Conocimientos básicos del interruptor automático de vacío de alto voltaje.
2023-02-22
La influencia de varias características mecánicas en el rendimiento del producto La calidad de las características mecánicas del producto tiene una relación importante con las diversas propiedades eléctricas del producto y afecta la confiabilidad de la operación del producto. Para medir el rendimiento de ladisyuntor de vacío, el rendimiento de la propia cámara de aislamiento al vacío es importante, pero las características mecánicas también juegan un papel decisivo. La relación entre cada parámetro característico mecánico y el rendimiento del producto se describe a continuación:
1. Distancia de apertura La distancia de apertura de los contactos depende principalmente de la tensión nominal y los requisitos de tensión soportada del interruptor automático al vacío. Generalmente, cuando la tensión nominal es baja, la distancia de apertura de los contactos se selecciona para que sea menor. Sin embargo, si la distancia de apertura es demasiado pequeña, la capacidad de corte y el nivel de tensión soportada se verán afectados. Si la distancia de apertura es demasiado grande, aunque se puede aumentar el nivel de tensión soportada, se reducirá la vida útil de los fuelles de la botella de vacío. Durante el diseño, la distancia de apertura debe seleccionarse lo más pequeña posible bajo la condición de cumplir con los requisitos de voltaje soportado de operación. La distancia de apertura de un disyuntor de vacío de 10 kV suele estar entre 8 y 12 mm, y la de un disyuntor de vacío de 35 kV está entre 30 y 40 mm.
2. Cuando no hay una fuerza externa sobre la presión de contacto, el contacto móvil generará una fuerza de cierre en la cavidad interna bajo la acción de la presión atmosférica para que se cierre con el contacto estático, que se denomina fuerza de cierre automático, y su el tamaño depende del puerto del diámetro del fuelle. Cuando la cámara de extinción de arco está en condiciones de funcionamiento, la fuerza es demasiado pequeña para garantizar un buen contacto eléctrico entre los contactos móviles y estáticos, y se debe aplicar una presión externa. La suma de la presión aplicada y la fuerza de cierre automático se denomina presión de contacto del contacto. Esta presión de contacto tiene los siguientes efectos:
(1) Asegure un buen contacto entre los contactos dinámicos y estáticos y haga que la resistencia de contacto sea menor que el valor especificado.
(2) Satisfacer los requisitos de estabilidad dinámica en el estado de cortocircuito nominal. La presión de contacto debe ser mayor que la fuerza de repulsión entre los contactos en el estado de cortocircuito nominal, para garantizar un cierre completo y sin daños en este estado.
(3) Suprimir el rebote de cierre. El contacto se puede amortiguar cuando choca, y la energía cinética de la colisión se convierte en la energía potencial del resorte, y se restringe el rebote del contacto.
(4) Proporcionar una fuerza de aceleración para la apertura. Cuando la presión de contacto es alta, el contacto móvil obtiene una mayor fuerza de apertura, que es fácil de romper y derretirá las uniones de soldadura, aumentará la aceleración inicial de apertura, reducirá el tiempo de arco y mejorará la capacidad de ruptura. La presión de contacto del contacto es un parámetro muy importante, y es más adecuado para ser seleccionado después de muchas verificaciones y pruebas en el diseño inicial del producto. Si la presión de contacto es demasiado pequeña, no puede cumplir con los requisitos de los aspectos anteriores; pero si la presión de contacto es demasiado alta, por un lado, es necesario aumentar el trabajo de la operación de cierre y, por otro lado, también es necesario mejorar los requisitos de resistencia mecánica de la cámara de extinción de arco y de toda la máquina. No es económico.
3. Carrera de contacto (o carrera de compresión)
En la actualidad, el interruptor automático de vacío adopta el método de contacto de tipo tope sin excepción. Después de que el contacto móvil golpea el contacto estacionario, no puede avanzar más, y la presión de contacto de contacto es proporcionada por cada resorte de compresión de contacto de polo (a veces llamado resorte de cierre). La llamada carrera de contacto es la distancia entre el contacto del contacto del interruptor y el extremo de fuerza del resorte de presión de contacto que continúa moviéndose hasta el final del contacto, es decir, la distancia de compresión del resorte de contacto, por lo que también es llamada carrera de compresión.
