Basiskennis van hoogspanningsvacuümstroomonderbrekers
2023-02-22
De invloed van verschillende mechanische kenmerken op de productprestaties De kwaliteit van de mechanische kenmerken van het product heeft een belangrijke relatie met de verschillende elektrische eigenschappen van het product en beïnvloedt de betrouwbaarheid van de werking van het product. Om de prestaties van devacuüm stroomonderbreker, de prestaties van de vacuümisolatiekamer zelf zijn belangrijk, maar de mechanische eigenschappen spelen ook een doorslaggevende rol. De relatie tussen elke mechanische karakteristieke parameter en productprestaties wordt als volgt beschreven:
1. Openingsafstand De openingsafstand van de contacten hangt voornamelijk af van de nominale spanning en de spanningsvereisten van de vacuümstroomonderbreker. Over het algemeen wordt, wanneer de nominale spanning laag is, de openingsafstand van de contacten kleiner gekozen. Als de openingsafstand echter te klein is, wordt het breekvermogen en het weerstandsspanningsniveau beïnvloed. Als de openingsafstand te groot is, hoewel het weerstandsspanningsniveau kan worden verhoogd, zal dit de levensduur van de balg van de vacuümonderbreker verkorten. Tijdens het ontwerp moet de openingsafstand zo klein mogelijk worden gekozen, op voorwaarde dat wordt voldaan aan de weerstandsspanningsvereisten van de werking. De openingsafstand van een 10 kV vacuüm vermogenschakelaar ligt meestal tussen de 8 en 12 mm en die van een 35 kV vacuüm vermogenschakelaar tussen de 30 en 40 mm.
2. Wanneer er geen externe kracht op de contactdruk is, zal het bewegende contact een sluitkracht genereren op de binnenholte onder invloed van atmosferische druk om het te sluiten met het statische contact, dat zelfsluitende kracht wordt genoemd, en zijn grootte hangt af van de diameter van de poort van de balg. Wanneer de boogdovende kamer in werkende staat is, is de kracht te klein om een goed elektrisch contact tussen de bewegende en statische contacten te garanderen en moet er een externe druk worden uitgeoefend. De som van de uitgeoefende druk en de zelfsluitende kracht wordt de contactdruk van het contact genoemd. Deze contactdruk heeft de volgende effecten:
(1) Zorg voor een goed contact tussen de dynamische en statische contacten en maak de contactweerstand kleiner dan de gespecificeerde waarde.
(2) Voldoe aan de dynamische stabiliteitseisen in de nominale kortsluittoestand. De contactdruk moet groter zijn dan de afstotende kracht tussen de contacten in de nominale kortsluittoestand, om volledige sluiting en geen schade in deze toestand te garanderen.
(3) Onderdruk bounce bij sluiting. Het contact kan worden gebufferd wanneer het botst, en de kinetische energie van de botsing wordt omgezet in de potentiële energie van de veer, en het stuiteren van het contact wordt beperkt.
(4) Zorg voor een versnellingskracht voor het openen. Wanneer de contactdruk hoog is, krijgt het bewegende contact een grotere openingskracht, die gemakkelijk te breken is en de soldeerverbindingen doet smelten, de initiële openingsversnelling verhoogt, de boogtijd verkort en de breekcapaciteit verbetert. De contactdruk van het contact is een zeer belangrijke parameter en is geschikter om te worden geselecteerd na vele verificaties en tests in het eerste ontwerp van het product. Als de contactdruk te klein is, kan deze niet voldoen aan de vereisten van de bovenstaande aspecten; maar als de contactdruk te hoog is, is het aan de ene kant nodig om het sluitwerk te vergroten, en aan de andere kant moeten ook de mechanische sterkte-eisen van de boogdovende kamer en de hele machine worden verbeterd. Het is niet zuinig.
3. Contactslag (of compressieslag)
Op dit moment past de vacuümstroomonderbreker zonder uitzondering de contactmethode van het stompe type toe. Nadat het bewegende contact het stationaire contact raakt, kan het niet verder bewegen en wordt de contactcontactdruk geleverd door elke poolcontactdrukveer (ook wel een sluitveer genoemd). De zogenaamde contactslag is de afstand tussen het contact van het schakelcontact en het krachtuiteinde van de contactdrukveer die verder beweegt naar het einde van het contact, dat wil zeggen de compressieafstand van de contactveer, dus het is ook de compressieslag genoemd.
