Устройство и принцип действия вакуумного выключателя. Вакуумные выключатели принцип работыпринцип действия, плюсы и минусы, выбор
Любой выключатель, применяемый в высоковольтных сетях, должен надёжно и быстро отключать и включать электрические цепи и оборудование в нормальном и аварийном режимах энергосистемы. При коммутации в высоковольтных сетях, токи в которых могут достигать десятки тысяч ампер при коротких замыканиях, возникает электрическая дуга между контактами выключателя. Это может привести к человеческим жертвам, повреждениям самого выключателя и близстоящего оборудования. Для предотвращения возникновения дуги в высоковольтных выключателях используют специальное дугогасительное устройство (дугогасительная камера), в которой расположены контакты выключателя. Внутри камеры создается вакуум с давлением около 10−5 мм рт. ст., электрическая прочность которого в десятки раз больше воздуха в нормальных условиях. Таким образом, вакуумный высоковольтный выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для операций включения и выключения в цепях от 6 кВ и выше, который в качестве среды для гашения дуги используют вакуум. Выключатель рассчитан на:
Принцип действия Особенности применения и эксплуатацииВакуумные выключатели конструктивно разрабатывались сначала как устройство, применяемое только в шкафах КРУ (комплектное распределительное устройство). В настоящее время они используются и для открытых распределительных устройств (ОРУ). Современный высоковольтный вакуумный выключатель представляет собой быстродействующий коммутационный аппарат нового поколения, рассчитанный на более долгий срок службы, нежели его предшественники с масляной или элегазовой средой для тушения электрической дуги. Статистически процент их применения в электроустановках выше 1000 Вольт стабильно растёт. Китайские энергетики уже полностью отказались от устаревших масляников и полностью перешли на более компактные и не требующие частой профилактики вакуумные выключатели. Вакуумный выключатель довольно неприхотлив и не требует регулярной чистки контактов и смене масла, которое зачастую довольно обильно вытекает из баков. Согласно паспортным данным срок эксплуатации вакуумных выключателей составляет порядка 20 лет. Конструктивные особенностиКаждый высоковольтный вакуумный выключатель обладает своими характеристиками и конструктивными особенностями, так как используется в сетях с разным напряжением и током. Также разные производители вносят свои индивидуальные коррективы в устройство и конструкцию своих изделий. Но основные элементы всё же остаются неизменными. Основные элементы конструкции вакуумного выключателя это: 1-Корпус из прочного металлического материала, внутри которого установлен привод включения и отключения, в этом случае он пружинный; 2-Три полюса токоведущих частей, которые предназначены для подключения к сети и для отсоединения от неё при эксплуатации в контрольное, рабочее и выкаченное положения; 3-Литой диэлектрический корпус, содержащий силиконовые и эпоксидные смолы, с вакуумной дугогасительной камерой; 4-Тележка для перемещения внутри ячейки КРУ, этот механизм зачастую у разных производителей различный. Электрическая основная высоковольтная часть разделена между фазами и содержит следующие элементы: 1-Верхний токопроводящий вывод; 2-Дугогасительная камера, содержащая вакуум; 3-Диэлектрический корпус полюса; 4-Подвижная часть контактной системы; 5-Нижний отходящий токопроводящий вывод; 6-Гибкий элемент токоведущей шины; 7-Специальная тяга, оборудованная прочным изолятором. В свою очередь, сама дугогасящая камера является тоже очень важным хоть и не разборным элементом, зачастую в случае неисправности они не ремонтируются, а заменяются новыми. Вот основные её части и механизмы: 1-Вывод неподвижного силового контакта; 2-Неподвижный силовой контакт; 3-Подвижный силовой контакт; 4-Экранирующий механизм, снижающий помехи при коммутации; 5-Керамический изоляционный корпус; 6-Сильфон, сохраняющий герметичность во время движения контакта; 7-Вывод подвижного элемента контактной системы. Выключатель управляется местным или дистанционным способом. В аварийных режимах отключается от релейной защиты или от противоаварийной автоматики (подается питание на электромагнит отключения и токопроводящие контакты размыкаются). На данный момент некоторые производители изготавливают высоковольтные выключатели в комплекте с релейной защитой и противоаварийной автоматикой, такое устройство называется реклоузером. Преимущества и недостаткиКак и любой механизм или устройство данный выключатель тоже имеет свои положительные и отрицательные стороны и понимание их при выборе очень важно. Преимущества
