EN
Mga Vacuum Breaker: Pagputol sa mga Hadlang sa Pinakamataas na Dulo ng Saklaw ng Voltihe
Ano ang nangyayari habang pinapalaya ang vacuum arc: mabilis na pag-uulit ng koneksyon ng plasma arc at mabilis na pagbabalik ng kasalukuyang daloy
Kapag binuksan ang mga contact ng vacuum circuit breaker, ang metal na usok ay ionized at bumubuo ng isang plasma arc. Sa napakataas na antas ng vacuum (pressure < 10^-4 torr), ang mga naka-charged na partikulo ay vacuum deposit sa mga contact, na nagpapahintulot sa mabilis na pagkakasundo muli ng plasma arc sa loob ng 1–5 ms. Ito rin ang nagbibigay-daan sa current sheath na magbigay ng mabilis na insulation sa sistema bago ang susunod na voltage pulse ng sistema, na nagpapahintulot sa maaasahang kontrol sa arc sa eksaktong unang pagkakataon kung kailan inaasahan na bababa sa zero ang kasalukuyang daloy at sa kontrol sa pagbuo ng arc. Ang antas ng vacuum ay nagbibigay ng halos 1,000 beses na mas mahabang average na libreng landas para sa daloy ng electron kaysa sa SF6 gas. Ito ang pangunahing dahilan kung bakit ang vacuum circuit breaker ay mas superior kaysa sa gas at air circuit breaker sa ligtas na paghihinto ng elektrikal na kasalukuyang daloy.
Bilis ng paghihinto na nasa ilalim ng 15 ms at mas mahusay na supresyon ng zero-crossing kaysa sa mga alternatibong SF₆ at air-break.
Sa konteksto ng paghihinto ng kawalan, ang mga vacuum interrupter ay maaaring tanggalin ang mga kawalan sa loob ng 15 ms o mas maikli pa—na 30–50 % na mas mabilis kaysa sa mga sistema na gumagamit ng SF6 o hangin-bilang insulator. Dahil ang isang vacuum interrupter ay nasa loob ng kawalan ng hangin (vacuum), ang bilis kung saan ito makakalampas sa isang paghihinto ay hindi nakasalalay sa mga kumplikadong mekanismo ng daloy ng gas—na kung saan naman ang kaso sa mga insulator na gumagamit ng gas. Sa klase ng 72.5 kV, ang teknolohiya ng vacuum interrupter ay nagpapakita ng halos tatlong beses na mas mahusay na pagganap kumpara sa SF6 sa mga nakakainis na TRV (Transient Recovery Voltage), kung ihahambing sa karaniwang pananaw ng karamihan sa mga inhinyero. Ang karamihan sa mga inhinyero ay naniniwala na ang tradisyonal na mga mekanismong gumagamit ng hangin-bilang insulator ay nangangailangan ng hindi bababa sa 8 hanggang 10 na pagdaan ng kasalukuyang zero-crossing bago sila maaaring maaasahang patayin ang isang arc. Samantala, ang mga vacuum interrupter ay inaasahang makakapatay ng lahat ng mga arc (hanggang 99.8 % na pagkawala ng arc, ayon sa IEC 62271-100) sa loob ng 2 o mas kaunti pa. Ang mga aktwal na aplikasyon ng vacuum interrupter sa tunay na buhay ay nagpakita rin ng malaki ang pagbaba sa mga voltage spike. Ang mga pagsusulit sa tunay na buhay ay nagpakita rin na mayroong humigit-kumulang 40 % na mas kaunti ang mga voltage spike kumpara sa mga gas-insulated vacuum switch. Ang mataas na dielectric strength ay nagpapahintulot ng kompakto at maaasahang integrasyon sa mataas na boltahe.
Likas na dielectric strength ng vacuum (>30 kV/cm) at iskala-bilang disenyo ng contact-gap para sa mga aplikasyon na 72.5–145 kV
Ang vacuum ay nagpapakita ng napakahusay na dielectric strength na higit sa 30 kV bawat cm, na nagpapahintulot sa epektibong pag-insulate ng mga high-voltage system nang hindi kailangang gamitin ang karagdagang mga gas. Ang katangiang ito ay nagpapahintulot sa mga inhinyero na i-optimize ang spacing ng contact gap sa loob ng mga standard na IEC-rated na antas na 72.5 kV hanggang 145 kV. Hindi tulad ng mga SF6 breaker, ang teknolohiyang vacuum ay mas superior dahil ito ay nananatiling pare-pareho ang pagganap nito anuman ang temperatura, altitud, at kahalumigmigan. Bukod dito, ang teknolohiyang vacuum ay binabawasan ang mga alalahanin sa pamamahala ng gas, na nagpapahintulot sa maaasahang operasyon ng substation kahit sa mga paborable o di-paborable na kondisyon.
