نظرة عامة على تطور وخصائص قاطع الدائرة الفراغية

[نظرة عامة على تطور وخصائص قاطع الدائرة الفراغية]: يشير قاطع الدائرة الفراغية إلى قاطع الدائرة الذي يتم إغلاق ملامساته وفتحها في فراغ.تمت دراسة قواطع الدائرة الفراغية في البداية من قبل المملكة المتحدة والولايات المتحدة ، ثم تم تطويرها إلى اليابان وألمانيا والاتحاد السوفيتي السابق ودول أخرى.بدأت الصين في دراسة نظرية قاطع الدائرة الفراغية منذ عام 1959 ، وأنتجت رسميًا قواطع دوائر تفريغ مختلفة في أوائل السبعينيات.

يشير قاطع الدائرة الفراغية إلى قاطع الدائرة الذي يتم إغلاق وفتح جهات الاتصال به في الفراغ.

تمت دراسة قواطع الدائرة الفراغية في البداية من قبل المملكة المتحدة والولايات المتحدة ، ثم تم تطويرها إلى اليابان وألمانيا والاتحاد السوفيتي السابق ودول أخرى.بدأت الصين في دراسة نظرية قواطع الدائرة الفراغية في عام 1959 ، وأنتجت رسميًا أنواعًا مختلفة من قواطع الدائرة الفراغية في أوائل السبعينيات.أدى الابتكار والتحسين المستمر لتقنيات التصنيع مثل قاطع الفراغ وآلية التشغيل ومستوى العزل إلى تطوير قاطع الدائرة الفراغية بسرعة ، وتم تحقيق سلسلة من الإنجازات المهمة في البحث عن السعة الكبيرة والتصغير والذكاء والموثوقية.

مع مزايا خصائص إطفاء القوس الجيدة ، ومناسبة للتشغيل المتكرر ، والعمر الكهربائي الطويل ، وموثوقية التشغيل العالية ، وفترة الصيانة الطويلة المجانية ، تم استخدام قواطع الدائرة الفراغية على نطاق واسع في تحويل شبكة الطاقة الحضرية والريفية ، والصناعة الكيميائية ، والمعادن ، والسكك الحديدية الكهرباء والتعدين وغيرها من الصناعات في صناعة الطاقة في الصين.تتراوح المنتجات من عدة أنواع من ZN1-ZN5 في الماضي إلى عشرات الطرز والأصناف الآن.يصل التيار المقدر إلى 4000A ، ويصل تيار القطع إلى 5OKA ، حتى 63kA ، والجهد يصل إلى 35kV.

سيتم النظر إلى تطور وخصائص قاطع الدائرة الفراغية من عدة جوانب رئيسية ، بما في ذلك تطوير قاطع الفراغ ، وتطوير آلية التشغيل وتطوير هيكل العزل.

تطوير وخصائص قاطعات الفراغ

2.1تطوير المقاطعات الفراغية

تم طرح فكرة استخدام وسط الفراغ لإطفاء القوس في نهاية القرن التاسع عشر ، وتم تصنيع أول قاطع فراغ في عشرينيات القرن الماضي.ومع ذلك ، نظرًا لقيود تقنية الفراغ والمواد والمستويات التقنية الأخرى ، لم يكن عمليًا في ذلك الوقت.منذ الخمسينيات من القرن الماضي ، مع تطور التكنولوجيا الجديدة ، تم حل العديد من المشاكل في تصنيع المقاطعات الفراغية ، ووصل مفتاح الفراغ تدريجياً إلى المستوى العملي.في منتصف الخمسينيات من القرن الماضي ، أنتجت شركة جنرال إلكتريك في الولايات المتحدة مجموعة من قواطع الدائرة الفراغية بتيار كسر مقنن يبلغ 12 كيلو أمبير.بعد ذلك ، في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي ، نظرًا لتطور المقاطعات الفراغية مع ملامسات المجال المغناطيسي المستعرض ، تم رفع معدل كسر التيار إلى 3OKA.بعد السبعينيات من القرن الماضي ، نجحت شركة Toshiba Electric Company اليابانية في تطوير قاطع فراغ مزود بملامسات مجال مغناطيسي طولية ، مما زاد من معدل كسر التيار إلى أكثر من 5OKA.في الوقت الحاضر ، تم استخدام قواطع الدائرة الفراغية على نطاق واسع في أنظمة توزيع الطاقة 1KV و 35kV ، ويمكن أن يصل تيار القطع المقدر إلى 5OKA-100KAo.أنتجت بعض البلدان أيضًا أجهزة مقاطعة فراغ 72 كيلو فولت / 84 كيلو فولت ، لكن العدد صغير.مولد الجهد العالي DC