De contactslag heeft twee functies: de ene is om op de contactveer te drukken om contactdruk te geven aan het parende contact; de andere is om ervoor te zorgen dat er na het draaien en slijpen nog steeds een bepaalde contactdruk wordt gehandhaafd, zodat er betrouwbaar contact mee kan worden gemaakt. Over het algemeen kan de contactslag ongeveer 20% tot 30% van de openingsafstand zijn, en de 10kV vacuümstroomonderbreker is ongeveer 3 tot 4 mm.
In de eigenlijke structuur van devacuüm stroomonderbreker, is de contactsluitveer ontworpen om zelfs in de openingspositie een aanzienlijke hoeveelheid voorcompressie en voordruk te hebben. Dit is om ervoor te zorgen dat het bewegende contact een aanzienlijke sterkte heeft om de elektrische kracht te weerstaan en niet terugdeinst wanneer het bewegende contact het statische contact tijdens het sluitproces niet heeft aangeraakt. Wanneer het contact het moment raakt, neemt de contactdruk plotseling toe tot de voordrukwaarde om het sluiten te voorkomen, wat voldoende is om de elektrische afstoting te weerstaan en het contact in het begin in goede staat te brengen; naarmate de contactslag vordert, neemt de contactdruk tussen de contacten geleidelijk toe en wanneer de contactslag eindigt, bereikt de contactdruk de ontwerpwaarde. De contactslag omvat niet het voordrukbereik van de sluitveer, dit is eigenlijk de tweede drukslag van de sluitveer.
4. Gemiddelde sluitsnelheid De gemiddelde sluitsnelheid beïnvloedt voornamelijk de elektrische erosie van contacten. Als de schakelsnelheid te laag is, zal de pre-breakdown-tijd lang zijn, zal de boog lang bestaan, zal het contactoppervlak sterk versleten zijn en zullen zelfs de contacten gelast en vast komen te zitten, wat de elektrische levensduur zal verkorten van de boogdovende kamer. Als de snelheid echter te hoog is, zal er gemakkelijk een sluitstuit optreden en zal het uitgangsvermogen van het bedieningsmechanisme ook toenemen, wat een grote mechanische impact zal hebben op de boogdovende kamer en de hele machine, en de betrouwbaarheid en mechanische werking zal beïnvloeden levensduur van het product. De gemiddelde sluitsnelheid is meestal ongeveer 0,6 m/s.
5. Gemiddelde openingssnelheid De openingssnelheid van de stroomonderbreker is over het algemeen zo snel mogelijk, zodat de eerste openingsfase de foutstroom kan onderbreken 2~3ms voordat de stroom 0 nadert; anders kan de eerste openingsfase niet worden geopend en doorgaand naar de volgende fase wordt de oorspronkelijke eerste openingsfase de laatste openingsfase, wordt de boogtijd verlengd, wordt de moeilijkheid van breken vergroot en zelfs het breken mislukt. Als de openingssnelheid echter te hoog is, is de rebound van de opening ook groot. Als de rebound te groot is en de trilling te hevig, is het gemakkelijk om herontsteking te veroorzaken, dus de openingssnelheid moet ook rekening houden met dit aspect. De openingssnelheid is voornamelijk afhankelijk van de energieopslag van de bewegende contactveer en de openingsveer bij het sluiten. Om de openingssnelheid te verhogen, kan de energieopslag van de openingsveer worden vergroot en kan ook de compressie van de sluitveer worden verhoogd. Dit zal onvermijdelijk het uitgangsvermogen van het bedieningsmechanisme en de mechanische sterkte van de hele machine verhogen, waardoor de technische en economische indicatoren afnemen. Na jaren van testen wordt aangenomen dat de gemiddelde openingssnelheid van een 10 kV vacuüm stroomonderbreker gegarandeerd 0,95-1,2 m/s is.
6. Bounce-tijd bij sluiten Bounce-tijd bij sluiten is de tijd tussen het moment waarop de stroomonderbreker lawaai maakt, het moment waarop het contact voor het eerst aanraakt en vervolgens scheidt, elkaar kan raken en weer verlaat, en het stabiele contact bereikt.
