我们都知道,电网是一个非常复杂的系统,而真空开关只是在其中一个不起眼的部件。但是,也正是真空开关,在确保电网系统全天候可靠稳定地运行方面起着起着关键的作用,在其制造过程离不开真空泵的功劳。
从发电站到用电器具
当我们为智能手机充电或打开咖啡机时,通常并不会想到为我们提供电能的那些高度复杂的基础设施。例如在德国,就有超过180万公里的电网将发电厂的电力传输到用电终端,电源线流经的高压电流达220,000或380,000伏。
对于原始区域配电,通常最初会转换为110,000伏,然后送到小变电站的电压处在50,000至1,000伏特的中压之间的。最终电能以230伏的低压输送到城市和地方的供电网络网。由于对电能的高需求,工业公司、医院、大型游泳馆或广播塔通常拥有自己的变电站,这些变电站通常由中压电网直接供电。电网管理还可以确保电力的生产和消耗之间的平衡。在转换过程中,以及电流的连续调节期间,需要不断的开启无数个开关。
真空可以防止电弧的出现
然而,触头被引燃将会立即危及整个电网。此外,产生的火焰还会蔓延到其他开关或高压电站组件。因此,在高压开关的制造过程中,需要利用真空泵抽除内部的空气,真空断路器则将开关触点封装。因为在真空环境中,没有任何空气分子被电离并成为电弧的载体,电弧的危害性也就不复存在。
但是尽管如此,小的电弧仍会出现,由于在高电压的电流下,触点上的少量金属会产生肉眼不可见的蒸发,其特殊的形状(带有倾斜狭缝的圆柱形状)和材料则能确保这些电弧只能产生很少量的热量。此外在真空中,它们仍然是彼此孤立的,不会造成损坏。 因此,在排空开关的制造过程中,利用真空泵抽除壳体中的空气,是保证电网稳定的重要前提。
延伸阅读:有哪些原因能引起断电或停电?
发电站的故障是导致电网断电的主要原因之一。当发电机发生故障时,其他的发电站通常会在短时间内自动提供更多的电能予以补偿。如果中压电网的一部分不幸被雷电击中,也会导致电网持续几秒钟的断电。如果电网上的大规模停电状态持续几分钟甚至几小时,业内即称之为“电网大停电”,这便属于全面电力故障。例如,一些可能触发断电的事件包括倒下的树木切拉断了重要线路或造成短路。冬季的极端天气也会带来严重的后果。如果经过长时间的低温融雪或突降大雨,电线上则会厚冰堆积,其重量可能会导致电线的断裂,从而中断电力的传输。有时,受影响的电力塔架还会发生侧翻,在最坏的情况下将会触发多米诺骨牌效应,引发其他塔架的侧翻。但是如果您查看历史上较大影响的停电,您会发现它们通常是由电网本身引起的:过度的波动或过载,或重要电网组件发生了技术性的故障。
在欧洲,停电的频率由所谓的SAIDI(系统平均中断持续时间指数)值表示。它建立了中断时间与用电器具数量之间的比率,该比率代表每年中断的总分钟数。2013年,卢森堡的SAIDI值为10分钟,其次是丹麦、瑞士和德国。