Базовые знания о высоковольтных вакуумных выключателях
2023-02-22
Влияние различных механических характеристик на характеристики изделия Качество механических характеристик изделия имеет важную взаимосвязь с различными электрическими свойствами изделия и влияет на надежность работы изделия. Для измерения производительностивакуумный выключатель, важна производительность самой вакуумной изоляционной камеры, но решающую роль играют и механические характеристики. Взаимосвязь между каждым параметром механической характеристики и характеристиками продукта описывается следующим образом:
1. Расстояние размыкания Расстояние размыкания контактов в основном зависит от номинального напряжения и требований к выдерживаемому напряжению вакуумного выключателя. Как правило, при низком номинальном напряжении расстояние размыкания контактов выбирают меньшим. Однако, если расстояние открытия слишком мало, это повлияет на отключающую способность и уровень выдерживаемого напряжения. Если расстояние открытия слишком велико, хотя уровень выдерживаемого напряжения может быть увеличен, это сократит срок службы сильфона вакуумного прерывателя. При проектировании расстояние открытия должно быть выбрано как можно меньшим при условии соблюдения требований к выдерживаемому напряжению при эксплуатации. Расстояние размыкания вакуумного выключателя на 10 кВ обычно составляет от 8 до 12 мм, а вакуумного выключателя на 35 кВ — от 30 до 40 мм.
2. Когда на контактное давление не действует внешняя сила, подвижный контакт будет генерировать закрывающую силу во внутренней полости под действием атмосферного давления, чтобы заставить его закрыться статическим контактом, который называется силой самозамыкания, и его размер зависит от порта диаметра сильфона. Когда дугогасительная камера находится в рабочем состоянии, сила слишком мала для обеспечения хорошего электрического контакта между подвижными и статическими контактами, и необходимо прикладывать внешнее давление. Сумма приложенного давления и силы самозамыкания называется контактным давлением контакта. Это контактное давление имеет следующие эффекты:
(1) Обеспечьте хороший контакт между динамическими и статическими контактами и уменьшите контактное сопротивление до указанного значения.
(2) Удовлетворить требованиям динамической устойчивости в номинальном состоянии короткого замыкания. Контактное давление должно быть больше силы отталкивания между контактами в номинальном состоянии короткого замыкания, чтобы обеспечить полное замыкание и отсутствие повреждений в этом состоянии.
(3) Подавить отскок при закрытии. Контакт может амортизироваться при столкновении, а кинетическая энергия столкновения преобразуется в потенциальную энергию пружины, а подпрыгивание контакта ограничивается.
(4) Обеспечьте ускорение для открывания. Когда контактное давление высокое, подвижный контакт получает большее усилие размыкания, которое легко сломать и расплавить паяные соединения, увеличить начальное ускорение размыкания, уменьшить время дуги и улучшить отключающую способность. Контактное давление контакта является очень важным параметром, и его лучше выбирать после многих проверок и испытаний при первоначальном проектировании продукта. Если контактное давление слишком мало, оно не может соответствовать требованиям вышеуказанных аспектов; но если контактное давление слишком велико, с одной стороны, необходимо увеличить работу операции закрытия, а с другой стороны, также необходимо улучшить требования к механической прочности камеры гашения дуги и всей машины. Это не экономично.
3. Контактный ход (или ход сжатия)
В настоящее время вакуумный выключатель без исключения использует контактный метод стыкового типа. После того, как подвижный контакт соприкасается с неподвижным контактом, он не может двигаться дальше, и контактное давление обеспечивается пружиной сжатия каждого полюсного контакта (иногда называемой замыкающей пружиной). Так называемый контактный ход - это расстояние между контактом переключающего контакта и силовым концом контактной нажимной пружины, продолжающей двигаться до конца контакта, то есть расстояние сжатия контактной пружины, поэтому также называется тактом сжатия.
Контактный ход имеет две функции: одна - нажимать на контактную пружину, чтобы обеспечить контактное давление на ответный контакт; другой - обеспечить сохранение определенного контактного давления после запуска и шлифования, чтобы с ним можно было надежно контактировать. Как правило, ход контакта может составлять от 20% до 30% расстояния размыкания, а вакуумный выключатель на 10 кВ составляет от 3 до 4 мм.
