Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Содержание
  1. Высоковольтные вакуумные выключатели — устройство и рабочий принцип
  2. Высоковольтные вакуумные выключатели
  3. Устройство и рабочий принцип
  4. Типы выключателей вакуумного типа
  5. Область использования
  6. Характерности установки выключателя
  7. Как выполняется работа устройства?
  8. Характерности контроля и управления вакуумными выключателями?
  9. Показатели выбора ВВ
  10. Плюсы и минусы выключателей вакуумного типа
  11. Выключатель вакуумного типа: устройство и рабочий принцип + тонкости выбора и подсоединения
  12. Как действует высоковольтный вакуумный коммутатор?
  13. Устройство выключателей вакуумного выполнения
  14. Установка и подключение прибора
  15. Как подобрать выключатель вакуумного типа?
  16. Выводы и полезное видео по теме
  17. Для чего нужен выключатель вакуумного типа и как он функционирует: разбираемся по пунктам
  18. История создания
  19. Устройство и рабочий принцип
  20. Характерности использования и эксплуатации
  21. Типы выключателей вакуумного типа
  22. Особенности конструкции
  23. Область использования
  24. Разновидности выключателей вакуумного типа
  25. Преимущества вакуумного переключателя
  26. Плюсы и минусы
  27. Важные факторы подбора
  28. Характерности контроля и управления вакуумными выключателями?
  29. Видео выключатель вакуумного типа

Высоковольтные вакуумные выключатели — устройство и рабочий принцип

Среди современного высоковольтного оборудования, который предназначен для коммутации электро цепей в энергетике, особенное место отводится вакуумным выключателям. Они активно используются в сетях от 6 до 35 кВ и реже в схемах 110 или 220 кВ включительно.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Их минимальный ток выключения может составлять от 20 до 40 кА, а электродинамической стойкости — порядка 50?100. Общее время выключения таким выключателем нагрузки или аварии будет примерно 45 миллисекунд.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Каждая фаза цепи надежно отгорожена изоляторами и одновременно все оборудование конструктивно собрано на едином общем приводе. Шины подстанции подключаются на входные вывода выключателя, а отходящего присоединения — на выводные.
В середине вакуумной дугогасительной камеры работают силовые контакты, прижимаемые между собой таким образом, чтобы обеспечить небольшое переходное сопротивление и надежное прохождение токов как нагрузки, так и аварии.
Верхняя часть контактной системы стационарно закреплена, а нижняя под действием усилия привода способна передвигаться строго в осевом направлении.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

На картинке видно, что контактные пластины размещены в вакуумной камере и приводятся в движение тягами, управляемыми силами натяжения пружин и катушек электромагнитов. Вся данная конструкция расположена в середине системы изоляторов, исключающих появление токов утечек.
Стенки вакуумной камеры сделаны из очищенных металлов, сплавов и специализированных составов керамики, которые обеспечивают герметичность среды работы на протяжении многих лет. Чтобы исключить попадания воздуха при перемещениях подвижного контакта установлено сильфонное устройство.
Якорь электромагнита постоянного тока способен двигаться на замыкание силовых контактов или их разрыв за счёт смены полярности подаваемого на обмотку напряжения. Постоянный круговой магнит, встроенный в конструкцию привода, держит подвижную часть в любом сработанном положении.
Система пружин обеспечивает создание оптимальных скоростей передвижения якоря при коммутациях, исключения дребезга контактов и возможностей пробоев конструкции стенок.
В середине корпуса выключателя собрана кинематическая и электрическая схемы с синхронизирующим валом и дополнительными блок-контактами, обеспечивающими возможности контроля и управления положением выключателя в любом состоянии.
По собственным практичным задачам выключатель вакуумного типа ничем не отличается от других заменителей высоковольтного оборудования. Он обеспечивает:
1. надежное прохождение номинальных электрических мощностей при непрерывной эксплуатации;
2. возможности гарантированных коммутаций оборудования электротехническим персоналом в ручном или автоматическом режиме при своевременных переключениях для изменений комбинации работающей схемы;
3. автоматическую ликвидацию появляющихся аварий за минимально возможное время.
Значительное отличие вакуумного выключателя состоит в способе гашения электрической дуги, возникающей при разъединении контактов во время выключения. Если у его заменителей для этого создается среда сжатого воздуха, масла или элегаза, то тут работает вакуум.
Принцип гашения дуги в силовой схеме
Две контактных пластины работают в обстановке вакуума, образованного за счёт откачки газов из сосуда дугогасительной камеры до 10 -6 ?10 -8 Н/см2. При этом создается большая электрическая крепость, отличающаяся усиленными диэлектрическими качествами.
С самим началом движения приводом контактов на разъединение между ними возникает зазор, сразу содержащий вакуум. В середине него начинается процесс испарения нагретого металла контактных площадок.

Через эти пары продолжает протекать ток нагрузки. Он инициирует образование дополнительных электрических токов в газах, создающих дугу в обстановке вакуума, продолжающую формироваться за счёт испарения и отрыва паров металла.
Под действием приложенной разности потенциалов получившиеся ионы двигаются в конкретном направлении, создавая плазму.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

В ее обстановке длится протекание электротока, идет последующая ионизация.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Так как выключатель работает с переменным электротоком, то его направление в течение каждого полупериода меняется на противоположное. При переходе синусоиды через ноль ток отсутствует.

