Setzenergo.ru

Строительный журнал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристика работы вакуумного выключателя

Достоинства вакуумных выключателей

Вакуумные выключатели — новая ступень развития коммутационных аппаратов высоковольтных распределительных сетей. В статье рассказывается о потребительских характеристиках вакуумных выключателей в высоковольтных распределительных сетях.

Вакуумный выключатель в энергетике – это высоковольтный коммутационный аппарат для выполнения операций включения и отключения электрического тока в рабочем и аварийном режиме – режиме короткого замыкания. При этом средой гашения дуги является вакуум.

Сегодня доля вакуумных выключателей в высоковольтных электрических сетях до 35 кВ в Китае составляет 100%, в Европе — более 65%, в нашей стране приближается к цифре в 60% от всех изготавливаемых коммутационных устройств на средние напряжения.

Безусловными достоинствами вакуумных выключателей являются:

  • Высокая эксплуатационная надежность. Плотность отказов вакуумных выключателей ниже на порядок по сравнению с традиционными выключателями (масляными, электромагнитными);
  • Высокая коммутационная износостойкость и сокращение расходов по обслуживанию. Без ревизий и ремонтов число отключений рабочих токов вакуумным выключателем достигает 20 тысяч, а отключений токов КЗ составляет 20 — 200 в зависимости от значений токов и типа выключателя. На масляных же выключателях ревизия проводится после 500 — 100 отключений в рабочем режиме и 3 — 10 отключений токами КЗ. Для воздушных выключателей это соответственно 1000-2500 и 6-15 отключений.
  • Быстродействие и увеличенный механический ресурс. Главная причина этого — ход контактов дугогасительной вакуумной камеры составляет не более 6 — 10 мм, против 100 — 200 мм в масляных и электромагнитных конструкциях, поскольку прочность вакуума на электрический пробой значительно превосходит электрические прочности масляной и воздушной дугогасительных сред;
  • Автономность работы. Вакуумная дугогасительная камера не нуждается в пополнении дугогасящей среды, что снижает, в том числе, расходы на эксплуатацию вакуумного выключателя.
  • Безопасность и удобство эксплуатации. При одинаковых номинальных параметрах коммутируемых токов и напряжений, масса вакуумного выключателя значительно ниже чем у других типов выключателей. А малая энергия привода, небольшие динамические нагрузки и отсутствие утечки газов, масла обеспечивает бесшумность работы, экологическую безопасность и высокую пожарную и взрывобезопасность, возможность работы в средах с высокой агрессивностью.

Считается, что достигнутые количественные характеристики вакуумных выключателей обеспечат их перспективное применение, и в ближайшее время старания проектантов будут направлены, в основном, на повышение устойчивости этих коммутационных аппаратов к воздействиям окружающей среды и на усовершенствование их механизмов.

Устройство и принцип работы вакуумных выключателей

Для оформления отводов от высоковольтных линий передач традиционно используются специальные коммутирующие устройства. Их общее название – вакуумный выключатель, что объясняется особенностями дугогасящей камеры. Подробно ознакомиться с этими приборами удается только после изучения предыстории их появления.

Впервые вакуумные выключатели упоминаются в начале 30-х годов XX века, когда устройства использовались для отключения относительно слаботочных цепей, работающих под напряжением до 40 кВ. Чтобы получить надежные вакуумные гасители, способные отключать значительные по величине токи в цепях при высоком потенциале, потребовалась целая серия исследований. При их проведении ориентировочно к 1957 году были полностью изучены и систематизированы процессы, наблюдающиеся при высоковольтном горении дуги. Для перехода от опытных образцов, выпускаемых в единичных экземплярах, к серийному производству современных устройств потребовалось еще два долгих десятилетия.

Принцип действия
В основе принципа гашения дуги заложен известный из физики факт высокой электрической прочности и особых изоляционных свойств полученного искусственным путем вакуума. При размыкании силовых контакторов в камере, куда они помещены, формируется электрическая дуга, поддерживаемая испаряющимися с их поверхности частицами металла. Отсутствие условий для ее стабилизации предотвращает развитие пика процесса за счет высоких диэлектрических свойств вакуумной среды.