Недостатки
Особенности выбораДля того чтобы правильно подобрать данный вид высоковольтных выключателей, в соответствии с местными условиями работы и конкретного оборудования, стоит обратить внимание на следующие критерии:
Самые распространённые модели Настройка, установка и включение в работу высоковольтных вакуумных выключателей это трудоемкий процесс, от которого напрямую зависит вся дальнейшая работа энергосистемы, а также всех элементов и оборудования, подключаемого к ним, поэтому все работы лучше положить на плечи квалифицированного инженерно-электротехнического персонала. Управление вакуумным выключателем должно выполняться чётко и по определённым командам, от этого зависит жизнь и здоровье людей работающих на питаемом оборудовании. Видео вакуумный выключательamperof.ru Вакуумный выключатель - конструкция и принцип работы :: SYL.ruВакуумный выключатель - это новейший высоковольтный коммутационный аппарат, который получил широкое распространение в распределительных сетях. Что это за устройство? Общие сведенияВакуумный выключатель – высоковольтный аппарат для коммутации (периодические отключения и включения) электрического переменного тока в рабочих и аварийных режимах (короткие замыкания). Электрическая дуга, которая возникает между контактами устройства во время короткого замыкания, гасится. По всему миру такой прибор, как вакуумный выключатель, завоевывает все большую популярность по сравнению со своими предшественниками (масляными и маломасляными аппаратами). В сетях с напряжением до 35 киловольт в Китае их использование составляет почти 100 %, в развитых странах Европы достигает 70%. КонструкцияВакуумный выключатель состоит из двух основных элементов: подвижного и неподвижного контактов. У прибора есть три полюса, на которые установлены пофазно встроенные электромагнитные приводы. Они размещены на одном основании. Фазные приводы, которые расположены внутри выключателя, соединены механически между собой общим валом, синхронизирующим фазы, предохраняющим от режимов неполных фаз, задействующим дополнительные контакты. Также он механически блокирует соседние распределительные устройства, управляет индикацией положения контактов выключателя. Принцип работыВакуумный выключатель (10 кВ, 6 кВ, 35 кВ – не имеет значения) обладает определенным принципом работы. Когда размыкаются контакты, в промежутке (в вакууме) ток коммутации создает электрический разряд – дугу. Ее существование поддерживается за счет испаряющегося металла с поверхности самих контактов в промежуток с вакуумом. Образованная парами ионизированного металла плазма – проводящий элемент. Она поддерживает условия протекания электрического тока. В тот момент, когда кривая переменного тока проходит через ноль, электрическая дуга начинает гаснуть, а пары металла фактически мгновенно (за десять микросекунд) восстанавливают электрическую прочность вакуума, конденсируясь на поверхностях контактов и внутренностях дугогасящей камеры. В это время восстанавливается напряжение на контактах, которые к тому моменту уже разведены. Если остаются после восстановления напряжения перегретые локальные участки, то они могут стать источниками эмиссии частичек заряженных, что вызовет пробой вакуума и протекание тока. Для этого используют управление дугой, поток тепла равномерно распределяют на контактах. Вакуумный выключатель, цена на который зависит от фирмы-производителя, благодаря своим эксплуатационных свойствам, может сэкономить значительное количество ресурсов. В зависимости от напряжения, изготовителя, изоляции цены могут колебатся от 1500 у.е. до 10000 у.е. ДостоинстваВакуумный выключатель 6 кВ – 35 кВ обладает безусловными преимуществами перед другими типами коммутационных устройств подобного назначения. Перечислим их.
Кроме того, обязательно нужно упомянуть и следующие параметры.