Mga pakinabang sa espasyo at bigat: 30–40% na mas maliit na footprint sa GIS at hybrid substations kumpara sa mga SF₆ breaker
Ang kawalan ng hangin ay may talagang mataas na dielectric strength, na nagpapahintulot sa mas maliit na agwat sa pagitan ng mga bahagi. Ito ay nagreresulta sa mga interrupter na mas maliit ang sukat at, samakatuwid, sa mga breaker na mas kompakto sa kabuuan. Ang naitipid na espasyo ay lubhang malaki. Kapag inihahambing ang mga instalasyon ng gas insulated switchgear (GIS) na gumagamit ng teknolohiyang vacuum kumpara sa mga gumagamit ng SF6, karaniwan ang paggamit ng humigit-kumulang 30 hanggang 40 porsyento na mas kaunti ng espasyo. Ang mga mekanismo ng operasyon ay mas magaan din, sa ilang kaso, hanggang 60%. Ito ay lalo pang kapaki-pakinabang para sa mga hybrid substation dahil nagpapabuti ito ng routing ng busbar at ng bilis ng retrofitting. Sa mga upgrade ng grid sa buong Europa, maraming kumpanya ang nag-ulat ng humigit-kumulang 35 porsyento na dagdag na espasyo matapos ipatupad ang teknolohiyang vacuum sa karaniwang 145kV.
Matagalang Pagkakatiwalaan kasama ang Mataas na Duty Cycle ng HV at Kaunti Lamang na Pagsasaayos
Higit sa 20,000 na operasyon < 0.001% na rate ng kabiguan ayon sa IEEE C37.09-2018
Ang mga vacuum interrupter na hermetically sealed at hindi apektado ng kanilang kapaligiran ay maaaring mag-exceed sa 20,000 mekanikal na operasyon na may failure rate na mas mababa sa 0.001% ayon sa IEEE C37.09-2018. Dahil wala nang mga lugar para sa gas leakage o dynamic seals, ang dielectric strength ay nananatiling matatag sa loob ng maraming taon ng paggamit. Ang data mula sa field ay nagpapakita na maraming utility ang nakakaranas ng humigit-kumulang 30 taong serbisyo bago palitan ang mga komponente na may voltage na 72.5 kV. Sa kabilang banda, para sa mga bagong disenyo, ang mga operator ay nakakaranas ng humigit-kumulang 40% na pagtitipid sa gastos. Ang kawalan ng mga moving part at sliding contact—na karaniwang nabigo sa paulit-ulit na fault clearing operations—ang nagpapataas ng reliability ng mga disenyo na ito.
Walang gas management, mga isyu na may kinalaman sa kahalumigan, o toxic decomposition byproducts—nagtatanggal ng pangunahing mga mode ng pagkabigo ng mga sistema na gumagamit ng SF₆.
Ang mga vacuum interruption system ay binabypass ang tatlong pangunahing punto ng pagkabigo ng compressed gas system:
Walang pamamahala ng gas: Walang pamamahala ng SF₆, pagtukoy sa mga bunganga, o mahal na pamamahala ng muling pagkuha ng gas
Resistente sa kahalumigan: Ang dielectric breakdown na may kaugnayan sa kahalumigan—ang pangunahing sanhi ng kabiguan ng SF₆ breaker—ay maiiwasan.
Hindi toxic: Walang sistema ng gas na nagdudulot ng kontaminasyon mula sa mga metal fluoride byproduct
Dahil dito, ang mga pag-aaral ng kaso sa mga utility ay nagpakita na ang mga kinakailangan sa pagpapanatili ay bumaba ng 75%. Bukod dito, naiwasan nila ang average na parusa sa paglabag sa emisyon ng SF₆ na $740,000 bawat taon na binanggit sa mga audit sa pagsunod sa EPA. Ang disenyo ng solid-contact ay maiiwasan din ang decomposition dulot ng contact erosion na nangyayari sa mga gas interrupter matapos ang ilang operasyon ng short-circuit.