Благодаря этому дуга резко гаснет и обрывается, а отторгнутые ионы металла прекращают выделяться и за 7?10 микросекунд полностью оседают на ближайших поверхностях контактов или других частях дугогасящей камеры.
В данный момент электрическая крепость промежутка между силовыми контактами, заполненная вакуумом, фактически быстро восстанавливается, чем обеспечивается конечное выключение тока нагрузки. В следующем полупериоде синусоиды электродуга возникнуть уже не может.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Подобным образом, для прекращения действия электрической дуги в обстановке вакуума при размыкании силовых контактов достаточно электрическому току заменить собственное направление.
Технологичные характерности разных моделей
Конструкции выключателей вакуумного типа делаются для непрерывной эксплуатации на чистом воздухе или в закрытых сооружениях. Устройства установки снаружи производятся с цельнолитыми полюсами, сделанными с изоляцией из кремнийорганических материалов, а для работы внутри используют литые компаунды эпоксидных составов.
Вакуумные камеры на производстве делают снимающимися, оптимально настроенными для установки в литом корпусе. В середине них уже расположены силовые контакты из специализированных сортов легированных сплавов.

Они, благодаря примененному рабочему принципу и конструкции, предоставляют мягкое гашение электрической дуги, исключают возможности образования перенапряжений в схеме.
Многофункциональный электромагнитный привод применяется во всех конструкциях выключателей вакуумного типа. Он держит силовые контакты в замкнутом или отключенном состоянии за счёт энергии мощных магнитов.
Коммутация и фиксация контактной системы выполняется положением «магнитной щеколды», переключающей цепь магнитов на воссоединение или выключение подвижного якоря. Встроенные элементы с пружиной дают возможность выполнять ручные переключения электротехническому персоналу.
Для управления работой вакуумным выключателем применяются стандартные релейные схемы или электронные, микропроцессорные блоки, которые могут быть размещены конкретно в корпусе привода или сделаны выносными устройствами в некоторых шкафах, блоках или на панелях.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Плюсы и минусы выключателей вакуумного типа
относительную простоту конструкции;
пониженное электропотребление для изготовления переключений;
удобство ремонта, заключающееся в возможности блочной замены, вышедшей из строя, дугогасительной камеры;
способность выключателя работать при любой ориентации в пространстве;
очень высокую устойчивость к коммутационным нагрузкам;
устойчивость к появлению пожара и взрывов;
бесшумную работу при переключениях;
хорошую экологичность, исключающую засорение атмосферы.
Минусами конструкций считаются:
сравнительно невысокие допустимые токи номинальных и аварийных режимов;
возникновение коммутационных перенапряжений во время выключений невысоких индуктивных токов;
очень низкий ресурс дугогасящего устройства в отношении к ликвидации токов коротких замыканий.

Высоковольтные вакуумные выключатели

Для увеличения качества поставляемой от электро сетей энергии, распределительные устройства укомплектовываются современными высоковольтными выключателями с вакуумной дугогасительной средой. Благодаря качественному отличию от устаревших автовыключателей, вакуумная аппаратура применяется и для вновь сооружаемых подстанций, и для замены коммутационного оборудования на уже имеющихся.

Ряд плюсов вакуумных дугогасительных устройств обуславливается более успешным принципом гашения дуги, создаёт предпосылки для устранения аварийных режимов энергосистемы и дает возможность значительно снизить затраты на обслуживание.

Устройство и рабочий принцип

Вакуумные выключатели предназначаются для совершения коммутационных операций в электроснабжающих сетях большого напряжения. Конструктивно выключатель вакуумного типа состоит из трех некоторых полюсов или колонок (по одной на каждую фазу). Все колонки монтируются на одном приводе при помощи опорного изолятора из полимерного материала, фарфора или текстолита.

У любой из них имеются два вывода для подсоединения ошиновки.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Весь вид вакуумного автоматизированного выключателя
Устройство вакуумного выключателя.

Из картинки ниже видно, что в середине устройство состоит из 2-ух контактов, подведенных под подходящие потенциалы полюсов. Один из них создается подвижным, второй стационарным, как и в остальных типах выключателей. Силовые контакты вакуумного выключателя находятся в середине герметичной камеры, способной хранить вакуум в течении длительного срока времени (не один десяток лет).

Зачем в состав камеры включаются особые сплавы из металла и керамические добавки. Конкретно данный элемент стал яблоком раздора для реализации такого выключателя в 30-е годы прошлого столетия.
Новые технологии дают возможность сохранения вакуума в середине емкости, в том числе, с учетом динамических нагрузок, которые ей приходится испытывать во время коммутаций.

Для постоянного поддержания состояния сильно разреженной газовой среды, в середине вакуумной камеры, устройство укомплектовывается сильфонным элементом. Он исключает вероятность проникновения воздуха или иного газа вовнутрь вакуумной камеры при перемещении подвижного контакта.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Конструкция вакуумного выключателя
Принцип гашения электрической дуги.
При разрыве контактов между поверхностями появляется ионизация пространства.

Если в воздушных выключателях со способом электромагнитного дутья эту ионизацию искусственно растягивают на пару метров, а в элегазовых и масляных выключателях пытаются потушить диэлектрическим материалом, то в вакуумных используется абсолютно другая технология. Важный принцип построен на том, что в безупречном вакууме отсутствует какое-либо вещество, которое может к выделению заряженных частиц.

Благодаря этому в момент деления контактов, из-за разности потенциалов, одним источником ионизации являются пары раскаленного металла.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения
Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения
Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения
Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Они продолжают движение между контактными поверхностями, однако при переходе синусоиды электротока через ноль, заряженные частицы утрачивают энергию для ионизации и перемещения, их место быстро занимает свободное пространство с большой электрической прочностью и дуга рвется. Ионы металлов прилегают к ближайшей поверхности – контактам или стенкам камеры.