Deze parameter is niet duidelijk vastgelegd in buitenlandse normen. Eind 1989 stelde de Electric Power Department van het Ministerie van Energie voor dat de bouncetijd bij het sluiten van vacuümstroomonderbrekers minder dan 2 ms moet zijn. Waarom is de bouncetijd bij het sluiten minder dan 2 ms? De belangrijkste reden is dat het moment van sluiten en stuiteren L.C hoogfrequente oscillatie in het voedingssysteem of de apparatuur veroorzaakt, en de overspanning die door de oscillatie wordt gegenereerd, kan schade of zelfs schade aan de isolatie van elektrische apparatuur veroorzaken. Wanneer de sluitstuit minder dan 2 ms is, wordt er geen grote overspanning gegenereerd, wordt de isolatie van de apparatuur niet beschadigd en is er geen las tussen de bewegende en statische contacten bij het sluiten.
7. Asynchroniteit bij sluiten en openen Als de asynchroniciteit bij het sluiten te groot is, zal dit gemakkelijk leiden tot stuiteren bij het sluiten, omdat de bewegingsimpuls die door het mechanisme wordt afgegeven alleen wordt gedragen door het contact van de eerste sluitfase. Als de asynchroniciteit van de opening te groot is, zal de boogtijd van de fasebuis na opening worden verlengd en zal het breekvermogen worden verminderd.
De asynchroniciteit van sluiten en openen bestaat over het algemeen tegelijkertijd, dus de asynchroniciteit van sluiten wordt aangepast en de asynchroniciteit van openen wordt gegarandeerd. Het product vereist dat de asynchronie van sluiten en openen minder dan 2 ms is.
8. Sluit- en openingstijd
Openings- en sluitingstijd verwijst naar de tijdsperiode vanaf het moment waarop de klem van de bedieningsspoel wordt bekrachtigd tot het moment waarop de driepolige contacten allemaal gesloten of gescheiden zijn.
Sluit- en openingsspoelen zijn ontworpen voor werktijdverkorting. De inschakeltijd van de sluitspoel is minder dan 100 ms en die van de openingsspoel minder dan 60 ms. De openings- en sluitingstijden worden over het algemeen aangepast wanneer de vermogenschakelaar de fabriek verlaat en het is niet nodig om hem opnieuw te verplaatsen.
Wanneer de stroomonderbreker wordt gebruikt in het stroomopwekkingssysteem en wordt kortgesloten in de buurt van de voeding, neemt de foutstroom langzaam af. Als de openingstijd erg kort is, kan de door de stroomonderbreker verbroken foutstroom een grote DC-component bevatten en is de onderbrekingstoestand zelfs nog erger. , wat erg nadelig is voor het openen van de stroomonderbreker. Daarom is het raadzaam om de openingstijd van de vacuümstroomonderbreker die wordt gebruikt in het stroomopwekkingssysteem zo lang mogelijk te ontwerpen.
9. Lusweerstand
De lusweerstandswaarde is een parameter die kenmerkt of de verbinding van de geleidende lus goed is, en verschillende soorten producten hebben gespecificeerde waarden binnen een bepaald bereik. Als de lusweerstand de gespecificeerde waarde overschrijdt, is het waarschijnlijk dat een verbinding van de geleidende lus slecht contact maakt. Tijdens werking met hoge stroom zal de lokale temperatuurstijging bij het slechte contact toenemen, en in ernstige gevallen zal het zelfs een vicieuze cirkel veroorzaken en oxidatie en verbranding veroorzaken. Vooral voor stroomonderbrekers die worden gebruikt voor werking met hoge stromen, moet extra aandacht worden besteed. Het is niet toegestaan om de brugmethode te gebruiken om de lusweerstand te meten, maar de gelijkspanningsvalmethode die is vastgelegd in GB763 moet worden gebruikt.
10. Contactsysteem
De contacten vanvacuüm stroomonderbrekersnemen vaak stompe contacten aan.
Omdat de afstand tussen de bewegende en statische contacten van een algemene vacuümstroomonderbreker in geopende toestand slechts 16 mm is, is het moeilijk om contactoppervlakken van andere vormen te maken en is de schade van de onmiddellijke actieboog op het vlakke contactoppervlak ook klein . Een van de voordelen van een vacuümstroomonderbreker is het kleine formaat en de bewegende en statische contacten moeten in een absoluut vacuümruimte werken. Als er andere dockingmethoden van worden gemaakt, wordt het volume van de stroomonderbreker zelf vergroot en wordt de stroomonderbreker kleiner.