La carrera de contacto tiene dos funciones, una es presionar el resorte de contacto para proporcionar presión de contacto al contacto de acoplamiento; el otro es garantizar que se mantenga una cierta presión de contacto después de la operación y el rectificado, de modo que se pueda contactar de manera confiable. En general, la carrera de contacto puede ser de aproximadamente 20 % a 30 % de la distancia de apertura, y el disyuntor de vacío de 10 kV es de aproximadamente 3 a 4 mm.
En la estructura real de ladisyuntor de vacío, el resorte de cierre del contacto está diseñado para tener una cantidad considerable de precompresión y prepresión incluso en la posición de apertura. Esto es para hacer que el contacto móvil tenga una fuerza considerable para resistir la fuerza eléctrica y no retroceda cuando el contacto móvil no haya tocado el contacto estático durante el proceso de cierre. Cuando el contacto toca el momento, la presión de contacto aumenta repentinamente al valor de prepresión para evitar el rebote de cierre, que es suficiente para resistir la repulsión eléctrica y hacer que el contacto esté en buen estado al principio; a medida que avanza la carrera de contacto, la presión de contacto entre los contactos aumenta gradualmente, y cuando finaliza la carrera de contacto, la presión de contacto alcanza el valor de diseño. La carrera de contacto no incluye el rango de precompresión del resorte de cierre, que en realidad es la segunda carrera de compresión del resorte de cierre.
4. Velocidad media de cierre La velocidad media de cierre afecta principalmente a la erosión eléctrica de los contactos. Si la velocidad de conmutación es demasiado baja, el tiempo previo a la ruptura será largo, el arco existirá durante mucho tiempo, la superficie de contacto se desgastará mucho e incluso los contactos se soldarán y atascarán, lo que reducirá la vida eléctrica. de la cámara de extinción de arco. Sin embargo, si la velocidad es demasiado alta, se producirá fácilmente un rebote de cierre y también aumentará la potencia de salida del mecanismo operativo, lo que tendrá un gran impacto mecánico en la cámara de extinción del arco y en toda la máquina, y afectará la fiabilidad y la mecánica. vida del producto. La velocidad media de cierre suele ser de unos 0,6 m/s.
5. Velocidad de apertura promedio La velocidad de apertura del interruptor automático es generalmente lo más rápida posible, de modo que la primera fase de apertura puede romper la corriente de falla 2 ~ 3 ms antes de que la corriente se acerque a 0; de lo contrario, la primera fase de apertura no se puede abrir y Continuando con la siguiente fase, la primera fase de apertura original se convierte en la última fase de apertura, el tiempo de arco se alarga, la dificultad de ruptura aumenta e incluso la ruptura falla. Sin embargo, si la velocidad de apertura es demasiado rápida, el rebote de la apertura también es grande. Si el rebote es demasiado grande y la vibración es demasiado fuerte, es fácil que se produzca un reencendido, por lo que la velocidad de apertura también debe tener en cuenta este aspecto. La velocidad de apertura depende principalmente del almacenamiento de energía del resorte de contacto móvil y del resorte de apertura al cerrar. Para aumentar la velocidad de apertura, se puede aumentar el almacenamiento de energía del resorte de apertura y también se puede aumentar la compresión del resorte de cierre. Esto inevitablemente aumentará la potencia de salida del mecanismo operativo y la resistencia mecánica de toda la máquina, reduciendo los indicadores técnicos y económicos. Después de años de pruebas, se considera que se puede garantizar que la velocidad de apertura promedio de un interruptor automático de vacío de 10 kV es de 0,95 a 1,2 m/s.
