EN
Vakuumo jungikliai: skverbimasis į aukščiausią įtampos diapazono ribą
Kas vyksta vakuumo lanko gesinimo metu: greitas plazmos lanko atkūrimas ir greitas srovės atstatymas
Kai vakuumo jungiklio kontaktai atsiskleidžia, metalo garai jonizuojami ir susidaro plazminė lankinė iškrova. Esant ekstremaliai aukštai vakuumo lygiui (slėgis < 10⁻⁴ torr), įkrauti dalelės vakuumo sąlygomis nusėda ant kontaktų, leisdamos plazminės lankinės iškrovos greitai atsinaujinti per 1–5 ms. Tai taip pat leidžia srovės apvalkaliui prieš kitą sistemos įtampų impulsą greitai izoliuoti sistemą, užtikrinant patikimą lankinės iškrovos valdymą tiksliai tuo pirmuoju momentu, kai numatoma, kad srovė sumažės iki nulio, ir kontroliuojant lankinės iškrovos susidarymą. Vakuumo lygis leidžia elektronų judėjimui vidutinį laisvąjį kelį maždaug 1000 kartų ilgesnį nei SF₆ dujose. Tai yra pagrindinė priežastis, kodėl vakuumo jungikliai pranašesni už dujų ir oro jungiklius saugiai nutraukiant elektros srovę.
Nutraukimo greitis mažesnis nei 15 ms ir geresnė nulio perėjimo slopinimo galimybė nei SF₆ ir oro jungiklių alternatyvų.
Kai kalbama apie gedimų nutraukimą, vakuumo pertraukikliai gali nutraukti gedimus per 15 ms arba mažiau, kas yra 30–50 % greičiau nei SF6 arba oro pertraukimo sistemos. Kadangi vakuumo pertraukiklis yra vakuumo aplinkoje, jo gebėjimas įveikti nutraukimą nėra priklausomas nuo sudėtingų dujų srauto mechanizmų, tačiau būtent tai būdinga dujinėms izoliuojančioms sistemoms. 72,5 kV klasės vakuumo pertraukiklių technologija šiuose nepatogiuose TRV (trumpalaikių atstatomųjų įtampų) režimuose veikia beveik tris kartus geriau nei SF6, palyginti su tuo, ką dauguma inžinierių laiko vidutiniu rodikliu. Dauguma inžinierių mano, kad įprasti oro pertraukimo mechanizmai reikalauja bent 8–10 srovės nulio perėjimų, kad patikimai nutrauktų lanką. Vakuumo pertraukikliai, priešingai, turi nutraukti visus lankus (iki 99,8 % lanko užgesinimo, kaip nustatyta IEC 62271-100 standarte) per 2 ar mažiau srovės nulio perėjimų. Realiose sąlygomis naudojami 100 % vakuumo pertraukikliai taip pat parodė žymiai mažesnius įtampų šuolius. Realiosios bandymų sąlygos taip pat parodė, kad įtampų šuolių yra maždaug 40 % mažiau nei dujinėmis izoliuojamose vakuumo jungiklių sistemose. Aukšta elektrinė skvarba leidžia sukurti kompaktiškas ir patikimas aukštosios įtampos integracijos sistemas.
Vakuumo vidinė dielektrinė stiprybė (>30 kV/cm) ir mastelio keičiamas kontaktų tarpo projektavimas 72,5–145 kV taikymams
Vakuumas pasižymi išskilusia dielektrine stiprybe, viršijančia 30 kV/cm, todėl leidžia efektyviai izoliuoti aukštos įtampos sistemas be papildomų dujų naudojimo. Ši savybė leidžia inžinieriams optimizuoti kontaktų tarpo dydį standartinėse IEC dydžio klasėse nuo 72,5 kV iki 145 kV. Skirtingai nuo SF₆ pertraukiklių, vakuumo technologija yra pranašesnė, nes ji užtikrina nuoseklią veikimą nepriklausomai nuo temperatūros, aukščio virš jūros lygio ir drėgmės. Be to, vakuumo technologija pašalina dujų valdymo problemas, leisdama patikimai eksploatuoti transformatorines pastotes net nepalankiomis sąlygomis.