Из-за значительной диэлектрической прочности вакуума момент гашения дуги смещается в точку, предшествующую максимуму его развития. В электротехнике это явление называется «срезом тока». Его наличие отрицательно влияет на электрические сети, поскольку следствием этого процесса являются коммутационные перенапряжения.

Особенности применения и эксплуатации
По своей конструкции на начальном этапе этот тип выключателей разрабатывался как прибор, предназначенный для установки в шкафах КРУ (в комплексных устройствах). В настоящее время они монтируются и в открытых распределительных конструкциях (ОРУ). Современный вакуумный выключатель – это быстродействующий коммутационный аппарат, рассчитанный на длительные сроки службы в сравнении со своими предшественниками, располагающими масляной и газовой средами.

Большинство современных энергетических хозяйств отказались от устаревших конструкций и окончательно перешли на достаточно компактные и не нуждающиеся в профилактике новые выключатели. Это объясняется следующими причинами:

вакуумный прибор неприхотлив и не нуждается в регулярной чистке контактов или обновлении среды;
при эксплуатации масляного устройства наполнитель постоянно протекает;
согласно данным паспорта срок эксплуатации вакуумных устройств достигает 20 лет, что намного выше того же показателя для других типов выключателей.
В процессе эксплуатации приводной механизм нередко выходит из строя в самый неподходящий для этого момент. Для поддержания его в работоспособном состоянии в приборе предусмотрен особый узел ручного взвода пружины. Обязательным для этих устройств является и наличие аварийной кнопки, позволяющей отключать механизм блокировки выкатывания модулей КРУ при включенном состоянии шкафа. Указанный момент касается безопасности обслуживающего оборудование персонала и требует к себе пристального внимания.

Читать еще:  Что такое кратность тока короткого замыкания автоматических выключателей

Конструкция вакуумного выключателя
Каждая модель высоковольтного вакуумного переключателя обладает индивидуальными характеристиками, поскольку предназначается для эксплуатации в сетях с различными электрическими показателями. Помимо этого производителями также вносятся некоторые коррективы в конструкцию выпускаемых ими изделий. Однако в целом состав комплектующих этих устройств остается неизменным. Основные элементы:

Корпус, изготавливаемый на основе прочного металла, внутри которого смонтирован привод включения и отключения (бывает пружинным или иного типа).
3-х полюсный токосъемник, предназначенный для подключения к сети 380 Вольт и отключаемый при переводе КРУ из рабочего режима в выкаченное положение.
Тележка для размещения внутри корпуса, по своему исполнению отличающаяся от других подобных конструкций.
Электрическая часть изделия имеет специальные перегородки, отделяющие фазные секции одну от другой. Она также отличается сложным устройством и содержит в своем составе целый ряд элементов, описываемых в паспорте.

Разновидности вакуумных выключателей

Маркировка вакуумных выключателей
Изделия принято классифицировать по классу коммутируемого ими потенциала.

Среди всего многообразия выделяются следующие типы:

Приборы для работы с напряжениями 6-10 кВ.
Устройства для коммутации более высоких уровней – до 35-ти кВ.
Приборы, рассчитанные на сверхвысокие напряжения 110-220 кВ.

Еще одним «рабочим» критерием классификации выключателей является мощность, которую они способны передать в нагрузку. Согласно этому параметру их деление производится аналогично классификации самого потребителя.

Достоинства и недостатки

К достоинствам вакуумного выключателя относятся небольшие размеры
К достоинствам приборов относят:

небольшие габариты;
возможность оперативной замены отдельных секций;
бесшумность и независимость от ориентации в пространстве;
безопасность для здоровья обслуживающего персонала.
Они не нуждаются в пополнении защитной среды и отличаются высокой надежностью. Но и эти изделия не обошлись без проблем, присущих многим электротехническим приборам. К числу недостатков вакуумных выключателей относятся:

ограниченность рабочих токов;
«склонность» к перенапряжениям;
небольшой коммутационный ресурс.
Несмотря на имеющиеся недостатки, эти устройства прочно заняли свое место в перечне самого современного коммутирующего оборудования для ВВ.

Особенности выбора и монтажа

Монтаж вакуумного выключателя
В процессе выбора выключателя учитываются следующие важные моменты:

защитные характеристики прибора должны соответствовать параметрами сети, в которой его предполагается эксплуатировать;
выключатель выбирается исходя из наиболее тяжелого рабочего режима;
номинальные ток и напряжение должны превышать соответствующие параметры для защищаемой сети;
ток размыкания не должен превышать величину, гарантированную заводом-изготовителем.