في السنوات الأخيرة ، تطور أيضًا إنتاج قواطع الدائرة الفراغية في الصين بسرعة.في الوقت الحاضر ، تتساوى تقنية المقاطعات الفراغية المحلية مع تكنولوجيا المنتجات الأجنبية.هناك قواطع فراغية تستخدم تكنولوجيا المجال المغناطيسي الرأسي والأفقي وتكنولوجيا اتصال الاشتعال المركزي.لقد نجحت جهات الاتصال المصنوعة من سبائك النحاس Cr في فصل المقاطعات الفراغية 5OKA و 63kAo في الصين ، والتي وصلت إلى مستوى أعلى.يمكن لقاطع الدائرة الفراغية استخدام قاطعات الفراغ المحلية بالكامل.

2.2خصائص قاطع الفراغ

غرفة إطفاء القوس الفراغي هي المكون الرئيسي لقاطع الدائرة الفراغية.إنه مدعوم ومختوم بالزجاج أو السيراميك.هناك اتصالات ديناميكية وثابتة وأغطية التدريع بالداخل.يوجد ضغط سلبي في الغرفة.درجة الفراغ هي 133 × 10 تسعة 133 × LOJPa ، لضمان أداء إطفاء القوس ومستوى العزل عند الكسر.عندما تنخفض درجة الفراغ ، سينخفض ​​أداء الكسر بشكل كبير.لذلك ، يجب ألا تتأثر غرفة إطفاء القوس الفراغي بأي قوة خارجية ، ويجب ألا يتم طرقها أو صفعها باليد.لا يجوز التشديد عليه أثناء النقل والصيانة.يحظر وضع أي شيء على قاطع الدائرة الفراغية لمنع تلف غرفة إطفاء القوس الفراغي عند السقوط.قبل التسليم ، يجب أن يخضع قاطع الدائرة الفراغية لفحص وتجميع صارم للتوازي.أثناء الصيانة ، يجب تثبيت جميع مسامير حجرة إطفاء القوس الكهربائي لضمان إجهاد موحد.

قاطع الدائرة الفراغية يقطع التيار ويطفئ القوس في غرفة إطفاء القوس الفراغي.ومع ذلك ، فإن قاطع الدائرة الفراغية نفسه لا يحتوي على جهاز لمراقبة خصائص درجة الفراغ من حيث النوعية والكمية ، وبالتالي فإن خطأ تقليل درجة الفراغ هو خطأ خفي.في الوقت نفسه ، سيؤثر تقليل درجة الفراغ بشكل خطير على قدرة قاطع الدائرة الفراغية على قطع التيار الزائد ، ويؤدي إلى انخفاض حاد في عمر خدمة قاطع الدائرة ، مما سيؤدي إلى انفجار المفتاح عندما يكون خطيرًا.

باختصار ، المشكلة الرئيسية لمقاطع الفراغ هي تقليل درجة الفراغ.الأسباب الرئيسية لتقليل الفراغ هي كما يلي.

(1) قاطع الدائرة الفراغية مكون دقيق.بعد مغادرة المصنع ، قد يتعرض مصنع الأنبوب الإلكتروني لتسرب من الزجاج أو أختام السيراميك بعد عدة مرات من مطبات النقل ، وصدمات التركيب ، والاصطدامات العرضية ، إلخ.

(2) توجد مشاكل في المواد أو عملية التصنيع للمقطع الفراغي ، وتظهر نقاط التسرب بعد عمليات متعددة.

(3) بالنسبة لقاطع الدائرة الفراغية من النوع المنفصل ، مثل آلية التشغيل الكهرومغناطيسية ، عند التشغيل ، نظرًا للمسافة الكبيرة لرابط التشغيل ، فإنه يؤثر بشكل مباشر على المزامنة والارتداد والسفر الزائد وخصائص أخرى للمفتاح لتسريع تخفيض درجة الفراغ.مولد الجهد العالي DC

طريقة العلاج لتقليل درجة الفراغ للمقطع الفراغي:

راقب بشكل متكرر قاطع الفراغ ، واستخدم بانتظام جهاز اختبار الفراغ لمفتاح التفريغ لقياس درجة الفراغ لمقطع الفراغ ، وذلك للتأكد من أن درجة الفراغ للمقطع الفراغي ضمن النطاق المحدد ؛عندما تنخفض درجة الفراغ ، يجب استبدال قاطع الفراغ ، ويجب إجراء الاختبارات المميزة مثل السكتة الدماغية والتزامن والارتداد بشكل جيد.

