Στην οικογένεια του ηλεκτρικού εξοπλισμού υψηλής-τάσης,διακόπτες κυκλώματοςδιαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο - όταν το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας αποτυγχάνει, πρέπει να διακόπτουν το ρεύμα σφάλματος εντός δεκάδων χιλιοστών του δευτερολέπτου για να αποτρέψουν την καύση του εξοπλισμού και την κλιμάκωση των ατυχημάτων. Μεταξύ των διαφόρων τύπων διακοπτών κυκλώματος, οι αυτόματοι διακόπτες κενού έχουν εμφανιστεί τα τελευταία χρόνια και σταδιακά αντικατέστησαν τους διακόπτες κυκλώματος λαδιού και τους διακόπτες κυκλώματος εξαφθοριούχου θείου, καθιστώντας τον πιο κύριο και ευρέως χρησιμοποιούμενο εξοπλισμό ελέγχου και προστασίας σε συστήματα διανομής μέσης τάσης. Είτε πρόκειται για συσκευές μεταγωγής υψηλής τάσης σε αστικούς υποσταθμούς, για αίθουσες διανομής σε βιομηχανικές και μεταλλευτικές επιχειρήσεις, είτε για ενισχυτικούς σταθμούς σε αιολικούς σταθμούς και συστήματα τροφοδοσίας έλξης σε σιδηροδρόμους υψηλής-ταχύτητας, οι διακόπτες κενού είναι σχεδόν πανταχού παρόντες. Λοιπόν, τι είδους εξοπλισμός είναι ένας διακόπτης κενού; Πώς επιτυγχάνει τη μοναδική λειτουργία της «κατάσβεσης τόξου κενού»; Ποια αναντικατάστατα πλεονεκτήματα έχει σε σύγκριση με άλλους τύπους αυτόματων διακοπτών; Πώς μπορεί το προσωπικό του εξωτερικού εμπορίου να εισαγάγει με ακρίβεια την αξία των αυτόματων διακοπτών κενού κατά την προώθηση εξοπλισμού υποστήριξης μετασχηματιστών σε πελάτες στο εξωτερικό;
Το ίδιο το όνομα ενός διακόπτη κενού αποκαλύπτει το βασικό χαρακτηριστικό του - τη λέξη "κενό", η οποία αναφέρεται στο υψηλό κενό τόσο του μέσου πυρόσβεσης τόξου όσο και του μέσου μόνωσης στο διάκενο επαφής αυτού του διακόπτη. Σε αντίθεση με τους διακόπτες κυκλώματος λαδιού που βασίζονται σε λάδι μετασχηματιστή για την κατάσβεση τόξου και τους διακόπτες κυκλώματος εξαφθοριούχου θείου που βασίζονται σε συμπιεσμένο αέριο για την εμφύσηση τόξου, οι διακόπτες κενού σφραγίζουν ένα ζεύγος κινούμενων και σταθερών επαφών σε θάλαμο πυρόσβεσης τόξου υψηλού κενού, χρησιμοποιώντας την εξαιρετική αντοχή μόνωσης του κενού. Όταν ο διακόπτης κυκλώματος λάβει εντολή αποσύνδεσης και ο μηχανισμός λειτουργίας οδηγεί την κινούμενη επαφή να αποκολληθεί από τη σταθερή επαφή, θα δημιουργηθεί ένα τόξο τη στιγμή του διαχωρισμού λόγω της τάσης μεταξύ των επαφών. Ωστόσο, σε περιβάλλον κενού, απαιτούνται πολύ λίγα φορτισμένα σωματίδια για να σχηματιστεί ένα τόξο και ο μεταλλικός ατμός που εξατμίζεται από την επιφάνεια επαφής σε υψηλές θερμοκρασίες θα διαχέεται γρήγορα και θα συμπυκνώνεται στο προστατευτικό κάλυμμα. Όταν το ρεύμα τόξου διασχίζει φυσικά το μηδέν, ο αριθμός των φορτισμένων σωματιδίων στο διάκενο επαφής που εξαφανίζονται λόγω διάχυσης υπερβαίνει τον αριθμό που δημιουργείται και το τόξο δεν μπορεί να διατηρηθεί και σβήνει αμέσως. Ο συνολικός χρόνος τόξου συνήθως δεν υπερβαίνει τα δέκα χιλιοστά του δευτερολέπτου, πολύ μικρότερος από άλλους τύπους διακοπτών κυκλώματος. Αυτός ο εξελιγμένος μηχανισμός πυρόσβεσης τόξου είναι το τεχνικό θεμέλιο των αυτόματων διακοπτών κενού.