Перед установкой вакуумного выключателя необходимо внимательно обследовать место его монтажа и убедиться в отсутствии повреждений и дефектов. Затем потребуется очистить изолированные поверхности полюсов посредством сухой ветоши.
Не допускается устанавливать новое оборудование в систему, на изоляционных поверхностях которой имеются сколы, трещины и сильно деформированные участки.

Обязательной проверке подлежит схема вторичных цепей с последующим подключением «земляной» шины. Сам вакуумный выключатель крепится прямо к подвижной части тележки с помощью специальных болтовых метизов.

Самые распространённые модели

Вакуумный выключатель ВВЭ-М
Среди наиболее распространенных моделей вакуумных камер выделяются следующие:

ВВЭ-М-10–20.
ВВЭ-М-10–40.
ВВТЭ-М-10–20.
Почти все образцы изделий из этого перечня являются дальнейшим развитием старых масляных выключателей и способны работать в цепях переменного и постоянного тока. Монтаж, последующая настройка и запуск в эксплуатацию высоковольтных вакуумных устройств относятся к трудоемким процедурам, определяющим их дальнейшую функциональность. Поэтому перечисленные операции доверяются только специалистам, имеющим соответствующую квалификацию.

При установке прибора должна соблюдаться последовательность операций по настройке. Соблюдение этого требования – основа безопасности оперативного персонала или дежурного электрика, допущенного к работе с высоковольтным оборудованием.

Вакуумный выключатель ВВ-TEL 6(10)-20кА 1000А

Назначение

Вакуумные выключатели серии ВВ/TEL гарантируют высокую надежность эксплуатации объектов энергосистемы трехфазного переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 6. 20 кВ с изолированной и заземленной нейтралью при нормальном и аварийном режимах работы сети.

Применение выключателей ВВ/TEL позволяет эффективно решить комплес задач, связанных с электроснабжением потребителей, расширить возможности присоединения, повысить качество эксплуатации РУ и сократить объем работ по его обслуживанию.

Читать еще:  Умные розетки выключатели реле

Отличительные особенности вакуумного выключателя ВВ/TEL

  • Высокий механический и коммутационный ресурс;
  • Отсутствие необходимости проведение текущего, среднего и капитального ремонта;
  • Питание от сети постоянного, выпрямленного и переменного оперативного тока в широком диапазоне напряжений
  • Малое потребление мощности по цепи оперативного питания;
  • Высокое быстродействие при включении и отключении;
  • Не требует изменений существующих схем вторичных коммутаций.
  • Совместимость с любыми существующими ячейками КРУ и КСО;
  • Допускается работа в любом пространственном положении.
  • Малые габариты и вес.

Конструкция выключателя

Конструктивно выключатель состоит из трех полюсов, установленных на металлическом основании, где размещен пофазный электромагнитный привод с магнитной защелкой, удерживающей выключатель во включенном положении неограниченно долго при минимальном потреблении электроэнергии по цепи оперативного питания.

Выключатели серии ВВ/TEL выполнены таким образом, что все подвижные элементы выключателя перемещаются исключительно вдоль оси полюса. Это позволяет исключить наличие вращающихся элементов и создать не обслуживаемый малогабаритный привод.

Такая конструкция является принципиально новой, выключатель способен выполнять свои функции в любом пространственном положении и легко устанавливаемый в любой конструкции камер КСО или шкафов КРУ.

Основные узлы выключателя размещаются в изоляционном корпусе из прозрачного ударопрочного полимерного материала (лексана), выполняющего функции опорной изоляции и предохраняющего токоведушие части от воздействия агрессивной среды. Такая конструкция вакуумного выключателя ВВ/TEL обеспечивает высокую надежность и исправную работу на протяжении установленного срока службы.

Конструкция выключателя отвечает требованиям ГОСТ, ГОСТ 52565, ТУ 3414-007-57002326-2007 (ТШАГ 674.152.007 ТУ), ТУ 3414-003-57002326-2003 (ТШАГ 674.152.004 ТУ), ТУ 3414-009-57002326-2007 (ТШАГ 674.152.009 ТУ) и имеет патент № 2020631.