6. Tiempo de rebote de cierre El tiempo de rebote de cierre es el tiempo que transcurre entre que el interruptor hace ruido, cuando el contacto toca por primera vez y luego se separa, puede tocar y salir nuevamente, y alcanza su contacto estable.
Este parámetro no está claramente estipulado en las normas extranjeras. A fines de 1989, el Departamento de Energía Eléctrica del Ministerio de Energía propuso que el tiempo de rebote de cierre de los interruptores automáticos al vacío debe ser inferior a 2ms. ¿Por qué el tiempo de rebote de cierre es inferior a 2 ms? La razón principal es que el momento de cierre y rebote causará una oscilación de alta frecuencia L.C en el sistema o equipo de energía, y la sobretensión generada por la oscilación puede causar daños o incluso daños en el aislamiento de los equipos eléctricos. Cuando el rebote de cierre es inferior a 2 ms, no se generará una gran sobretensión, el aislamiento del equipo no se dañará y no habrá soldadura entre los contactos móviles y estáticos al cerrar.
7. Asincronía en cierre y apertura Si la asincronía en cierre es demasiado grande, fácilmente provocará el rebote de cierre, ya que el impulso de movimiento que emite el mecanismo sólo lo soporta el contacto de la primera fase de cierre. Si la asincronía de la apertura es demasiado grande, se prolongará el tiempo de arco del tubo de fase post-apertura y se reducirá la capacidad de corte.
La asincronía de cierre y apertura generalmente existe al mismo tiempo, por lo que la asincronía de cierre se ajusta y la asincronía de apertura está garantizada. El producto requiere que la asincronía de cierre y apertura sea inferior a 2ms.
8. Hora de cierre y apertura
El tiempo de apertura y cierre se refiere al período de tiempo desde el momento en que se energiza el terminal de la bobina de operación hasta el momento en que los contactos tripolares están todos cerrados o separados.
Las bobinas de cierre y apertura están diseñadas para trabajos de corta duración. El tiempo de encendido de la bobina de cierre es inferior a 100 ms y el de la bobina de apertura es inferior a 60 ms. Los tiempos de apertura y cierre generalmente se ajustan cuando el interruptor automático sale de fábrica y no es necesario moverlo nuevamente.
Cuando el disyuntor se usa en el sistema de generación de energía y se cortocircuita cerca de la fuente de alimentación, la corriente de falla decae lentamente. Si el tiempo de apertura es muy corto, la corriente de falla interrumpida por el interruptor automático puede contener un gran componente de CC y la condición de interrupción es aún peor. , lo que es muy perjudicial para la apertura del interruptor automático. Por lo tanto, es recomendable diseñar el tiempo de apertura del interruptor automático al vacío utilizado en el sistema de generación de energía lo más largo posible.
9. Resistencia de bucle
El valor de la resistencia del bucle es un parámetro que caracteriza si la conexión del bucle conductor es buena y varios tipos de productos tienen valores especificados dentro de un cierto rango. Si la resistencia del lazo excede el valor especificado, es probable que una conexión del lazo conductor tenga un mal contacto. Durante la operación de alta corriente, aumentará el aumento de la temperatura local en el contacto deficiente y, en casos severos, incluso provocará un círculo vicioso y provocará oxidación y quemaduras. Se debe prestar especial atención especialmente a los interruptores automáticos que se utilizan para operaciones de alta corriente. No está permitido usar el método de puente para medir la resistencia del bucle, pero debe usarse el método de caída de voltaje de CC estipulado en GB763.
10. Sistema de contacto
los contactos dedisyuntores de vacíoa menudo adoptan contactos tipo tope.
Debido a que la distancia entre los contactos móviles y estáticos de un interruptor automático de vacío general en el estado de apertura es de solo 16 mm, es difícil hacer superficies de contacto de otras formas, y el daño del arco de acción instantánea en la superficie de contacto plana también es pequeño. . Una de las ventajas de un interruptor automático de vacío es su pequeño tamaño, y los contactos móviles y estáticos deben operar en un espacio de vacío absoluto. Si se convierte en otros métodos de acoplamiento, el volumen del propio interruptor automático aumentará y el interruptor automático será más pequeño.