Δομικά, ένας πλήρης διακόπτης κενού αποτελείται κυρίως από τρία μέρη: θάλαμο πυρόσβεσης τόξου κενού, μηχανισμό λειτουργίας και βραχίονα και άλλα βοηθητικά εξαρτήματα. Ο θάλαμος πυρόσβεσης τόξου κενού είναι ο πυρήνας ενός διακόπτη, ο οποίος είναι ένα σφραγισμένο δοχείο που αποτελείται από έναν μονωτικό κύλινδρο, δύο μεταλλικά ακραία καπάκια και έναν κυματοειδές σωλήνα, διατηρώντας υψηλό βαθμό κενού στο εσωτερικό (συνήθως πάνω από 10-4 Pa). Ο θάλαμος πυρόσβεσης τόξου είναι εξοπλισμένος με στατικές επαφές και κινούμενες επαφές και οι κινούμενες επαφές συνδέονται με τον εξωτερικό μηχανισμό λειτουργίας μέσω κυματοειδών σωλήνων για να διασφαλιστεί ότι η σφράγιση κενού του θαλάμου πυρόσβεσης τόξου δεν θα καταστραφεί κατά την κίνηση των επαφών. Το υλικό επαφής είναι συνήθως κατασκευασμένο από κράμα χαλκού χρωμίου, το οποίο έχει υψηλή αντοχή στη διάβρωση του τόξου και μπορεί να αντέξει δεκάδες χιλιάδες εργασίες ανοίγματος και κλεισίματος χωρίς σημαντική φθορά. Ο μηχανισμός λειτουργίας είναι η πηγή ενέργειας για την οδήγηση των επαφών για την εκτέλεση ενεργειών ανοίγματος και κλεισίματος. Υπάρχουν δύο συνήθεις τύποι: μηχανισμός ελατηρίου και ηλεκτρομαγνητικός μηχανισμός. Το πρώτο απελευθερώνει ενέργεια μέσω ελατηρίων αποθήκευσης ενέργειας για την επίτευξη ταχείας δράσης και είναι κατάλληλο για εσωτερικούς χώρους διανομής. Το τελευταίο οδηγείται άμεσα από ηλεκτρομαγνητική δύναμη και έχει απλούστερη δομή. Επιπλέον, οι διακόπτες κενού είναι εξοπλισμένοι με μονωτικά στηρίγματα, συνδέσμους μετάδοσης και βοηθητικούς διακόπτες για να διασφαλίζουν την αξιόπιστη λειτουργία του εξοπλισμού.
Μεταξύ των διαφόρων τύπων αυτόματων διακοπτών, οι διακόπτες κενού ξεχωρίζουν λόγω των ξεχωριστών τεχνολογικών πλεονεκτημάτων τους. Σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς διακόπτες κυκλώματος λαδιού, οι διακόπτες κενού εξαλείφουν πλήρως τα μέσα λαδιού μετασχηματιστή, εξαλείφοντας ουσιαστικά τους κινδύνους διαρροής λαδιού, πυρκαγιάς και έκρηξης και μειώνοντας σημαντικά τον φόρτο εργασίας συντήρησης. Σε σύγκριση με τους ευρέως χρησιμοποιούμενους διακόπτες κυκλώματος εξαφθοριούχου θείου στο πεδίο υψηλής-τάσης τα τελευταία χρόνια, οι διακόπτες κενού έχουν συντριπτικά πλεονεκτήματα στην προστασία του περιβάλλοντος. Μόλις διαρρεύσει, θα προκαλέσει σοβαρή βλάβη στο ατμοσφαιρικό περιβάλλον. Το μέσο κενού μέσα στο θάλαμο πυρόσβεσης τόξου κενού δεν έχει αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον και δεν απαιτεί πολύπλοκα συστήματα στεγανοποίησης και ανίχνευσης αερίων, κάνοντας τη λειτουργία και τη συντήρηση απλούστερη. Επιπλέον, οι διακόπτες κενού έχουν τα χαρακτηριστικά της μικρής απόστασης ανοίγματος επαφής, της γρήγορης ταχύτητας δράσης και της μεγάλης μηχανικής ζωής. Οι χρόνοι μηχανικής λειτουργίας τυπικών προϊόντων μπορούν να φτάσουν περισσότερες από 10000 φορές, κάτι που είναι κατάλληλο για εφαρμογές όπως η μεταλλουργία και η εξόρυξη που απαιτούν συχνή διακοπή εκκίνησης των κινητήρων. Ταυτόχρονα, ο όγκος των αυτόματων διακοπτών κενού είναι μόνο ο μισός ή και μικρότερος από τους διακόπτες κυκλώματος λαδιού με τις ίδιες παραμέτρους, καθιστώντας εύκολη την εγκατάσταση σε διακόπτες με περιορισμένο χώρο, δημιουργώντας συνθήκες για τη σμίκρυνση και την ενσωμάτωση του εξοπλισμού.
