S neustálým vývojem energetických systémů narůstá i aplikace vakuových vypínačů, což neodmyslitelně patří k jejich výhodám.Vždy se však najdou nějaké nevýhody. Například problém s přepětím vakuových vypínačů do jisté míry ovlivnil rychlost jejich vývoje. Proto musíme najít způsoby, jak zmírnit nebo zabránit přepětí ve vakuových vypínačích. Níže, Huadian vakuový jistič|Výrobce vakuových vypínačů VS1 vysvětlí typy přepěťových a ochranných opatření souvisejících s vakuovými vypínači.
I. Hlavní přepěťové typy vakuových jističů
Provozní přepětí vakuových vypínačů se vyskytuje hlavně během procesu vypínání (vypínání) a běžné jsou následující tři typy:
1. Proudové-přepětí
Mechanismus: Vakuové vypínače mají extrémně silné-hašení oblouku. Při přerušení malého střídavého proudu (jako je spouštěcí proud nezatíženého transformátoru nebo motoru) může být proud násilně přerušen (tj. -přerušení proudu) před jeho přirozeným nulovým-bodem. V tomto okamžiku se magnetická energie uložená v indukční zátěži (jako je vinutí motoru) přemění na energii elektrického pole, nabije ekvivalentní kapacitu zátěže, čímž se vytvoří extrémně vysoká přepětí.
Charakteristika: Amplituda přepětí souvisí s velikostí proudu-řezné hodnoty a indukčností zátěže. Čím větší je hodnota proudu-, tím vyšší je přepětí. Toto je nejběžnější typ přepětí ve vakuových vypínačích.
2. Přepětí při vícenásobném zapálení
Mechanismus: Po vypnutí jističe je vzdálenost mezi kontakty velmi malá. Pokud je obnovovací napětí (obnovení napájecí frekvence) mezi kontakty během přerušení vyšší než izolační síla kontaktního média, mezera se znovu prolomí (opětovné zapálení). Vzhledem k extrémně rychlé obnově vakuového média může tento proces nastat vícekrát během mikrosekund (vysokofrekvenční-zapalování{4}}). Každé opětovné-zapálení je doprovázeno vyhasnutím vysoko-frekvenčního proudu a opětovným vstřikováním energie, která nepřetržitě pumpuje energii do zátěže prostřednictvím kumulativního efektu, což způsobí, že přepětí krok za krokem stoupá.
Charakteristika: Tento typ přepětí má vysokou strmost a velkou amplitudu, což představuje významnou hrozbu pro mezizávitovou izolaci a podélnou izolaci motorů. Vyskytuje se hlavně při přerušování vysokonapěťových motorů- nebo nezatížených transformátorů.
3. Přerušení kapacitního zatížení Přepětí
Mechanismus: Při přerušování kondenzátorové baterie dochází v důsledku opětovného zapalování oblouku- k vysoko{0}}amplitudovému a vysokofrekvenčnímu přepětí{1}}. Pokud se jistič po přerušení znovu zapálí, je to ekvivalentní tomu, že se jedna skupina již nabitých kondenzátorů vybije obloukem do jiné skupiny kondenzátorů a vytvoří vysokofrekvenční oscilace, které vedou k prudkému nárůstu napětí.
Charakteristika: Tato situace může generovat extrémně vysoká přepětí (obvykle 2-3krát nebo i vyšší než napětí vůči zemi), která vážně ohrožují bezpečnost samotných kondenzátorů a jističů.
II. Opatření na ochranu proti přepětí pro vakuové jističe
U výše-uvedených typů přepětí je ochrany obvykle dosaženo kombinací „blokování“ (snížení proudové-řezné hodnoty) a „vypouštění“ (poskytnutí vybíjecí cesty nebo pohlcení energie). Mezi běžná ochranná opatření patří:
1. Instalace odporového-absorbéru kondenzátoru (RC absorpční zařízení)
Princip: Skládá se z rezistoru (R) a kondenzátoru (C) zapojených sériově a paralelně na straně zátěže.
Kondenzátor (C): Snižuje rázovou impedanci zátěže, zpomaluje nárůst přepětí, a tím snižuje vysoko{0}}frekvenční složku přepětí pro opětovné zapálení.
Rezistor (R): Rozptyluje energii, potlačuje oscilace a zabraňuje rezonanci mezi kondenzátorem a indukčností zátěže.
Použitelné scénáře: Primárně se používá k ochraně motorů a transformátorů, zvláště účinný při potlačování přepětí při opakovaném opětovném zapálení a přepětí-pro snížení proudu.
Výhody: Stabilní ochranný účinek, omezující jak amplitudu, tak strmost přepětí.
Nevýhody: Větší velikost, vyšší cena a spotřeba energie v důsledku dlouhodobého zahřívání rezistoru-.
2. Instalace svodičů přepětí oxidu zinečnatého (MOA)
Princip: Využití vynikajících nelineárních volt{0}}ampérových charakteristik varistorů z oxidu zinečnatého. Při normálním provozním napětí je svodič ve stavu vysokého -odporu (mikroampér-úroveň unikajícího proudu); když dojde k přepětí a překročí provozní práh, rychle vede, vybíjí přepěťovou energii do země, čímž svírá napětí v rozsahu, který může odolat izolace zařízení.