Такой рабочий принцип дает возможность уменьшить время на завершение горения дуги и предоставляет ряд плюсов, если сравнивать с остальными типами коммутационных аппаратов. Но чрезмерные коммутационные перенапряжения приводят к деформированию поверхности, что будет мешать нормальному замыканию контактов, повысит переходное сопротивление и вызовет перегрев в середине вакуумной камеры.

Типы выключателей вакуумного типа

Как и любая иная электротехническая продукция, вакуумные выключатели делятся на несколько типов, в зависимости от класса напряжения, для которого предназначается аппарат. Благодаря этому условно их можно подразделить на:

  • Устройства на 6 – 10 кВ;
  • Устройства на 35 кВ;
  • Устройства на 110 – 220 кВ.

Вторым показателем считается мощность отключаемого потребителя, в согласии с которой модели выделяются по самому большому рабочему току или по мощности.

О Вакуумном выключателе

Область использования

Если первые модели, выпущенные еще в советском союзе, обеспечивали выключение, относительно небольших нагрузок из-за конструктивного недоработки вакуумной камеры и технических свойств контактов, то самые новые модели могут похвалиться куда более термостойким и надежным материалом поверхности. Это обуславливает возможность установки подобных коммутационных агрегатов фактически во всех промышленных отраслях и народного хозяйства.

Сегодня вакуумные выключатели применяются в таких сферах:

  • В сортировочных электрических установках как электрического типа станций, так и сортировочных подстанций;
  • В металлургической сфере для питания печных преобразователей электрической энергии, снабжающих сталеплавильное оборудование;
  • В нефтегазовой и химической промышленности на пунктах перекачки, переключающих пунктах и трансформаторных подстанциях;
  • Для работы первичных и вторичных цепей тяговых подстанций на ЖД транспорте, выполняет питание дополнительного оборудования и не тяговых потребителей;
  • На горнодобывающих фирмах для питания комбайнов, экскаваторов и остальных видов тяжёлой техники от комплектных трансформаторных подстанций.

В любой, из перечисленных выше отраслей народного хозяйствования, вакуумные выключатели везде вытесняют старые масляные и воздушные модели.

Характерности установки выключателя

Установка вакуумного выключателя создается в уже присущие ячейки, шкафы КРУ, остающиеся из-под масляных или воздушных выключателей, или устанавливаются в новую ячейку на строительном этапе распредустройства, подстанции или электрической установки. Болтовые крепления к металлоконструкциям должны плотно затягиваться, обеспечивая и неподвижность коммутационного аппарата при интенсивных динамических колебаниях.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Общий процесс должен выполняться в строгом согласии с требованиями, как указаний завода производителя, так и нормативных документов, регулирующих работу устройств в подобающей отрасли. Обязательными для использования в самых разных цепях являются нормативные величины, ставящиеся ПУЭ.

Где указаны расстояния от токоведущих частей до заземленных конструкций, электрические параметры и другие требования к установке выключателей вакуумного типа.

Вакуумные выключатели VF12

Ошиновка выполняться железными шинами из меди или алюминия, которые перед монтажными работами заранее зачищаются для получения очень маленьких критериев переходного сопротивления.

После окончания установки и подсоединения управленческих цепей к блоку контроля выключателем или приводу, нужно реализовать ряд действий и проверок:

  • Почистить поверхность наружных изоляторов от самых разных засорителей чтобы исключить возможности протекания токов утечки;
  • Проверка работоспособности привода, ручное выключение и соответствие определения флажка на нем действительному положению –вкл/выкл;
  • Тестирование свойств изоляции смонтированного устройства при помощи подачи напряжения промышленной частоты;
  • Измерение величины переходного сопротивления между контактами;

В случае хранения вакуумного устройства на складе более 2-ух лет, перед подключением к коммутационным цепям следует производить комплекс испытаний, чтобы быть увереным в прочности промежутка на случай выключения токов кз.

Как выполняется работа устройства?

После эксплуатационного ввода выключатель вакуумного типа обязательно проходит периодические осмотры и проверки – нынешний и комплексный ремонт, профконтроль, осмотр. Которые монтируются правилами технической эксплуатации, а еще фабричными руководствами.
Кроме плановых работ коммутационный аппарат может отключаться от аварийных нагрузок, что способен значительно повредить поверхность для работы контактов.

Благодаря этому после срабатывания в экстремальных условиях, персонал обслуги обязан произвести внеплановый осмотр коммутационного устройства на предмет выявления подгаров, оплавлений, пятен выброса металла и других недостатков, свидетельствующих о потенциальном снижении проводимости или свойств изоляции, номинальных параметров и т.д. Результаты осмотров вакуумного выключателя после непредвиденных отключений должны заноситься в подходящий журнал.

Характерности контроля и управления вакуумными выключателями?

Управление может выполняться как на расстоянии, так и вручную. Все коммутационные операции производятся через управленческий блок, который перерабатывает команды и передает их на привод устройства. Многофункциональный электромагнитный привод дает возможность удерживать рабочие контакты в заданном положении.

Все самые новые модели обеспечиваются магнитной защелкой, обеспечивающей четкую фиксацию положения не зависимо от его исправности.
Информация о работе коммутационного аппарата отображается на блоке управления или подается через управленческие сети на пульт своевременного персонала. Благодаря этому функции контроля могут выполняться диспетчерским персоналом через систему телемеханики, где все команды посылаются через своевременные токи и не просят личного присутствия.