3. تطوير آلية التشغيل

تعد آلية التشغيل أحد الجوانب المهمة لتقييم أداء قاطع الدائرة الفراغية.السبب الرئيسي الذي يؤثر على موثوقية قاطع الدائرة الفراغية هو الخصائص الميكانيكية لآلية التشغيل.وفقًا لتطور آلية التشغيل ، يمكن تقسيمها إلى الفئات التالية.مولد الجهد العالي DC

3.1آلية التشغيل اليدوي

آلية التشغيل التي تعتمد على الإغلاق المباشر تسمى آلية التشغيل اليدوي ، والتي تستخدم بشكل أساسي لتشغيل قواطع الدائرة ذات مستوى الجهد المنخفض وتيار القطع المنخفض التصنيف.نادرًا ما يتم استخدام الآلية اليدوية في أقسام الطاقة الخارجية باستثناء المؤسسات الصناعية والتعدين.آلية التشغيل اليدوي بسيطة في الهيكل ، ولا تتطلب معدات مساعدة معقدة ولها عيوب لا يمكن إعادة غلقها تلقائيًا ولا يمكن تشغيلها إلا محليًا ، وهو أمر غير آمن بدرجة كافية.لذلك ، تم استبدال آلية التشغيل اليدوي تقريبًا بآلية التشغيل الزنبركي مع تخزين يدوي للطاقة.

3.2آلية التشغيل الكهرومغناطيسية

آلية التشغيل التي يتم إغلاقها بواسطة القوة الكهرومغناطيسية تسمى آلية التشغيل الكهرومغناطيسية د.تم تطوير آلية CD17 بالتنسيق مع منتجات ZN28-12 المحلية.في الهيكل ، يتم ترتيبه أيضًا أمام وخلف قاطع الفراغ.

مزايا آلية التشغيل الكهرومغناطيسية هي آلية بسيطة وتشغيل موثوق وتكلفة تصنيع منخفضة.تتمثل العيوب في أن الطاقة التي يستهلكها ملف الإغلاق كبيرة جدًا ، ويجب إعدادها [نظرة عامة على تطوير وخصائص قاطع الدائرة الفراغية]: يشير قاطع الدائرة الفراغية إلى قاطع الدائرة الذي تكون جهات اتصاله مغلقة وفتح في فراغ.تمت دراسة قواطع الدائرة الفراغية في البداية من قبل المملكة المتحدة والولايات المتحدة ، ثم تم تطويرها إلى اليابان وألمانيا والاتحاد السوفيتي السابق ودول أخرى.بدأت الصين في دراسة نظرية قاطع الدائرة الفراغية منذ عام 1959 ، وأنتجت رسميًا قواطع دوائر تفريغ مختلفة في أوائل السبعينيات.

البطاريات باهظة الثمن ، تيار الإغلاق الكبير ، الهيكل الضخم ، وقت التشغيل الطويل ، وانخفاض حصتها في السوق تدريجيًا.

3.3آلية تشغيل الربيع لمولد الجهد العالي DC

تستخدم آلية تشغيل الزنبرك زنبرك الطاقة المخزن كطاقة لجعل المفتاح يحقق إجراء الإغلاق.يمكن أن يتم تشغيله بواسطة القوى العاملة أو محركات التيار المتردد والتيار المستمر ذات الطاقة الصغيرة ، لذلك لا تتأثر قوة الإغلاق بشكل أساسي بالعوامل الخارجية (مثل جهد إمداد الطاقة ، وضغط الهواء لمصدر الهواء ، والضغط الهيدروليكي لمصدر الضغط الهيدروليكي) ، والتي لا يمكن فقط تحقيق سرعة إغلاق عالية ، ولكن أيضًا تحقيق عملية إغلاق متكررة أوتوماتيكية سريعة ؛بالإضافة إلى ذلك ، بالمقارنة مع آلية التشغيل الكهرومغناطيسية ، فإن آلية تشغيل الزنبرك منخفضة التكلفة والسعر المنخفض.إنها آلية التشغيل الأكثر استخدامًا في قاطع الدائرة الفراغية ، كما أن الشركات المصنعة لها أكثر من ذلك ، والتي تتحسن باستمرار.تعتبر آليات CT17 و CT19 نموذجية ، ويتم استخدام ZN28-17 و VS1 و VGl معها.

بشكل عام ، تتكون آلية تشغيل الزنبرك من مئات الأجزاء ، وآلية النقل معقدة نسبيًا ، مع معدل عطل مرتفع ، والعديد من الأجزاء المتحركة ومتطلبات عملية التصنيع العالية.بالإضافة إلى ذلك ، فإن هيكل آلية تشغيل الزنبرك معقد ، وهناك العديد من أسطح الاحتكاك المنزلقة ، ومعظمها في الأجزاء الرئيسية.أثناء التشغيل على المدى الطويل ، فإن تآكل هذه الأجزاء وتآكلها ، بالإضافة إلى فقد وعلاج زيوت التشحيم ، سوف يؤدي إلى أخطاء تشغيلية.هناك بشكل رئيسي أوجه القصور التالية.

(1) قاطع الدائرة يرفض العمل ، أي أنه يرسل إشارة التشغيل إلى قاطع الدائرة دون إغلاق أو فتح.

(2) لا يمكن إغلاق المفتاح أو فصله بعد الإغلاق.

(3) في حالة وقوع حادث ، لا يمكن فصل عمل حماية المرحل وقاطع الدائرة.

(4) حرق ملف الإغلاق.

تحليل سبب الفشل لآلية التشغيل:

يرفض قاطع الدائرة العمل ، والذي قد يكون ناتجًا عن فقدان الجهد أو انخفاض الجهد لجهد التشغيل ، أو انقطاع دائرة التشغيل ، أو فصل ملف الإغلاق أو ملف الفتح ، وضعف الاتصال بجهات الاتصال بالمفتاح الإضافي على الآلية.

لا يمكن إغلاق المفتاح أو فتحه بعد الإغلاق ، والذي قد يكون ناتجًا عن انخفاض الجهد لمصدر طاقة التشغيل ، وسفر التلامس المفرط للتلامس المتحرك لقاطع الدائرة ، وفصل جهة الاتصال المتشابكة للمفتاح الإضافي ، وكمية صغيرة جدًا من اتصال بين نصف رمح آلية التشغيل و pawl ؛

أثناء الحادث ، لا يمكن فصل عمل حماية الترحيل وقاطع الدائرة.قد يكون هناك أشياء غريبة في قلب الفتح الحديدي التي منعت قلب الحديد من العمل بمرونة ، ولا يمكن تدوير نصف عمود الفتح الافتتاحي بمرونة ، وتم فصل دائرة تشغيل الفتح.

الأسباب المحتملة لحرق ملف الإغلاق هي: لا يمكن فصل موصل التيار المستمر بعد الإغلاق ، ولا يتحول المفتاح الإضافي إلى موضع الفتح بعد الإغلاق ، والمفتاح الإضافي مفكوك.

3.4آلية المغناطيس الدائم

تستخدم آلية المغناطيس الدائم مبدأ عمل جديدًا للجمع العضوي للآلية الكهرومغناطيسية مع المغناطيس الدائم ، وتجنب العوامل المعاكسة الناتجة عن التعثر الميكانيكي في موضع الإغلاق والفتح ونظام القفل.يمكن لقوة الإمساك الناتجة عن المغناطيس الدائم أن تحافظ على قاطع الدائرة الفراغية في مواضع الإغلاق والفتح عند الحاجة إلى أي طاقة ميكانيكية.مزود بنظام تحكم لتحقيق جميع الوظائف التي يتطلبها قاطع الدائرة الفراغية.يمكن تقسيمها بشكل أساسي إلى نوعين: مشغل مغناطيسي دائم أحادي ومشغل مغناطيسي دائم ثابت.مبدأ العمل للمشغل المغناطيسي الدائم ثنائي الاستقرار هو أن فتح وإغلاق المشغل يعتمد على القوة المغناطيسية الدائمة ؛مبدأ العمل لآلية تشغيل المغناطيس الدائم الأحادي هو الفتح بسرعة بمساعدة زنبرك تخزين الطاقة والحفاظ على موضع الفتح.يمكن أن يحافظ الإغلاق فقط على القوة المغناطيسية الدائمة.المنتج الرئيسي لـ Trede Electric هو مشغل المغناطيس الدائم الأحادي ، والشركات المحلية تطور بشكل أساسي مشغل المغناطيس الدائم ثنائي الاستقرار.

يختلف هيكل مشغل المغناطيس الدائم ثنائي الاستقرار ، ولكن لا يوجد سوى نوعين من المبادئ: نوع الملف المزدوج (النوع المتماثل) ونوع الملف الفردي (النوع غير المتماثل).يتم عرض هذين الهيكلين لفترة وجيزة أدناه.

(1) آلية المغناطيس الدائم ذات الملف المزدوج

تتميز آلية المغناطيس الدائم للملف المزدوج بما يلي: استخدام المغناطيس الدائم للحفاظ على قاطع الدائرة الفراغية في وضعي الفتح والإغلاق على التوالي ، واستخدام ملف الإثارة لدفع القلب الحديدي للآلية من موضع الفتح إلى موضع الإغلاق ، واستخدام ملف إثارة آخر لدفع النواة الحديدية للآلية من موضع الإغلاق إلى موضع الفتح.على سبيل المثال ، تتبنى آلية تبديل VMl من ABB هذا الهيكل.

(2) آلية المغناطيس الدائم بملف واحد

تستخدم آلية المغناطيس الدائم ذات الملف الواحد أيضًا مغناطيسًا دائمًا للحفاظ على قاطع الدائرة الفراغية في المواضع المحددة للفتح والإغلاق ، ولكن يتم استخدام ملف مثير واحد للفتح والإغلاق.يوجد أيضًا ملفان للإثارة للفتح والإغلاق ، لكن الملفين على نفس الجانب ، واتجاه تدفق الملف المتوازي معاكس.مبدأها هو نفس مبدأ آلية المغناطيس الدائم ذات الملف الواحد.تأتي طاقة الإغلاق بشكل أساسي من ملف الإثارة ، وتأتي طاقة الفتح بشكل أساسي من زنبرك الفتح.على سبيل المثال ، يتبنى قاطع الدائرة الفراغية المثبت على عمود GVR والذي أطلقته شركة Whipp & Bourne في المملكة المتحدة هذه الآلية.

وفقًا للخصائص المذكورة أعلاه لآلية المغناطيس الدائم ، يمكن تلخيص مزاياها وعيوبها.المزايا هي أن الهيكل بسيط نسبيًا ، مقارنة بآلية الزنبرك ، يتم تقليل مكوناته بحوالي 60 ٪ ؛مع عدد أقل من المكونات ، سيتم أيضًا تقليل معدل الفشل ، وبالتالي فإن الموثوقية عالية ؛عمر خدمة طويل للآلية ؛صغيرة الحجم وخفيفة الوزن.العيب هو أنه من حيث خصائص الفتح ، نظرًا لأن قلب الحديد المتحرك يشارك في حركة الفتح ، فإن الجمود الحركي لنظام الحركة يزيد بشكل كبير عند الفتح ، وهو أمر غير موات للغاية لتحسين سرعة الفتح الصلب ؛نظرًا لقوة التشغيل العالية ، فهي محدودة بسعة المكثف.

4. تطوير هيكل العزل

وفقًا لإحصاءات وتحليل أنواع الحوادث في تشغيل قواطع الدائرة ذات الجهد العالي في نظام الطاقة الوطني بناءً على البيانات التاريخية ذات الصلة ، فإن عدم فتح الحسابات يمثل 22.67٪ ؛وبلغت نسبة رفض التعاون 6.48٪.بلغت نسبة حوادث الكسر والوقوع 9.07٪ ؛شكلت حوادث العزل 35.47٪.بلغت نسبة حوادث سوء التشغيل 7.02٪ ؛تبلغ نسبة حوادث إغلاق النهر 7.95٪ ؛شكلت حوادث القوى الخارجية والحوادث الأخرى 11.439 إجماليًا ، كانت حوادث العزل وحوادث رفض الفصل هي الأبرز ، حيث شكلت حوالي 60 ٪ من جميع الحوادث.لذلك ، فإن هيكل العزل هو أيضًا نقطة رئيسية في قاطع الدائرة الفراغية.وفقًا للتغيرات والتطوير لعزل عمود الطور ، يمكن تقسيمه أساسًا إلى ثلاثة أجيال: عزل الهواء ، والعزل المركب ، وعزل القطب الصلب المختوم.