Με βάση αυτά τα πλεονεκτήματα απόδοσης, οι διακόπτες κενού έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στον τομέα της διανομής μέσης τάσης. Στα αστικά δίκτυα διανομής, οι διακόπτες κενού μπορούν να παρατηρηθούν σχεδόν σε όλα τα ερμάρια της κύριας μονάδας 10kV και 35kV υψηλής τάσης-και δακτυλίου. Χρησιμεύουν ως συσκευές ελέγχου και προστασίας για διακόπτες κύριας γραμμής ή μετασχηματιστές διανομής, αναλαμβάνοντας τα καθήκοντα μεταγωγής ρεύματος φορτίου και αφαίρεσης σφάλματος βραχυκυκλώματος. Σε βιομηχανικές και μεταλλευτικές επιχειρήσεις, οι διακόπτες κενού χρησιμοποιούνται ευρέως στον έλεγχο κινητήρων υψηλής τάσης, σε ιδιόκτητα συστήματα διανομής σταθμών παραγωγής ενέργειας και σε γραμμές τροφοδοσίας ηλεκτρικού τόξου για συχνές λειτουργίες. Η εξαιρετική τους μηχανική ζωή και τα χαρακτηριστικά χωρίς συντήρηση μειώνουν σημαντικά την πιθανότητα διακοπής λειτουργίας της γραμμής παραγωγής λόγω ηλεκτρικών βλαβών. Στον τομέα της νέας ενέργειας, οι διακόπτες κενού χρησιμοποιούνται ευρέως στα κουτιά συνδυασμού και στους πλευρικούς διακόπτες υψηλής{10}τάσης φωτοβολταϊκών σταθμών και αιολικών πάρκων, ιδιαίτερα κατάλληλοι για σενάρια νέας ενέργειας σε εξωτερικούς χώρους που απαιτούν συχνό άνοιγμα και κλείσιμο και έχουν εξαιρετικά υψηλές περιβαλλοντικές απαιτήσεις. Στα συστήματα τροφοδοσίας ισχύος έλξης των σιδηροδρόμων και των μετρό, οι διακόπτες κενού διαδραματίζουν επίσης κρίσιμο ρόλο στη διασφάλιση της ασφαλούς λειτουργίας των οχημάτων σιδηροδρομικής μεταφοράς. Επιπλέον, οι αίθουσες διανομής των πολυώροφων κτιρίων, των μεγάλων εμπορικών κέντρων και των νοσοκομείων, καθώς και τα συστήματα τροφοδοσίας και διανομής σε λιμάνια, λιμάνια, πετροχημικά και άλλα πεδία, βασίζονται στην ισχυρή υποστήριξη των αυτόματων διακοπτών κενού.
Στη σύγκριση της επιλογής, το προσωπικό του εξωτερικού εμπορίου πρέπει να βοηθήσει τους πελάτες να διευκρινίσουν μια ερώτηση: πώς να επιλέξουν μεταξύ αυτόματων διακοπτών κενού και διακοπτών κυκλώματος εξαφθοριούχου θείου; Αυτό πρέπει να κριθεί διεξοδικά με βάση το επίπεδο τάσης, το περιβάλλον χρήσης και τις απαιτήσεις του έργου. Οι διακόπτες κενού έχουν προφανή πλεονεκτήματα απόδοσης και περιβαλλοντική αξία στο πεδίο της μέσης τάσης (10kV έως 40,5kV) και τα τελευταία χρόνια, η τεχνολογία τους συνέχισε να διαπερνά - το ρεύμα διακοπής ορισμένων υψηλών- προϊόντων μπορεί να φτάσει τα 50 kA και το επίπεδο τάσης κάλυπτε επίσης 40,5 kV την πλειονότητα των εφαρμογών της ηλεκτρικής ενέργειας. σενάρια. Ωστόσο, όταν το επίπεδο τάσης αυξάνεται στα 72,5 kV ή περισσότερο ή η χωρητικότητα βραχυκυκλώματος είναι ιδιαίτερα μεγάλη, η ικανότητα θραύσης και η απόδοση μόνωσης των διακοπτών κυκλώματος εξαφθοριούχου θείου εξακολουθούν να είναι δύσκολο να αντικατασταθούν πλήρως, επομένως εξακολουθούν να κυριαρχούν στα συστήματα μετάδοσης υπερ{10}}υψηλής τάσης. Ωστόσο, στη συντριπτική πλειονότητα των σεναρίων μέσης τάσης, όπως η βιομηχανική και εμπορική διανομή ρεύματος, η βιομηχανική παροχή ρεύματος και η σύνδεση νέου δικτύου ενέργειας, οι διακόπτες κενού έχουν γίνει η αδιαμφισβήτητη προτιμώμενη λύση λόγω των περιεκτικών πλεονεκτημάτων τους: μη ρύπανση, μη συντήρηση, μεγάλη διάρκεια ζωής και μικρό αποτύπωμα.