Ручное выключение напрямую действует на привод, но требует личного присутствия сотрудников возле ячейки или шкафа выкатного типа.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Пример схемы конструкции привода вакуумного выключателя VF12

Показатели выбора ВВ

При подборе определенной модели обязательно берутся во внимание следующие параметры:

  • Напряжение электрической установки – в согласии с которым определяется вид изоляции;
  • Электродинамическая устойчивость, во время появления тока короткого замыкания;
  • Термическая устойчивость, при удалённых от места установки вакуумного выключателя авариях;
  • Климатическое исполнение.

Изготовители и популярные модели

Самыми популярными изготовителями выключателей вакуумного типа являются отечественные компании: «Таврида электрик», «НПП Контакт», ОАО «Самарский преобразователь электрической энергии», «ПО ЭЛКО», «РЗВА» и прочие. Из заграничных: Siemens, ABB, HEAG.

В таблице, которую увидите ниже можно заметить сравнительные характеристики некоторых самых распространенных выключателей вакуумного типа.

Выключатель серии Фактическое напряжение, кВ. Минимальный ток, А Ток выключения, А Термическая устойчивость, кА Динамическая устойчивость, кА
ВВЭ-М-10 10 – 11 630, 1000, 1600, 2000, 2500, 3150 20; 31,5; 31,5; 40 20; 31,5; 31,5; 40 51, 81, 81, 128
BB/AST 10-12,5/1000 10 — 12 1000 12,5 12,5 32
BB/TEL-10-12,5/1000 У2 10 1000 12,5 12,5 32
15ADV20 AA3F1 13,8 — 15 1200 20 20 38
ВВЭЛ-110-20/1600 110 — 126 1600 20 20 41

Плюсы и минусы выключателей вакуумного типа

К положительным качествам этого вида коммутационных аппаратов необходимо отнести:

  • Относительно небольшие габариты, в отличие от масляных и воздушных;
  • Выделяются малыми размерами и возможностью быстрой замены, тем более в выкатных ячейках;
  • Не делают такого сильного шума при переключениях;
  • Прекрасно выполняют собственные функции вне зависимости от положения камер в пространстве;
  • Абсолютно безопасны и не опасны для здоровья в отличие от элегазовых выключателей;
  • Не просят дозаправки и содержания отдельного хозяйства для данной цели;
  • Выделяются большой надежностью.

К минусам выключателей вакуумного типа относят:

  • Неспособность держать большие токи короткого замыкания;
  • Появление перенапряжения при отсекании малых индуктивных токов;
  • Небольшой коммутационный ресурс выключения аварийных токов.

Выключатель вакуумного типа: устройство и рабочий принцип + тонкости выбора и подсоединения

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Электрический прибор выключатель вакуумного типа – данное устройство, которое предназначено для эксплуатации в составе электрических высоковольтных сетей. Своё наименование он получил от характерности конструкции – вакуумной камеры, благодаря которой достигается моментное гашение электрической дуги.
Прибор применяется в качестве коммутаторов, призванных исполнять выключение оборудования на случай опасных ситуаций или в рамках текущей эксплуатации.

Давайте детальнее рассмотрим, что представляет собой вакуумный коммутатор и зачем он необходим.

Как действует высоковольтный вакуумный коммутатор?

Основой функциональности вакуумных камер, используемых в конструкции выключателей, являются физические свойства газа, находящегося в разряженном состоянии. При подобных условиях свойство газа, характеризуемое как электрическая крепость, значительно меняется в сторону увеличения.

Данный эффект высокой разряженной среды (диапазон от 10 -6 до 10 -8 Н/см 2 ) активно применяется в конструкциях выключателей, дополненных газовыми вакуумными камерами, сквозь которые проходят электрические контактные группы.

Нынешний через контактные группы ток (в момент разъёма контакта) сформировывает электрический ток в газах – дугу. Горение дуги проходит за счёт частичной ионизации паров металла, неминуемо образующихся от большой температуры.

Прохождение тока между контактами через образованную плазму поддерживается до момента перехода тока к нулевой шине.
Как только приходит время перехода через «ноль», электродуга гаснет.

Время общего процесса занимает не больше 7-10 микросекунд.

Устройство выключателей вакуумного выполнения

Многообразие выключателей вакуумного типа, с учитыванием их конструктивного выполнения, очень велико. Благодаря этому трудно выдавать характеристику данных приборов в общем.

Между тем, независимо от конструктивных различий, рабочий принцип остаётся постоянным.

Рассмотрим для всеобщего знакомства трёхполюсный выключатель вакуумного типа, оборудованный пружинно-моторным приводом. Такой прибор рассчитывается под внутреннюю установку или под инсталляцию на чистом воздухе. Во всяком случае, его монтаж создается в середине специализированных сортировочных железных коробов.

Использоваться приборы могут в самых разных областях народного хозяйства. Но имеются некоторые ограничения.

Так, вакуумные выключатели не предназначаются для установки с дальнейшей эксплуатацией в следующих условиях:

  • помещения, где пожаро-, взрывоопасная обстановка;
  • установки, конструктивно предусматривающие частую коммутацию;
  • установки мобильного (мобильного) типа;
  • энергетические системы морских и речных судов.

Выключателям вакуумного типа в большинстве случаев характерны два типа выполнения конструкции:

  1. Под стационарную инсталляцию.
  2. Под инсталляцию с аппаратной тележкой.

независимо от выполнения, корпусная область прибора содержит три полюса, оборудованных дугогасительными камерами.
В середине вакуумных камер работают двигающиеся пускатели, приводимые в действие пружинно-моторным механизмом.

Корпус прибора дополняется фронтальной панелью, где содержатся детали индикации и управляющие устройства.

