我們都知道,電網是一個非常復雜的系統(tǒng),而真空開關只是在其中一個不起眼的部件。但是,也正是真空開關,在確保電網系統(tǒng)全天候可靠穩(wěn)定地運行方面起著起著關鍵的作用,在其制造過程離不開真空泵的功勞。
從發(fā)電站到用電器具
當我們?yōu)橹悄苁謾C充電或打開咖啡機時,通常并不會想到為我們提供電能的那些高度復雜的基礎設施。例如在德國,就有超過180萬公里的電網將發(fā)電廠的電力傳輸?shù)接秒娊K端,電源線流經的高壓電流達220,000或380,000伏。
對于原始區(qū)域配電,通常最初會轉換為110,000伏,然后送到小變電站的電壓處在50,000至1,000伏特的中壓之間的。最終電能以230伏的低壓輸送到城市和地方的供電網絡網。由于對電能的高需求,工業(yè)公司、醫(yī)院、大型游泳館或廣播塔通常擁有自己的變電站,這些變電站通常由中壓電網直接供電。電網管理還可以確保電力的生產和消耗之間的平衡。在轉換過程中,以及電流的連續(xù)調節(jié)期間,需要不斷的開啟無數(shù)個開關。
真空可以防止電弧的出現(xiàn)
然而,觸頭被引燃將會立即危及整個電網。此外,產生的火焰還會蔓延到其他開關或高壓電站組件。因此,在高壓開關的制造過程中,需要利用真空泵抽除內部的空氣,真空斷路器則將開關觸點封裝。因為在真空環(huán)境中,沒有任何空氣分子被電離并成為電弧的載體,電弧的危害性也就不復存在。
但是盡管如此,小的電弧仍會出現(xiàn),由于在高電壓的電流下,觸點上的少量金屬會產生肉眼不可見的蒸發(fā),其特殊的形狀(帶有傾斜狹縫的圓柱形狀)和材料則能確保這些電弧只能產生很少量的熱量。此外在真空中,它們仍然是彼此孤立的,不會造成損壞。 因此,在排空開關的制造過程中,利用真空泵抽除殼體中的空氣,是保證電網穩(wěn)定的重要前提。
延伸閱讀:有哪些原因能引起斷電或停電?
發(fā)電站的故障是導致電網斷電的主要原因之一。當發(fā)電機發(fā)生故障時,其他的發(fā)電站通常會在短時間內自動提供更多的電能予以補償。如果中壓電網的一部分不幸被雷電擊中,也會導致電網持續(xù)幾秒鐘的斷電。如果電網上的大規(guī)模停電狀態(tài)持續(xù)幾分鐘甚至幾小時,業(yè)內即稱之為“電網大停電”,這便屬于全面電力故障。例如,一些可能觸發(fā)斷電的事件包括倒下的樹木切拉斷了重要線路或造成短路。冬季的極端天氣也會帶來嚴重的后果。如果經過長時間的低溫融雪或突降大雨,電線上則會厚冰堆積,其重量可能會導致電線的斷裂,從而中斷電力的傳輸。有時,受影響的電力塔架還會發(fā)生側翻,在最壞的情況下將會觸發(fā)多米諾骨牌效應,引發(fā)其他塔架的側翻。但是如果您查看歷史上較大影響的停電,您會發(fā)現(xiàn)它們通常是由電網本身引起的:過度的波動或過載,或重要電網組件發(fā)生了技術性的故障。
在歐洲,停電的頻率由所謂的SAIDI(系統(tǒng)平均中斷持續(xù)時間指數(shù))值表示。它建立了中斷時間與用電器具數(shù)量之間的比率,該比率代表每年中斷的總分鐘數(shù)。2013年,盧森堡的SAIDI值為10分鐘,其次是丹麥、瑞士和德國。