S neustálym vývojom energetických systémov narastá aj aplikácia vákuových ističov, čo je neoddeliteľné od ich výhod.Vždy však existujú nejaké nevýhody. Napríklad problém prepätia vákuových ističov do určitej miery ovplyvnil rýchlosť ich vývoja. Preto musíme nájsť spôsoby, ako zmierniť alebo zabrániť prepätiu vo vákuových ističoch. Nižšie, vákuový istič Huadian|Výrobca vákuového ističa VS1 vysvetlí typy prepäťových a ochranných opatrení súvisiacich s vákuovými ističmi.
I. Hlavné prepäťové typy vákuových ističov
Prevádzkové prepätia vákuových ističov vznikajú hlavne počas procesu vypínania (vypínania) a bežné sú tieto tri typy:
1. Prúdové-prepätie
Mechanizmus: Vákuové ističe majú mimoriadne silné{0}}hasiace schopnosti oblúka. Pri prerušení malého striedavého prúdu (ako je štartovací prúd nezaťaženého transformátora alebo motora) môže byť prúd násilne prerušený (tj prúd -prerušenie) pred jeho prirodzeným nulovým- bodom prechodu. V tomto čase sa magnetická energia uložená v indukčnej záťaži (ako sú vinutia motora) premení na energiu elektrického poľa, čím sa nabije ekvivalentná kapacita záťaže, čím sa generujú extrémne vysoké prepätia.
Charakteristika: Amplitúda prepätia súvisí s veľkosťou aktuálnej{0}}reznej hodnoty a indukčnosťou záťaže. Čím väčšia je hodnota prúdu-, tým vyššie je prepätie. Toto je najbežnejší typ prepätia vo vákuových ističoch.
2. Prepätie pri viacnásobnom{1}}zapálení (vysoko-frekvenčné-prepätie pri viacnásobnom{3}}zapálení)
Mechanizmus: Po vypnutí ističa je vzdialenosť medzi kontaktmi veľmi malá. Ak je obnovovacie napätie (obnovovacie napätie napájacej frekvencie) medzi kontaktmi vyššie ako izolačná sila kontaktného média počas prerušenia, medzera sa znova rozpadne (opätovné zapálenie). V dôsledku extrémne rýchlej obnovy vákuového média môže tento proces nastať niekoľkokrát v priebehu mikrosekúnd (vysoko-frekvencia-vznietenia). Každé opätovné-zapálenie je sprevádzané vyhasnutím vysoko-frekvenčného prúdu a opätovným vstreknutím energie, pričom energiu nepretržite pumpuje do záťaže prostredníctvom kumulatívneho efektu, čo spôsobuje, že prepätie postupne stúpa.
Charakteristika: Tento typ prepätia má veľkú strmosť a veľkú amplitúdu, čo predstavuje značnú hrozbu pre izoláciu medzi zákrutami a pozdĺžnu izoláciu motorov. Vyskytuje sa hlavne pri prerušovaní vysokonapäťových motorov- alebo nezaťažených transformátorov.
3. Prerušenie kapacitného zaťaženia Prepätie
Mechanizmus: Pri prerušení skupiny kondenzátorov vznikajú v dôsledku opätovného zapálenia oblúka-prepätia s vysokou{0}}amplitúdou a{1}}vysokou frekvenciou. Ak sa istič po prerušení znova{4}}zapáli, je to ekvivalentné tomu, že jedna skupina už nabitých kondenzátorov sa cez oblúk vybije do inej skupiny kondenzátorov a vytvorí vysokofrekvenčné oscilácie, ktoré vedú k prudkému zvýšeniu napätia.
Charakteristika: Táto situácia môže generovať extrémne vysoké prepätia (zvyčajne 2-3 krát alebo dokonca vyššie ako napätie voči zemi), ktoré vážne ohrozujú bezpečnosť samotných kondenzátorov a ističov.
II. Opatrenia na ochranu proti prepätiu pre vákuové ističe
Pre vyššie-spomínané typy prepätia sa ochrana zvyčajne dosahuje kombináciou „blokovania“ (zníženie aktuálnej-reznej hodnoty) a „vypúšťania“ (poskytnutie vybíjacej dráhy alebo absorpcie energie). Bežné ochranné opatrenia zahŕňajú:
1. Inštalácia odporového-absorbéra kondenzátora (RC absorpčné zariadenie)
Princíp: Pozostáva z odporu (R) a kondenzátora (C) zapojených sériovo a paralelne na strane záťaže.
Kondenzátor (C): Znižuje nárazovú impedanciu záťaže, spomaľuje nárast prepätia, a tým znižuje vysoko{0}}frekvenčnú zložku prepätia pri opätovnom zapaľovaní.
Rezistor (R): Rozptyľuje energiu, potláča oscilácie a zabraňuje rezonancii medzi kondenzátorom a indukčnosťou záťaže.
Použiteľné scenáre: Používa sa predovšetkým na ochranu motorov a transformátorov, obzvlášť účinný pri potláčaní prepätí s viacnásobným opätovným zapálením a prepätí-pri znižovaní prúdu.
Výhody: Stabilný ochranný účinok, obmedzujúci amplitúdu aj strmosť prepätí.
Nevýhody: Väčšia veľkosť, vyššia cena a spotreba energie v dôsledku dlhodobého{0}}zohrievania odporu.
2. Inštalácia zvodičov prepätia oxidu zinočnatého (MOA)
Princíp: Využitie vynikajúcich nelineárnych volt{0}}ampérových charakteristík varistorov z oxidu zinočnatého. Pri normálnom prevádzkovom napätí je zvodič vo vysoko-odporovom stave (mikroampér{3}}úroveň unikajúceho prúdu); keď dôjde k prepätiu a prekročí prevádzkový prah, rýchlo vedie, vybíjajúc prepäťovú energiu do zeme, čím sa napätie obmedzuje v rozsahu, ktorý odolá izolácia zariadenia.