Три полюса главной цепи сделаны в форме колонн. Расположение полюсов, в основном, на задней части шасси пружинно-моторного привода. Каждый полюс восполнен камерой гашения дуги, которая заключена в середине полимерного изолятора.

Для улучшения электрической прочности корпус изолятора имеет ребристую форму.
В середине каждой вакуумной камеры установлена контактная группа из 2-ух элементов – подвижного, неподвижного.

Компонент подвижного контакта через тяговый изолятор связан с механизмом переключения. Дальше связь с нижним контактным выводом.

А неподвижный контакт через конусную посадку соединяется с верхним контактным выводом прибора.

Как работает привод выключателя?

Двигающиеся контакты вакуумных камер механическим способом соединены с валом пружинно-моторного привода. За счёт силовой пружины, заранее взведённой (установленной в состояние растяжения), привод легко привести в действие простым нажатием кнопки управления или другим механизмом.

Пружина (в большинстве случаев две пружины) взводится при помощи цепной передачи. Обычный рабочий режим оборудования учитывает взвод пружины с помощью электрического двигателя, оборудованного редуктором. К тому же, есть рукоять ручного взвода, которую используют на случай аварий или потери питания.

Взведённая пружина крепится спусковым механизмом. Данный механизм управляется через электромагнитный привод или через кнопку включения.

Как только активирован режим включения, фиксация снимается, сила растяжения пружины приводит в действие кулачковый механизм. Тот, со своей стороны действует на вал, который механически соединён с механизмом переключения подвижных контактов вакуумных камер.
Операция на выключение вакуумного выключателя создается активацией режима «Отключено» – электромагнитом или кнопкой.

Очередность действий фактически аналогична первому режиму. Тут также использованы силовые пружины выключения, состояние которых устанавливает спусковой механизм выключения.

Эксплуатационное удобство и контроль работы прибора обеспечивает панель управления. По фронту панели находятся детали: счётчик числа циклов, указатель состояния пружины взвода, указатель состояния вакуумного выключателя.

Характерности выкатных конструкций

Аппаратура выкатного выполнения собрана на базе специализированной аппаратной тележки. С помощью данного атрибута выключатель вводится вовнутрь шкафа или выводится из него.

Аппаратная тележка действует не только как транспорт прибора, но еще создает роль контроллера включения прибора в режим теста или в режим функционирования, как только выключатель задвинут в шкаф.

Выключатель вакуумного типа крепится конкретно к подвижной части тележки. Крепёж создается соединениями болтового типа.

Между тем, аппаратная тележка имеет ещё и неподвижную часть, где закреплён привод подвижной части. Движение подвижного модуля относительно неподвижного создается за счёт винта рукояти управления тележкой.
Подвижная часть – металлическое основание на четырёх колёсах, отделаное гальваническим покрытием.

Тут есть внешняя механическая блокировка (нажимная рейка) заземлителя, блокировка винта привода, блок-контакты, механизм блокировки выключателя и другие компоненты, коими обеспечивается движение или фиксация.

Установка и подключение прибора

Перед тем как начинать ставить выключатель вакуумного типа, нужно провести осмотр всех внешне доступных элементов, дабы удостовериться в отсутствии повреждений и недостатков. Потом выполняется чистка изоляционных поверхностей полюсов при помощи сухой безворсовой ветоши.
Не разрешается внедрение оборудования в систему, если на изоляционных поверхностях присутствуют трещины и сколы, деформированные участки.

Обязательно подлежит проверке схема вторичных цепей, а еще подключение корпусной шины.

Перед монтажем трудоспособность выключателя необходимо проверить методом ручного включения (попусту без питания) и удостовериться в правильности положения индикаторов панели управления. Потом необходимо проверить наличие крышек полюсов.

Если применяется аппаратура под номинал 1600Но и выше, крышки защиты перед монтажными работами требуется снять.

Подключение конкретно в сеть

Клеммы контактных наконечников проводников силовых кабелей перед присоединением к выводам выключателя нужно почистить.
Процедура зачистки отличается в зависимости от используемого материала клемм:

  • Для алюминиевых и медных клемм без дополнительного покрытия очистка выполняется шлифовальной бумагой зернистостью М20 или ниже, с дальнейшим обезжириванием металлической поверхности.
  • Если клеммы медные или металлические покрыты слоем серебра, их достаточно почистить безворсовой тканью.

Непозволительно использовать кабели, серебряное покрытие клемм которых повреждено на площади более 5%. В данном варианте повреждённый компонент требуется заменить. Детальнее о клеммах для соединений проводов можно прочитать в данном материале.

Наружные проводники подводятся к выводам вакуумного выключателя с подобным расчётом, чтобы не строились механичные усилия на выводы прибора со стороны внешних проводников. Соединения производятся при помощи болтовой сцепки с использованием плоских упругих железных шайб.

Как выполняется заземление?

Приборы стационарного выполнения подсоединяются к «земляной» площадке при помощи соединения из болтов (М12) конкретно в точке, обозначенной маркировкой «Заземление».

Область контактной точки «Заземление» перед соединением требуется обезжирить. Заземляющим проводником необходимо подбирать шину достаточного сечения (Правила устройства электрических установок), гибкий кабель или проводник сплетённый жгутом. До накладки проводника на контактную площадку поверхности контакта промазать специализированной смазкой (ЦИАТИМ-203).

Конструкция выкатного типа заземляется с помощью элементов аппаратной тележки. Заземление вакуумного выключателя выполняется через конструкцию аппаратной тележки, для чего также имеются крепёжные элементы.