В реальной структуревакуумный выключатель, контактная замыкающая пружина рассчитана на значительное предварительное сжатие и предварительное давление даже в разомкнутом положении. Это делается для того, чтобы подвижный контакт имел значительную прочность, чтобы противостоять электрической силе и не сжимался, когда подвижный контакт не коснулся статического контакта во время процесса замыкания. Когда контакт касается момента, контактное давление внезапно увеличивается до значения предварительного давления, чтобы предотвратить отскок при закрытии, чего достаточно, чтобы противостоять электрическому отталкиванию и привести контакт в хорошее состояние в начале; по мере продвижения хода контакта контактное давление между контактами постепенно увеличивается, а когда ход контакта заканчивается, контактное давление достигает расчетного значения. Ход контакта не включает диапазон предварительного сжатия замыкающей пружины, который фактически является вторым ходом сжатия замыкающей пружины.
4. Средняя скорость замыкания Средняя скорость замыкания в основном влияет на электрическую эрозию контактов. Если скорость переключения слишком мала, время до пробоя будет большим, дуга будет существовать долго, контактная поверхность будет сильно изношена, и даже контакты будут приварены и залипнут, что уменьшит электрический ресурс. дугогасительной камеры. Однако, если скорость слишком высока, легко произойдет отскок при закрытии, а также увеличится выходная мощность рабочего механизма, что окажет большое механическое воздействие на камеру гашения дуги и всю машину, а также повлияет на надежность и механические характеристики. срок службы продукта. Средняя скорость закрытия обычно составляет около 0,6 м/с.
5. Средняя скорость размыкания Скорость размыкания автоматического выключателя обычно максимально возможная, так что первая фаза размыкания может отключить ток короткого замыкания за 2~3 мс до того, как ток приблизится к 0; в противном случае первая фаза размыкания не может быть открыта, и, переходя к следующей фазе, исходная первая фаза размыкания становится последней фазой размыкания, время дуги увеличивается, сложность размыкания увеличивается, и даже размыкание не удается. Однако, если скорость открытия слишком высока, отскок открытия также велик. Если отскок слишком велик, а вибрация слишком сильная, легко вызвать повторное зажигание, поэтому скорость открывания также должна учитывать этот аспект. Скорость открытия в основном зависит от накопления энергии пружиной подвижного контакта и пружиной открытия при закрытии. Чтобы увеличить скорость открытия, можно увеличить запас энергии открывающей пружины, а также можно увеличить сжатие закрывающей пружины. Это неизбежно повысит выходную мощность рабочего механизма и механическую прочность всей машины, снизив технико-экономические показатели. После многолетних испытаний считается, что средняя скорость размыкания вакуумного выключателя 10 кВ может гарантированно составлять 0,95–1,2 м/с.
6. Время дребезга замыкания Время дребезга замыкания – это время между тем, когда автоматический выключатель шумит, когда контакт сначала касается, а затем размыкается, может снова коснуться и разъединиться, и достигает стабильного контакта.
Этот параметр четко не оговаривается в зарубежных стандартах. В конце 1989 года Управление электроэнергетики Министерства энергетики предложило, чтобы время срабатывания вакуумных выключателей не превышало 2 мс. Почему время возврата при закрытии меньше 2 мс? Основная причина заключается в том, что момент замыкания и дребезга вызовет высокочастотные колебания LC в энергосистеме или оборудовании, а перенапряжение, создаваемое колебаниями, может привести к повреждению или даже повреждению изоляции электрооборудования. Когда отскок замыкания составляет менее 2 мс, не будет возникать большого перенапряжения, не будет повреждена изоляция оборудования и не будет сварки между подвижными и статическими контактами при замыкании.
7. Асинхронность закрытия и открытия. Если асинхронность закрытия слишком велика, это легко вызовет дребезг закрытия, потому что импульс движения, выдаваемый механизмом, воспринимается только контактом первой фазы закрытия. Если асинхронность размыкания слишком велика, время горения дуги фазы после размыкания будет увеличено, а отключающая способность уменьшится.
Асинхронность закрытия и открытия, как правило, существует одновременно, поэтому асинхронность закрытия регулируется, а синхронность открытия гарантируется. Продукт требует, чтобы асинхронность закрытия и открытия была менее 2 мс.
