उच्च व्होल्टेज व्हॅक्यूम सर्किट ब्रेकर्स — डिझाइन आणि ऑपरेशनचे तत्त्व

विजेमध्ये इलेक्ट्रिकल सर्किट्स स्विच करण्यासाठी डिझाइन केलेल्या आधुनिक उच्च-व्होल्टेज उपकरणांमध्ये, व्हॅक्यूम सर्किट ब्रेकर्सना एक विशेष स्थान दिले जाते. ते 6 ते 35 kV च्या नेटवर्कमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात आणि 110 किंवा 220 kV च्या योजनांमध्ये कमी वेळा वापरले जातात.

त्यांचा रेट केलेला ब्रेकिंग करंट 20 ते 40 kA पर्यंत असू शकतो आणि त्यांचा इलेक्ट्रोडायनामिक प्रतिरोध सुमारे 50 ÷ 100 आहे. अशा सर्किट ब्रेकरचा एकूण ट्रिपिंग वेळ किंवा अपयश सुमारे 45 मिलिसेकंद आहे.

सर्किटचा प्रत्येक टप्पा विश्वासार्हपणे इन्सुलेटरद्वारे विभक्त केला जातो आणि त्याच वेळी सर्व उपकरणे एका सामान्य ड्राइव्हवर संरचनात्मकपणे एकत्र केली जातात. सबस्टेशन बसबार स्विचच्या इनपुट टर्मिनल्सशी आणि आउटपुट टर्मिनल्सशी आउटपुट कनेक्शनशी जोडलेले असतात.

पॉवर संपर्क व्हॅक्यूम सर्किट ब्रेकरमध्ये कार्य करतात जे कमीतकमी संपर्क प्रतिरोध आणि लोड आणि आपत्कालीन प्रवाह दोन्हीचा विश्वसनीय मार्ग प्रदान करण्यासाठी एकत्र दाबले जातात.

संपर्क प्रणालीचा वरचा भाग कायमस्वरूपी निश्चित केला जातो आणि प्रेरक शक्तीच्या कृती अंतर्गत खालचा भाग अक्षीय दिशेने काटेकोरपणे हलविण्यास सक्षम असतो.

चित्रात असे दिसून आले आहे की संपर्क प्लेट्स व्हॅक्यूम चेंबरमध्ये स्थित आहेत आणि स्प्रिंग्स आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेट्सच्या कॉइल्सच्या तणाव शक्तींनी नियंत्रित केलेल्या रॉड्सद्वारे चालविल्या जातात. ही संपूर्ण रचना विद्युतरोधकांच्या प्रणालीमध्ये स्थित आहे, गळती करंटची घटना वगळता.

व्हॅक्यूम चेंबरच्या भिंती शुद्ध धातू, मिश्र धातु आणि विशेष सिरेमिक रचनांनी बनविल्या जातात ज्या अनेक दशकांपासून कार्यरत वातावरणाची हर्मेटिसिटी सुनिश्चित करतात. जंगम संपर्काच्या हालचाली दरम्यान हवेचा प्रवेश वगळण्यासाठी, एक स्लीव्ह डिव्हाइस स्थापित केले आहे.

DC इलेक्ट्रोमॅग्नेटचे आर्मेचर पॉवर संपर्क बंद करण्यासाठी किंवा कॉइलवर लागू केलेल्या व्होल्टेजच्या ध्रुवीयतेमध्ये बदल झाल्यामुळे ते खंडित करण्यासाठी हलवू शकते. ड्राइव्ह स्ट्रक्चरमध्ये तयार केलेला कायम गोलाकार चुंबक कोणत्याही सक्रिय स्थितीत हलणारा भाग धारण करतो.

स्प्रिंग्सची प्रणाली कम्युटेशन दरम्यान आर्मेचरच्या इष्टतम हालचाली गतीची निर्मिती, संपर्क बाउन्स वगळणे आणि भिंतीच्या संरचनेत कोसळण्याची शक्यता सुनिश्चित करते.

सिंक्रोनाइझिंग शाफ्ट आणि अतिरिक्त सहाय्यक संपर्कांसह किनेमॅटिक आणि इलेक्ट्रिकल सर्किट्स स्विच बॉडीच्या आत एकत्र केले जातात, कोणत्याही स्थितीत स्विचच्या स्थितीचे निरीक्षण आणि नियंत्रण करण्याची क्षमता प्रदान करतात.