Όσον αφορά τη συντήρηση, τα πλεονεκτήματα των αυτόματων διακοπτών κενού είναι επίσης εμφανή, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι μπορούν να αγνοήσουν εντελώς τη συντήρηση. Σε αντίθεση με τους διακόπτες κυκλώματος λαδιού που απαιτούν συχνές αλλαγές και συντήρηση λαδιού, οι διακόπτες κενού δεν απαιτούν σχεδόν καμία συντήρηση για το κύριο κύκλωμα, αλλά οι τακτικοί έλεγχοι εξακολουθούν να είναι απαραίτητοι. Συνιστάται η διεξαγωγή επιθεώρησης διακοπής ρεύματος μία φορά το χρόνο, η οποία περιλαμβάνει κυρίως: διεξαγωγή δοκιμής τάσης αντοχής στη συχνότητα θραύσης στον θάλαμο πυρόσβεσης τόξου κενού για να επαληθευτεί εάν ο βαθμός κενού είναι κατάλληλος. Διεξαγωγή δοκιμής τάσης αντοχής στη συχνότητα ισχύος σε εξαρτήματα μόνωσης. Ελέγξτε τις μηχανικές χαρακτηριστικές παραμέτρους του διακόπτη κυκλώματος, όπως απόσταση ανοίγματος, διαδρομή επαφής, ταχύτητα ανοίγματος και κλεισίματος κ.λπ. Ελέγξτε και σφίξτε τα μπουλόνια και τα παξιμάδια σε κάθε σύνδεση για να αποτρέψετε τη χαλάρωση που προκαλείται από κραδασμούς. Προσθέστε λιπαντικό γράσο στα περιστρεφόμενα μέρη της άρθρωσης. Για κυκλώματα με υψηλό ρεύμα, η αντίσταση DC θα πρέπει επίσης να ελεγχθεί για να διασφαλιστεί η καλή επαφή. Αφού περάσετε την επιθεώρηση, εκτελέστε 8 έως 10 διαδοχικές λειτουργίες χωρίς-φόρτωση για να επιβεβαιώσετε ότι όλα είναι κανονικά πριν συνεχίσετε τη λειτουργία. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι εάν εντοπιστεί εκκένωση στο εξωτερικό της φυσαλίδας κενού κατά την επιθεώρηση λειτουργίας, αυτό συνήθως σημαίνει ότι ο βαθμός κενού δεν είναι πλέον κατάλληλος και θα πρέπει να αντικατασταθεί αμέσως με διακοπή ρεύματος. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, περίπου το 90% των βλαβών στη λειτουργία των αυτόματων διακοπτών κενού προκαλούνται από μηχανισμό λειτουργίας και μηχανικές βλάβες, παρά από προβλήματα με τον ίδιο τον θάλαμο κατάσβεσης τόξου κενού. Ως εκ τούτου, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στη συντήρηση και την επιθεώρηση του μηχανισμού λειτουργίας.