www.syl.ru Вакуумный выключатель - устройство и принцип работыВакуумный выключатель представляет собой высоковольтное коммутационное устройство нового типа. Данная разновидность оборудования приобретает заслуженную популярность, вытесняя конкурирующие с ней маломасляные и электромагнитные выключатели. Под коммутацией понимаются периодические подключения и отключения аппарата. За счет включения и отключения начинается или прекращается подача тока в рабочих режимах. Также выключатель используется в аварийной ситуации (при коротком замыкании). В этом случае электрическая дуга, находящаяся между контактами, прекращает свое существование. Достоинства и недостаткиВакуумный выключатель имеет множество преимуществ в сравнении с электромагнитными и масляными:
Недостатки вакуумных выключателей:
Конструктивные особенностиКонструкция вакуумного выключателя включает два элемента: подвижный и неподвижный контакты. Устройство оснащается тремя полюсами, на каждом из которых имеются пофазно установленные электромагнитные приводы. Эти приводы монтируются на одном основании. Размещенные внутри прибора фазные приводы соединяются друг с другом за счет вала, который осуществляет синхронизацию фаз и защищает от неполных фаз. Кроме того, вал предназначен для механической блокировки расположенных поблизости распределительных систем и управления индикацией расположения контактов. В качестве примера рассмотрим особенности вакуумного выключателя от компании «Таврида Электрик» (серия BB/TEL). Условные обозначения:
На рисунке видно, что вакуумный выключатель нагрузки включает в себя три полюса, которые имеют пофазно встроенные приводы электромагнитного типа. Приводы установлены на общем основании. Все приводы соединяются друг с другом при помощи вала. Особенности одного из полюсов с номинальным током 2 тысячи ампер показаны на рисунке ниже. Условные обозначения:
Магнитный привод может располагаться в одном из двух положений: «включено» или «выключено». Закрепление якоря в указанных положениях осуществляется без использования механических щеколд. Фиксация возможна благодаря упругой пружине в положении «выключено» и кольцевому магниту в положении «включено». Подключение и отключение производится за счет передачи управляющих импульсов разнополярных напряжений на обмоточную катушку привода. Принцип работыПри размыкании контактов в вакууме коммутируемый ток провоцирует электрический разряд — вакуумную дугу, которая существует благодаря металлу, исходящему в виде испарений от поверхности контактов в период вакуумного промежутка. Ионизированные пары образуют проводящую плазму, которая способствует току между контактами вплоть до его прохода через ноль. Когда ток перешел через ноль, дуга прекращает свое существование, а металлические пары стремительно (в течение 8-10 микросекунд) образовывают конденсат на контактных поверхностях и других частях дугогасящей камеры. Таким образом, воссоздается приложенное к контактам напряжение. Если после возобновления напряжения на контактной поверхности сохраняются перегретые места, они становятся источником продуцирования заряженных частиц, пробивающих вакуумный промежуток, через который затем проникает ток. Чтобы избежать таких отказов, нужно управлять дугой так, чтобы поток тепла распределялся по контактной поверхности как можно равномернее: на поверхность направляется продольная дуга, с таким же направлением, как и у тока. Такой принцип управления дугой реализован в дугогасящих камерах вакуумных выключателей серии BB/TEL. Модели вакуумных выключателейНиже рассмотрим технические характеристики популярных моделей выключателей. ВВЭ-М-10-20Аббревиатура расшифровывается как «выключатель вакуумный электромагнитный модернизированный». Число 10 обозначает номинальное напряжение — 10 кВт, а 20 — указывает на номинальный ток отключения. Устройство монтируется в КРУ следующих видов: К-104, К-49, К-59 и КМ-1Ф. Выключатели ВВЭ-М-10-20 могут без каких-либо проблем быть заменены на модели ВКЭ-10 или ВК-10. Благодаря используемой схеме управления, можно достичь следующих характеристик системы:
Выключатели могут эксплуатироваться при соблюдении следующих параметров:
Срок эксплуатации выключателя до проведения ремонта средней сложности составляет примерно 10 лет. Капитальный ремонт, согласно заявлению производителя, предстоит не ранее, чем через 25 лет. Вес выключателя — 93 килограмма. Включение устройства производится благодаря тяговому усилию магнита подключения. Время включения — 1/10 секунды, время отключения — 1/50 секунды. ВВЭ-М-10-40Прибор рассчитан на номинальный ток отключения в 40 кА. Монтируется в КРУ моделей К-59 и К-105. Кроме того, ВВЭ-М-10-40 применяется в качестве замены масляных и электромагнитных выключателей во всех разновидностях распределительных систем. Управленческая схема и эксплуатационные условия для этого выключателя такие же, как и в случае с моделью ВВЭ-М-10-20. ВВТЭ-М-10-20Данный выключатель работает на постоянном или переменном токе. Может устанавливаться в ячейки таких разновидностей, как КРУЭ-6П, 2КВЭ-6М, КРУП-6П. Модель может применяться как замена масляных выключателей во всех типах распределительных приборов. Аппарат используется в нефтегазовой промышленности, высокомощной экскаваторной технике, мобильных электрогенерирующих станциях, электроподстанциях, шахтах и метрополитенах. Также устройство применяется в оборудовании для оросительных систем и на промышленных предприятиях различных отраслей. energomir.biz Устройство и принцип действия вакуумного выключателяВыключатель состоит из трех полюсов, установленных на металлическом основании, в котором размещены пофазные электромагнитные приводы с магнитной защелкой, удерживающей выключатель неограниченно долго во включенном положении после прерывания тока в катушке электромагнита привода. Остальные узлы полюсов размещаются в изоляционном корпусе из прозрачного механически прочного и дугостойкого полимерного материала (лексана), который предохраняет их от возможных в эксплуатации механических повреждений и воздействий электрической дуги тока короткого замыкания. Все три полюса имеют одинаковую конструкцию. Включение выключателяКомандой на включение от блока управления подается постоянное напряжение на катушку электромагнита 9 (смотри рисунок 1).