Ввод устройства в эксплуатирование

Пуск устройства в эксплуатирование выполняется после добавочной проверки поставленного и подготовленного оборудования. В особенности, исследуется прочность заземления, состояние крепежа сборочных элементов, доступ охлаждающей среды к потенциально нагревающимся элементам.

Поверхности токоведущих стержней, контактирующих с ламелями розеточных контактных групп, следует обработать маленьким объёмом смазки ЦИАТИМ. В общем, следует осуществить все процедуры, предусмотренные ПЭУ на случай приёмо-сдаточных испытаний, и удостовериться в согласии величины своевременного напряжения допустимым пределам.

Управлять вакуумным выключателем разрешается штат сотрудников, имеющий разрешение на работы по обслуживанию электрических установок, функционирующих под напряжением выше 1000 вольт. Утверждённая группа допуска для обслуживающих лиц должна быть не ниже третьей.

Перед тем как приступить к работе с оборудованием, штат сотрудников проходит техминимум с целью изучения тонкостей определенной модели оборудования.

Как подобрать выключатель вакуумного типа?

Прибор подбирают с учитыванием его номинальных показателей, которые рассматриваются относительно показателей работающей сети по месту установки. Выбор выполняется по условию максимально нагруженных рабочих режимов, возможных для эксплуатационных условий.

Фактическое напряжение вакуумного выключателя разрешается равным (либо увеличенным) в отношении к номинальному напряжению системы, запитанной через выключатель.
Параметр номинального долгосрочного тока подбирают выше номинального значения тока питаемой системы.

Параметр минимального тока отсечки подбирается выше предельного показателя расчетного тока КЗ (принимается во внимание момент расхождения контактов).

С точки зрения допустимых условий КЗ выбор выполняется с учитыванием наиболее тяжёлых режимов.
Апериодическая слагающая величина рассчитывается с оглядкой на условия КЗ с нулевым напряжением в каждой из фазных линий.

При этом необходимо учесть параметр апериодического тока, установленый производителем оборудования.

Выводы и полезное видео по теме

Еще побольше материала про устройство, рабочем принципе и условиях монтажа вакуумного выключателя вы можете выяснить из следующего видеоролика:

Вакуумные выключатели от остальных видов устройств выделяются относительно простой и надёжной структурой. Благодаря этому такой вид оборудования служит продолжительное время без особенных упреков. Ресурс естественного износа определяется числом операций, равным не менее 20000.

При условиях своевременного производства техобслуживания этот ресурс увеличивается на 5-10%. Между тем, техобслуживание ВВ исчерпывается маленьким количеством лёгких операций.

Если при ознакомлении с информацией возникли вопросы по теме статьи либо есть ценная информация, которой вы можете поделиться с нашими читателями, пожалуйста, оставляйте собственные комментарии, делитесь опытом, задавайте вопросы в блоке под статьей.

Для чего нужен выключатель вакуумного типа и как он функционирует: разбираемся по пунктам

Опубликовано Артём в 23.05.2019 23.05.2019

Выключатель вакуумного типа собой представляет высоковольтное коммутационное устройство современного типа. Такая разновидность оборудования приобретает большую популярность, вытесняя конкурирующие с ней маломасляные и электромагнитные выключатели.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Не прошел испытания вакуумный выключатель BB/TEL-10!!!

Под коммутацией понимаются периодические подсоединения и выключения аппарата. За счёт включения и выключения начинается или заканчивается подача тока в рабочих режимах.

Также выключатель используется в опасной ситуации (при коротком замыкании). В данном варианте электродуга, находящаяся между контактами, прекращает собственное существование.

Вакуумный выключатель

История создания

Первые разработки выключателей вакуумного типа были начаты в 30-е годы 20 века, действующие модели могли отключать маленькие токи при напряжениях до 40 кВ. Очень и очень мощные вакуумные выключатели в то время так и не были созданы из-за недоработки производственные технологии вакуумной аппаратуры и, прежде всего, из-за возникших В то время технических сложностей по поддержанию глубокого вакуума в герметизированной камере.
Для создания надежно работающих вакуумных дугогасительных камер, способных отключать большие токи при высоком напряжении электросети, понадобилось выполнить очень широкую программу работ связанных с исследованием.

В ходе проведения данных работ приблизительно к 1957 г. были выявлены и научно объяснены важные физические процессы, которые происходят при возгорании дуги в вакууме.
Переход от единичных опытных образцов выключателей вакуумного типа к их серийному товарному производству занял ещё два десятилетия, так как «настойчиво попросил» проведения дополнительных интенсивных исследований и разработок, направленных, например, на отыскание прекрасного способа устранения опасных коммутационных перенапряжений, возникавших из-за преждевременного обрыва тока до его естественного перехода через нуль, на решение сложных проблем, которые связаны с распределением напряжения и загрязнением поверхностей находящихся внутри изоляционных деталей осаждавшимися на них парами металла, проблем экранирования и создания новых высоконадежных сильфонов и др.

На данный момент в мире налажен заводской выпуск высоконадежных быстродействующих выключателей вакуумного типа, способных отключать большие токи в электросетях среднего (6, 10, 35 кВ) и большого напряжения (до 220 кВ включительно).

Устройство и рабочий принцип

Вакуумные выключатели предназначаются для совершения коммутационных операций в электроснабжающих сетях большого напряжения. Конструктивно выключатель вакуумного типа состоит из трех некоторых полюсов или колонок (по одной на каждую фазу). Все колонки монтируются на одном приводе при помощи опорного изолятора из полимерного материала, фарфора или текстолита.

