Tyhjiökaari{0}}sammutuskammiotovat tärkeitä sähkölaitteita, joita käytetään katkaisemaan valokaaret{0}}korkeajännitepiireissä. Niillä on keskeinen rooli sähköjärjestelmissä, laitteiden suojaamisessa ja henkilöstön turvallisuuden varmistamisessa. Valokaarisammutus toteutetaan useilla menetelmillä, jolloin laite voi sammuttaa valokaaren turvallisesti ja tehokkaasti. Alla on joitain yleisiä valokaarisammutusmenetelmiä, joita käytetään tyhjökaarisammutuskammioissa:{5}}
I. Perusperiaatteet: Valokaarien ylläpito- ja sammutusolosuhteet
Sähkökaari voidaan ylläpitää, koska korkeissa lämpötiloissa koskettimien välinen väliaine (ilma, öljy jne.) ionisoituu, jolloin syntyy suuri määrä vapaita elektroneja ja ioneja, jotka muodostavat johtavan kanavan. Siksi perustavat sähkökaaren sammuttamiseen ovat:
Jäähtyminen: Valokaarin lämpötilan alentaminen, jolloin kaasuhiukkaset palaavat ionisoidusta tilasta neutraaleiksi molekyyleiksi tai atomeiksi (tätä prosessia kutsutaan "deionisaatioksi").
Valokaari puhaltaa pois: Käytä nopeaa{0}}ilma- tai nestevirtausta lämmön ja varautuneiden hiukkasten poistamiseen kaaren alueelta.
Kaaren pidentäminen: Kaaren pituuden lisääminen vaatii korkeampaa jännitettä sen ylläpitämiseksi.
Kaaren jakaminen lyhyempiin kaareihin: Pitkän kaaren jakaminen sarjaksi lyhyempiä kaareja käyttämällä lähielektrodiefektiä (katodin lähellä vaaditaan suurempi jännitehäviö) lisäämään kaaren ylläpitämisen vaikeutta.
II. Tärkeimmät valokaaren sammutusmenetelmät ja -tekniikat
Erilaisten välineiden ja periaatteiden pohjalta on kehitetty useita kypsiä kaarisammutustekniikoita:
1. Tyhjiökaarisammutus (käytetään tyhjiökakatkaisimissa)
Tämä on tällä hetkellä yleisin ja edistynein tekniikka keski{0}}jännitealalla (10–35 kV).
Periaate: Koskettimet tiivistetään kaarisammutuskammiossa{0}}suurtyhjiössä (<10^-4 Pa). Due to the extremely low number of gas molecules in a vacuum, the metal vapor arc generated when the contacts separate diffuses and condenses at an extremely rapid rate when the current crosses zero, causing the medium strength to recover quickly.
Ominaisuudet:
Edut: Vahva valokaaren sammutuskyky, pitkä käyttöikä, pieni koko, ei räjähdysvaaraa, huoltovapaa- (öljykatkaisimiin verrattuna).
Haitat: Vaikea tyhjiöasteen tunnistus, korkeat vaatimukset valmistusprosesseille.
2. Rikkiheksafluoridi (SF6) kaasukaarisammutus (käytetään SF6-katkaisimissa)
Käytetään laajasti korkea{0}}jännitteellä ja ultra-korkealla-jännitteellä (72,5 kV ja enemmän).
Periaate:
Erinomainen negatiivinen varaus: SF₆-kaasumolekyyleillä on vahva kyky adsorboida vapaita elektroneja, mikä vähentää nopeasti varautuneita hiukkasia kaaressa.
Kaaren puhallusvaikutus: Puristetussa tai -itsevirraisessa valokaaren sammutuskammiossa korkeapaineinen-SF₆-kaasuvirtaus syntyy käyttämällä mekaanista liikettä tai kaaren omaa energiaa puhaltaen voimakkaasti kaaria kohti jäähdyttääkseen ja deionisoidakseen tehokkaasti.
Ominaisuudet:
Edut: Erinomainen eristys ja valokaaren sammutuskyky, yli 100 kertaa ilmaan verrattuna. Suuri yksittäinen-katkosvirta.
Haitat: SF₆ on voimakas kasvihuonekaasu; vuodot on ehdottomasti estettävä, ja se vaatii kierrätystä käytöstä poistamisen jälkeen.
3. Öljy{1}}pohjainen valokaarisammutus (käytetään öljykatkaisimissa, nykyään harvoin)
Periaate: Koskettimet upotetaan eristävään öljyyn. Kun valokaari syntyy, öljy hajoaa ja höyrystyy nopeasti, jolloin muodostuu vetykaasua, jonka osuus on noin 70 % kokonaiskaasusta. Vetykaasulla on korkea lämmönjohtavuus ja valokaaren -sammutusominaisuudet. Samanaikaisesti kaaren{5}}sammutuskammion suunnittelussa nämä kaasut synnyttävät valtavan paineen muodostaen kuplia, jotka ohjaavat öljyvirran puhaltamaan pois ja jäähdyttämään kaaria.
Ominaisuudet:
Edut: Yksinkertainen rakenne, alhaiset kustannukset, kypsä tekniikka.
Haitat: Syttyvä ja räjähtävä, aiheuttaen palovaaran; vaatii säännöllisiä öljynvaihtoja ja huoltoa; iso.