Vietos ir svorio pranašumai: GIS ir hibridinėse transformatorinėse pastotėse užima 30–40 % mažiau vietos nei SF₆ pertraukikliai
Vakuumas turi labai didelę dielektrinę stiprumą, todėl yra daug mažesnės kontaktinės spragos tarp komponentų. Tai lemia mažesnių dydžių pertraukinius ir, todėl, apskritai kompaktiškesnius pertraukinius. Tiksliai sutaupoma erdvė. Palyginus dujų izoliacinę jungiklę (GIS), kurioje naudojama vakuuminė technologija, o ne SF6, paprastai naudojama maždaug 30-40 proc. mažiau vietos. Veikimo mechanizmai taip pat yra lengvesni, kai kuriais atvejais iki 60%. Tai ypač naudinga hibridinėms priejungoms, nes pagerina važiuoklės maršrutą ir pakaitinio įrengimo greitį. Europos tinklo modernizavimo metu daugelis įmonių pranešė apie maždaug 35% daugiau vietos, kai buvo įdiegta vakuuminė technologija, veikianti standartiniu 145 kV.
Ilgalaikis patikimumas, esant dideliam HV veikimo ciklui ir mažai priežiūros
Iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso iš viso
Hermetiškai užsandarinti vakuumo pertraukikliai, kurie nėra veikiami aplinkos sąlygų, gali atlaikyti daugiau nei 20 000 mechaninių ciklų su gedimų dažniu mažesniu nei 0,001 % pagal IEEE C37.09-2018 standartą. Kadangi čia nėra vietos dujų nuotėkio ar judamų sandarinimų, dielektrinė stiprybė išlaikoma daugelį metų eksploatacijos laikotarpio. Eksploatavimo duomenys rodo, kad daugelis komunalinių įmonių 72,5 kV komponentus keičia tik po apytiksliai 30 metų eksploatacijos. Priešingai, naujesnių konstrukcijų operatoriai patiria apytiksliai 40 % sąnaudų taupymą. Šių konstrukcijų patikimumą padidina faktas, kad jose nėra judamų dalių ir slydžiančių kontaktų – tokių elementų, kurie dažniausiai sugenda pakartotinai nutraukiant avarines grandines.
Nereikia valdyti dujų, nėra drėgmės sąlygotų problemų ar nuodingų skilimo produktų – pašalinami pagrindiniai SF₆ sistemų gedimų veiksniai.
Vakuumo pertraukimo sistemos apeina tris pagrindinius suspaustų dujų sistemos gedimų taškus:
Nėra dujų valdymo: Nėra SF₆ valdymo, nuotėkio aptikimo ar brangaus atgautos dujų valdymo
Drėgmės atsparumas: Išvengiama elektros izoliacijos sutrikimų dėl drėgmės – pagrindinės SF₆ pertraukiklių gedimų priežasties
Netoksiškas: Nėra dujų sistemos užteršimo metalo fluoridais kaip šalutiniais produktais
Todėl komunalinės įmonės atliktoje praktinėje analizėje buvo nustatyta, kad techninės priežiūros poreikiai sumažėjo 75 %. Be to, buvo išvengta vidutiniškai 740 000 JAV dolerių per metus SF₆ emisijų baudų, kurios minimos EPA atitikties audituose. Kietųjų kontaktų konstrukcija taip pat išvengia kontaktų erozijos susidėjimo, kuris vyksta dujų pertraukikliuose po kelių trumpojo jungimo operacijų.
