Geleneksel Kalıcı Mıknatıslı Mekanizmalar Neden 126kV Vakumlu Devre Kesicilerin Büyük Temas Boşluklarıyla Mücadele Ediyor? - Blog

Gibivakum devre kesiciTeknoloji iletim voltajı seviyelerine doğru ilerledikçe, 126kV tek kesmeli vakumlu devre kesici, gelişimin odak noktası olarak ortaya çıktı. Ancak birçok sektör profesyoneli, orta gerilim uygulamalarında son derece iyi performans gösteren kalıcı mıknatıslı (PM) mekanizmaların genellikle 126kV sınıfı kesicileri çalıştırma yeteneğinden yoksun olduğunu buldu. Bu sadece bobin akımının arttırılmasıyla çözülebilecek basit bir sorun değildir; Temel neden, geleneksel PM mekanizmalarının manyetik devre mimarisi ile büyük kontak boşluklarının dayattığı operasyonel gereksinimler arasındaki doğal çatışmada yatmaktadır.

I. Temas Boşlukları ve Hız: 126kV'de Çalışma Mekanizmalarının Ortaya Çıkardığı Zorluklar

İki veri kümesini düşünün. İçindeorta gerilim vakumlu devre kesicilertemas aralığı tipik olarak 30 mm'den azdır ve çoğunlukla 8-22 mm aralığına düşer. Buna karşılık, 126kV için kontak boşluğuvakum devre kesiciyaklaşık 80 mm'ye atlar. Mühendislik spesifikasyonları, 126kV'luk bir kesicinin tipik olarak yaklaşık 50 mm'lik bir nominal kontak aralığına sahip olduğunu göstermektedir; kontak silme (aşırı hareket) eklendiğinde hareketli çekirdeğin toplam stroku yaklaşık 60 mm'ye ulaşır.
Temas aralığı artarken hız gereksinimleri katı olmaya devam ediyor. 126kV içinvakum devre kesici, kontaklar açılma işleminden sonraki 6–7 ms içinde 18–20 mm'lik bir mesafeye ulaşmalıdır; bu da yaklaşık 2,5–3,3 m/s'lik bir açılma hızı gerektirir. 12–13 ms'ye gelindiğinde, hız hâlâ 2,7–3,3 m/s'de tutularak boşluk 36–40 mm'ye ulaşmalıdır. Bu, mekanizmanın son derece kısa bir zaman dilimi içinde "en başından itibaren yüksek hıza" ulaşması gerektiği anlamına gelir.
Traditional PM mechanisms were originally designed for-and are well-established within-the medium-voltage sector. Research has clearly indicated that PM mechanisms based on traditional structural designs are ill-suited to meet the high-speed requirements of vacuum circuit breakers at transmission-voltage levels (>72kV). Sorun manyetik devrenin kendisinde yatıyor.

II. Temel Sorun: Paylaşılan Manyetik Devre, Hareketli Armatürün Başlangıçtan itibaren "Aşağıya Sürüklenmesine" Neden Olur

Geleneksel iki durumlu kalıcı mıknatıs mekanizmasının yapısal özelliği, kalıcı mıknatısın ve açma/kapama bobinlerinin aynı manyetik devreyi paylaşmasıdır. Bu tasarım kompakt bir ayak izine izin verirken, büyük temas boşlukları ve yüksek çalışma hızları gerektiren koşullar altında dezavantajları belirgin hale gelir.
Bir açma işleminin başladığı anda, enerji verilen bobin tarafından üretilen elektromanyetik kuvvet, öncelikle kalıcı mıknatısın kapalı konumda uyguladığı tutma kuvvetini yenmelidir. Hareketli armatürü hızlandırmak için elektromanyetik kuvvetin yalnızca geri kalan kısmı mevcuttur. Literatürde belirtildiği gibi: "Açma işleminin başlangıç aşamasında, kalıcı mıknatıstan gelen manyetik kuvvet, bobinden gelen elektromanyetik kuvveti kısmen dengeleyerek, başlangıçtaki ayırma hızının arttırılmasını zorlaştırır."
Bu ilk ayırma hızı, yüksek voltaj için kritik bir performans göstergesidir.vakumlu devre kesiciler. Kalıcı mıknatısın tutma kuvveti tarafından başlangıçta "geri çekilmek", daha sonra strokun gerekli hız profiline ulaşmayı son derece zorlaştırır.