8. Время закрытия и открытия
Время размыкания и замыкания относится к периоду времени с момента, когда клемма рабочей катушки находится под напряжением, до момента, когда все трехполюсные контакты замкнуты или разъединены.
Включающие и размыкающие катушки рассчитаны на кратковременную работу. Время включения замыкающей катушки составляет менее 100 мс, а размыкающей катушки - менее 60 мс. Время размыкания и замыкания обычно настраивается, когда автоматический выключатель покидает завод, и нет необходимости перемещать его снова.
Когда автоматический выключатель используется в системе выработки электроэнергии и происходит короткое замыкание рядом с источником питания, ток короткого замыкания спадает медленно. Если время размыкания очень короткое, ток короткого замыкания, отключаемый автоматическим выключателем, может содержать большую постоянную составляющую, и состояние отключения становится еще хуже. , что очень вредно для размыкания автоматического выключателя. Поэтому целесообразно проектировать время размыкания вакуумного выключателя, используемого в системе выработки электроэнергии, как можно дольше.
9. Сопротивление контура
Величина сопротивления контура — это параметр, характеризующий, является ли соединение токопроводящего контура хорошим, а различные виды изделий имеют заданные значения в определенном диапазоне. Если сопротивление контура превышает указанное значение, возможно, соединение проводящего контура имеет плохой контакт. Во время работы с большим током локальное повышение температуры в месте плохого контакта будет увеличиваться, а в тяжелых случаях это даже вызовет порочный круг и вызовет окисление и возгорание. Особое внимание следует уделить автоматическим выключателям, используемым для работы с большими токами. Не допускается использовать мостовой метод для измерения сопротивления контура, но необходимо использовать метод падения постоянного напряжения, предусмотренный в GB763.
10. Контактная система
Контактывакуумные выключателичасто используют контакты стыкового типа.
Поскольку расстояние между подвижными и статическими контактами обычного вакуумного выключателя в разомкнутом состоянии составляет всего 16 мм, трудно сделать контактные поверхности другой формы, а повреждение дуги мгновенного действия на плоской контактной поверхности также невелико. . Одним из преимуществ вакуумного выключателя является его малый размер, а подвижные и статические контакты должны работать в условиях абсолютного вакуума. Если это сделано в других методах стыковки, объем самого автоматического выключателя будет увеличен, а автоматический выключатель будет меньше.
1. Расстояние размыкания Расстояние размыкания контактов в основном зависит от номинального напряжения и требований к выдерживаемому напряжению вакуумного выключателя. Как правило, при низком номинальном напряжении расстояние размыкания контактов выбирают меньшим. Однако, если расстояние открытия слишком мало, это повлияет на отключающую способность и уровень выдерживаемого напряжения. Если расстояние открытия слишком велико, хотя уровень выдерживаемого напряжения может быть увеличен, это сократит срок службы сильфона вакуумного прерывателя. При проектировании расстояние открытия должно быть выбрано как можно меньшим при условии соблюдения требований к выдерживаемому напряжению при эксплуатации. Расстояние размыкания вакуумного выключателя на 10 кВ обычно составляет от 8 до 12 мм, а вакуумного выключателя на 35 кВ — от 30 до 40 мм.
2. Когда на контактное давление не действует внешняя сила, подвижный контакт будет генерировать закрывающую силу во внутренней полости под действием атмосферного давления, чтобы заставить его закрыться статическим контактом, который называется силой самозамыкания, и его размер зависит от порта диаметра сильфона. Когда дугогасительная камера находится в рабочем состоянии, сила слишком мала для обеспечения хорошего электрического контакта между подвижными и статическими контактами, и необходимо прикладывать внешнее давление. Сумма приложенного давления и силы самозамыкания называется контактным давлением контакта. Это контактное давление имеет следующие эффекты:
(1) Обеспечьте хороший контакт между динамическими и статическими контактами и уменьшите контактное сопротивление до указанного значения.
(2) Удовлетворить требованиям динамической устойчивости в номинальном состоянии короткого замыкания. Контактное давление должно быть больше силы отталкивания между контактами в номинальном состоянии короткого замыкания, чтобы обеспечить полное замыкание и отсутствие повреждений в этом состоянии.
(3) Подавить отскок при закрытии. Контакт может амортизироваться при столкновении, а кинетическая энергия столкновения преобразуется в потенциальную энергию пружины, а подпрыгивание контакта ограничивается.