4. Paineilmakaarisammutus (käytetään ilmakatkaisimissa, nykyään harvoin)
Periaate: korkeapaineinen-paineilma on esi-varastoitu. Keskeytettäessä venttiili avautuu ja korkeapaineista ilmaa puhalletaan rajusti kaaria kohti. Se ei ainoastaan kuljettaa pois suuren määrän lämpöä vaan myös hajottaa varautuneita hiukkasia ja täyttää raon nopeasti raikkaalla, -eristetyllä, kylmällä ilmalla.
Ominaisuudet:
Edut: Vahva valokaaren sammutuskyky, nopea vastenopeus.
Haitat: Korkea melutaso, vaatii monimutkaisen paineilmajärjestelmän ja vaatii huomattavaa huoltoa.
5. Kiinteä-kaasukaarisammutus (käytetään kuormakytkimissä, sulakkeissa jne.)
Periaate: Erityinen orgaaninen eristysmateriaali (kuten polyoksimetyleeni, pleksilasi jne.) asetetaan valokaarisammutuskammion sisään. Sähkökaaren synnyttämä korkea lämpötila saa sen hajoamaan ja tuottaa suuren määrän kaasua. Tämä luo korkean paineen kapeaan kaaren -sammutuskammioon, joka sitten työntyy ulos suuttimesta ja sammuttaa kaaren.
Ominaisuudet:
Edut: Erittäin yksinkertainen rakenne, alhaiset kustannukset.
Haitat: Rajoitettu katkaisukyky; jokainen toimenpide kuluttaa kaasua-tuottavaa materiaalia; käytetään tyypillisesti sovelluksissa, joissa katkaisukapasiteettivaatimukset eivät ole korkeat.
6. Valokaarisammutus ja ristikkokaarisammutus (käytetään pienjännitekatkaisijoissa, kontaktoreissa)
Tämä on tyypillinen "segmentointi ja jäähdytys" -periaatteen sovellus.
Valokaarisammutus: Valokaari johdetaan korkeaa lämpötilaa kestävästä -eristysmateriaalista (kuten savesta, kiillestä) valmistettuun rakoon. Raot jäähdyttävät kaaria ja tuovat sen kosketukseen kiinteän väliaineen kanssa, mikä tehostaa deionisaatiota.
Valokaarisammutus: Sähkökaari viedään sarjaan rinnakkaisia metalliristikkoja. Sähkökaari on jaettu useisiin sarjaan kytkettyihin lyhyisiin kaareihin, joista jokaisella on oma katodi- ja anodijännitehäviö (noin 20{4}}30 V). Jos kaikkien lyhyiden valokaarien katodin ja anodin jännitehäviöiden summa ylittää tehonsyöttöjännitteen, kaaria ei voida ylläpitää ja se sammuu. Tämä pätee erityisesti tasavirtakaareille tai pienjännitteisille AC-kaareille.
Yhteenveto ja vertailu
| Valokaarisammutusmenetelmät | Pääperiaatteet | Sovellukset | Ominaisuudet |
|---|---|---|---|
| Tyhjiökaarisammutus | Hyödyntämällä tyhjiön suurta dielektrisen palautumisnopeutta | Keski{0}}jännitetehojakelu (10–35 kV) | Turvallinen, kompakti, pitkä käyttöikä, -huoltovapaa |
| SF₆-kaasukaarisammutus | Negatiivinen elektronien adsorptio + ilmapuhallusjäähdytys | Korkea-jännite ja ultra-korkea-jännite (72,5 kV+) | Erinomainen suorituskyky, mutta merkittäviä ympäristöhuoleja |
| Öljy{0}}kaarisammutus | Öljyn höyrystys (vety) kaaripuhallus ja jäähdytys | Vanhoja-tyylisiä-korkeajännitelaitteita | Yksinkertainen ja edullinen, mutta syttyvä, räjähtävä ja tilaa vievä |
| Paineilmakaarisammutus | Korkeapaineinen{0}}ilmapuhallusjäähdytys | Vanhoja-tyylisiä-korkeajännitelaitteita | Suuri nopeus, mutta monimutkainen järjestelmä ja korkea melu |
| Kiinteän{0}}kaasun valokaarisammutus | Materiaalikaasun muodostuminen muodostaen ilmapuhalluksen | Kuormakytkimet, sulakkeet | Yksinkertainen rakenne, rajoitettu murtokyky |
| Rakojen/ristikkokaaren sammutus | Segmentoitu jäähdytys ja lähes{0}}elektrodiefekti | Pien{0}}jännitekatkaisijat, kontaktorit | Edullinen, sopii matalan{0}}DC/AC-jännitteelle |
Yhteenvetona voidaan todeta, että tyhjökatkaisijat käyttävät erilaisia menetelmiä sähkökaarien sammuttamiseen, joista jokaisella on ainutlaatuiset etunsa ja soveltuvat skenaariot. Metallihöyryn, alipainekatkaisun ja paineilman yhteiskäytöllä voidaan nopeasti ja luotettavasti sammuttaa valokaaret, mikä varmistaa sähköjärjestelmien turvallisen ja vakaan toiminnan. Näiden kaarisammutusmenetelmien jatkuva innovaatio ja soveltaminen{2}} tarjoavat ratkaisevan tärkeän tuen energiateollisuuden kehitykselle ja turvallisuudelle.
Shaanxi Huadian tyhjiökatkaisijakammiot tarjoavat nopean valokaaren sammutuksen, puhtaan ja tehokkaan vianpoiston, pitkän mekaanisen käyttöiän, huoltovapaan{0}}toiminnan ja kustannussäästöjä. Yhteystiedot:
Sähköposti:pannie@hdswitchgear.com.
Whatsapp/Wechat:+8618789455087