У любой из них имеются два вывода для подсоединения ошиновки.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Весь вид вакуумного автоматизированного выключателя
Устройство вакуумного выключателя.
Из картинки ниже видно, что в середине устройство состоит из 2-ух контактов, подведенных под подходящие потенциалы полюсов.

Один из них создается подвижным, второй стационарным, как и в остальных типах выключателей. Силовые контакты вакуумного выключателя находятся в середине герметичной камеры, способной хранить вакуум в течении длительного срока времени (не один десяток лет). Зачем в состав камеры включаются особые сплавы из металла и керамические добавки.

Конкретно данный элемент стал яблоком раздора для реализации такого выключателя в 30-е годы прошлого столетия.
Новые технологии дают возможность сохранения вакуума в середине емкости, в том числе, с учетом динамических нагрузок, которые ей приходится испытывать во время коммутаций.

Для постоянного поддержания состояния сильно разреженной газовой среды, в середине вакуумной камеры, устройство укомплектовывается сильфонным элементом. Он исключает вероятность проникновения воздуха или иного газа вовнутрь вакуумной камеры при перемещении подвижного контакта.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Конструкция вакуумного выключателя
Принцип гашения электрической дуги.
При разрыве контактов между поверхностями появляется ионизация пространства.

Если в воздушных выключателях со способом электромагнитного дутья эту ионизацию искусственно растягивают на пару метров, а в элегазовых и масляных выключателях пытаются потушить диэлектрическим материалом, то в вакуумных используется абсолютно другая технология. Важный принцип построен на том, что в безупречном вакууме отсутствует какое-либо вещество, которое может к выделению заряженных частиц.

Благодаря этому в момент деления контактов, из-за разности потенциалов, одним источником ионизации являются пары раскаленного металла.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Разные этапы образования плазмы

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Начало разведения контактов

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения
Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Они продолжают движение между контактными поверхностями, однако при переходе синусоиды электротока через ноль, заряженные частицы утрачивают энергию для ионизации и перемещения, их место быстро занимает свободное пространство с большой электрической прочностью и дуга рвется. Ионы металлов прилегают к ближайшей поверхности – контактам или стенкам камеры.

Такой рабочий принцип дает возможность уменьшить время на завершение горения дуги и предоставляет ряд плюсов, если сравнивать с остальными типами коммутационных аппаратов. Но чрезмерные коммутационные перенапряжения приводят к деформированию поверхности, что будет мешать нормальному замыканию контактов, повысит переходное сопротивление и вызовет перегрев в середине вакуумной камеры.

Характерности использования и эксплуатации

Вакуумные выключатели конструктивно разрабатывались сначала как устройство, применяемое только в шкафах КРУ (комплектное распределительное устройство). На данный момент они применяются и для открытых сортировочных устройств (ОРУ).

Современный высоковольтный выключатель вакуумного типа собой представляет быстродействующий коммутационный аппарат нового поколения, который свободно рассчитан на более длительный эксплуатационный срок, чем его предшественники с масляной или элегазовой средой для тушения электрической дуги. Статистически процент их использования в электрических установках выше 1000 Вольт стабильно растёт.

Китайские энергетики уже полностью отказались от устаревших масляников и полностью перешли на очень компактные и не просящие частой предупреждения вакуумные выключатели. Выключатель вакуумного типа довольно не требователен и не требует постоянной чистки контактов и смене масла, которое очень часто довольно хорошо вытекает из баков. Согласно реквизитам паспорта эксплуатационный период выключателей вакуумного типа составляет порядка 20 лет.

Во время эксплуатационных работ механизм привода может выходить со строя, а подать питание на определённый значимый механизм в производственной цепочке нужно, благодаря этому все выключатели обязаны быть оборудованы механизмом ручного взвода пружины. А еще необходимым считается присутствие аварийной кнопки выключения механизмов блокировки выкатывания во включенном состоянии.

Это безопасность персонала, благодаря этому данный момент так важен.

Типы выключателей вакуумного типа

Как и любая иная электротехническая продукция, вакуумные выключатели делятся на несколько типов, в зависимости от класса напряжения, для которого предназначается аппарат. Благодаря этому условно их можно подразделить на:

  • Устройства на 6 – 10 кВ;
  • Устройства на 35 кВ;
  • Устройства на 110 – 220 кВ.

Вторым показателем считается мощность отключаемого потребителя, в согласии с которой модели выделяются по самому большому рабочему току или по мощности.

Особенности конструкции

Конструкция вакуумного выключателя включает два элемента: подвижный и неподвижный контакты. Устройство оборудуется тремя полюсами, на каждом из которых имеются пофазно установленные электромагнитные приводы. Эти приводы устанавливаются на одном основании.

Расположенные в середине прибора фазные приводы соединяются между собой за счёт вала, который выполняет синхронизацию фаз и оберегает от неполных фаз. Более того, вал предназначается для механической блокировки размещенных неподалеку сортировочных систем и управления индикацией расположения контактов.

Как пример рассмотрим характерности вакуумного выключателя от компании «Таврида Электрик» (серия BB/TEL).

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения
  1. Вакуумная камера с функцией дугогашения.
  2. Основание.
  3. Крышка.
  4. Вал синхронизации.
  5. Дополнительные контакты.
  6. Блокировочная тяга.
  7. Привод.
  8. Узел блокировочный торцевой.

На рисунке видно, что выключатель вакуумного типа нагрузки в себя включает три полюса, которые имеют пофазно встроенные приводы электромагнитного типа. Приводы установлены на общем основании.