Kintančios įtampų ribos: nuo vidutinės įtampos iki aukštosios įtampos
Diegimai
Standartiniai vakuumo pertraukikliai turi nustatytą nominalią įtampą (12–145 kV) ir 145 kV komunalinės paskirties įrengimus
Vakuumo grandinės pertraukikliai neseniai buvo tobulinami, kad pagerintų jų naudingumą vidutinėse ir 145 kV aukštosios įtampos sistemose. Kontaktų medžiagų, vakuumo, sandarinimo ir elektromagnetinio valdymo technologijų plėtojimas padėjo pagerinti jų naudojimą 145 kV įrenginiuose. Šių pertraukiklių veikimo nutraukimo galia siekia iki 40 kA (t. y. < 20 ms). Šie pertraukikliai pakeičia didesnius pirminius įrenginius ekstremaliai plačiose temperatūrų ribose – nuo –40 iki +55 laipsnių Celsijaus – ir atsižvelgiant į tai, kad jie neapsklandina aplinkai žalingų dujų.
245 kV vakuumo nutraukimo technologija: IEC 62271-100 standartai ir daugiau nei vieno nutraukimo elementų serijiniai nutraukikliai
Gamintojai jau komerciniais tikslais naudoja vakuumo technologiją 245 kV taikymams su daugiapauzėmis serijinėmis pertraukiklių konstrukcijomis. Esminė šių konstrukcijų idėja – sujungti kelis vakuumo pertraukiklius taip, kad įtampa būtų tolygiai paskirstyta tarp kelių įrenginių, o ne susikaupusi vienoje vietoje. Šios konstrukcijos neseniai atitiko IEC 62271-100 standarto reikalavimus 245 kV / 50 kA pertraukimo galiai – tai svarbus pralūžis šioje pramonės šakoje. Vienas iš pirmųjų prototipų sukurtas taip, kad nutrauktų srovės tekėjimą per 2 elektrinius ciklus, todėl jis veikia 40 % greičiau nei tradiciniai vienpauzės pertraukikliai. Be to, šiame modelyje naudojami vario–chromo (Cu/Cr) kontaktai,
kurie sumažina srovės nutraukimo srovę iki mažiau nei 3 A. Nuo praėjusios vasaros keletas ankstyvųjų prototipų jau įtraukti į Europos elektros tinklą. Dauguma pramonės ekspertų mano, kad vakuumo technologija galiausiai pakeis SF6 dujas aukštos įtampos taikymuose, kur aplinkos apsauga yra pirmaeilis prioritetas.
D.U.K.
Koks yra pagrindinis vakuuminių jungiklių naudojimo privalumas palyginti su SF6 ir oru izoliuojamaisiais sistemomis?
Kalbant apie aukštos įtampos sistemas, vakuuminiai jungikliai greičiau atstatoma dielektrinė stiprybė, dėl ko lankas užgesinamas greičiau ir sumažėja įtampos viršūnės. Tai reiškia, kad vakuuminiai jungikliai gali veikti daug efektyviau nei kitos sistemos.
Ką galite pasakyti apie SF6 jungiklių konstrukciją, kuri leidžia vakuuminiams pertraukikliams būti mažesniems?
Kadangi SF6 jungikliai turi žemesnę dielektrinę stiprybę, jiems reikia didesnių kontaktų tarpų. Dėl to vakuuminiai pertraukikliai užima apie 30–40 % mažiau vietos nei SF6 jungikliai.
Vakuumo pertraukikliai turi tarnavimo trukmę daugiau nei 20 000 operacijų, todėl jų gedimų dažnis yra žemas. Šis žemas gedimų dažnis reiškia, kad jie gali veikti maždaug 30 metų be gedimų. Šis žemas gedimų dažnis ir aukštas veiksmingumo lygis reiškia, kad vakuumo pertraukiklių sąnaudos gali būti apie 40 % žemesnės nei senesnių technologijų dėl mažesnių techninės priežiūros ir remonto išlaidų.
Ar naudojant vakuumo pertraukiklius vietoj SF6 pertraukiklių yra privalumų aplinkos atžvilgiu?
Žinoma! Vakuumo pertraukikliai pašalina poreikį naudoti dujų valdymo sistemas ir taip pat yra nejautrūs drėgmei. Jie sukuria mažai arba visiškai nesukuria pavojingų šalutinių produktų. Dėl to sumažėja tiek aplinkos, tiek finansinės sąnaudos, susijusios su SF6 sistemomis.