Рисунок 1 – Полюс вакуумного выключателя Под действием электромагнитных сил якорь 11 начинает двигаться вверх и через пружину поджатия 6 заставляет двигаться тяговый изолятор 5 и подвижный контакт 3, сжимая при этом пружину отключения 7. После замыкания контактов 1 и 3 якорь продолжает двигаться еще 2 мм до упора, сжимая пружину 6 и создавая необходимое поджатие между контактами выключателя в вакуумной дугогасительной камере (ВДК). Общий ход якоря составляет 8 мм, а ход подвижного контакта 6 мм. После снятия напряжения якорь остается во включенном положении благодаря остаточной индукции в электромагните 10. Отключение выключателяКомандой на отключение от блока управления на катушку 9 подается напряжение противоположной полярности, чем при включении. Магнит 10 при этом частично размагничивается, якорь 11 снимается с магнитной защелки и под действием пружин 7 и 6 перемещается совместно с подвижными частями выключателя в отключенное положение. В этом положении они удерживаются силой отключающей пружины 7. Ручное отключение осуществляется воздействием на кнопку ручного отключения, которая через толкатель 15, шарнирно связанный с валом 8, и через кулачок 7 с якорем 12, срывает якорь с магнитной защелки и отключает выключатель. Конструкцию полюса вакуумного выключателя можно подробно рассмотреть, используя файл «Конструкция полюса ВВ». Устройство вакуумной дугогасительной камерыОдним из основных элементов выключателя является вакуумная дугогасительная камера (ВДК), разработанная специалистами предприятия «Таврида Электрик». ВДК серии TEL выпускается «Таврида Электрик» с применением последних достижений современных технологий. Она имеет малые габариты и массу. Износ контактов при совершении 50000 операций отключения номинального тока не превышает 1 мм. Конструкция вдкКорпус ВДК (Рисунок 2) состоит из двух керамических изоляторов 2 и 6 и медного экрана 4, припаиваемого к изоляторам.
Рисунок 2- Разрез вакуумной дугогасительной камеры Конструктивными особенностями ВДК являются чашеобразная форма керамических изоляторов и сварной сильфон 7, значительно снизившие вес и габариты ВДК. Сильфон припаивается к изолятору 6 и выводу 8, обеспечивая возможность перемещения подвижного контакта 5 без нарушения герметичности ВДК. На торцевые части неподвижного 3 и подвижного 5 контактов припаяны пластины из металлокерамики, обеспечивающие им высокую износостойкость. Выводы 1 и 8 служат для соединения с выводами выключателя. Аксиальное магнитное поле в межконтактном промежутке создается путем выполнения в контактах специальных разрезов (на рис.4.2 не показаны). Но можно посмотреть, как это выполнено в ВДК, выпускаемых концерном «Сименс» (Рисунок 3).
Рисунок 3 – Разрезы в контактах вакуумного выключателя концерна « Сименс» За счет аксиального магнитного поля дуга не концентрируется, а находится в диффузионном состоянии на всей поверхности контактов, что видно на рисунке 4, где приведена фотография дуги.
