TD12-40.5/1250A tyhjiökatkaisukammio, 35 kV:n tyhjiöputki

ZN12, ZW7 ja ZN23 tyhjiökatkaisijat, joita kutsutaan myös tyhjiökytkimiksi, ovat keskeisiä komponentteja keskijännite- ja suurjännite sähkökäyttöjärjestelmissä. Niiden päätehtävänä on katkaista sähköpiiri käyttämällä korkeaa eristyskykyä tyhjiöympäristössä ja sammuttaa sähkökaari nopeasti virran ollessa nollassa, jotta sähkölinjat voidaan katkaista turvallisesti ja luotettavasti.

I. Perusrakenne ja komponentit

Tyhjiökatkaisija on suljettu sähkötyhjiölaite, jonka tyypillinen rakenne koostuu seuraavista järjestelmistä:

Ilmatiivis eristyskuori: Valmistetaan yleensä lasista tai keraamisesta materiaalista, jolla ylläpidetään sisäistä korkeaa tyhjiötilaa (tyhjiöaste yleensä alle 10 Pa) ja tarjotaan pääeristys.

Sähköjohtojärjestelmä: Koostuu staattisesta johtotangosta, staattisesta koskettimesta, liikkuvasta koskettimesta ja liikkuvasta johtotangosta jne. Liikkuva kosketin yhdistetään ulkoiseen käyttömekanismiin liikkuvan johtotangon kautta, mikä mahdollistaa kytkentä- ja katkaisutoiminnot.

Koskettimijärjestelmä: On keskeinen osa sähkökaaren syntymistä ja sammuttamista. Katkaisijoiden tyhjiökatkaisijoiden koskettimimateriaalina käytetään yleensä kupari-kromiseosta (kuparia ja kromia kummakin noin 50 %). Tällä materiaalilla on korkea katkaisukyky, hyvä sähkökorroosionkestävyys ja erinomainen hitsautumisenkestävyys. Koskettimien rakenne oli alun perin yksinkertainen sylinteri, mutta nykyään käytetään yleensä pystysuoran magneettikupin muotoista rakennetta suurten virtojen katkaisukyvyn parantamiseksi.

Suojakotelo: Koostuu pääasiassa koskettimia ympäröivästä suojakotelosta (putkesta). Sen tehtäviin kuuluu: estää kaaren syntymisen aiheuttaman metallihöyryn saastuttamasta eristyskuoren sisäpintaa; parantaa sähkökentän jakautumista katkaisijan sisällä; absorboida osan kaaren energiasta ja auttaa kondensoimaan kaaren tuotteita, mikä parantaa katkaisukapasiteettia.

Palloflexi: Valmistetaan ruostumattomasta teräksestä olevasta ohuesta elastisesta osasta, joka on hitsattu liikkuvan johtotangon ja kuoren väliin. Sen keskeinen tehtävä on säilyttää katkaisijan sisäinen tyhjiötiiviys ja samalla sallia liikkuvan koskettimen lineaarinen liike kytkentä- ja katkaisutoimintojen aikana, mikä on avainkomponentti korkean mekaanisen käyttöiän saavuttamiseksi.

II. Toimintaperiaate

Tyhjiökatkaisijan toimintaperiaate perustuu korkean tyhjiöympäristön erinomaisiin eristys- ja kaaren sammuttamisominaisuuksiin:

Piirin kytkeminen: Käyttömekanismi työntää liikkuvaa johtotankoa, jolloin liikkuva ja staattinen kosketin sulkeutuvat ja piiri kytkeytyy.

Kaaren syntyminen: Kun koskettimet erotetaan virran ollessa päällä, kosketuspinta pienenee nopeasti, virrantiheys kasvaa räjähdysmäisesti, jolloin metallimateriaali sulaa ja höyrystyy metallihöyryksi. Voimakkaan sähkökentän vaikutuksesta metallihöyry ionisoituu ja muodostaa tyhjiökaaren.

Kaaren sammuttaminen: Tyhjiökaari pysyy yllä koskettimimateriaalin höyrystämän metallihöyryn avulla. Kun vaihtovirta luonnollisesti saavuttaa nollan, kaari sammuu väliaikaisesti, metallihöyryhiukkaset leviävät nopeasti ja kondensoituvat suojakoteloon. Samalla koskettimien väli kasvaa, väliaineen eristyskyky palautuu nopeasti, mikä estää kaaren syttymisen uudelleen ja katkaisee piirin lopullisesti.

III. Pääominaisuudet ja edut

Tyhjiökatkaisijateknologialla on seuraavat merkittävät edut:

Turvallisuus ja ympäristöystävällisyys: Käytetään tyhjiötä kaaren sammuttamisvälineenä, ei ole tulipalon tai räjähdyksen riskiä, ei synny myrkyllisiä ja haitallisia kaasuja, käyttö on ympäristöystävällistä.

Erinomaiset suorituskyvyt: Nopea kaaren sammuttamisnopeus, korkea katkaisukyky, pitkä sähköinen ja mekaaninen käyttöikä.

Helppo huolto: Pieni koko, kevyt paino, kompakti rakenne, lähes huoltovapaa, luotettava käyttö.

Energia- ja materiaalisäästö: Alhainen energiankulutus, pienet tarvittavat käyttöenergia, vähäinen materiaalien kulutus.

IV. Sovellusalueet

Tyhjiökatkaisija on keskeinen komponentti, jota käytetään laajasti seuraavilla alueilla:

Sähköjärjestelmä: Käytetään pääasiassa sähköasemien ja sähköverkkolaitosten tyhjiökatkaisijoissa sekä sähköverkkojen loppukäyttäjien tyhjiökuormakytkimissä, kattaen 10 kV, 35 kV ja jopa korkeammat jännitetasot.

Teollisuusala: Käytetään laajasti metallurgian, kaivosteollisuuden, öljyn, kemian, rautatien jne. alojen jakeluverkostoissa ja moottoriohjauslaitteissa.