III. Uzun Vuruşlu Çalışmanın Zincirleme Reaksiyonu: Daha Yüksek Akımlar, Artan Sıcaklık ve Kontrol Zorlukları

Darbeyi arttırmak başka bir pratik zorluğu da beraberinde getirir. Hareketli armatür başlangıç pozisyonundayken hava boşluğunun manyetik geçirgenliği çok düşüktür; geleneksel bir tasarımda, yeterli elektromanyetik çekimin üretilmesi için önemli bir bobin akımı gereklidir. Analizler bunun "sıcaklık artışı ve kontrol zorlukları" da dahil olmak üzere bir dizi soruna yol açtığını gösteriyor.
Başka bir deyişle, hız gerekliliklerini bir kenara bıraksak bile, yalnızca hareketin "kaba kuvvetlendirilmesine" (endüviyi uzun bir strok boyunca sürmek için bobin akımını artırarak) güvenmek sürdürülebilir bir mühendislik çözümü değildir. Bobin ısınması, kapasitör kapasitesi ve kontrol bileşenlerinin akım taşıma limitleri gibi faktörlerin tümü yeni darboğazlar olarak ortaya çıkıyor.
Simülasyon verileri bu eşitsizliği vurgulamaktadır: 126kV'luk bir uygulama için, geleneksel bir kalıcı mıknatıs mekanizması yaklaşık 2,5 m/s'lik bir ortalama açılma hızına ulaşırken, ayrılmış bir manyetik devre kullanan yeni bir tasarım 3,0 m/s'ye ulaşabilir. Açma işleminin başlangıcındaki kritik 6-7 ms'lik pencere içinde bu 0,5 m/s'lik fark, kontakların zaman içinde güvenli bir mesafeye ayrılıp ayrılamayacağına karar veren faktördür.

IV. İleriye Giden Yol: Manyetik Devreyi Ayırma

Temel sorun "paylaşılan manyetik devre"den kaynaklandığından, mantıksal iyileştirme, manyetik yolları ayırarak kalıcı mıknatıs tutma devresini elektromanyetik tahrik devresinden ayırarak her birinin kendi özel işlevini yerine getirmesini sağlamaktır.
Devreler ayrıldığında, kalıcı mıknatıs, açma bobinine enerji verildiğinde artık işlemi "engellemez"; bunun yerine, hareketli armatürü hızlandırmak için elektromanyetik kuvvet daha doğrudan uygulanabilir. Ayrıca, çalışmayan bir hava boşluğunun dahil edilmesiyle, kalıcı mıknatıs tutma kuvveti, armatür başlangıç konumundan ayrılır ayrılmaz hızla düşerek strok sırasındaki paraziti en aza indirir. Prototip testleri bu yaklaşımı zaten doğrulamıştır: Ayrı bir manyetik devreye sahip bir kalıcı mıknatıs mekanizması, 2,8 m/s'lik bir başlangıç açılma hızına ve 2,9 m/s'lik bir ortalama açılma hızına ulaşabilir; bu da 126kV vakumlu devre kesicilerin performans gereksinimlerini karşılar.
Ek olarak, üç bobinli konfigürasyonun kullanılması gibi diğer iyileştirmeler de şu anda araştırılmaktadır. Amaç açılma hızlarını arttırırken aynı zamanda kapanma vuruşunun sonunda temasın sıçramasını önlemek için yastıklama sağlamaktır. Teknik yaklaşım ne olursa olsun temel mantık aynı kalır: Kalıcı mıknatıs tutma kuvveti harekete engel olmamalıdır.

V. Üreticiler için Pratik Rehber

126kV'nin seçimi veya mekanizma entegrasyonuyla ilgilenen üreticiler içinvakumlu devre kesiciler, çeşitli kriterler dikkat gerektirir:

Öncelikle manyetik devre yapısını inceleyiniz. Bir tedarikçinin kalıcı mıknatıs mekanizması hala geleneksel bir paylaşımlı manyetik devre tasarımı kullanıyorsa, nominal özellikler etkileyici görünse bile, kontak ayırma anında gerekli açılma hızına ulaşmakta zorlanacaktır. Ayrılmış bir manyetik devre veya benzer bir ayrılmış tasarım, 126kV uygulamalarının gereksinimlerini karşılamak için bir ön koşuldur.
İkinci olarak, yalnızca tek bir tepe değerine odaklanmak yerine ölçülen hız profilini değerlendirin. 126kV ekipman için gereksinim, maksimum anlık hıza değil, belirli bir zaman penceresi içindeki yer değiştirmeye ilişkindir. Temas ayırmanın ardından 6 ms ve 12 ms'de yer değiştirme verilerinin talep edilmesi, "en yüksek hıza" bakmaktan çok daha anlamlıdır.
Üçüncüsü, açma tutma kuvvetinin tasarımına çok dikkat edin. Geleneksel kalıcı mıknatıs mekanizmalarında, açık ve kapalı konumlar için tutma kuvvetlerini bağımsız olarak optimize etmek genellikle zordur. Ayrılmış manyetik devre yapısının önemli bir avantajı, açılma tarafındaki tutma kuvvetinin en aza indirilebilmesi (açılma stroku sonunda geri tepme riskinin azaltılması), buna karşın kapanma tarafındaki tutma kuvvetinin kontak yaylarının tepki kuvvetine dayanmak için yeterli kalmasıdır.

Çevre politikalarının yönlendirdiği, geçişSF6 devre kesiciler126kV'a kadarvakumlu devre kesicilergiderek netleşiyor. Cihazın "kalbi" olan çalışma mekanizması ve kesiciyle dinamik uyumluluğu, ünitenin başarılı bir şekilde konuşlandırılıp yerleştirilemeyeceğini belirler. Geleneksel bir kalıcı mıknatıs mekanizmasının "yükü idare edememesi", kalıcı mıknatıs teknolojisinin doğasında olan bir kusur değil, belirli çalışma koşulları altında belirli manyetik devre yapılarının bir sınırlamasıdır. Bu ayrımın farkına varılması, ürün seçimi ve Ar-Ge sırasında gereksiz aksiliklerin önlenmesine yardımcı olacaktır.

Starting in 2026, The Use Of SF6 in Medium-voltage Electrical Equipment Below 24 KV Will Be Prohibited.