Рисунок 4- Фотографии дуги между контактами вакуумного выключателя концерна « Сименс» Это значительно снижает износ контактов, повышает отключающую способность и коммутационный ресурс выключателя. studfiles.net Вакуумный выключатель | Блог инженера теплоэнергетикаЗдравствуйте! Вакуумный выключатель — это коммутационный аппарат, применяемый для коммутации переменного электрического тока частотой 50 Гц номинального значения в силовых цепях высокого напряжения, а также для защиты оборудования от коротких замыканий. Доля применения этого вида выключателей в высоковольтных сетях составляет около 60% всех коммутационных аппаратов напряжением до 35 кВ. Использование в линиях 110 кВ, пока только начинает набирать обороты. Работающее оборудование еще не исчерпало свой ресурс и заменяется постепенно. Чем же обоснован спрос на этот вид коммутационных аппаратов? Давайте разберемся: узнаем, принцип работы, конструктивные особенности «вакуумника», коснемся преимуществ, недостатков и характеристик.
ВидыВакуумные аппараты имеют следующую классификацию: • Применяемые в сетях напряжением до 35 кВ. • Свыше 35 кВ. • Выключатели нагрузки. • Выкатного и стационарного исполнения. • Однополюсные и трехполюсные. Назначение«Вакуумники» используются в ячейках КРУ (комплектных распределительных устройствах) и для коммутации асинхронных двигателей. Наиболее целесообразно использование в сетях 6, 10, 35 кВ. Аппараты подходят для открытых распределительных устройств напряжением 110 кВ, комплектных трансформаторных подстанций, модернизации уже существующих линий, как альтернатива устаревшим воздушным и масляным устройствам. Вакуумный выключатель выполняет те же функции, что и его аналоги. Аппарат обеспечивает: 1. Гарантированную коммутацию оборудования персоналом в ручном и автоматическом режиме. 2. Отключение при возникновении аварийной ситуации за короткий срок. 3. Надежное прохождение электрических нагрузок. Отличие только в способе гашения дуги, возникающей при разрыве силовых контактов в момент срабатывания. У «воздушника» разряд буквально сдувается мощнейшим потоком воздуха, в масляных – создается диэлектрическая среда. А здесь в ход идет вакуум. Особенности конструкцииКаждая модификация низковольтного и высоковольтного вакуумного выключателя различается по своей компоновочной схеме. Это связано с работой при разном номинале значения тока и напряжения. Производители тоже не остаются в стороне. Каждый реализует свои инновационные идеи в железе, что сказывается на комплектности аппарата дополнительными элементами и компоновке. Мы же не будем разбираться в фирменных «фишках», а посмотрим на конструкцию аппарата в целом и разберемся, как он устроен и работает. Выключатель состоит из общего корпуса с приводом коммутации, на котором закреплены 3 полюса силовых цепей. Внутри каждого установлена герметичная вакуумная камера, состоящая из контактной группы и специальных экранов, защищающих внутренние изолирующие поверхности от металлического налета, вследствие эрозии контактов.
Контактная система включает 2 элемента: неподвижный контакт, жестко закрепленный к нижнему фланцу, и подвижный, соединенный с верхним фланцем так, что герметичность вакуумной дугогасительной камеры не нарушается.
Принцип действия выключателя сводится к размыканию подвижных контактов трех полюсов одновременно посредством приводного пружинного механизма вручную или автоматически. Управление происходит по стандартным релейным схемам либо посредством электронных блоков коммутации. Эти элементы могут устанавливаться непосредственно на корпусе выключателя или сделаны в выносном исполнении в виде специальной панели (пульта) или шкафа. Способ гашения дугиРабота выключателя основана на определенных физических процессах, независимо от номинала напряжения аппарата. Рассмотрим подробную схему функционирования. Оба контакта работают в вакуумной среде, достигаемой за счет удаления газов из дугогасительной камеры. Благодаря этому достигается высокая диэлектрическая прочность. Во время отключения аппарата приводом, между контактами образуется вакуумный зазор. При размыкании поверхностей появляется металлический пар, через который продолжает протекать электрический ток нагрузки. Под действием высокого напряжения, ионы металла движутся в одном направлении, и нагреваются до состояния плазмы.