Όσον αφορά τις τάσεις της τεχνολογικής ανάπτυξης, οι διακόπτες κενού εξελίσσονται γρήγορα προς την ευφυΐα, τη σμίκρυνση και την πράσινη προστασία του περιβάλλοντος. Από τότε που προτάθηκε η έννοια της "πρωτεύουσας και δευτερεύουσας ολοκλήρωσης" από την State Grid Corporation της Κίνας το 2012, το επίπεδο ολοκλήρωσης των αυτόματων διακοπτών κενού και των έξυπνων τερματικών ελέγχου βελτιώνεται συνεχώς. Επί του παρόντος, υπάρχει μεγάλος αριθμός προϊόντων βαθιάς ενσωμάτωσης στην αγορά, τα οποία ενσωματώνουν σε μεγάλο βαθμό διακόπτες κυκλώματος, διακόπτες απομόνωσης, αισθητήρες τάσης/ρεύματος, τερματικά τροφοδοσίας FTU και εφεδρικά τροφοδοτικά, επιτυγχάνοντας ολοκληρωμένη ενοποίηση λειτουργιών προστασίας, μέτρησης, ελέγχου και επικοινωνίας και βελτιώνοντας σημαντικά το επίπεδο αυτοματισμού διανομής. Ταυτόχρονα, ως απάντηση στις περιβαλλοντικές ελλείψεις των παραδοσιακών αυτόματων διακοπτών κυκλώματος εξαφθοριούχου θείου, προωθούνται και εφαρμόζονται ταχέως νέοι φιλικοί προς το περιβάλλον διακόπτες με πυρόσβεση τόξου κενού σε συνδυασμό με φιλικά προς το περιβάλλον μονωτικά αέρια (όπως ξηρός αέρας, άζωτο κ.λπ.). Ο διακόπτης κενού στήλης σύντηξης ZW68 με μόνωση φυσικού αερίου ZW68 που αναπτύχθηκε ανεξάρτητα από το China Electric Power Research Institute χρησιμοποιεί ξηρό αέρα ως βοηθητικό μέσο μόνωσης, εξαλείφοντας πλήρως το εξαφθοριούχο αέριο θείου. Έχει εφαρμοστεί ευρέως σε σχεδόν 7000 μονάδες σε περισσότερες από 19 επαρχίες σε όλη τη χώρα, αποτελώντας προϊόν αναφοράς για την κατασκευή νέων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτές οι τεχνολογικές αλλαγές δείχνουν ότι οι διακόπτες κενού όχι μόνο καταλαμβάνουν μια ακλόνητη θέση στον τομέα της διανομής μέσης τάσης, αλλά θα διαδραματίσουν επίσης σημαντικότερο ρόλο στο μελλοντικό έξυπνο δίκτυο και στο πράσινο δίκτυο.
Όταν οι πελάτες ρωτούν εάν οι διακόπτες κενού μπορούν να αντικαταστήσουν πλήρως τους παραδοσιακούς διακόπτες κυκλώματος λαδιού, το προσωπικό του εξωτερικού εμπορίου μπορεί να δώσει μια σχετικά περιεκτική απάντηση: στον τομέα της διανομής μέσης τάσης, οι διακόπτες κενού έχουν γίνει de facto βιομηχανική τυπική διαμόρφωση λόγω των περιεκτικών πλεονεκτημάτων τους: ασφάλεια, προστασία του περιβάλλοντος, χωρίς συντήρηση, μεγάλη διάρκεια ζωής και μικρό μέγεθος. Ακόμη και όταν αντιμετωπίζουν διακόπτες κυκλώματος εξαφθοριούχου θείου, εξακολουθούν να έχουν σημαντική ανταγωνιστικότητα όσον αφορά τη φιλικότητα προς το περιβάλλον, την ευκολία συντήρησης και το συνολικό κόστος κύκλου ζωής. Από το αστικό δίκτυο διανομής μέχρι τη βιομηχανική παροχή ρεύματος, από τη σύνδεση νέων ενεργειακών δικτύων έως τη σιδηροδρομική μεταφορά, οι διακόπτες κενού αποδεικνύουν την αξία τους με δεκάδες χιλιάδες εγκατεστημένη ισχύ κάθε χρόνο. Για τις επιχειρήσεις κατασκευής μετασχηματιστών, η χρήση-διακοπτών κενού υψηλής ποιότητας στην υποστήριξη υποσταθμών διακοπτών και τύπου κουτιού δεν αποτελεί μόνο εγγύηση για την ποιότητα του προϊόντος τους, αλλά και σημαντικό μέρος της μετάδοσης της επαγγελματικής δέσμευσης για "ασφάλεια, αξιοπιστία, πράσινη προστασία του περιβάλλοντος και μακροπρόθεσμη{4} σταθερότητα" στους πελάτες. Στο σημερινό ταχέως μεταβαλλόμενο σύστημα ισχύος, οι διακόπτες κενού, γνωστοί ως "κενό", υποστηρίζουν το ήμισυ του πεδίου διανομής μέσης τάσης.