1. Openingsafstand De openingsafstand van de contacten hangt voornamelijk af van de nominale spanning en de spanningsvereisten van de vacuümstroomonderbreker. Over het algemeen wordt, wanneer de nominale spanning laag is, de openingsafstand van de contacten kleiner gekozen. Als de openingsafstand echter te klein is, wordt het breekvermogen en het weerstandsspanningsniveau beïnvloed. Als de openingsafstand te groot is, hoewel het weerstandsspanningsniveau kan worden verhoogd, zal dit de levensduur van de balg van de vacuümonderbreker verkorten. Tijdens het ontwerp moet de openingsafstand zo klein mogelijk worden gekozen, op voorwaarde dat wordt voldaan aan de weerstandsspanningsvereisten van de werking. De openingsafstand van een 10 kV vacuüm vermogenschakelaar ligt meestal tussen de 8 en 12 mm en die van een 35 kV vacuüm vermogenschakelaar tussen de 30 en 40 mm.
2. Wanneer er geen externe kracht op de contactdruk is, zal het bewegende contact een sluitkracht genereren op de binnenholte onder invloed van atmosferische druk om het te sluiten met het statische contact, dat zelfsluitende kracht wordt genoemd, en zijn grootte hangt af van de diameter van de poort van de balg. Wanneer de boogdovende kamer in werkende staat is, is de kracht te klein om een goed elektrisch contact tussen de bewegende en statische contacten te garanderen en moet er een externe druk worden uitgeoefend. De som van de uitgeoefende druk en de zelfsluitende kracht wordt de contactdruk van het contact genoemd. Deze contactdruk heeft de volgende effecten:
(1) Zorg voor een goed contact tussen de dynamische en statische contacten en maak de contactweerstand kleiner dan de gespecificeerde waarde.
(2) Voldoe aan de dynamische stabiliteitseisen in de nominale kortsluittoestand. De contactdruk moet groter zijn dan de afstotende kracht tussen de contacten in de nominale kortsluittoestand, om volledige sluiting en geen schade in deze toestand te garanderen.
(3) Onderdruk bounce bij sluiting. Het contact kan worden gebufferd wanneer het botst, en de kinetische energie van de botsing wordt omgezet in de potentiële energie van de veer, en het stuiteren van het contact wordt beperkt.
(4) Zorg voor een versnellingskracht voor het openen. Wanneer de contactdruk hoog is, krijgt het bewegende contact een grotere openingskracht, die gemakkelijk te breken is en de soldeerverbindingen doet smelten, de initiële openingsversnelling verhoogt, de boogtijd verkort en de breekcapaciteit verbetert. De contactdruk van het contact is een zeer belangrijke parameter en is geschikter om te worden geselecteerd na vele verificaties en tests in het eerste ontwerp van het product. Als de contactdruk te klein is, kan deze niet voldoen aan de vereisten van de bovenstaande aspecten; maar als de contactdruk te hoog is, is het aan de ene kant nodig om het sluitwerk te vergroten, en aan de andere kant moeten ook de mechanische sterkte-eisen van de boogdovende kamer en de hele machine worden verbeterd. Het is niet zuinig.
3. Contactslag (of compressieslag)
Op dit moment past de vacuümstroomonderbreker zonder uitzondering de contactmethode van het stompe type toe. Nadat het bewegende contact het stationaire contact raakt, kan het niet verder bewegen en wordt de contactcontactdruk geleverd door elke poolcontactdrukveer (ook wel een sluitveer genoemd). De zogenaamde contactslag is de afstand tussen het contact van het schakelcontact en het krachtuiteinde van de contactdrukveer die verder beweegt naar het einde van het contact, dat wil zeggen de compressieafstand van de contactveer, dus het is ook de compressieslag genoemd.
De contactslag heeft twee functies: de ene is om op de contactveer te drukken om contactdruk te geven aan het parende contact; de andere is om ervoor te zorgen dat er na het draaien en slijpen nog steeds een bepaalde contactdruk wordt gehandhaafd, zodat er betrouwbaar contact mee kan worden gemaakt. Over het algemeen kan de contactslag ongeveer 20% tot 30% van de openingsafstand zijn, en de 10kV vacuümstroomonderbreker is ongeveer 3 tot 4 mm.