Выключатель работает на переменном токе, который меняет свое направление по синусоидальному закону. При его нулевом значении происходит угасание дуги, а ионы металла больше не выделяются и оседают на поверхностях контакта или электростатических экранах дугогасительной камеры. Одновременно, в промежутке между контактами образуется вакуум, который препятствует дальнейшему протеканию тока нагрузки и в следующий полупериод синусоиды дуговой разряд не может возникнуть. Благодаря такому принципу работы, обеспечивается хорошее быстродействие, а разрушение контактов при разряде минимальное. ПреимуществаВсе свои положительные качества вакуумные выключатели проявляют в электроустановках, где совершается большое количество коммутаций. Поэтому аппараты работают особо эффективно в системах управления трансформаторов и электродвигателей. Выделим следующие преимущества: • Высокая надежность по сравнению с масляными или воздушными выключателями. Что это значит? Количество отказов вакуумных выключателей существенно ниже, чем у вышеупомянутых коммутационных устройств. Это с уверенностью можно назвать главным преимуществом. • Длительный срок эксплуатации. Выключатель способен прослужить 25 лет, после чего его заменяют новым. • Быстродействие. Причина этому — более серьезный показатель вакуума на пробой электрическим током, чем масло или воздушная среда. Поэтому ход контактов дугогасительной камеры у выключателя составляет всего 6—10 мм, против 100 мм у масляных моделей. Скорость срабатывания около 2 мс, то есть, очень быстро. Вдобавок вакуумная конструкция обладает длительным механическим ресурсом. • Низкие эксплуатационные расходы. Это обусловлено дугогосящей средой. В тех же воздушных или масляных выключателях есть необходимость в пополнении оной. Вакууму ничего подобного не нужно. Полюса изготавливаются в герметичном и неразборном исполнении. • Относительная простота конструкции. Нет дополнительных элементов в виде масляных баков или компрессорных установок, за которыми требуется постоянно следить и обслуживать. • Выключатель справляется со своими функциями одинаково эффективно независимо от ориентации в пространстве. • Высокая коммутационная стойкость. Выключатель без ревизии и ремонта способен выдержать до 20 тыс. отключений с рабочей величиной токов и до 200 отключений при токе КЗ (ресурс зависит от конкретной модификации аппарата и величины тока КЗ). Ни один вид выключателей не способен обеспечить такой рабочий срок без профилактических мероприятий. • Удобство ремонта и обслуживания. Вся конструкция построена по блочному принципу. Один заменяется на другой без необходимости разбора и восстановления. • Малые габариты. При одних и тех же рабочих значениях токов и напряжений, размеры и масса вакуумного выключателя будут существенно меньше, чем аналогов. • Безопасность. Отсутствие утечек масла или газа определяют высокую степень пожарной и экологической безопасности коммутационного аппарата. Срабатывает вакуумный выключатель тише, нежели воздушник. Последний «бьет» очень громко, как выстрел ружья, который слышно за 500 м. НедостаткиЕсли с достоинствами конструкции все предельно понятно, то с минусами немного сложнее. Они несущественны. Но определенного внимания заслуживают. • Более высокая стоимость по сравнению с аналогами. Да, вакуумный аппарат дороже, но эксплуатационные расходы ниже. • Возможность разгерметизации вакуумной камеры, вследствие ее повреждения. Случается такое очень и очень редко, производители уделяют качеству продукции должное внимание. • При коммутации небольших токов возможны перенапряжения. Поэтому в связке с «вакуумником» должна устанавливаться соответствующая защита для оборудования. Эксплуатация и техническое обслуживаниеНеприхотливые в обслуживании вакуумные выключатели рекомендуется проверять не реже 1 раза в 4 года. Но периодичность может быть иная. Все зависит от конструктивного исполнения коммутационного аппарата и регламентируется в технической документации. Обслуживание вакуумных выключателей подразумевает проверку изоляторов на наличие трещин, сколов, загрязнения и следов разрядов. Камера полюса герметичная, вакуум сохраняется весь срок службы устройства. Поэтому полюса не ремонтируют, а заменяют целиком. Вдобавок проводятся различные электротехнические испытания: • Измерение сопротивления изоляции. • Испытание повышенным напряжением. • Проверка механических частей. • Замер времени срабатывания. • Осмотр состояния контактов (метод основан на измерении сопротивления постоянному току). После всех проведенных испытаний составляется нормативный документ, свидетельствующий о работоспособности аппарата или его непригодности к дальнейшей эксплуатации. Рекомендации по выборуЧтобы правильно подобрать вакуумный выключатель, следует учесть ряд показателей: • Характеристики оборудования, для которого устанавливается аппарат. • Номинальные значения напряжения, сопротивления и мощности. • Величина токов отключения и динамическая стойкость. • Мощность дуги. • Тип управления. О производителяхСегодня вакуумные выключатели выпускают множество фирм, среди которых особо выделяются: General Electric, Siemens, ABB, группа «Таврида Электрик» и другие известные бренды. Специалисты считают, что вакуумные выключатели — перспективная разновидность коммутационных устройств. Благодаря своим достоинствам и высоким эксплуатационным параметрам, эти аппараты наиболее приемлемы в использовании. Конструкции постоянно усовершенствуются, а характеристики улучшаются. Так, в 2007 г. появились опытные образцы, рассчитанные на функционирование в сетях напряжением 220 кВ. Но производители не останавливаются на достигнутом результате, ведутся разработки по созданию вакуумных дугогасительных камер, рассчитанных на 750 кВ. teplosniks.ru Принцип работы вакуумного выключателя
Включение и отключение коммутационного аппарата осуществляется за счет соответствующих пружин. Срабатывание пружин осуществляется воздействием специальных электромагнитов (соленоидов) включения и отключения, либо нажатием кнопок включения и отключения непосредственно в приводе ВВ.