1. Distancia de apertura La distancia de apertura de los contactos depende principalmente de la tensión nominal y los requisitos de tensión soportada del interruptor automático al vacío. Generalmente, cuando la tensión nominal es baja, la distancia de apertura de los contactos se selecciona para que sea menor. Sin embargo, si la distancia de apertura es demasiado pequeña, la capacidad de corte y el nivel de tensión soportada se verán afectados. Si la distancia de apertura es demasiado grande, aunque se puede aumentar el nivel de tensión soportada, se reducirá la vida útil de los fuelles de la botella de vacío. Durante el diseño, la distancia de apertura debe seleccionarse lo más pequeña posible bajo la condición de cumplir con los requisitos de voltaje soportado de operación. La distancia de apertura de un disyuntor de vacío de 10 kV suele estar entre 8 y 12 mm, y la de un disyuntor de vacío de 35 kV está entre 30 y 40 mm.
2. Cuando no hay una fuerza externa sobre la presión de contacto, el contacto móvil generará una fuerza de cierre en la cavidad interna bajo la acción de la presión atmosférica para que se cierre con el contacto estático, que se denomina fuerza de cierre automático, y su el tamaño depende del puerto del diámetro del fuelle. Cuando la cámara de extinción de arco está en condiciones de funcionamiento, la fuerza es demasiado pequeña para garantizar un buen contacto eléctrico entre los contactos móviles y estáticos, y se debe aplicar una presión externa. La suma de la presión aplicada y la fuerza de cierre automático se denomina presión de contacto del contacto. Esta presión de contacto tiene los siguientes efectos:
(1) Asegure un buen contacto entre los contactos dinámicos y estáticos y haga que la resistencia de contacto sea menor que el valor especificado.
(2) Satisfacer los requisitos de estabilidad dinámica en el estado de cortocircuito nominal. La presión de contacto debe ser mayor que la fuerza de repulsión entre los contactos en el estado de cortocircuito nominal, para garantizar un cierre completo y sin daños en este estado.
(3) Suprimir el rebote de cierre. El contacto se puede amortiguar cuando choca, y la energía cinética de la colisión se convierte en la energía potencial del resorte, y se restringe el rebote del contacto.
(4) Proporcionar una fuerza de aceleración para la apertura. Cuando la presión de contacto es alta, el contacto móvil obtiene una mayor fuerza de apertura, que es fácil de romper y derretirá las uniones de soldadura, aumentará la aceleración inicial de apertura, reducirá el tiempo de arco y mejorará la capacidad de ruptura. La presión de contacto del contacto es un parámetro muy importante, y es más adecuado para ser seleccionado después de muchas verificaciones y pruebas en el diseño inicial del producto. Si la presión de contacto es demasiado pequeña, no puede cumplir con los requisitos de los aspectos anteriores; pero si la presión de contacto es demasiado alta, por un lado, es necesario aumentar el trabajo de la operación de cierre y, por otro lado, también es necesario mejorar los requisitos de resistencia mecánica de la cámara de extinción de arco y de toda la máquina. No es económico.
3. Carrera de contacto (o carrera de compresión)
En la actualidad, el interruptor automático de vacío adopta el método de contacto de tipo tope sin excepción. Después de que el contacto móvil golpea el contacto estacionario, no puede avanzar más, y la presión de contacto de contacto es proporcionada por cada resorte de compresión de contacto de polo (a veces llamado resorte de cierre). La llamada carrera de contacto es la distancia entre el contacto del contacto del interruptor y el extremo de fuerza del resorte de presión de contacto que continúa moviéndose hasta el final del contacto, es decir, la distancia de compresión del resorte de contacto, por lo que también es llamada carrera de compresión.
