હાઇ વોલ્ટેજ વેક્યુમ સર્કિટ બ્રેકર્સ — ડિઝાઇન અને ઓપરેશનનો સિદ્ધાંત

વીજળીમાં વિદ્યુત સર્કિટને સ્વિચ કરવા માટે રચાયેલ આધુનિક ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સાધનોમાં, વેક્યુમ સર્કિટ બ્રેકર્સને એક વિશેષ સ્થાન ફાળવવામાં આવ્યું છે. તેઓ 6 થી 35 kV સુધીના નેટવર્ક્સમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે અને 110 અથવા 220 kV સહિતની સ્કીમ્સમાં ઓછી વાર ઉપયોગમાં લેવાય છે.

તેમનો રેટેડ બ્રેકિંગ કરંટ 20 થી 40 kA સુધીનો હોઈ શકે છે, અને તેમનો ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક પ્રતિકાર લગભગ 50 ÷ 100 છે. આવા સર્કિટ બ્રેકર અથવા નિષ્ફળતાનો કુલ ટ્રિપિંગ સમય લગભગ 45 મિલિસેકન્ડનો છે.

સર્કિટના દરેક તબક્કાને ઇન્સ્યુલેટર દ્વારા વિશ્વસનીય રીતે અલગ કરવામાં આવે છે અને તે જ સમયે તમામ સાધનો એક સામાન્ય ડ્રાઇવ પર માળખાકીય રીતે એસેમ્બલ થાય છે. સબસ્ટેશન બસબાર સ્વીચના ઇનપુટ ટર્મિનલ્સ અને આઉટપુટ ટર્મિનલ્સ સાથે આઉટપુટ કનેક્શન સાથે જોડાયેલા છે.

પાવર કોન્ટેક્ટ્સ વેક્યૂમ સર્કિટ બ્રેકરની અંદર કામ કરે છે જેને ન્યૂનતમ સંપર્ક પ્રતિકાર અને લોડ અને ઈમરજન્સી કરંટ બંનેનો વિશ્વસનીય માર્ગ પૂરો પાડવા માટે એકસાથે દબાવવામાં આવે છે.

સંપર્ક પ્રણાલીનો ઉપલા ભાગ કાયમી ધોરણે નિશ્ચિત છે, અને ડ્રાઇવિંગ ફોર્સની ક્રિયા હેઠળનો નીચેનો ભાગ અક્ષીય દિશામાં સખત રીતે ખસેડવામાં સક્ષમ છે.

ચિત્ર બતાવે છે કે સંપર્ક પ્લેટો વેક્યુમ ચેમ્બરમાં સ્થિત છે અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટના ઝરણા અને કોઇલના તાણ બળો દ્વારા નિયંત્રિત સળિયા દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે. આ સમગ્ર માળખું લિકેજ કરંટની ઘટનાને બાદ કરતાં ઇન્સ્યુલેટરની સિસ્ટમની અંદર સ્થિત છે.

શૂન્યાવકાશ ચેમ્બરની દિવાલો શુદ્ધ ધાતુઓ, એલોય અને ખાસ સિરામિક રચનાઓથી બનેલી છે જે કેટલાક દાયકાઓ સુધી કાર્યકારી વાતાવરણની હર્મેટીસીટીને સુનિશ્ચિત કરે છે. જંગમ સંપર્કની હિલચાલ દરમિયાન હવાના પ્રવેશને બાકાત રાખવા માટે, એક સ્લીવ ઉપકરણ સ્થાપિત થયેલ છે.

DC ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટનું આર્મેચર પાવર સંપર્કોને બંધ કરવા અથવા કોઇલ પર લાગુ વોલ્ટેજની ધ્રુવીયતામાં ફેરફારને કારણે તેને તોડી શકે છે. ડ્રાઇવ સ્ટ્રક્ચરમાં બનેલ કાયમી ગોળાકાર ચુંબક કોઈપણ સક્રિય સ્થિતિમાં ફરતા ભાગને ધરાવે છે.

ઝરણાની સિસ્ટમ કમ્યુટેશન દરમિયાન આર્મેચરની શ્રેષ્ઠ હિલચાલની ગતિ, સંપર્કના ઉછાળાને બાકાત રાખવા અને દિવાલની રચનામાં તૂટી પડવાની સંભાવનાને સુનિશ્ચિત કરે છે.

સિંક્રનાઇઝિંગ શાફ્ટ અને વધારાના સહાયક સંપર્કો સાથેના કાઇનેમેટિક અને ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટ્સ સ્વીચ બોડીની અંદર એસેમ્બલ કરવામાં આવે છે, જે કોઈપણ સ્થિતિમાં સ્વીચની સ્થિતિને મોનિટર અને નિયંત્રિત કરવાની ક્ષમતા પ્રદાન કરે છે.

નિમણૂક

તેના કાર્યાત્મક કાર્યોના સંદર્ભમાં, વેક્યુમ બ્રેકર ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સાધનોના અન્ય એનાલોગથી અલગ નથી. પ્રદાન કરે છે:

1.સતત કામગીરી દરમિયાન રેટેડ વિદ્યુત શક્તિનો વિશ્વસનીય માર્ગ;

2. કાર્યકારી સર્કિટના રૂપરેખાંકનને બદલવા માટે ઓપરેશનલ સ્વિચિંગ દરમિયાન મેન્યુઅલ અથવા ઓટોમેટિક મોડમાં ઇલેક્ટ્રિકલ કર્મચારીઓ દ્વારા બાંયધરીકૃત સાધનોની સ્વિચિંગની શક્યતા;

3. શક્ય તેટલા ઓછા સમયમાં ઉભરતા અકસ્માતોને આપમેળે દૂર કરવું.

વેક્યુમ સર્કિટ બ્રેકર વચ્ચેનો મુખ્ય તફાવત એ ઇલેક્ટ્રિક આર્કને ઓલવવાની પદ્ધતિ છે જે શટડાઉન દરમિયાન સંપર્કો ડિસ્કનેક્ટ થાય ત્યારે થાય છે. જો તેના એનાલોગ સંકુચિત હવા, તેલ અથવા SF6 ગેસ માટે વાતાવરણ બનાવે છે, તો વેક્યૂમ અહીં કામ કરે છે.

પાવર સર્કિટમાં ચાપ બુઝાવવાનો સિદ્ધાંત

બંને સંપર્ક પ્લેટો આર્ક ચુટ જહાજમાંથી 10-6÷10-8 N/cm2 સુધી વાયુઓ પંપીંગ કરીને રચાયેલા શૂન્યાવકાશ વાતાવરણમાં કાર્ય કરે છે. આ સુધારેલ ડાઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક તાકાત બનાવે છે.

સંપર્કોની ડ્રાઇવથી ચળવળની શરૂઆત સાથે, તેમની વચ્ચે એક ગેપ દેખાય છે, જેમાં તરત જ વેક્યૂમ હોય છે. તેની અંદર, સંપર્ક પેડ્સમાંથી ગરમ ધાતુના બાષ્પીભવનની પ્રક્રિયા શરૂ થાય છે. આ જોડીમાંથી લોડ પ્રવાહ ચાલુ રહે છે. તે વધારાના વિદ્યુત સ્રાવની રચના શરૂ કરે છે, શૂન્યાવકાશ વાતાવરણમાં ચાપ બનાવે છે, જે બાષ્પીભવન અને ધાતુના વરાળના પ્રકાશનને કારણે વિકાસ કરવાનું ચાલુ રાખે છે.

લાગુ સંભવિત તફાવતની ક્રિયા હેઠળ, રચાયેલા આયનો ચોક્કસ દિશામાં આગળ વધે છે, પ્લાઝ્મા બનાવે છે.

તેના વાતાવરણમાં, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહનો પ્રવાહ ચાલુ રહે છે, વધુ આયનીકરણ થાય છે.

સ્વીચ વૈકલ્પિક પ્રવાહ પર કાર્ય કરતી હોવાથી, દરેક અડધા ચક્ર દરમિયાન તેની દિશા ઉલટાવી દેવામાં આવે છે.જ્યારે સાઈન વેવ શૂન્યને પાર કરે છે, ત્યાં કોઈ પ્રવાહ નથી. આને કારણે, ચાપ અચાનક બુઝાઇ જાય છે અને તૂટી જાય છે, અને અસ્વીકારિત ધાતુના આયનો અલગ થવાનું બંધ કરે છે અને 7-10 માઇક્રોસેકંડમાં નજીકની સંપર્ક સપાટીઓ અથવા ચાપ બુઝાવવાની ચેમ્બરના અન્ય ભાગો પર સંપૂર્ણપણે સ્થિર થાય છે.

આ બિંદુએ, શૂન્યાવકાશથી ભરેલા પાવર સંપર્કો વચ્ચેના અંતરની ડાઇલેક્ટ્રિક શક્તિ લગભગ તરત જ પુનઃસ્થાપિત થાય છે, જે લોડ વર્તમાનના અંતિમ શટડાઉનને સુનિશ્ચિત કરે છે. સાઈન વેવના આગલા અર્ધ-ચક્રમાં, ઇલેક્ટ્રિક આર્ક હવે થઈ શકશે નહીં.

આમ, શૂન્યાવકાશ વાતાવરણમાં ઇલેક્ટ્રિક આર્કની ક્રિયાને સમાપ્ત કરવા માટે, જ્યારે પાવર સંપર્કો ખોલવામાં આવે છે, ત્યારે વૈકલ્પિક પ્રવાહ તેની દિશા બદલવા માટે પૂરતું છે.