Перед включением выключателя необходимо привести в рабочее положение пружину включения, то есть взвести ее. Взвод пружины происходит при подаче оперативного тока на электродвигатель привода ВВ. При отсутствии возможности подачи оперативного тока, например при обесточении распределительного щита постоянного тока, взвести пружину можно вручную при помощи специальной рукоятки.
Итак, для включения выключателя дистанционно, через ключ управления подается оперативный ток (как правило постоянный) на соленоид включения. Для управления выключателем с места нажимается кнопка включения. В обоих случаях происходит воздействие на защелку включения, которая освобождает пружину включения, которая включает вакуумный выключатель. При этом заводится пружина отключения. Электрическая схема привода устроена таким образом, что после включения аппарата происходит автоматический взвод пружины включения.
Достоинства и недостатки вакуумных выключателей
В электроустановках до 110 кВ широко применяются вакуумные выключатели, которые хорошо зарекомендовали себя своей высокой надежностью и практичностью. Среди достоинств ВВ следует выделить: - простая и надежная конструкция; - высокая коммутационная устойчивость; - сравнительно небольшие расходы на эксплуатацию и ремонт.
Не смотря на множество достоинств, как и у любого другого выключателя, у ВВ существуют свои недостатки: - возникновение коммутационных перенапряжений при отключениитоков нагрузки; - малый ресурс дугогасительной камеры при коммутации тока к.з. - сравнительно невысокая отключающая способность (по сравнению с элегазовыми и масляными аппаратами).
Масляный выключатель- это коммутационный аппарат, который предназначен для отключения токов нагрузки, зарядных, остаточных токов, а также автоматического отключения токов перегрузки и токов короткого замыкания. Ниже приведены основные сведения о данном выключателе. В качестве примера взяты широко распространенные в электроустановках 6(10) кВ выключатели типа ВМГ-133, ВПМ-10, ВМГ-10. КлассификацияПо принципу действия дугогасительного устройства :
Выключатели данных типов применяют в отапливаемых и в неотапливаемых помещениях распределительных устройств. Пружинный привод – привод ПП отключает и включает масляный выключатель за счет энергии специальных пружин. Электромагнитный привод – привод ПЭ включает коммутационный аппарат за счет энергии включающего электромагнита, а отключает – за счет энергии отключающего электромагнита, который действует на отключающие пружины
studfiles.net Устройство и принцип действия вакуумного выключателяВыключатель состоит из трех полюсов, установленных на металлическом основании, в котором размещены пофазные электромагнитные приводы с магнитной защелкой, удерживающей выключатель неограниченно долго во включенном положении после прерывания тока в катушке электромагнита привода. Остальные узлы полюсов размещаются в изоляционном корпусе из прозрачного механически прочного и дугостойкого полимерного материала (лексана), который предохраняет их от возможных в эксплуатации механических повреждений и воздействий электрической дуги тока короткого замыкания. Все три полюса имеют одинаковую конструкцию. Включение выключателяКомандой на включение от блока управления подается постоянное напряжение на катушку электромагнита 9 (смотри рисунок 1).
