V rodine vysokonapäťových{0}}elektrických zariadeníističovhrajú kľúčovú úlohu -, keď zlyhá napájací systém, musia prerušiť poruchový prúd v priebehu desiatok milisekúnd, aby sa zabránilo vyhoreniu zariadenia a eskalácii nehôd. Spomedzi rôznych typov ističov sa v posledných rokoch objavili vákuové ističe, ktoré postupne nahradili olejové ističe a ističe s hexafluoridom síry, čím sa stali najbežnejším a najrozšírenejším riadiacim a ochranným zariadením v rozvodoch vysokého napätia. Či už ide o vysokonapäťové rozvádzače v mestských rozvodniach, rozvodniach v priemyselných a banských podnikoch alebo posilňovacie stanice vo veterných elektrárňach a trakčné napájacie systémy na vysokorýchlostných železniciach-, vákuové ističe sú takmer všadeprítomné. Takže, aký druh zariadenia je vákuový istič? Ako dosiahne jedinečnú funkciu „vákuového zhášania oblúka“? Aké nenahraditeľné výhody má oproti iným typom ističov? Ako môžu pracovníci zahraničného obchodu presne predstaviť hodnotu vákuových ističov pri propagácii zariadení na podporu transformátorov pre zahraničných zákazníkov?
Samotný názov vákuového ističa prezrádza jeho základnú vlastnosť - slovo „vákuum“, ktoré označuje vysoké vákuum zhášacieho média a izolačného média v kontaktnej medzere tohto ističa. Na rozdiel od olejových ističov, ktoré sa spoliehajú na transformátorový olej na zhášanie oblúka, a ističov na báze fluoridu sírového, ktoré sa spoliehajú na stlačený plyn na fúkanie oblúka, vákuové ističe utesňujú pár pohyblivých a stacionárnych kontaktov vo vysokovákuovej zhášacej komore, pričom využívajú vynikajúcu izolačnú silu vákuového média na dosiahnutie rýchleho zhášania oblúka. Keď istič dostane príkaz na odpojenie a ovládací mechanizmus poháňa pohyblivý kontakt, aby sa odpojil od stacionárneho kontaktu, v okamihu oddelenia sa vytvorí oblúk v dôsledku napätia medzi kontaktmi. Vo vákuovom prostredí je však na vytvorenie oblúka potrebných len veľmi málo nabitých častíc a výpary kovu odparené z kontaktného povrchu pri vysokých teplotách budú rýchlo difundovať a kondenzovať na tieniacom kryte. Keď prúd oblúka prirodzene prekročí nulu, počet nabitých častíc v kontaktnej medzere, ktoré zmiznú v dôsledku difúzie, prekročí počet vytvorených a oblúk sa nedá udržať a okamžite zhasne. Celý čas oblúka zvyčajne nepresiahne desať milisekúnd, čo je oveľa kratšie ako pri iných typoch ističov. Tento sofistikovaný mechanizmus zhášania oblúka je technickým základom vákuových ističov.
Konštrukčne pozostáva kompletný vákuový istič hlavne z troch častí: vákuová zhášacia komora, ovládací mechanizmus a konzola a ďalšie pomocné komponenty. Vákuová zhášacia komora je jadrom ističa, čo je utesnená nádoba zložená z izolačného valca, dvoch kovových koncoviek a vlnitej rúrky, ktorá vo vnútri udržuje vysoký stupeň vákua (zvyčajne nad 10 ⁻⁴ Pa). Zhášacia komora oblúka je vybavená statickými kontaktmi a pohyblivými kontaktmi a pohyblivé kontakty sú spojené s vonkajším ovládacím mechanizmom cez vlnité rúrky, aby sa zabezpečilo, že vákuové tesnenie komory na zhášanie oblúka sa počas pohybu kontaktov nepoškodí. Kontaktný materiál je zvyčajne vyrobený zo zliatiny medi a chrómu, ktorá má vysokú odolnosť proti erózii oblúkom a vydrží desiatky tisíc operácií otvárania a zatvárania bez výrazného poškodenia. Ovládací mechanizmus je zdrojom energie na poháňanie kontaktov na vykonávanie činností otvárania a zatvárania. Existujú dva bežné typy: pružinový mechanizmus a elektromagnetický mechanizmus. Prvý uvoľňuje energiu prostredníctvom pružín na akumuláciu energie, aby sa dosiahol rýchly účinok a je vhodný pre vnútorné rozvádzače; Ten je priamo poháňaný elektromagnetickou silou a má jednoduchšiu štruktúru. Okrem toho sú vákuové ističe vybavené izolačnými podperami, prenosovými vedeniami a pomocnými spínačmi, aby sa zabezpečila spoľahlivá prevádzka zariadenia.
