Вакуумный выключатель отключается путем приведения в действие функции «Выкл.», либо с помощью магнита, либо кнопкой. Порядок действий в основном такой же, как и для первой функции. Здесь также задействованы пружины исполнительного механизма, состояние которых контролируется механизмом расцепления исполнительного механизма.
Вакуумный выключатель: устройство и принцип работы нюансы выбора и подключения. Как работает вакуумный выключатель.
Система пружин обеспечивает оптимальную скорость вращения якоря и снижает переходное сопротивление. Двигатель выключателя встроен в единый корпус, в котором также размещены кинематический блок и цепи управления и контроля функций. Автоматический выключатель имеет три полюса, отделенных друг от друга.
Надежность устройств может быть оценена по следующим критериям: Частота отказов, время ремонта, частота и продолжительность проверок и текущих ремонтов. Если сравнить вакуумные автоматические выключатели с другими типами автоматических выключателей, то окажется, что при одинаковой частоте отказов и одинаковом времени восстановления после аварийной ситуации, другие автоматические выключатели проигрывают по частоте и продолжительности ремонтов.
- Чтобы проверить вакуумный выключатель, не нужно масляного и компрессорного хозяйства, соответственно не нужно тратить деньги на их содержание, как в случае с другими типами выключателей.
- Также вакуумная камера, в которой гасится электрическая дуга, не требует никакого пополнения внутренней среды, как в случае масляного или элегазового выключателя.
- Также вакуумные выключатели отличаются высокой коммутационной износостойкостью, благодаря чему можно сократить расходы на его обслуживание.
- За счет этого сокращаются и перерывы в электроснабжении из-за редко проводимых регламентных работ.
Эксперт в области технологий, электротехники и электроники Спросите «Специалиста по модернизации энергетики».
Конструкции вакуумных автоматических выключателей | Высоковольтные автоматические выключатели Конечно, разрушающая сила самого вакуума намного выше, чем у воздушных или масляных дугогасительных агентов. Не стесняйтесь звонить мне!
Характеристики вакуумных выключателей
В вакуумных прерывателях такой высокий механический ресурс достигается благодаря тому, что ход контактов вакуумного прерывателя составляет 6-10 мм при напряжении 6-10 кВ. Ход контактов масляных и электромагнитных выключателей составляет 100-200 мм при том же напряжении, поэтому механизм коммутации более сложный.
Сложная конструкция других автоматических выключателей требует больших затрат на выполнение функций включения и отключения, что приводит к постоянной необходимости обслуживания и осмотра рабочих компонентов.
Высокая коммутационная способность и механический ресурс позволяют использовать вакуумные выключатели в цепях с частыми переключениями: для трансформаторов в сталеплавильных печах; для коммутации насосов, компрессоров и т.д.
Что это такое и для чего нужно
Назначение этих выключателей следующее:
- О беспечении надежной коммутации электрической цепи в рабочем и аварийном режиме за минимально возможное время.
- Л иквидации аварийных отключений воздушных линий за счет возможности автоматического повторного включения.
Разработка первых прототипов началась в 1930-х годах. В то время не существовало передовых технических решений для производства устройств, способных поддерживать глубокий вакуум. Поэтому первые прототипы автоматических выключателей были способны отключать только малые токи до 40 кВ.
После продолжительных исследований в 1957 году удалось объяснить процессы, связанные с образованием электрической дуги в разбавленных газах. Дальнейшие усилия исследователей в течение 20 лет были направлены на поиск способов предотвращения возникновения вспышек, способов избежать загрязнения внутренних частей дуговой камеры металлическими частицами, проблем утечки и методов экранирования.
В результате были разработаны вакуумные выключатели — высоковольтные коммутационные устройства, которые могут работать в трехфазных сетях переменного тока. Диапазон напряжения выключателей охватывает системы до 1000 В, а также 220 кВ.
Принцип действия
Для гашения дуги между контактами выключателя используется сильно разбавленная газообразная среда, так называемый технический вакуум. Поскольку электрическая мощность вакуума во много раз выше, чем у любого другого газа, можно создавать быстродействующие малогабаритные распределительные устройства.