Рисунок 1 – Полюс вакуумного выключателя Под действием электромагнитных сил якорь 11 начинает двигаться вверх и через пружину поджатия 6 заставляет двигаться тяговый изолятор 5 и подвижный контакт 3, сжимая при этом пружину отключения 7. После замыкания контактов 1 и 3 якорь продолжает двигаться еще 2 мм до упора, сжимая пружину 6 и создавая необходимое поджатие между контактами выключателя в вакуумной дугогасительной камере (ВДК). Общий ход якоря составляет 8 мм, а ход подвижного контакта 6 мм. После снятия напряжения якорь остается во включенном положении благодаря остаточной индукции в электромагните 10. Отключение выключателяКомандой на отключение от блока управления на катушку 9 подается напряжение противоположной полярности, чем при включении. Магнит 10 при этом частично размагничивается, якорь 11 снимается с магнитной защелки и под действием пружин 7 и 6 перемещается совместно с подвижными частями выключателя в отключенное положение. В этом положении они удерживаются силой отключающей пружины 7. Ручное отключение осуществляется воздействием на кнопку ручного отключения, которая через толкатель 15, шарнирно связанный с валом 8, и через кулачок 7 с якорем 12, срывает якорь с магнитной защелки и отключает выключатель. Конструкцию полюса вакуумного выключателя можно подробно рассмотреть, используя файл «Конструкция полюса ВВ». Устройство вакуумной дугогасительной камерыОдним из основных элементов выключателя является вакуумная дугогасительная камера (ВДК), разработанная специалистами предприятия «Таврида Электрик». ВДК серии TEL выпускается «Таврида Электрик» с применением последних достижений современных технологий. Она имеет малые габариты и массу. Износ контактов при совершении 50000 операций отключения номинального тока не превышает 1 мм. Конструкция вдкКорпус ВДК (Рисунок 2) состоит из двух керамических изоляторов 2 и 6 и медного экрана 4, припаиваемого к изоляторам.
Рисунок 2- Разрез вакуумной дугогасительной камеры Конструктивными особенностями ВДК являются чашеобразная форма керамических изоляторов и сварной сильфон 7, значительно снизившие вес и габариты ВДК. Сильфон припаивается к изолятору 6 и выводу 8, обеспечивая возможность перемещения подвижного контакта 5 без нарушения герметичности ВДК. На торцевые части неподвижного 3 и подвижного 5 контактов припаяны пластины из металлокерамики, обеспечивающие им высокую износостойкость. Выводы 1 и 8 служат для соединения с выводами выключателя. Аксиальное магнитное поле в межконтактном промежутке создается путем выполнения в контактах специальных разрезов (на рис.4.2 не показаны). Но можно посмотреть, как это выполнено в ВДК, выпускаемых концерном «Сименс» (Рисунок 3).
Рисунок 3 – Разрезы в контактах вакуумного выключателя концерна « Сименс» За счет аксиального магнитного поля дуга не концентрируется, а находится в диффузионном состоянии на всей поверхности контактов, что видно на рисунке 4, где приведена фотография дуги.
Рисунок 4- Фотографии дуги между контактами вакуумного выключателя концерна « Сименс» Это значительно снижает износ контактов, повышает отключающую способность и коммутационный ресурс выключателя. studfiles.net |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
Механизм гашения дуги в вакуумных выключателях основан на высокой электрической прочности и усиленных диэлектрических свойствах вакуума. В момент размыкания контактов в вакуумном промежутке возникает электрическая дуга, которая поддерживается за счет металла, испаряющегося с поверхности контактов. При переходе тока через ноль, происходит гашение дуги и восстановление диэлектрических свойств вакуумного промежутка, и дуга между разомкнутыми контактами больше не возникает. Из-за большой электрической прочности вакуума гашение дуги может произойти до перехода тока через ноль, это явление называют срезом тока. Срез тока негативно влияет на сеть, так как вызывает коммутационные перенапряжения, которые могут достигать огромных величин.
Вот несколько самых распространенных моделей ВВЭ-М-10–20, ВВЭ-М-10–40, ВВТЭ-М-10–20, а на рисунке указано как их расшифровывать и структура условных обозначений, так как модели могут содержать в своём названии до 10–12 букв и цифр. Почти все они являются заменой устаревших масляных выключателей, а работать могут как для коммутации цепей переменного тока, так и постоянного.