Фотографии, изображения

Скачать документацию
  • Руководство по эксплуатации вакуумного выключателя ВВ-TEL 6(10)-20кА 1000А (7.7 MB)
  • Общая информация о вакуумном выключателе ВВ-TEL 6(10)-20кА 1000А (2.4 MB)

Производитель

Смотрите также компании в каталоге, рубрика «Вакуумные выключатели»

Технические характеристики выключателя

Если происходит аварийный сбой, или в сети резко падает напряжение, это может привести не только к сбою в работе электроприборов, которыми мы пользуемся, а и к их поломке. На страже от подобных неприятностей используются предохранители.

  • Технические характеристики ↓
  • Принцип работы ↓
  • Другие виды ↓
  • Масляные ↓
  • Вакуумные ↓
  • Воздушные ↓
  • Элегазовый ↓
  • Различные задачи, решаемые выключателями ↓

Существуют их различные типы. В частности, некоторые из них работают на основе плавких предохранителей. Они являются одноразовыми, и в случае, если перегорят, нуждаются в замене. Другой важной их разновидностью являются автоматические выключатели, о которых мы расскажем подробнее.

Они являются предохранителями многоразового использования. Предоставляемая ими защита не ограничивается ситуациями, когда возникает короткое замыкание. Они могут обеспечить также защиту в других потенциально-аварийных ситуациях, например, при резком падении напряжения.

Технические характеристики

При выборе наиболее подходящего типа выключателя, необходимо ориентироваться в их технических характеристиках. Кроме основных принципов их действия (тепловые, электромагнитные и другие), рассматриваются также и другие виды технических характеристик.

Наиболее значимый вид – указание величины той силы тока, при превышении которой они сработают. Несмотря на кажущуюся простоту такого подхода, не следует забывать и об определённых нюансах. Есть ситуации, когда электричество достигает критического значения, но при этом, ситуация не является аварийной.

Это происходит при включении таких электроприборов, при запуске которых проходит пиковое электричество. Может иметь место и противоположная ситуация.

При замыкании несущей и нулевой фаз, отклонение силы тока на первых порах может быть незначительным, скачок при этом может произойти в любой момент.

Поэтому, очень важно учитывать эту характеристику при выборе наиболее подходящего устройства. Она отражена в обозначении типа выключателя в виде латинских букв, стоящих перед цифрами.

Принято различать следующие основные типы таких устройств:

  1. Тип MA. В этой схеме отсутствует тепловой расцепитель.
  2. Тип A. Это наиболее чувствительный их тип. Тепловой расцепитель реагирует практически сразу даже при относительно небольшом превышении (в 1,3 раза) обычных значений. Применяется для особо чувствительных электроприборов. Часто, применяется для полупроводниковых устройств, так как даже небольшое отклонение может привести к серьёзным последствиям.
  3. Тип B. Размыкает цепь при токе от 3 до 5 номиналов. Обычно применяется для жилых помещений. Его нельзя использовать для тех электроприборов, которые имеют большой пусковой ток.
  4. Тип C. Срабатывает при силе тока в 5-19 номиналов. Этот тип принято считать универсальным. Он имеет наиболее широкое применение.
  5. Тип D. Соответствует силе тока в 10-20 номиналов. Применяются там, где имеют место большие пусковые токи.
  6. Тип K. Электромагнитный расцепитель срабатывает при скачке более чем в 18 раз по сравнению с номиналом для постоянного тока, и в 12 раз для переменного тока. При этом, тепловой расцепитель может сработать здесь уже при 1,05-м превышении.
  7. Тип Z. Этот тип обычно применяется для полупроводниковых устройств.
Читать еще:  Автоматический выключатель abb b32 s201

Тип выключателя — это важная, но не единственная техническая характеристика.

Перечислим их:

  1. Номинальная сила тока. Действие устройства нормируется по отношению к этой величине. Различные выключатели могут быть рассчитаны на различную её величину.
  2. Предельная коммутационная способность. Речь здесь идёт о максимальном значении силы тока, при котором устройство сработает, оставшись при этом работоспособным. Промышленность обычно выпускает выключатели, которые рассчитаны на 4500, 6000 или 10000 ампер. Для постоянного или переменного тока, эта величина может отличаться.
  3. Класс токоограничения. Речь идёт о времени между началом размыкания и полным отключением. Речь может идти о 1,2 или 3 классе. Время гашения для устройств 3 класса токоограничения составляет за 2,5-6 мс , 2-го класса стоставляет 6-10 мс, для 1 класса — время более 10 мс.
  4. Номинальная частота, на которую рассчитан выключатель.
  5. Рабочая температура.
  6. Степень защиты автоматического выключателя.