(4) Обеспечьте ускорение для открывания. Когда контактное давление высокое, подвижный контакт получает большее усилие размыкания, которое легко сломать и расплавить паяные соединения, увеличить начальное ускорение размыкания, уменьшить время дуги и улучшить отключающую способность. Контактное давление контакта является очень важным параметром, и его лучше выбирать после многих проверок и испытаний при первоначальном проектировании продукта. Если контактное давление слишком мало, оно не может соответствовать требованиям вышеуказанных аспектов; но если контактное давление слишком велико, с одной стороны, необходимо увеличить работу операции закрытия, а с другой стороны, также необходимо улучшить требования к механической прочности камеры гашения дуги и всей машины. Это не экономично.
3. Контактный ход (или ход сжатия)
В настоящее время вакуумный выключатель без исключения использует контактный метод стыкового типа. После того, как подвижный контакт соприкасается с неподвижным контактом, он не может двигаться дальше, и контактное давление обеспечивается пружиной сжатия каждого полюсного контакта (иногда называемой замыкающей пружиной). Так называемый контактный ход - это расстояние между контактом переключающего контакта и силовым концом контактной нажимной пружины, продолжающей двигаться до конца контакта, то есть расстояние сжатия контактной пружины, поэтому также называется тактом сжатия.
Контактный ход имеет две функции: одна - нажимать на контактную пружину, чтобы обеспечить контактное давление на ответный контакт; другой - обеспечить сохранение определенного контактного давления после запуска и шлифования, чтобы с ним можно было надежно контактировать. Как правило, ход контакта может составлять от 20% до 30% расстояния размыкания, а вакуумный выключатель на 10 кВ составляет от 3 до 4 мм.
В реальной структуревакуумный выключатель, контактная замыкающая пружина рассчитана на значительное предварительное сжатие и предварительное давление даже в разомкнутом положении. Это делается для того, чтобы подвижный контакт имел значительную прочность, чтобы противостоять электрической силе и не сжимался, когда подвижный контакт не коснулся статического контакта во время процесса замыкания. Когда контакт касается момента, контактное давление внезапно увеличивается до значения предварительного давления, чтобы предотвратить отскок при закрытии, чего достаточно, чтобы противостоять электрическому отталкиванию и привести контакт в хорошее состояние в начале; по мере продвижения хода контакта контактное давление между контактами постепенно увеличивается, а когда ход контакта заканчивается, контактное давление достигает расчетного значения. Ход контакта не включает диапазон предварительного сжатия замыкающей пружины, который фактически является вторым ходом сжатия замыкающей пружины.
4. Средняя скорость замыкания Средняя скорость замыкания в основном влияет на электрическую эрозию контактов. Если скорость переключения слишком мала, время до пробоя будет большим, дуга будет существовать долго, контактная поверхность будет сильно изношена, и даже контакты будут приварены и залипнут, что уменьшит электрический ресурс. дугогасительной камеры. Однако, если скорость слишком высока, легко произойдет отскок при закрытии, а также увеличится выходная мощность рабочего механизма, что окажет большое механическое воздействие на камеру гашения дуги и всю машину, а также повлияет на надежность и механические характеристики. срок службы продукта. Средняя скорость закрытия обычно составляет около 0,6 м/с.
5. Средняя скорость размыкания Скорость размыкания автоматического выключателя обычно максимально возможная, так что первая фаза размыкания может отключить ток короткого замыкания за 2~3 мс до того, как ток приблизится к 0; в противном случае первая фаза размыкания не может быть открыта, и, переходя к следующей фазе, исходная первая фаза размыкания становится последней фазой размыкания, время дуги увеличивается, сложность размыкания увеличивается, и даже размыкание не удается. Однако, если скорость открытия слишком высока, отскок открытия также велик. Если отскок слишком велик, а вибрация слишком сильная, легко вызвать повторное зажигание, поэтому скорость открывания также должна учитывать этот аспект. Скорость открытия в основном зависит от накопления энергии пружиной подвижного контакта и пружиной открытия при закрытии. Чтобы увеличить скорость открытия, можно увеличить запас энергии открывающей пружины, а также можно увеличить сжатие закрывающей пружины. Это неизбежно повысит выходную мощность рабочего механизма и механическую прочность всей машины, снизив технико-экономические показатели. После многолетних испытаний считается, что средняя скорость размыкания вакуумного выключателя 10 кВ может гарантированно составлять 0,95–1,2 м/с.