Typová diferenciácia:
Prepäťové ochrany bežného distribučného typu: Používajú sa predovšetkým na obmedzenie bleskových prepätí.
Prepäťové ochrany pre typ rotačného stroja: Špeciálne navrhnuté na ochranu motorov, vyznačujúce sa nižším zvyškovým napätím a lepšie prispôsobeným izolačnej úrovni motora.
Použiteľné scenáre: Používa sa predovšetkým na obmedzenie prúdových{0}}prepätí. Treba poznamenať, že bežné zvodiče prepätia majú pomalú rýchlosť odozvy na viacnásobné prepätia opätovného zapálenia na nábežných hranách strmých vĺn a ochranný účinok môže byť obmedzený; zvyčajne je potrebné ich použiť v spojení s RC (Resistant Current Arresters).
3. Nainštalujte filter tlmivky-kondenzátora (L-C).
Princíp: Induktor (L) je zapojený do série s kondenzátorom (C) paralelne na strane záťaže. Induktor blokuje vysoko-frekvenčný prúd a kondenzátor znižuje rýchlosť zmeny napätia (du/dt). Táto kombinácia účinne filtruje vysokofrekvenčné zložky oscilácií, čím zásadne spomaľuje proces hromadenia prepätia.
Použiteľné scenáre: Miesta s extrémne vysokými požiadavkami na prepäťovú ochranu (napr. špeciálne motory, kritické zariadenia).
4. Vyberte vákuový istič s nízkou hodnotou prúdu-
Princíp: Riešenie prepätia pri jeho zdroji. Aktuálna-vypínacia hodnota vákuového ističa úzko súvisí s materiálom kontaktu. Použitie kontaktných materiálov s nízkou-prúdovou-reznou-hodnotou (napr. CuCr (meď-chrómový) materiál so špeciálnym spracovaním) môže znížiť prúdovú-hodnotu rezu na veľmi nízku úroveň (napr. 0,5A - 2A), čím sa výrazne zníži amplitúda prepätia pri jeho zdroji.
Vyhodnotenie: Ide o najideálnejšie ochranné opatrenie, ale vzhľadom na spracovanie materiálu a obmedzenie nákladov je niekedy potrebné ho použiť v spojení s inými ochrannými zariadeniami.
5. Nainštalujte paralelný odpor alebo kondenzátor
Princíp: Pripojte rezistor alebo kondenzátor paralelne cez kontakty ističa.
Paralelný odpor: Znižuje rýchlosť nárastu zotavovacieho napätia počas opätovného zapálenia, čím sa znižuje pravdepodobnosť opätovného zapálenia.
Paralelný kondenzátor: Znižuje strmosť zotavovacieho napätia medzi kontaktmi.
Hodnotenie: Táto metóda je zvyčajne integrovaná do vnútornej konštrukcie ističa; inštalácia v teréne je zriedkavá.
Súhrnné a výberové odporúčania
V praktických inžinierskych aplikáciách sa jediné opatrenie často nepoužíva izolovane. Namiesto toho sa používa kombinácia ochranných opatrení na základe hodnoty a dôležitosti chráneného objektu:
Pre bežné transformátory/vedenia: Zvyčajne sa vyberajú vákuové ističe s nízkym -prúdom-prerušenia-, s univerzálnymi -prepäťovými zvodníkmi z oxidu zinočnatého inštalovanými na strane prípojníc na záložnú ochranu.
V-motory s vysokým napätím: Motory majú nižšiu úroveň izolácie a sú citlivé na prudké rázy. Odporúča sa kombinovaná schéma ochrany využívajúca RC absorbéry (na potlačenie prepätí pri opätovnom zapálení a zníženie strmosti) a jednoúčelové zvodiče prepätia pre točivé elektrické stroje (na obmedzenie prepätia energetického-typu).
Pre kondenzátorové batérie: Odporúča sa inštalovať zvodiče prepätia z oxidu zinočnatého bez medzier (určené na ochranu kondenzátorov) na strane ističa, najlepšie v blízkosti kondenzátorov. Niekedy sú potrebné aj sériové reaktory na potlačenie nábehových prúdov a prepätí.
Spoločnosť Shaanxi Huadian Electric Co., Ltd., založená v roku 2007, sa už pätnásť rokov intenzívne angažuje v oblasti zariadení na ovládanie prepínačov distribúcie energie. Nielenže sme sa podieľali na výskume a vývoji bežného domáceho vákuového ističa s permanentnými magnetmi VS1/VEGM, ale tiež sme investovali takmer 7 %-8 % našich ročných príjmov do výskumu a vývoja, a to výlučne na prekonanie problémov v odvetví a zabezpečenie bezpečnej prevádzky energetických systémov. Naša hlavná séria VEGM využíva pevnú{10}}utesnenú tyč. Pomocou technológie APG sú vákuové prerušovače a horné a spodné výstupné svorky úplne zaliate do vysoko výkonnej epoxidovej živice. Tým sa nielenže úplne vyrieši problém erózie izolácie prachom a vlhkosťou, ale tiež sa zvýši odolnosť ističa voči mechanickým nárazom. Či už v extrémnom chlade vo vysokých nadmorských výškach alebo v prašnom prostredí priemyselných závodov, ističe Shaanxi Huadian môžu fungovať stabilne. Kontaktujte nás:pannie@hdswitchgear.com.