Typová diferenciace:
Přepěťové ochrany běžného distribučního typu: Používají se především k omezení přepětí způsobeného bleskem.
Svodiče přepětí typu rotačního stroje: Speciálně navržené pro ochranu motorů, mají nižší zbytkové napětí a lépe odpovídají izolační úrovni motoru.
Použitelné scénáře: Používá se především k omezení proudových{0}}přepětí. Je třeba poznamenat, že běžné svodiče přepětí mají pomalou rychlost odezvy na vícenásobná přepětí při opětovném zapálení na náběžných hranách strmých vln a ochranný účinek může být omezený; obvykle je třeba je používat ve spojení s RC (Resistant Current Arresters).
3. Nainstalujte filtr induktoru-kondenzátoru (L-C).
Princip: Induktor (L) je zapojen do série s kondenzátorem (C) paralelně na straně zátěže. Tlumivka blokuje vysoko-frekvenční proud a kondenzátor snižuje rychlost změny napětí (du/dt). Tato kombinace účinně filtruje vysokofrekvenční oscilační složky a zásadně zpomaluje proces hromadění přepětí.
Aplikovatelné scénáře: Místa s extrémně vysokými požadavky na přepěťovou ochranu (např. speciální motory, kritická zařízení).
4. Vyberte vakuový jistič s nízkou hodnotou proudu-
Princip: Řešení přepětí u jeho zdroje. Aktuální-vypínací hodnota vakuového vypínače úzce souvisí s materiálem kontaktu. Použití kontaktních materiálů s nízkou-proudovou-řeznou-hodnotou (např. CuCr (měď-chromový) materiál se speciálním zpracováním) může snížit hodnotu proudu-na velmi nízkou úroveň (např. 0,5A - 2A), čímž se výrazně sníží amplituda přepětí u jeho zdroje.
Vyhodnocení: Jedná se o nejideálnější ochranné opatření, ale vzhledem ke zpracování materiálu a omezením nákladů je někdy potřeba jej použít ve spojení s jinými ochrannými zařízeními.
5. Nainstalujte paralelní rezistor nebo kondenzátor
Princip: Připojte rezistor nebo kondenzátor paralelně ke kontaktům jističe.
Paralelní rezistor: Snižuje rychlost nárůstu obnovovacího napětí během opětovného zapalování a snižuje pravděpodobnost opětovného zapálení.
Paralelní kondenzátor: Snižuje strmost obnovovacího napětí mezi kontakty.
Vyhodnocení: Tato metoda je obvykle integrována do vnitřního návrhu jističe; instalace v terénu je vzácná.
Shrnutí a doporučení pro výběr
V praktických inženýrských aplikacích se často nepoužívá jediné měřítko samostatně. Místo toho se používá kombinace ochranných opatření na základě hodnoty a důležitosti chráněného objektu:
Pro běžné transformátory/vedení: Obvykle se vybírají nízko{0}}proudové-štípací-jističe vakuových obvodů s obecnými-přepěťovými svodiči z oxidu zinečnatého instalovanými na straně přípojnice pro záložní ochranu.
U vysokonapěťových{0}motorů: Motory mají nižší izolační úroveň a jsou citlivé na prudké rázy. Doporučuje se kombinované schéma ochrany využívající RC absorbéry (k potlačení přepětí při opětovném zapálení a snížení strmosti) a vyhrazené svodiče přepětí pro točivé elektrické stroje (k omezení přepětí energetického -typu).
Pro kondenzátorové baterie: Doporučuje se instalovat bezmezorové svodiče přepětí z oxidu zinečnatého (určené pro ochranu kondenzátorů) na straně jističe, nejlépe v blízkosti kondenzátorů. Někdy jsou také potřeba sériové tlumivky k potlačení náběhových proudů a přepětí.
Společnost Shaanxi Huadian Electric Co., Ltd., založená v roce 2007, se již patnáct let hluboce angažuje v oblasti zařízení pro ovládání spínačů distribuce energie. Nejen, že jsme se podíleli na výzkumu a vývoji hlavního domácího vakuového jističe s permanentními magnety VS1/VEGM, ale také jsme investovali téměř 7 %-8 % našich ročních příjmů do výzkumu a vývoje, a to výhradně za účelem překonání problémů v odvětví a zajištění bezpečného provozu energetických systémů. Naše hlavní řada VEGM využívá pevný{10}}provedení utěsněných tyčí. S využitím technologie APG jsou vakuové zhášedlo a horní a spodní výstupní svorky zcela zalité ve vysoce výkonné epoxidové pryskyřici. Tím se nejen zcela vyřeší problém eroze izolace prachem a vlhkostí, ale také se zvýší odolnost jističe proti mechanickému nárazu. Ať už v extrémních mrazech ve vysokých nadmořských výškách nebo v prašném prostředí průmyslových závodů, jističe Shaanxi Huadian mohou fungovat stabilně. Kontaktujte nás prosím:pannie@hdswitchgear.com.