Принцип работы

Поскольку это устройство срабатывает в случае опасности короткого замыкания, то основанием для его срабатывания принято считать прохождение слишком сильного тока.

Технически, для расцепления электрической цепи принято использовать следующие принципы:

  1. Тепловое расцепление.
  2. Электромагнитное расцепление.
  3. Полупроводниковые расцепители.
  4. Механические.

Для теплового расцепления принято использовать двухслойную металлическую пластину. Для этих слоёв используются металлы с различным коэффициентом теплового расширения. При прохождении слишком сильного тока по этой пластине, она начнёт изгибаться в сторону слоя с наименьшим коэффициентом теплового расширения.

Таким образом, в случае аварийной ситуации, произойдёт механическое размыкание электрической цепи. Во втором случае используется соленоид, внутри которого находится металлический стержень. Он прижимается специальной пружиной, которая обеспечивает его контакт.

Полупроводниковые расцепители работают с использованием специальных реле.

Механические подразумевают ручное отключение.

Другие виды

Кроме использования электрических выключателей, также принято применять и другие их разновидности. Распространёнными являются масляные, вакуумные, воздушные или электрогазовые выключатели. Такое разнообразие в первую очередь обусловлено тем, как именно происходит отключение тока при аварийной ситуации.

Масляные

Осуществляют аварийное гашение тока короткого замыкания путём пропускания через масляный резервуар. Различают баковые и маломасляные (горшковые) выключатели.

Это связано с объёмом используемого масла. Обычно, этот тип устройств применяют на промышленных предприятиях. Достоинства такого метода работы состоят в относительной простоте конструкции, высокая отключающая способность и малая зависимость от атмосферных явлений.

Однако,у этого типа устройств имеется и ряд недостатков. У них большие габариты, что обуславливается использованием масляных контейнеров. Также, имеет место и повышенная пожароопасность. Для обеспечения их работы, на предприятии должна работать специальная служба.

Вакуумные

Их основное конструкционное отличие состоит в использовании вакуума для гашения сильного аварийного электрического тока.

Этот способ работы является достаточно эффективным. Работа переключателя основана на использовании электромагнитов, которые в аварийной ситуации переключают контакты соответствующим образом. Иногда их действие дублируется при помощи использования механических пружин.

Вакуумные выключатели имеют определённые достоинства:

  1. Простота и надёжность конструкции.
  2. Высокая устойчивость при коммутации.
  3. Относительно небольшие эксплуатационные расходы.

Однако, эти свойства компенсируются достаточно небольшой отключающей способностью.

Воздушные

Работают на несколько ином принципе. Здесь аварийное выключение происходит в два этапа. Сначала срабатывают небольшие дополнительные переключатели, и только после этого размыкаются основные контакты.

Вследствие двухступенчатости процесса, электрическая дуга возникает между дополнительными контактами, не задевая основные. Таким образом, в процессе эксплуатации тратятся относительно дешёвые переключатели, а основные при этом остаются неповреждёнными.

Элегазовый

Использует особый «электрический газ» для гашения аварийного электричества. Его химический состав подобран таким образом, что он является инертным химически, безвредным и малоактивным.

Его достоинства заключаются в том, что он не требует ухода, не портится со временем и не оказывает разрушающего влияния на детали конструкции. Кроме этого, нужно заметить, что эта разновидность автоматических выключателей является относительно недорогой.

Среди недостатков нужно отметить, что к качеству такого газа предъявляются достаточно высокие требования. Также, нужно помнить, что для обслуживания такой конструкции требуется специальная аппаратура.

Различные задачи, решаемые выключателями

Автоматические выключатели используются для:

  1. Выключения при превышении напряжения.
  2. При минимальном напряжении.
  3. При нулевом токе.
  4. При минимальном токе.
  5. При обратном токе.

Соответствующий тип устройства выбирается в соответствии с конкретной задачей, которую нужно выполнить.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector