Differenza fra interruttori automatici sotto vuotoEInterruttori automatici SF6negli armadi elettrici
1. Introduzione
Gli interruttori automatici sotto vuoto e gli interruttori automatici SF6 sono i componenti principali degli armadi elettrici. In Europa e nella maggior parte dei paesi del Medio Oriente, si preferiscono gli interruttori automatici SF6; in Cina, Giappone e Stati Uniti, si preferiscono gli interruttori automatici sotto vuoto; in altre regioni, le due tecnologie sono quasi ugualmente popolari. Le tecnologie ad alto e basso contenuto di petrolio sono ancora utilizzate in piccole quantità in Cina, Europa orientale, India e America Latina, ma la tendenza è molto ovvia e sarà presto sostituita dagli interruttori automatici SF6 e dalle tecnologie sotto vuoto. I dati rilevanti mostrano che le aziende multinazionali nel settore elettrico, tra cui ABB, sono complementari nello sviluppo delle due tecnologie. Negli ultimi anni, l'ultimo e più importante sviluppo delle due tecnologie in patria e all'estero è l'uso di attuatori magnetici permanenti e l'integrazione di elementi sensori pertinenti nell'armadio elettrico.
2 Caratteristiche di interruzione dell'arco
2.1 Interruttori SF6
Gli interruttori automatici SF6 attualmente utilizzano sistemi auto-soffianti. L'interruttore automatico di tipo a soffiaggio ha un'energia di funzionamento relativamente bassa, ma ha buone prestazioni, come una piccola energia dell'arco quando si interrompe la corrente di cortocircuito e una lunga durata elettrica; quando si interrompono piccole correnti induttive, il suo multiplo di sovratensione è inferiore a 2,5 volte. 2.2 Interruttore automatico a vuoto
I contatti degli interruttori automatici sotto vuoto devono avere un'elevata resistenza alla corrosione dell'arco durante l'apertura e la chiusura; quando interrompono piccole correnti, dovrebbero avere basse prestazioni di corrente d'arco. La ricerca sui materiali mostra che i materiali compositi rame-cromo sono i materiali di contatto migliori e più soddisfacenti e i materiali compositi rame-cromo con un contenuto di cromo dal 20% al 60% sono ora utilizzati come materiali standard per i contatti. Inizialmente, sono stati utilizzati contatti speciali per impedire il campo magnetico radiale sulla superficie di contatto dell'arco, costringendo la radice dell'arco a ruotare continuamente lungo la superficie di contatto, prevenendo così il surriscaldamento locale e l'usura irregolare. Un ulteriore miglioramento nella forma del contatto è lo sviluppo di un campo magnetico assiale, che può distribuire uniformemente la radice dell'arco sull'intera superficie di contatto.
3. Tendenza di sviluppo diCircuito SF6interruttori automatici e interruttori sotto vuoto
3.1 Attuatore magnetico permanente
In superficie, il meccanismo operativo dell'interruttore realizza solo una semplice funzione "apri-chiudi" o "chiudi-apri". Quando viene raggiunta la posizione richiesta, è necessario assicurarsi che il contatto rimanga in quella posizione finché non viene ricevuto un comando per cambiare la posizione. Pertanto, l'attuatore è un tipico attuatore bistabile e le sue prestazioni devono essere altamente affidabili. In passato, molle meccaniche e meccanismi a camma sono stati utilizzati per molto tempo.
L'attuatore magnetico permanente comprende un nucleo laminato fisso, magneti permanenti, bobine di chiusura e apertura e dispositivi elettronici speciali, che possono fornire tutte le funzioni ausiliarie elettroniche come interblocco, apertura, chiusura, ecc., e includono anche strutture di autodiagnosi. I condensatori elettrolitici forniscono la potenza d'impatto richiesta per le bobine di apertura e chiusura. Il sistema meccanico dell'attuatore magnetico permanente è notevolmente semplificato e la grande riduzione dei suoi componenti riduce di conseguenza la probabilità di guasto, riducendo così il livello di manutenzione dell'attuatore[2]. I nuovi interruttori automatici dell'attuatore magnetico a vuoto e SF6 sono completamente intercambiabili tra loro, proprio come il design precedente. Questa intercambiabilità consente di riequipaggiare l'armadio elettrico esistente con un investimento minimo.
3.2 Integrazione di elementi sensori e dispositivi elettronici
Utilizzando un software appropriato e gli elementi sensore di corrente e tensione necessari, la funzione di protezione è integrata nel sistema di controllo dell'interruttore automatico, rendendo l'interruttore automatico un dispositivo di automazione intelligente completo con funzioni di protezione e commutazione e raggiungendo il più alto obiettivo di affidabilità, la minima interfaccia di componenti, in modo da facilitare l'applicazione nel sistema di distribuzione secondaria a media tensione. Questo è anche lo stato di sviluppo attuale del sistema di distribuzione a bassa tensione.
4.Prestazioni tecniche
4.1 Durata elettrica e meccanica
L'esperienza di utilizzo dimostra che sia gli interruttori automatici sottovuoto che quelli in SF6 possono essere esenti da manutenzione. Gli interruttori automatici sottovuoto e gli interruttori automatici in SF6 di alta qualità soddisfano pienamente i requisiti standard degli interruttori automatici di Classe B in IEC60056. Vale a dire che gli interruttori automatici di Classe B non richiedono manutenzione sui componenti di interruzione entro la durata prevista, ma richiedono manutenzione solo su altri componenti. IEC stabilisce il numero di operazioni che l'interruttore automatico dovrebbe essere in grado di completare in base alle condizioni di utilizzo, come la rete di linee di scarico collegata all'interruttore automatico e se viene utilizzato l'interruttore di richiusura.
4.2 Sovratensione di funzionamento
Gli interruttori automatici SF6 hanno un basso livello di sovratensione di funzionamento senza dispositivi esterni.
Anche gli interruttori automatici sotto vuoto con materiali di contatto moderni mostrano bassi livelli di corrente di interruzione. Tuttavia, in applicazioni speciali, potrebbe essere necessario uno studio dettagliato dei parametri di sistema per determinare se è necessario uno speciale dispositivo di limitazione della sovratensione, che dipende principalmente dalle caratteristiche dell'installazione industriale.
5. Esempi di applicazione
(1) Linee di scarico e cavi: quando utilizzati per interrompere e proteggere la rete di distribuzione della linea di scarico, sia gli interruttori automatici a vuoto che quelli SF6 soddisfano i requisiti.
(2) Trasformatori: gli interruttori automatici sotto vuoto moderni e gli interruttori automatici SF6 sono adatti per interrompere la corrente di eccitazione dei trasformatori senza carico con un multiplo di sovratensione inferiore a 3.0.
In alcuni casi particolari, ad esempio quando si utilizzano interruttori automatici sotto vuoto per interrompere i trasformatori a secco nelle apparecchiature industriali, si consigliano gli scaricatori di corrente.
(3) Motori: quando si utilizzano interruttori automatici per interrompere i motori, è necessario prestare la massima attenzione al problema della gestione della sovratensione. Il limite target della sovratensione è inferiore a 2,5 volte, che può essere raggiunto da entrambi gli interruttori automatici. Quando si utilizzano interruttori automatici a vuoto per interrompere piccoli motori (corrente di avviamento inferiore a 600 A), potrebbero essere necessarie misure per limitare la sovratensione a causa delle molteplici riaccensioni dell'arco, che è un fenomeno con probabilità molto bassa.
(4) Banchi di condensatori: entrambe le tecnologie sono applicabili alla commutazione dei banchi di condensatori senza riaccensione. Quando si commuta in gruppi, potrebbe essere necessario installare dei reattori per limitare la corrente di impatto. La tecnologia di controllo sincrono degli interruttori automatici è una soluzione efficace a questo problema. Gli interruttori automatici SF6 sono particolarmente consigliati per applicazioni con tensioni nominali superiori a 27 kV.
(5) Forni ad arco: la commutazione dei forni ad arco è caratterizzata da funzionamento frequente, corrente elevata e intervalli brevi. Gli interruttori automatici sotto vuoto sono particolarmente adatti per tali applicazioni.
(6) Reattori shunt: gli interruttori automatici SF6 sono adatti per la commutazione di reattori shunt, che solitamente hanno un multiplo di sovratensione inferiore a 2,5. Potrebbero essere necessarie misure aggiuntive per limitare la sovratensione quando si utilizzano interruttori automatici sotto vuoto.
(7) Trazione ferroviaria elettrificata: in linea di principio, è possibile utilizzare entrambi gli interruttori automatici, ma in alcune applicazioni di alimentazione a bassa frequenza (ad esempio 16,67 Hz), si consigliano gli interruttori automatici a vuoto.
6. Conclusione
Dal punto di vista dell'uso, gli interruttori automatici SF6 e gli interruttori automatici sotto vuoto sono tecnologie complementari. Fattori economici, preferenze degli utenti, abitudini del paese, capacità di produzione e requisiti di commutazione speciali sono i principali fattori per i decisori quando determinano il tipo di interruttore automatico. Requisiti speciali come l'abbinamento dell'interruttore automatico alle condizioni di lavoro e la commutazione frequente possono essere fattori aggiuntivi che influenzano la selezione del tipo di interruttore automatico. In questo momento, potrebbe essere necessario uno studio completo per fare la scelta migliore.
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