinen, vilket minskar de tekniska och ekonomiska indikatorerna. Efter år av tester anses den genomsnittliga öppningshastigheten för en 10kV vakuumbrytare garanteras vara 0,95-1,2m/s.
6. Stängning av studstiden Stängning av studstiden är tiden mellan när effektbrytaren är bullrig, när kontakten först berör, och sedan separerar, kan röra och lämna igen, och når sin stabila kontakt.
Denna parameter är inte tydligt fastställd i utländska standarder. I slutet av 1989 föreslog energiministeriets elkraftsavdelning att studstiden för stängning av vakuumbrytare måste vara mindre än 2ms. Varför är stängningsstudstiden mindre än 2ms? Huvudorsaken är att ögonblicket för stängning och studs kommer att orsaka högfrekventa LC-svängningar i kraftsystemet eller utrustningen, och överspänningen som genereras av svängningen kan orsaka skada eller till och med skada isoleringen av elektrisk utrustning. När stängningsstudsen är mindre än 2ms, kommer ingen stor överspänning att genereras, isoleringen av utrustningen kommer inte att skadas och det kommer inte att finnas någon svetsning mellan de rörliga och statiska kontakterna vid stängning.
7. Asynkron stängning och öppning Om stängningens asynkronitet är för stor, kommer det lätt att orsaka studsning av stängning, eftersom rörelseimpulsen från mekanismen endast bärs av kontakten från den första stängningsfasen. Om öppningens asynkronitet är för stor, kommer ljusbågstiden för fasröret efter öppning att förlängas och brytkapaciteten kommer att minska.
Asynkroniteten för stängning och öppning existerar i allmänhet samtidigt, så asynkroniteten för stängning justeras, och asynkroniteten för öppning garanteras. Produkten kräver att asynkroniteten för stängning och öppning är mindre än 2ms.
8. Stängning och öppettider
Öppnings- och stängningstid hänvisar till tidsperioden från det ögonblick då manöverspolens terminal spänningssätts till den tidpunkt då de trepoliga kontakterna alla är stängda eller separerade.
Stängnings- och öppningsspolar är utformade för korttidsarbete. Starttiden för stängningsspolen är mindre än 100 ms, och den för öppningsspolen är mindre än 60 ms. Öppnings- och stängningstiderna justeras vanligtvis när strömbrytaren lämnar fabriken och det finns ingen anledning att flytta den igen.
När strömbrytaren används i kraftgenereringssystemet och kortsluts nära strömförsörjningen, avtar felströmmen långsamt. Om öppningstiden är mycket kort kan felströmmen som bryts av strömbrytaren innehålla en stor DC-komponent, och bryttillståndet är ännu värre. , vilket är mycket skadligt för brytarens öppning. Därför är det tillrådligt att utforma öppningstiden för vakuumbrytaren som används i kraftgenereringssystemet så lång som möjligt.
9. Slingmotstånd
Slingresistansvärdet är en parameter som kännetecknar om anslutningen av den ledande slingan är bra och olika typer av produkter har specificerade värden inom ett visst område. Om slingresistansen överstiger det angivna värdet är det troligt att en anslutning av den ledande slingan är i dålig kontakt. Under högströmsdrift kommer den lokala temperaturökningen vid den dåliga kontakten att öka, och i svåra fall kommer det till och med att orsaka en ond cirkel och orsaka oxidation och förbränning. Speciellt för effektbrytare som används för högströmsdrift bör extra uppmärksamhet ägnas. Det är inte tillåtet att använda bryggmetoden för att mäta slingresistansen, men DC-spänningsfallsmetoden enligt GB763 måste användas.
10. Kontaktsystem
Kontakterna tillvakuumbrytareanvänder ofta rump-typ kontakter.
Eftersom avståndet mellan de rörliga och statiska kontakterna hos en allmän vakuumbrytare i öppningsläge endast är 16 mm, är det svårt att göra kontaktytor av andra former, och skadan av den momentana verkansbågen på den plana kontaktytan är också liten . En av fördelarna med en vakuumbrytare är dess ringa storlek, och de rörliga och statiska kontakterna måste fungera i ett absolut vakuumutrymme. Om det görs till andra dockningsmetoder kommer volymen på själva strömbrytaren att ökas och strömbrytaren blir mindre.
En av fördelarna med en vakuumbrytare är dess ringa storlek, och de rörliga och statiska kontakterna måste fungera i ett absolut vakuumutrymme. Om det görs till andra dockningsmetoder kommer det också att öka volymen på själva strömbrytaren!