नियुक्ती

त्याच्या कार्यात्मक कार्यांच्या बाबतीत, व्हॅक्यूम ब्रेकर उच्च-व्होल्टेज उपकरणांच्या इतर अॅनालॉग्सपेक्षा वेगळे नाही. प्रदान करते:

१.सतत ऑपरेशन दरम्यान रेटेड विद्युत शक्तीचा विश्वसनीय रस्ता;

2. वर्किंग सर्किटचे कॉन्फिगरेशन बदलण्यासाठी ऑपरेशनल स्विचिंग दरम्यान मॅन्युअल किंवा ऑटोमॅटिक मोडमध्ये इलेक्ट्रिकल कर्मचार्‍यांकडून गॅरंटीड उपकरणे स्विच करण्याची शक्यता;

3. कमीत कमी वेळेत उद्भवणारे अपघात स्वयंचलितपणे काढून टाकणे.

व्हॅक्यूम सर्किट ब्रेकरमधील मुख्य फरक म्हणजे विद्युत चाप विझवण्याची पद्धत जी शटडाउन दरम्यान संपर्क डिस्कनेक्ट होते तेव्हा उद्भवते. जर त्याचे अॅनालॉग्स कॉम्प्रेस्ड एअर, ऑइल किंवा एसएफ 6 गॅससाठी वातावरण तयार करतात, तर येथे व्हॅक्यूम कार्य करते.

पॉवर सर्किटमध्ये चाप विझविण्याचे सिद्धांत

दोन्ही संपर्क प्लेट्स आर्क च्युट वेसल्समधून 10-6÷10-8 N/cm2 पर्यंत वायू पंप करून तयार झालेल्या निर्वात वातावरणात कार्य करतात. हे सुधारित डायलेक्ट्रिक गुणधर्मांद्वारे वैशिष्ट्यीकृत उच्च डायलेक्ट्रिक सामर्थ्य तयार करते.

संपर्कांच्या ड्राइव्हवरून हालचाली सुरू झाल्यानंतर, त्यांच्यामध्ये एक अंतर दिसून येते, ज्यामध्ये त्वरित व्हॅक्यूम असतो. त्याच्या आत, संपर्क पॅडमधून गरम झालेल्या धातूच्या बाष्पीभवनाची प्रक्रिया सुरू होते. या जोड्यांमधून भार प्रवाह चालू राहतो. हे अतिरिक्त विद्युत डिस्चार्ज तयार करण्यास सुरवात करते, व्हॅक्यूम वातावरणात एक चाप तयार करते, जे बाष्पीभवन आणि धातूच्या वाफांच्या प्रकाशनामुळे विकसित होत राहते.

लागू केलेल्या संभाव्य फरकाच्या कृती अंतर्गत, तयार केलेले आयन एका विशिष्ट दिशेने फिरतात, प्लाझ्मा तयार करतात.

त्याच्या वातावरणात, विद्युत प्रवाहाचा प्रवाह चालू राहतो, पुढील आयनीकरण होते.

स्विच पर्यायी विद्युत् प्रवाहावर चालत असल्याने, प्रत्येक अर्ध्या चक्रादरम्यान त्याची दिशा उलट केली जाते.जेव्हा साइन वेव्ह शून्य ओलांडते तेव्हा विद्युत प्रवाह नसतो. यामुळे, चाप अचानक विझतो आणि तुटतो आणि नाकारलेले धातूचे आयन वेगळे होणे थांबवतात आणि 7-10 मायक्रोसेकंदांमध्ये जवळच्या संपर्क पृष्ठभागावर किंवा चाप विझवणाऱ्या चेंबरच्या इतर भागांवर पूर्णपणे स्थिर होतात.

या टप्प्यावर, व्हॅक्यूमने भरलेल्या पॉवर संपर्कांमधील अंतराची डायलेक्ट्रिक ताकद जवळजवळ त्वरित पुनर्संचयित केली जाते, जे लोड करंटचे अंतिम शटडाउन सुनिश्चित करते. साइन वेव्हच्या पुढील अर्ध्या चक्रात, विद्युत चाप यापुढे येऊ शकत नाही.

अशा प्रकारे, व्हॅक्यूम वातावरणात इलेक्ट्रिक आर्कची क्रिया समाप्त करण्यासाठी, जेव्हा पॉवर संपर्क उघडले जातात, तेव्हा पर्यायी प्रवाहासाठी त्याची दिशा बदलणे पुरेसे आहे.

विविध मॉडेल्सची तांत्रिक वैशिष्ट्ये

व्हॅक्यूम सर्किट ब्रेकर्स घराबाहेर किंवा बंद संरचनांमध्ये सतत ऑपरेशनसाठी डिझाइन केलेले आहेत. बाह्य माउंटिंग युनिट्स सिलिकॉन इन्सुलेशनसह बनविलेल्या घन पोस्टसह बनविल्या जातात आणि अंतर्गत कामासाठी कास्ट इपॉक्सी संयुगे वापरली जातात.

व्हॅक्यूम चेंबर्स फॅक्टरीत मोबाईल बनवले जातात, मोल्डेड हाऊसिंगमध्ये स्थापित करण्यासाठी चांगल्या प्रकारे सेट केले जातात. विशेष प्रकारच्या मिश्रधातूंनी बनवलेले पॉवर कॉन्टॅक्ट त्यांच्या आत आधीच ठेवलेले असतात. ते, ऑपरेशन आणि डिझाइनच्या लागू तत्त्वाबद्दल धन्यवाद, इलेक्ट्रिक आर्कचे मऊ विझवणे प्रदान करतात, सर्किटमध्ये ओव्हरव्होल्टेजची शक्यता वगळतात.

सर्व व्हॅक्यूम सर्किट ब्रेकर डिझाइनमध्ये सार्वत्रिक इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक अॅक्ट्युएटर वापरला जातो. हे शक्तिशाली चुंबकाच्या ऊर्जेमुळे वीज संपर्क बंद किंवा बंद स्थितीत ठेवते.

संपर्क प्रणालीचे स्विचिंग आणि फिक्सिंग "चुंबकीय कुंडी" च्या स्थितीनुसार केले जाते, जे मोबाइल आर्मेचर पुन्हा कनेक्ट किंवा डिस्कनेक्ट करण्यासाठी चुंबकांची साखळी स्विच करते. अंगभूत स्प्रिंग घटक इलेक्ट्रिकल कर्मचार्‍यांद्वारे मॅन्युअल स्विच करण्याची परवानगी देतात.

व्हॅक्यूम इंटरप्टर, ठराविक रिले सर्किट्स किंवा इलेक्ट्रॉनिकचे ऑपरेशन नियंत्रित करण्यासाठी, मायक्रोप्रोसेसर युनिट्स, जे थेट ड्राइव्ह हाऊसिंगमध्ये स्थित असू शकते किंवा स्वतंत्र कॅबिनेट, ब्लॉक्स किंवा पॅनेलमध्ये रिमोट डिव्हाइसेसपासून बनविले जाऊ शकते.

व्हॅक्यूम सर्किट ब्रेकर्सचे फायदे आणि तोटे

फायद्यांमध्ये हे समाविष्ट आहे:

• डिझाइनची सापेक्ष साधेपणा;

• स्विचच्या उत्पादनासाठी वीज वापर कमी करणे;

• दुरुस्तीची सोय, ज्यामध्ये तुटलेली चाप च्युट ब्लॉक बदलण्याची शक्यता असते;

• अंतराळातील कोणत्याही अभिमुखतेमध्ये ऑपरेट करण्याची स्विचची क्षमता;

• उच्च विश्वसनीयता;

• भार स्विच करण्यासाठी वाढलेली प्रतिकार;

• मर्यादित आकार;

• आग आणि स्फोटाचा प्रतिकार;

• स्विच करताना शांत ऑपरेशन;

• उच्च पर्यावरण मित्रत्व, वातावरणातील प्रदूषण वगळता.

डिझाइनचे तोटे आहेत:

• नाममात्र आणि आपत्कालीन मोडचे तुलनेने कमी अनुज्ञेय प्रवाह;

• कमी प्रेरक प्रवाहांच्या व्यत्ययादरम्यान स्विचिंग सर्जेसची घटना;

• शॉर्ट सर्किट करंट्सच्या निर्मूलनाच्या दृष्टीने आर्क यंत्राचे कमी संसाधन.