Medzi rôznymi typmi ističov vynikajú vákuové ističe vďaka svojim výrazným technologickým výhodám. V porovnaní s tradičnými olejovými ističmi vákuové ističe úplne eliminujú médiá transformátorového oleja, čím zásadne eliminujú riziká úniku oleja, požiaru a výbuchu a výrazne znižujú pracovné zaťaženie údržby. V porovnaní so široko používanými ističmi na báze fluoridu sírového vo vysokonapäťovej oblasti v posledných rokoch majú vákuové ističe obrovské výhody v ochrane životného prostredia - plynný fluorid sírový je celosvetovo uznávaný silný skleníkový plyn s potenciálom globálneho otepľovania približne 23 000-krát väčším ako oxid uhličitý. Po úniku spôsobí vážne poškodenie atmosférického prostredia; Vákuové médium vo vákuovej zhášacej komore nemá žiadny negatívny vplyv na životné prostredie a nevyžaduje zložité systémy tesnenia a detekcie plynov, čím je prevádzka a údržba jednoduchšia. Okrem toho majú vákuové ističe charakteristiky malej vzdialenosti otvorenia kontaktov, rýchlej rýchlosti pôsobenia a dlhej mechanickej životnosti. Mechanická prevádzková doba typických produktov môže dosiahnuť viac ako 10 000 krát, čo je vhodné pre aplikácie, ako je metalurgia a baníctvo, ktoré vyžadujú časté štartovanie a zastavovanie motorov. Zároveň je objem vákuových ističov len polovičný alebo dokonca menší ako u olejových ističov s rovnakými parametrami, čo uľahčuje inštaláciu do rozvádzačov s obmedzeným priestorom, vytvára podmienky pre miniaturizáciu a integráciu zariadení.
Na základe týchto výkonnostných výhod sa vákuové ističe široko používajú v oblasti distribúcie stredného napätia. V mestských distribučných sieťach možno vákuové ističe vidieť takmer vo všetkých 10 kV a 35 kV vysokonapäťových rozvádzačoch a skriniach kruhových hlavných jednotiek. Slúžia ako ovládacie a ochranné zariadenia pre spínače hlavného vedenia alebo distribučné transformátory, ktoré vykonávajú úlohy spínania záťažového prúdu a odstraňovania skratových{5}} porúch. V priemyselných a ťažobných podnikoch sa vákuové ističe široko používajú pri vysokonapäťovom riadení motorov, v distribučných systémoch elektrární a elektrických oblúkových peciach na časté operácie. Ich vynikajúca mechanická životnosť a bezúdržbové vlastnosti výrazne znižujú pravdepodobnosť odstavenia výrobnej linky v dôsledku elektrických porúch. V oblasti novej energie sa vákuové ističe široko používajú v zlučovacích skriniach a vysokonapäťových bočných spínačoch fotovoltaických elektrární a veterných elektrární, zvlášť vhodné pre vonkajšie scenáre novej energie, ktoré vyžadujú časté otváranie a zatváranie a majú extrémne vysoké environmentálne požiadavky. V trakčných napájacích systémoch železníc a podchodov zohrávajú vákuové ističe rozhodujúcu úlohu aj pri zabezpečovaní bezpečnej prevádzky koľajových tranzitných vozidiel. Okrem toho rozvodne{13}}výškových budov, veľké nákupné centrá a nemocnice, ako aj napájacie a distribučné systémy v prístavoch, prístavoch, petrochemickom priemysle a iných oblastiach, sa spoliehajú na silnú podporu vákuových ističov.
Pri porovnávaní výberu musia pracovníci zahraničného obchodu pomôcť zákazníkom objasniť otázku: ako si vybrať medzi vákuovými ističmi a ističmi fluoridu sírového? Toto je potrebné komplexne posúdiť na základe úrovne napätia, prostredia používania a požiadaviek projektu. Vákuové ističe majú zjavné výkonnostné výhody a environmentálnu hodnotu v oblasti stredného napätia (10 kV až 40,5 kV) a v posledných rokoch ich technológia naďalej prekonáva - vypínací prúd niektorých špičkových- produktov môže dosiahnuť 50 kA a úroveň napätia pokrývala aj 40,5 kV, čo dokáže uspokojiť potreby veľkej väčšiny aplikácií vysokého napätia. Keď sa však úroveň napätia zvýši na 72,5 kV alebo viac, alebo je skratová- kapacita obzvlášť veľká, je stále ťažké úplne nahradiť vypínaciu schopnosť a izolačný výkon ističov na báze fluoridu sírového, takže stále dominujú v ultra{10}}prenosových systémoch vysokého napätia. Avšak v drvivej väčšine scenárov vysokého napätia, ako je priemyselná a komerčná distribúcia energie, priemyselné napájanie a pripojenie k novej energetickej sieti, sa vákuové ističe stali nesporným preferovaným riešením vďaka svojim komplexným výhodám bez znečistenia, bez údržby, dlhej životnosti a malých rozmerov.