La carrera de contacto tiene dos funciones, una es presionar el resorte de contacto para proporcionar presión de contacto al contacto de acoplamiento; el otro es garantizar que se mantenga una cierta presión de contacto después de la operación y el rectificado, de modo que se pueda contactar de manera confiable. En general, la carrera de contacto puede ser de aproximadamente 20 % a 30 % de la distancia de apertura, y el disyuntor de vacío de 10 kV es de aproximadamente 3 a 4 mm.
En la estructura real de ladisyuntor de vacío, el resorte de cierre del contacto está diseñado para tener una cantidad considerable de precompresión y prepresión incluso en la posición de apertura. Esto es para hacer que el contacto móvil tenga una fuerza considerable para resistir la fuerza eléctrica y no retroceda cuando el contacto móvil no haya tocado el contacto estático durante el proceso de cierre. Cuando el contacto toca el momento, la presión de contacto aumenta repentinamente al valor de prepresión para evitar el rebote de cierre, que es suficiente para resistir la repulsión eléctrica y hacer que el contacto esté en buen estado al principio; a medida que avanza la carrera de contacto, la presión de contacto entre los contactos aumenta gradualmente, y cuando finaliza la carrera de contacto, la presión de contacto alcanza el valor de diseño. La carrera de contacto no incluye el rango de precompresión del resorte de cierre, que en realidad es la segunda carrera de compresión del resorte de cierre.
4. Velocidad media de cierre La velocidad media de cierre afecta principalmente a la erosión eléctrica de los contactos. Si la velocidad de conmutación es demasiado baja, el tiempo previo a la ruptura será largo, el arco existirá durante mucho tiempo, la superficie de contacto se desgastará mucho e incluso los contactos se soldarán y atascarán, lo que reducirá la vida eléctrica. de la cámara de extinción de arco. Sin embargo, si la velocidad es demasiado alta, se producirá fácilmente un rebote de cierre y también aumentará la potencia de salida del mecanismo operativo, lo que tendrá un gran impacto mecánico en la cámara de extinción del arco y en toda la máquina, y afectará la fiabilidad y la mecánica. vida del producto. La velocidad media de cierre suele ser de unos 0,6 m/s.
5. Velocidad de apertura promedio La velocidad de apertura del interruptor automático es generalmente lo más rápida posible, de modo que la primera fase de apertura puede romper la corriente de falla 2 ~ 3 ms antes de que la corriente se acerque a 0; de lo contrario, la primera fase de apertura no se puede abrir y Continuando con la siguiente fase, la primera fase de apertura original se convierte en la última fase de apertura, el tiempo de arco se alarga, la dificultad de ruptura aumenta e incluso la ruptura falla. Sin embargo, si la velocidad de apertura es demasiado rápida, el rebote de la apertura también es grande. Si el rebote es demasiado grande y la vibración es demasiado fuerte, es fácil que se produzca un reencendido, por lo que la velocidad de apertura también debe tener en cuenta este aspecto. La velocidad de apertura depende principalmente del almacenamiento de energía del resorte de contacto móvil y del resorte de apertura al cerrar. Para aumentar la velocidad de apertura, se puede aumentar el almacenamiento de energía del resorte de apertura y también se puede aumentar la compresión del resorte de cierre. Esto inevitablemente aumentará la potencia de salida del mecanismo operativo y la resistencia mecánica de toda la máquina, reduciendo los indicadores técnicos y económicos. Después de años de pruebas, se considera que se puede garantizar que la velocidad de apertura promedio de un interruptor automático de vacío de 10 kV es de 0,95 a 1,2 m/s.
6. Tiempo de rebote de cierre El tiempo de rebote de cierre es el tiempo que transcurre entre que el interruptor hace ruido, cuando el contacto toca por primera vez y luego se separa, puede tocar y salir nuevamente, y alcanza su contacto estable.