In de eigenlijke structuur van devacuüm stroomonderbreker, is de contactsluitveer ontworpen om zelfs in de openingspositie een aanzienlijke hoeveelheid voorcompressie en voordruk te hebben. Dit is om ervoor te zorgen dat het bewegende contact een aanzienlijke sterkte heeft om de elektrische kracht te weerstaan en niet terugdeinst wanneer het bewegende contact het statische contact tijdens het sluitproces niet heeft aangeraakt. Wanneer het contact het moment raakt, neemt de contactdruk plotseling toe tot de voordrukwaarde om het sluiten te voorkomen, wat voldoende is om de elektrische afstoting te weerstaan en het contact in het begin in goede staat te brengen; naarmate de contactslag vordert, neemt de contactdruk tussen de contacten geleidelijk toe en wanneer de contactslag eindigt, bereikt de contactdruk de ontwerpwaarde. De contactslag omvat niet het voordrukbereik van de sluitveer, dit is eigenlijk de tweede drukslag van de sluitveer.
4. Gemiddelde sluitsnelheid De gemiddelde sluitsnelheid beïnvloedt voornamelijk de elektrische erosie van contacten. Als de schakelsnelheid te laag is, zal de pre-breakdown-tijd lang zijn, zal de boog lang bestaan, zal het contactoppervlak sterk versleten zijn en zullen zelfs de contacten gelast en vast komen te zitten, wat de elektrische levensduur zal verkorten van de boogdovende kamer. Als de snelheid echter te hoog is, zal er gemakkelijk een sluitstuit optreden en zal het uitgangsvermogen van het bedieningsmechanisme ook toenemen, wat een grote mechanische impact zal hebben op de boogdovende kamer en de hele machine, en de betrouwbaarheid en mechanische werking zal beïnvloeden levensduur van het product. De gemiddelde sluitsnelheid is meestal ongeveer 0,6 m/s.
5. Gemiddelde openingssnelheid De openingssnelheid van de stroomonderbreker is over het algemeen zo snel mogelijk, zodat de eerste openingsfase de foutstroom kan onderbreken 2~3ms voordat de stroom 0 nadert; anders kan de eerste openingsfase niet worden geopend en doorgaand naar de volgende fase wordt de oorspronkelijke eerste openingsfase de laatste openingsfase, wordt de boogtijd verlengd, wordt de moeilijkheid van breken vergroot en zelfs het breken mislukt. Als de openingssnelheid echter te hoog is, is de rebound van de opening ook groot. Als de rebound te groot is en de trilling te hevig, is het gemakkelijk om herontsteking te veroorzaken, dus de openingssnelheid moet ook rekening houden met dit aspect. De openingssnelheid is voornamelijk afhankelijk van de energieopslag van de bewegende contactveer en de openingsveer bij het sluiten. Om de openingssnelheid te verhogen, kan de energieopslag van de openingsveer worden vergroot en kan ook de compressie van de sluitveer worden verhoogd. Dit zal onvermijdelijk het uitgangsvermogen van het bedieningsmechanisme en de mechanische sterkte van de hele machine verhogen, waardoor de technische en economische indicatoren afnemen. Na jaren van testen wordt aangenomen dat de gemiddelde openingssnelheid van een 10 kV vacuüm stroomonderbreker gegarandeerd 0,95-1,2 m/s is.
6. Bounce-tijd bij sluiten Bounce-tijd bij sluiten is de tijd tussen het moment waarop de stroomonderbreker lawaai maakt, het moment waarop het contact voor het eerst aanraakt en vervolgens scheidt, elkaar kan raken en weer verlaat, en het stabiele contact bereikt.
Deze parameter is niet duidelijk vastgelegd in buitenlandse normen. Eind 1989 stelde de Electric Power Department van het Ministerie van Energie voor dat de bouncetijd bij het sluiten van vacuümstroomonderbrekers minder dan 2 ms moet zijn. Waarom is de bouncetijd bij het sluiten minder dan 2 ms? De belangrijkste reden is dat het moment van sluiten en stuiteren L.C hoogfrequente oscillatie in het voedingssysteem of de apparatuur veroorzaakt, en de overspanning die door de oscillatie wordt gegenereerd, kan schade of zelfs schade aan de isolatie van elektrische apparatuur veroorzaken. Wanneer de sluitstuit minder dan 2 ms is, wordt er geen grote overspanning gegenereerd, wordt de isolatie van de apparatuur niet beschadigd en is er geen las tussen de bewegende en statische contacten bij het sluiten.