વિવિધ મોડેલોની તકનીકી લાક્ષણિકતાઓ

વેક્યુમ સર્કિટ બ્રેકર્સ બહાર અથવા બંધ માળખામાં સતત કામગીરી માટે રચાયેલ છે. બાહ્ય માઉન્ટિંગ એકમો સિલિકોન ઇન્સ્યુલેશન સાથે બનાવેલ નક્કર પોસ્ટ્સ સાથે બનાવવામાં આવે છે, અને આંતરિક કાર્ય માટે કાસ્ટ ઇપોક્સી સંયોજનોનો ઉપયોગ થાય છે.

વેક્યુમ ચેમ્બર ફેક્ટરીમાં મોબાઈલ બનાવવામાં આવે છે, જે મોલ્ડેડ હાઉસિંગમાં ઇન્સ્ટોલેશન માટે શ્રેષ્ઠ રીતે સેટ કરવામાં આવે છે. ખાસ પ્રકારના એલોય્ડ એલોયથી બનેલા પાવર કોન્ટેક્ટ તેમની અંદર પહેલેથી જ મૂકવામાં આવ્યા છે. તેઓ, ઑપરેશન અને ડિઝાઇનના લાગુ સિદ્ધાંતને આભારી છે, ઇલેક્ટ્રિક આર્કને નરમ બુઝાવવાનું પ્રદાન કરે છે, સર્કિટમાં ઓવરવોલ્ટેજની શક્યતાને બાકાત રાખે છે.

એક સાર્વત્રિક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક એક્ટ્યુએટરનો ઉપયોગ તમામ વેક્યુમ સર્કિટ બ્રેકર ડિઝાઇનમાં થાય છે. તે શક્તિશાળી ચુંબકની ઊર્જાને કારણે પાવર સંપર્કોને બંધ અથવા બંધ સ્થિતિમાં રાખે છે.

સંપર્ક સિસ્ટમનું સ્વિચિંગ અને ફિક્સિંગ "મેગ્નેટિક લેચ" ની સ્થિતિ દ્વારા કરવામાં આવે છે, જે મોબાઇલ આર્મેચરને ફરીથી કનેક્ટ કરવા અથવા ડિસ્કનેક્ટ કરવા માટે ચુંબકની સાંકળને સ્વિચ કરે છે. બિલ્ટ-ઇન સ્પ્રિંગ એલિમેન્ટ્સ ઇલેક્ટ્રિકલ કર્મચારીઓ દ્વારા મેન્યુઅલ સ્વિચિંગને મંજૂરી આપે છે.

વેક્યુમ ઇન્ટરપ્ટર, લાક્ષણિક રિલે સર્કિટ અથવા ઇલેક્ટ્રોનિકના સંચાલનને નિયંત્રિત કરવા માટે, માઇક્રોપ્રોસેસર એકમો, જે સીધા ડ્રાઇવ હાઉસિંગમાં સ્થિત હોઈ શકે છે અથવા અલગ કેબિનેટ, બ્લોક્સ અથવા પેનલ્સમાં દૂરસ્થ ઉપકરણોથી બનાવવામાં આવી શકે છે.

વેક્યુમ સર્કિટ બ્રેકર્સના ફાયદા અને ગેરફાયદા

ફાયદાઓમાં શામેલ છે:

• ડિઝાઇનની સંબંધિત સરળતા;

• સ્વીચોના ઉત્પાદન માટે વીજળીના વપરાશમાં ઘટાડો;

• સમારકામમાં સગવડ, જેમાં તૂટેલા આર્ક ચુટના બ્લોક રિપ્લેસમેન્ટની શક્યતા શામેલ છે;

• અવકાશમાં કોઈપણ અભિગમમાં કામ કરવાની સ્વીચની ક્ષમતા;

• ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતા;

• સ્વિચિંગ લોડ્સ માટે વધતો પ્રતિકાર;

• મર્યાદિત કદ;

• આગ અને વિસ્ફોટ સામે પ્રતિકાર;

• સ્વિચ કરતી વખતે શાંત કામગીરી;

• ઉચ્ચ પર્યાવરણીય મિત્રતા, વાતાવરણીય પ્રદૂષણ સિવાય.

ડિઝાઇનના ગેરફાયદા છે:

• નજીવા અને કટોકટી સ્થિતિઓના પ્રમાણમાં ઓછા અનુમતિપાત્ર પ્રવાહો;

• નીચા પ્રેરક પ્રવાહોના વિક્ષેપો દરમિયાન સ્વિચિંગ સર્જેસની ઘટના;

• શોર્ટ સર્કિટ કરંટને નાબૂદ કરવાના સંદર્ભમાં આર્ક ઉપકરણના સંસાધનમાં ઘટાડો.