Рассмотрим подробнее принцип гашения дуги. Когда контакты размыкаются в вакууме, между ними возникает электрический разряд, который поддерживается испарением металла на поверхности. Проводником электрического тока является плазма.
Поскольку переменный ток со временем изменяется не только по силе, но и по направлению, дуга гаснет, когда синусоида проходит через ноль. Частицы металла между контактами за короткое время (от 7 до 10 микросекунд) оседают на контактах и на стенках камеры. Это приводит к восстановлению электрического сопротивления пространства между контактами.
к содержанию ↑
Устройство выключателей вакуумного исполнения
Существует большое разнообразие вакуумных прерывателей по своей конструкции. Поэтому трудно охарактеризовать эти устройства в целом. Однако, несмотря на различия в конструкции, принцип действия остается неизменным.
Блок-схема ВН: 1 — верхний отвод; 2 — вакуумная камера; 3 — полимерный изолятор; 4 — нижний отвод; 5 — ленточный контакт; 6 — силовая пружина; 7 — тяга; 8 — исполнительная пружина; 9 — передаточный рычаг; 10 — приводной вал; 11 — блок отключения; 12 — корпус.
Здесь представлен обзор трехполюсного вакуумного выключателя, оснащенного пружинным двигателем. Это устройство предназначено для внутренней или наружной установки. В любом случае они устанавливаются в специальных металлических корпусах.
Эти устройства могут использоваться в самых разных областях. Однако существуют некоторые ограничения.
Например, вакуумные прерыватели не подходят для установки в следующих средах:
- помещения, где пожаро-, взрывоопасная атмосфера;
- установки, конструктивно предусматривающие частую коммутацию;
- установки мобильного (передвижного) типа;
- энергетические системы морских и речных судов.
Как правило, существует две конструкции вакуумных прерывателей:
- Под стационарную инсталляцию.
- Под инсталляцию с аппаратной тележкой.
Независимо от конструкции, в зоне корпуса устройства находятся три полюса, которые оснащены дугогасительными камерами.
Внутри камер вакуумного прерывателя находятся подвижные контакторы, приводимые в действие пружинным моторным механизмом. Завершает корпус лицевая панель, на которой расположены элементы индикации и управления.
Основные внешние элементы выключателя: 1 — полюса устройства; 2 — блокировочный механизм для приведения в действие; 3 — подъемное окно; 4 — механическая ручка для блокировки внешних цепей.
Три полюса главной цепи имеют столбчатую форму. Расположение полюсов, как правило, находится на задней стороне рамы привода пружинного двигателя. Каждый полюс оснащен дугогасительной камерой, окруженной пластиковым изолятором. Корпус изолятора ребристый для увеличения электрического сопротивления.
В каждой вакуумной камере находится контактное поле, состоящее из двух элементов — подвижного и неподвижного контактного элемента. Подвижный контактный элемент соединен с механизмом переключения через натяжной изолятор. Контактный элемент также соединен с нижним контактным штифтом. Неподвижный контактный элемент соединен с верхним контактным штифтом через конусное соединение.
Как работает привод выключателя?
Подвижные контакты вакуумных камер механически соединены с приводным валом пружинного двигателя. Благодаря предварительно нагруженной силовой пружине (которая находится в натянутом состоянии) привод можно легко активировать простым нажатием кнопки управления или другого механизма.
Установка и подключение прибора
Перед установкой вакуумного выключателя необходимо проверить все доступные снаружи компоненты на наличие повреждений и дефектов. После этого изоляционные поверхности полюсов следует очистить сухой безворсовой тканью.
Если изоляционные поверхности сломаны, потрескались или деформированы, не вставляйте в систему никаких устройств. Необходимо проверить подключение вторичных цепей и соединение полюсов.
Осмотр установленного блока. Здесь важно тщательно проверить каждую деталь, каждый крепежный элемент. Высоковольтное оборудование не терпит даже малейших неисправностей.