Nagbabagong Saklaw ng Voltage: Mula sa Medium Voltage hanggang High Voltage
Pagtatayo
Ang standard na vacuum circuit breaker ay may rated voltage na (12–145 kV) at mga instalasyon para sa utility na 145 kV
Ang mga vacuum circuit breaker ay kamakailan lamang na unlad upang mapabuti ang kanilang paggamit sa operasyon sa medium at mataas na boltahe na sistema na may 145 kV. Ang pag-unlad ng mga materyales para sa contact, vacuum, sealing, at electromagnetic actuation ay nagpabuti sa kanilang paggamit sa mga instalasyon na may 145 kV. Mayroon silang operating breaking capacity na hanggang 40 kA (i.e. < 20 ms). Ang mga breaker na ito ay pumapalit sa mas malalaking primary equipment solutions sa ultra-wide na saklaw ng temperatura mula -40 hanggang +55 degree Celsius at isinasaalang-alang ang kawalan ng environmentally harmful gas.
Teknolohiya ng Vacuum Interrupter para sa 245 kV: Mga Pamantayan ng IEC 62271-100 at Pag-unlad ng Multi-Break Series-Interrupter
Ang mga tagagawa ay nangangalakal na ng teknolohiyang vacuum para sa mga aplikasyon na 245 kV gamit ang mga disenyo ng multi-break series interrupter. Sa esensya, binubuo nila ang maraming vacuum interrupter upang ang boltahe ay pantay na ipinamamahagi sa maraming device imbes na nakatuon sa isang lugar lamang. Ang mga disenyo na ito ay kamakailan lang na sumunod sa mga pamantayan ng IEC 62271-100 para sa kakayahang mag-break na 245 kV / 50 kA, isang malaking pag-unlad para sa industriya. Isa sa mga prototype model ay idinisenyo upang i-interrupt ang daloy ng kasalukuyan sa loob ng 2 electrical cycles, na 40% na mas mabilis kaysa sa tradisyonal na single-break interrupter. Bukod dito, ginagamit ng model na ito ang mga contact na gawa sa tanso-at-kromyo (Cu/Cr)
na nababawasan ang chopping current sa < 3 A. Maraming unang prototype model ang na-incorporate na sa European power grid mula noong nakaraang taon. Naniniwala ang karamihan sa mga eksperto sa industriya na ang teknolohiyang vacuum ay hahalili sa gas na SF6 sa mga high-voltage application kung saan ang mga alalahanin sa kapaligiran ang pangunahing priyoridad.
Madalas Itanong
Ano ang pangunahing benepisyo ng paggamit ng mga vacuum circuit breaker kumpara sa mga sistema ng SF6 at air-break?
Sa mga mataas na boltahe na sistema, ang mga vacuum circuit breaker ay may mas mabilis na pagbawi ng dielectric strength, na nagdudulot ng mas mabilis na pagpapalabas ng arc at nabawasang voltage spikes. Ibig sabihin nito, ang mga vacuum circuit breaker ay maaaring gumana sa isang napakataas na antas ng kahusayan kumpara sa iba pang mga sistema.
Ano ang maaari mong sabihin tungkol sa disenyo ng mga SF6 breaker na nagpapahintulot sa mga vacuum interrupter na magkaroon ng mas maliit na sukat?
Dahil ang mga SF6 breaker ay may mas mababang dielectric strength, kailangan nilang magkaroon ng mas malalaking contact gaps. Dahil dito, ang mga vacuum interrupter ay nangangailangan ng humigit-kumulang 30–40% na mas kaunti ng espasyo kumpara sa mga SF6 breaker.
Ang mga vacuum interrupter ay may buhay na higit sa 20,000 operasyon, at dahil dito ay mababa ang kanilang rate ng pagkabigo. Ang mababang rate ng pagkabigo ay nangangahulugan na maaari silang gumana nang may tagumpay sa loob ng humigit-kumulang 30 taon. Ang mababang rate ng pagkabigo at mataas na rate ng tagumpay ay nangangahulugan na ang mga vacuum interrupter ay maaaring magkaroon ng mga gastos na humigit-kumulang 40% na mas mababa kaysa sa mga lumang teknolohiya dahil sa mas kaunti lamang na pangangailangan ng pagpapanatili at pagkukumpuni.
Mayroon bang kalamangan ang paggamit ng vacuum interrupter kumpara sa mga SF6 breaker sa aspeto ng kapaligiran?
Oo naman! Ang mga vacuum interrupter ay nagtatanggal ng pangangailangan ng mga sistema ng pamamahala ng gas, at sila rin ay hindi naaapektuhan ng kahalumigmigan. Halos wala o walang nakakalason na byproduct ang nalilikha. Dahil dito, mas mababa rin ang mga gastos sa kapaligiran gayundin ang mga gastos na pampinansyal na kaugnay ng mga sistema ng SF6.