Este parámetro no está claramente estipulado en las normas extranjeras. A fines de 1989, el Departamento de Energía Eléctrica del Ministerio de Energía propuso que el tiempo de rebote de cierre de los interruptores automáticos al vacío debe ser inferior a 2ms. ¿Por qué el tiempo de rebote de cierre es inferior a 2 ms? La razón principal es que el momento de cierre y rebote causará una oscilación de alta frecuencia L.C en el sistema o equipo de energía, y la sobretensión generada por la oscilación puede causar daños o incluso daños en el aislamiento de los equipos eléctricos. Cuando el rebote de cierre es inferior a 2 ms, no se generará una gran sobretensión, el aislamiento del equipo no se dañará y no habrá soldadura entre los contactos móviles y estáticos al cerrar.
7. Asincronía en cierre y apertura Si la asincronía en cierre es demasiado grande, fácilmente provocará el rebote de cierre, ya que el impulso de movimiento que emite el mecanismo sólo lo soporta el contacto de la primera fase de cierre. Si la asincronía de la apertura es demasiado grande, se prolongará el tiempo de arco del tubo de fase post-apertura y se reducirá la capacidad de corte.
La asincronía de cierre y apertura generalmente existe al mismo tiempo, por lo que la asincronía de cierre se ajusta y la asincronía de apertura está garantizada. El producto requiere que la asincronía de cierre y apertura sea inferior a 2ms.
8. Hora de cierre y apertura
El tiempo de apertura y cierre se refiere al período de tiempo desde el momento en que se energiza el terminal de la bobina de operación hasta el momento en que los contactos tripolares están todos cerrados o separados.
Las bobinas de cierre y apertura están diseñadas para trabajos de corta duración. El tiempo de encendido de la bobina de cierre es inferior a 100 ms y el de la bobina de apertura es inferior a 60 ms. Los tiempos de apertura y cierre generalmente se ajustan cuando el interruptor automático sale de fábrica y no es necesario moverlo nuevamente.
Cuando el disyuntor se usa en el sistema de generación de energía y se cortocircuita cerca de la fuente de alimentación, la corriente de falla decae lentamente. Si el tiempo de apertura es muy corto, la corriente de falla interrumpida por el interruptor automático puede contener un gran componente de CC y la condición de interrupción es aún peor. , lo que es muy perjudicial para la apertura del interruptor automático. Por lo tanto, es recomendable diseñar el tiempo de apertura del interruptor automático al vacío utilizado en el sistema de generación de energía lo más largo posible.
9. Resistencia de bucle
El valor de la resistencia del bucle es un parámetro que caracteriza si la conexión del bucle conductor es buena y varios tipos de productos tienen valores especificados dentro de un cierto rango. Si la resistencia del lazo excede el valor especificado, es probable que una conexión del lazo conductor tenga un mal contacto. Durante la operación de alta corriente, aumentará el aumento de la temperatura local en el contacto deficiente y, en casos severos, incluso provocará un círculo vicioso y provocará oxidación y quemaduras. Se debe prestar especial atención especialmente a los interruptores automáticos que se utilizan para operaciones de alta corriente. No está permitido usar el método de puente para medir la resistencia del bucle, pero debe usarse el método de caída de voltaje de CC estipulado en GB763.
10. Sistema de contacto
los contactos dedisyuntores de vacíoa menudo adoptan contactos tipo tope.
Debido a que la distancia entre los contactos móviles y estáticos de un interruptor automático de vacío general en el estado de apertura es de solo 16 mm, es difícil hacer superficies de contacto de otras formas, y el daño del arco de acción instantánea en la superficie de contacto plana también es pequeño. . Una de las ventajas de un interruptor automático de vacío es su pequeño tamaño, y los contactos móviles y estáticos deben operar en un espacio de vacío absoluto. Si se convierte en otros métodos de acoplamiento, el volumen del propio interruptor automático aumentará y el interruptor automático será más pequeño.
Una de las ventajas de un interruptor automático de vacío es su pequeño tamaño, y los contactos móviles y estáticos deben operar en un espacio de vacío absoluto. Si se convierte en otros métodos de acoplamiento, ¡también aumentará el volumen del disyuntor!
