開關柜是集成了主開關、隔離裝置、測量裝置、保護裝置一體的系統(tǒng)化設備,各個環(huán)節(jié)相互關聯(lián)。
其中主開關-斷路器的作用最為重要,其是設備的關鍵,正常分、合電流,短路時可以承受,可以開斷短路電流,這是一個復雜的過程,開斷時間只有幾個毫秒,開斷短路電流卻達到幾十千安培,在極短的時間內(nèi)把電流截斷,如同高壓水突然停止,造成的沖擊、震蕩可想而知。
開斷的過程會產(chǎn)生巨大電弧,我們平時打開燈開關、或者拔下插頭等都有電弧,那只是220伏幾安培,而高壓開關一萬伏,電流數(shù)萬安培,電弧能量巨大。交流電在正弦波經(jīng)過零點時熄滅電弧,觸頭兩端電壓迅速建立,如同水壩突然把水阻擋住,必然會造成一波高水壓沖擊,在開關里就是瞬態(tài)恢復電壓,開斷過程速度要快,速度每秒1.2米,真空狀態(tài)下10mm開距僅需幾毫秒打開,所謂天下武功,無快不破,觸頭間距離開的速度產(chǎn)生的耐壓水平大于瞬間恢復電壓則電弧就熄滅了,無法繼續(xù)。
開斷短路過程電流會在回路中的電感、電容等造成充放電,產(chǎn)生高頻震蕩,高電壓對地都有電容,互感器等線圈設備有電感。震蕩產(chǎn)生高頻電流,高幅值電壓,這也就是斷路器切電容非常困難的原因,頻率達4250Hz。
這一過程產(chǎn)生的過電壓對其它設備的影響也是巨大的,過電壓疊加會造成絕緣薄弱點的擊穿燒蝕。
同時開斷短路電流,斷路器觸頭受到電動斥力影響,操作機構動作影響,一次對隔離觸頭的電動力都是巨大的,這也就是為什么做開斷試驗,中置式斷路器手車一定要與靜觸頭咬合好。否則開斷過程就有可能造成梅花觸頭燒損,特別是40/50kA T100s/T100a開斷過程。這也說明了開關柜是一個系統(tǒng),開斷過程對整個一次回路系統(tǒng)都是巨大的考驗。
動熱穩(wěn)定考驗整個導電回路,特別是動連接部位,斷路器的隔離觸頭,接地開關的觸頭,整個電流方向決定了各個部件受到的電動力方向,我們可以在試驗中選擇進線的位置,從而電流方向產(chǎn)生的電動力有利于觸頭保持合閘位置,而不是反向推開觸頭。但實際產(chǎn)品還是要考慮具體應用下的電流走向,保證開關一直處于可靠狀態(tài),如磁鎖板始終使觸頭加緊。
絕緣更需要系統(tǒng)考慮,我們做試驗時經(jīng)常出現(xiàn)這里絕緣解決了,那里又冒出來了,真是哪里不行補哪里,反反復復通過不了。而有時,并沒有針對性的去包裹、加絕緣板等措施,而是改變一下布置,就完全通過,怎么打耐壓都可以通過,這就是系統(tǒng)解決,電場分布均勻了,電子可以逃逸了有地方去了,避免了局部場強過高,自然問題就解決了。
溫升也是一樣的,不是說加銅排就可以解決的,而是系統(tǒng)性分析,發(fā)熱點、散熱點均勻分布,不會造成某一點溫度很高,也不會有的地方溫度很低,對各個發(fā)熱點及其周邊連接通過TNT節(jié)點分析,在發(fā)熱點周邊設置散熱點,及時準確降溫,而不是把加大觸頭、加大銅排甚至加大觸頭壓力,這些效果都不好,所謂疏堵結(jié)合,即要花錢又要會賺錢,開源節(jié)流相得益彰,系統(tǒng)性解決問題。
絕緣、溫升、動熱穩(wěn)定、開斷關合、機械壽命甚至內(nèi)部電弧都是通過系統(tǒng)設計可以解決的,如系統(tǒng)電弧轉(zhuǎn)移就可以避免局部燒損,試驗失敗。爆炸轉(zhuǎn)移到相對較強壯的部位,電弧距離縮小使電弧能量最小。
好的設計有其內(nèi)在品質(zhì),內(nèi)在原因,我們不能像外行人一樣只看外觀,只看成本,堅持專業(yè)的分析解決問題。
來源:會說電氣