7. Asynchroniteit bij sluiten en openen Als de asynchroniciteit bij het sluiten te groot is, zal dit gemakkelijk leiden tot stuiteren bij het sluiten, omdat de bewegingsimpuls die door het mechanisme wordt afgegeven alleen wordt gedragen door het contact van de eerste sluitfase. Als de asynchroniciteit van de opening te groot is, zal de boogtijd van de fasebuis na opening worden verlengd en zal het breekvermogen worden verminderd.
De asynchroniciteit van sluiten en openen bestaat over het algemeen tegelijkertijd, dus de asynchroniciteit van sluiten wordt aangepast en de asynchroniciteit van openen wordt gegarandeerd. Het product vereist dat de asynchronie van sluiten en openen minder dan 2 ms is.
8. Sluit- en openingstijd
Openings- en sluitingstijd verwijst naar de tijdsperiode vanaf het moment waarop de klem van de bedieningsspoel wordt bekrachtigd tot het moment waarop de driepolige contacten allemaal gesloten of gescheiden zijn.
Sluit- en openingsspoelen zijn ontworpen voor werktijdverkorting. De inschakeltijd van de sluitspoel is minder dan 100 ms en die van de openingsspoel minder dan 60 ms. De openings- en sluitingstijden worden over het algemeen aangepast wanneer de vermogenschakelaar de fabriek verlaat en het is niet nodig om hem opnieuw te verplaatsen.
Wanneer de stroomonderbreker wordt gebruikt in het stroomopwekkingssysteem en wordt kortgesloten in de buurt van de voeding, neemt de foutstroom langzaam af. Als de openingstijd erg kort is, kan de door de stroomonderbreker verbroken foutstroom een grote DC-component bevatten en is de onderbrekingstoestand zelfs nog erger. , wat erg nadelig is voor het openen van de stroomonderbreker. Daarom is het raadzaam om de openingstijd van de vacuümstroomonderbreker die wordt gebruikt in het stroomopwekkingssysteem zo lang mogelijk te ontwerpen.
9. Lusweerstand
De lusweerstandswaarde is een parameter die kenmerkt of de verbinding van de geleidende lus goed is, en verschillende soorten producten hebben gespecificeerde waarden binnen een bepaald bereik. Als de lusweerstand de gespecificeerde waarde overschrijdt, is het waarschijnlijk dat een verbinding van de geleidende lus slecht contact maakt. Tijdens werking met hoge stroom zal de lokale temperatuurstijging bij het slechte contact toenemen, en in ernstige gevallen zal het zelfs een vicieuze cirkel veroorzaken en oxidatie en verbranding veroorzaken. Vooral voor stroomonderbrekers die worden gebruikt voor werking met hoge stromen, moet extra aandacht worden besteed. Het is niet toegestaan om de brugmethode te gebruiken om de lusweerstand te meten, maar de gelijkspanningsvalmethode die is vastgelegd in GB763 moet worden gebruikt.
10. Contactsysteem
De contacten vanvacuüm stroomonderbrekersnemen vaak stompe contacten aan.
Omdat de afstand tussen de bewegende en statische contacten van een algemene vacuümstroomonderbreker in geopende toestand slechts 16 mm is, is het moeilijk om contactoppervlakken van andere vormen te maken en is de schade van de onmiddellijke actieboog op het vlakke contactoppervlak ook klein . Een van de voordelen van een vacuümstroomonderbreker is het kleine formaat en de bewegende en statische contacten moeten in een absoluut vacuümruimte werken. Als er andere dockingmethoden van worden gemaakt, wordt het volume van de stroomonderbreker zelf vergroot en wordt de stroomonderbreker kleiner.
Een van de voordelen van een vacuümstroomonderbreker is het kleine formaat en de bewegende en statische contacten moeten in een absoluut vacuümruimte werken. Als er andere dockingmethoden van worden gemaakt, zal het ook het volume van de stroomonderbreker zelf vergroten!