Все приводы соединяются между собой с помощью вала.
Характерности одного из полюсов с минимальным током 2 тысячи ампер показаны на рисунке ниже.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения
  1. Вывод сверху.
  2. Дугогасящая камера, вмонтированная в пустотелые изоляторы. Двигающиеся контакты за счёт изоляционных тяг скреплены жёстким соединением с приводами.
  3. Дополнительные контакты.
  4. Кулак.
  5. Блокировочная тяга.
  6. Вал синхронизации.
  7. Электромагнитный вал, оборудованного защелкой на магните.
  8. Пружина для прижатия контактов.
  9. Пружина выключения контактов.
  10. Приводной якорь.
  11. Кольцевой магнит.
  12. Приводная катушка.
  13. Плоский привод.
  14. Тяговый изолятор.
  15. Опорное изолирующее устройство.
  16. Нижний вывод.

Магнитный привод может находиться в одном из 2-ух положений: «включено» или «выключено». Закрепление якоря в перечисленных положениях выполняется без применения механических щеколд. Фиксация возможна благодаря упругой пружине в положении «выключено» и кольцевому магниту в положении «включено».

Подключение и выключение выполняется за счёт передачи управляющих импульсов разнополярных стрессов на обмоточную катушку привода.

Область использования

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

По собственным функциям такое устройство фактически не отличается ничем от своих собратьев. Выключатель предназначается для тех же целей: выключатель гарантирует при долгой эксплуатации прохождение номинальных электрических стрессов; обеспечивает хорошую коммутацию электрического оборудования электротехниками вручную, а еще автоматично для изменения комбинации работающей схемы; устройство обладает функцией выключения электрической системы при появлении опасных ситуаций.

Выключатели применяются в трёхфазных системах электроснабжения электрического тока, частота которых может составлять от 50Гц до 60Гц. Электро оборудование устанавливается на крайнем Севере, а еще в жаркой местности.

Они выносят температуру от -60 до +40, их трудоспособность при этом меньше не становится.

Разновидности выключателей вакуумного типа

  • вакуумные выключатели до 35 кВ;
  • вакуумные выключатели выше 35 кВ;
  • вакуумные выключатели нагрузки — современная замена автогазовым выключателям нагрузки;
  • Вакуумные пускатели до и более 1000 В.

Преимущества вакуумного переключателя

Вакуумные переключатели имеют определенные преимущества:

  1. Простая конструкция. Аппарат не имеет дополнительных устройств, усложняющих устройство.
  2. Надежность в применении. Неполадка такого электрического оборудования фактически исключена.
  3. Быстродействующий прибор.
  4. Большая скорость восстановления прочности между контактами.
  5. Для их работы не нужны масла или остальные горючие вещества.

По мимо этого отмечают ряд дополнительных достоинств:

  • устройство не имеет больших весовых и больших параметров;
  • бесшумность при применении; низкая цена.

Также изготовители обещают маленькие затраты на эксплуатацию и ремонт.

Плюсы и минусы

  • конструкционная простота;
  • легкость ремонта — при поломке камеры она заменяется как единый блок;
  • возможность работы выключателя в разных положениях в пространстве;
  • надежность;
  • высокая коммутационная устойчивость к износу;
  • небольшие размеры;
  • взрыво- и пожаробезопасность;
  • отсутствие шума при операциях;
  • отсутствие загрязнения внешней среды;
  • эксплуатационное удобство;
  • малые рабочие издержки.
  • относительно небольшие минимальные токи и токи выключения;
  • возможность коммутационных перенапряжений, обусловленных срезом тока, при отключении малых индуктивных токов — современная разработка вакуумного выключателя с возможностью синхронной коммутации решает данную проблему;
  • маленькой ресурс дугогасительного устройства по отключению токов короткого замыкания;
  • относительная большая цена в виду трудности производственные технологии.

Важные факторы подбора

Для того чтобы правильно выбрать этот вид высоковольтных выключателей, в согласии со здешними рабочими условиями и определенного оборудования, необходимо смотреть на такие параметры:

  1. Фактическое напряжение;
  2. Динамическая стойкость;
  3. Параметры систем управления;
  4. Минимальный ток в рабочем режиме и режиме короткого замыкания;
  5. Частота включений и выключений;
  6. Климатическое исполнение;
  7. Скорость срабатывания выключателя ;
  8. Частота профилактических ремонтов и осмотров, в электрических установках без местного дежурного персонала это очень существенный нюанс;
  9. Устойчивость к износу при коротких замыканиях;
  10. Размеры и размер вакуумной установки.

Характерности контроля и управления вакуумными выключателями?

Управление может выполняться как на расстоянии, так и вручную. Все коммутационные операции производятся через управленческий блок, который перерабатывает команды и передает их на привод устройства. Многофункциональный электромагнитный привод дает возможность удерживать рабочие контакты в заданном положении.

Все самые новые модели обеспечиваются магнитной защелкой, обеспечивающей четкую фиксацию положения не зависимо от его исправности.
Информация о работе коммутационного аппарата отображается на блоке управления или подается через управленческие сети на пульт своевременного персонала.

Благодаря этому функции контроля могут выполняться диспетчерским персоналом через систему телемеханики, где все команды посылаются через своевременные токи и не просят личного присутствия.
Ручное выключение напрямую действует на привод, но требует личного присутствия сотрудников возле ячейки или шкафа выкатного типа.

Вакуумный выключатель устройство и принцип работы + нюансы выбора и подключения

Пример схемы конструкции привода вакуумного выключателя VF12

Видео выключатель вакуумного типа


Кол-во блоков: 18 | Общее кол-во символов: 14964
Кол-во использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:

Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.