Перед установкой следует проверить работу сетевого выключателя, включив его вручную (без отключения), и убедиться, что индикаторы на панели управления находятся в правильном положении. Затем следует проверить правильность установки крышек полюсов. Для устройств номиналом 1600 A и выше перед установкой необходимо снять защитные крышки.
Подключение непосредственно в сеть
Перед подключением к клеммам автоматического выключателя необходимо зачистить клеммы силовых кабелей.
Процедура зачистки зависит от используемого материала клемм:
- Для медных и алюминиевых клемм без дополнительного покрытия зачистка осуществляется наждачной бумагой зернистостью М20 или ниже, с последующим обезжириванием поверхности металла.
- Если клеммы медные или алюминиевые покрыты слоем серебра, их достаточно очистить безворсовой тканью.
Недопустимо использовать кабели, у которых серебряное покрытие клемм повреждено более чем на 5%. В этом случае необходимо заменить поврежденный компонент. Подробнее о кабельных клеммах читайте в этом материале.
Внешние проводники должны быть подсоединены к клеммам вакуумного прерывателя таким образом, чтобы клеммы не подвергались механическим воздействиям со стороны внешних проводников. Подключение осуществляется посредством винтового соединения с плоскими упругими металлическими шайбами.
Как производится заземление?
Устройства стационарного исполнения подключаются непосредственно к «заземляющему основанию» через резьбовое соединение (M12) в точке с маркировкой «заземление».
Конструктивные элементы опоры оборудования и рамы автоматического выключателя, через которые заземляется оборудование. Эти точки обычно обозначаются соответствующим символом рядом с конструктивным элементом.
Область контактной точки «заземления» перед подключением должна быть обезжирена. Выберите заземляющий проводник большого сечения (см. инструкции по подключению), гибкий проводник или многожильный провод. Смажьте контактные поверхности специальной смазкой (CYATIM-203), прежде чем поместить проводник на контактную площадку.
Выдвижная конструкция заземляется через компоненты тележки для оборудования. Вакуумный прерыватель заземляется через конструкцию тележки для оборудования, для которой также имеются крепежные элементы.
Принцип гашения электрической дуги
Когда контакты между поверхностями нарушаются, пространство ионизируется. Вакуумные прерыватели используют технологию, отличную от воздушных и масляных прерывателей. Основной принцип заключается в том, что в идеальном вакууме нет вещества, способного испускать заряженные частицы.
Поэтому в момент разделения контактов, благодаря разности потенциалов, единственным источником ионизации являются раскаленные пары металла. Они продолжают двигаться между контактными поверхностями, но когда синусоидальный электрический ток проходит через ноль, заряженные частицы теряют энергию для ионизации и удаляются, а их место занимает пустое пространство с высокой электрической плотностью, и дуга взрывается. Ионы металла прилипают к ближайшей поверхности — контактам или стенкам камеры.
Такой режим работы сокращает время, необходимое для разрыва дуги, и дает много преимуществ по сравнению с другими типами коммутационных устройств. Однако чрезмерные коммутационные удары могут деформировать поверхность, препятствуя нормальному замыканию контактов, увеличивая сопротивление переключения и вызывая перегрев вакуумной камеры.
Эксплуатация и техническое обслуживание
Вакуумные прерыватели, не требующие особого ухода, следует проверять не реже одного раза в 4 года. Однако интервалы могут быть разными. Они зависят от типа прерывателя и указываются в технической документации. Техническое обслуживание вакуумных прерывателей включает в себя проверку изоляторов на наличие трещин, осколков, грязи и следов разряда.
Камера полюса должна быть герметично закрыта, а вакуум должен поддерживаться в течение всего срока службы устройства. Поэтому полюса не ремонтируются, а полностью заменяются.
Кроме того, проводятся различные электрические испытания:
- Измерение сопротивления изоляции.
- Испытание повышенным напряжением.
- Проверка механических частей.
- Замер времени срабатывания.
- Осмотр состояния контактов (метод основан на измерении сопротивления постоянному току).
После завершения всех испытаний выдается документ, удостоверяющий работоспособность или непригодность агрегата к дальнейшей эксплуатации.