6. Время дребезга замыкания Время дребезга замыкания – это время между тем, когда автоматический выключатель шумит, когда контакт сначала касается, а затем размыкается, может снова коснуться и разъединиться, и достигает стабильного контакта.
Этот параметр четко не оговаривается в зарубежных стандартах. В конце 1989 года Управление электроэнергетики Министерства энергетики предложило, чтобы время срабатывания вакуумных выключателей не превышало 2 мс. Почему время возврата при закрытии меньше 2 мс? Основная причина заключается в том, что момент замыкания и дребезга вызовет высокочастотные колебания LC в энергосистеме или оборудовании, а перенапряжение, создаваемое колебаниями, может привести к повреждению или даже повреждению изоляции электрооборудования. Когда отскок замыкания составляет менее 2 мс, не будет возникать большого перенапряжения, не будет повреждена изоляция оборудования и не будет сварки между подвижными и статическими контактами при замыкании.
7. Асинхронность закрытия и открытия. Если асинхронность закрытия слишком велика, это легко вызовет дребезг закрытия, потому что импульс движения, выдаваемый механизмом, воспринимается только контактом первой фазы закрытия. Если асинхронность размыкания слишком велика, время горения дуги фазы после размыкания будет увеличено, а отключающая способность уменьшится.
Асинхронность закрытия и открытия, как правило, существует одновременно, поэтому асинхронность закрытия регулируется, а синхронность открытия гарантируется. Продукт требует, чтобы асинхронность закрытия и открытия была менее 2 мс.
8. Время закрытия и открытия
Время размыкания и замыкания относится к периоду времени с момента, когда клемма рабочей катушки находится под напряжением, до момента, когда все трехполюсные контакты замкнуты или разъединены.
Включающие и размыкающие катушки рассчитаны на кратковременную работу. Время включения замыкающей катушки составляет менее 100 мс, а размыкающей катушки - менее 60 мс. Время размыкания и замыкания обычно настраивается, когда автоматический выключатель покидает завод, и нет необходимости перемещать его снова.
Когда автоматический выключатель используется в системе выработки электроэнергии и происходит короткое замыкание рядом с источником питания, ток короткого замыкания спадает медленно. Если время размыкания очень короткое, ток короткого замыкания, отключаемый автоматическим выключателем, может содержать большую постоянную составляющую, и состояние отключения становится еще хуже. , что очень вредно для размыкания автоматического выключателя. Поэтому целесообразно проектировать время размыкания вакуумного выключателя, используемого в системе выработки электроэнергии, как можно дольше.
9. Сопротивление контура
Величина сопротивления контура — это параметр, характеризующий, является ли соединение токопроводящего контура хорошим, а различные виды изделий имеют заданные значения в определенном диапазоне. Если сопротивление контура превышает указанное значение, возможно, соединение проводящего контура имеет плохой контакт. Во время работы с большим током локальное повышение температуры в месте плохого контакта будет увеличиваться, а в тяжелых случаях это даже вызовет порочный круг и вызовет окисление и возгорание. Особое внимание следует уделить автоматическим выключателям, используемым для работы с большими токами. Не допускается использовать мостовой метод для измерения сопротивления контура, но необходимо использовать метод падения постоянного напряжения, предусмотренный в GB763.
10. Контактная система
Контактывакуумные выключателичасто используют контакты стыкового типа.
Поскольку расстояние между подвижными и статическими контактами обычного вакуумного выключателя в разомкнутом состоянии составляет всего 16 мм, трудно сделать контактные поверхности другой формы, а повреждение дуги мгновенного действия на плоской контактной поверхности также невелико. . Одним из преимуществ вакуумного выключателя является его малый размер, а подвижные и статические контакты должны работать в условиях абсолютного вакуума. Если это сделано в других методах стыковки, объем самого автоматического выключателя будет увеличен, а автоматический выключатель будет меньше.
Одним из преимуществ вакуумного выключателя является его малый размер, а подвижные и статические контакты должны работать в условиях абсолютного вакуума. Если сделать его другим способом стыковки, то это также увеличит объем самого выключателя!