Z hľadiska údržby sú prednosti vákuových ističov tiež výrazné, to však neznamená, že môžu údržbu úplne ignorovať. Na rozdiel od olejových ističov, ktoré vyžadujú častú výmenu oleja a údržbu, vákuové ističe nevyžadujú takmer žiadnu údržbu hlavného okruhu, ale pravidelné kontroly sú stále nevyhnutné. Odporúča sa raz ročne vykonať kontrolu výpadku prúdu, ktorá zahŕňa najmä: vykonanie skúšky odolnosti proti lomovému frekvenčnému napätiu na vákuovej zhášacej komore na overenie, či je stupeň vákua kvalifikovaný; Vykonajte test odolnosti proti napätiu napájacej frekvencie na izolačných komponentoch; Otestujte mechanické charakteristické parametre ističa, ako je vzdialenosť otvorenia, zdvih kontaktu, rýchlosť otvárania a zatvárania atď. Skontrolujte a dotiahnite skrutky a matice pri každom pripojení, aby ste zabránili uvoľneniu spôsobenému vibráciami; Pridajte mazací tuk na rotujúce časti spoja; Pre obvody s vysokým prúdom by sa mal otestovať aj jednosmerný odpor, aby sa zabezpečil dobrý kontakt. Po absolvovaní kontroly vykonajte 8 až 10 po sebe idúcich operácií bez{5}}zaťaženia, aby ste sa uistili, že je všetko normálne, a až potom operáciu obnovte. Treba poznamenať, že ak sa počas kontroly prevádzky nájde výtok na vonkajšej strane vákuovej bubliny, zvyčajne to znamená, že stupeň vákua už nie je kvalifikovaný a mal by byť okamžite nahradený výpadkom prúdu. Podľa štatistík je asi 90 % porúch v prevádzke vákuových ističov spôsobených prevádzkovým mechanizmom a mechanickými poruchami, a nie problémami so samotnou vákuovou zhášacou komorou. Preto by sa údržbe a kontrole ovládacieho mechanizmu mala venovať osobitná pozornosť.
Z hľadiska trendov technologického vývoja sa vákuové ističe rýchlo vyvíjajú smerom k inteligencii, miniaturizácii a zelenej ochrane životného prostredia. Odkedy bola v roku 2012 navrhnutá koncepcia „primárnej a sekundárnej integrácie“ spoločnosťou State Grid Corporation of China, úroveň integrácie vákuových ističov a inteligentných ovládacích terminálov sa neustále zlepšuje. V súčasnosti je na trhu veľké množstvo hlboko integrovaných produktov, ktoré vysoko integrujú ističe, oddeľovacie spínače, napäťové/prúdové senzory, FTU napájacie terminály a záložné napájacie zdroje, čím dosahujú komplexnú integráciu ochranných, meracích, riadiacich a komunikačných funkcií a výrazne zlepšujú úroveň automatizácie distribúcie. V reakcii na environmentálne nedostatky tradičných ističov s hexafluoridom síry sa zároveň rýchlo presadzujú a aplikujú nové ističe šetrné k životnému prostrediu využívajúce vákuové zhášanie oblúka v kombinácii s ekologickými izolačnými plynmi (ako je suchý vzduch, dusík atď.). Primárny a sekundárny fúzny stĺpový vákuový istič ZW68 izolovaný zemným plynom nezávisle vyvinutý Čínskym inštitútom pre výskum elektrickej energie používa ako pomocné izolačné médium suchý vzduch, ktorý úplne eliminuje plynný fluorid sírový. Bol široko používaný v takmer 7 000 jednotkách vo viac ako 19 provinciách po celej krajine a stal sa referenčným produktom pre výstavbu nových energetických systémov. Tieto technologické zmeny naznačujú, že vákuové ističe zaujímajú nielen neotrasiteľnú pozíciu v oblasti rozvodov vysokého napätia, ale budú zohrávať významnejšiu úlohu aj v budúcej smart grid a zelenej sieti.
Keď sa zákazníci pýtajú, či vákuové ističe môžu úplne nahradiť tradičné olejové ističe, pracovníci zahraničného obchodu môžu poskytnúť pomerne vyčerpávajúcu odpoveď: v oblasti distribúcie stredného napätia sa vákuové ističe stali de facto štandardnou konfiguráciou priemyslu vďaka svojim komplexným výhodám bezpečnosti, ochrany životného prostredia, bezúdržbovosti, dlhej životnosti a malých rozmerov. Aj keď čelia ističom s fluoridom sírovým, stále majú významnú konkurencieschopnosť, pokiaľ ide o šetrnosť k životnému prostrediu, pohodlnú údržbu a celkové náklady na životný cyklus. Od mestskej distribučnej siete po priemyselné zásobovanie energiou, od nového pripojenia k energetickej sieti po železničnú prepravu, vákuové ističe každoročne dokazujú svoju hodnotu s desiatkami tisíc inštalovaného výkonu. Pre podniky vyrábajúce transformátory je používanie-kvalitných vákuových ističov pri podpore rozvádzačov a rozvodní skriňového typu nielen zárukou kvality ich vlastných produktov, ale aj dôležitou súčasťou poskytovania profesionálneho záväzku „bezpečnosti, spoľahlivosti, ekologickej ochrany životného prostredia a-dlhodobej stability“ zákazníkom. V dnešnom rýchlo sa meniacom energetickom systéme vákuové ističe, známe ako „vákuum“, podporujú polovicu distribučného poľa stredného napätia.
