Oncool.ru

Строй журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цепи включения вакуумного выключателя

Принцип работы вакуумного выключателя

Высоковольтные вакуумные выключатели

Для повышения качества поставляемой от электрических сетей энергии, распределительные устройства комплектуются современными высоковольтными выключателями с вакуумной дугогасительной средой. Благодаря качественному отличию от устаревших автоматических выключателей, вакуумная аппаратура используется и для вновь возводимых подстанций, и для замены коммутационного оборудования на уже существующих.

Типы вакуумных выключателей

Как и любая другая электротехническая продукция, вакуумные выключатели подразделяются на несколько типов, в зависимости от класса напряжения, для которого предназначен аппарат. Поэтому условно их можно подразделить на:

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

Выключатель рассчитан на:

  1. нормальный режим работы;
  2. аварийный, то есть должен выдерживать кратковременные токи короткого замыкания.

Принцип действия

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.

Конструкция

Вакуумный 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 работы

Вакуумный выключатель 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.

Принцип действия вакуумного выключателя

Вакуумный выключатель призван обеспечивать:

  • надежность прохождения электрического тока номинальной мощности при долговременной работе;
  • возможность коммутаций электрооборудования при оперативных переключениях в автоматическом или ручном режиме;
  • оперативную ликвидацию аварийных ситуаций в автоматическом режиме.

Две контактные пластины работают в вакууме, который образован при откачке газа из дугоносительной камеры. Таким образом, возникает повышенная электрическая прочность с усиленными диэлектрическими параметрами.

Во время работы между контактами появляется вакуумный промежуток. В нем после нагревания испаряется металл. Ток нагрузки вызывает образование электроразрядов, которые и создают дугу внутри вакуума. Она продолжает развиваться за счет отрыва паров металла. Затем образованные ионы создают плазму.

Конструкции вакуумных выключателей

Конструкции вакуумных выключателей близки к маломасляным и часто отличаются только тем, что имеют вакуумную дугогасительную камеру.

Существует много различных конструкций вакуумных дугогасительных камер.

Одна из распространенных конструкций (рис. 9.16) имеет два изоляционных цилиндрических кожуха 1, 2, снабженных по торцам металлическими фланцами 4 , 15.

Неподвижный контакт 12 при помощи токоввода 13 жестко крепится к фланцу 15, подвижный контакт 11 связан с фланцем 4 при помощи сильфона 5.

Токоподвод 7 подвижного контакта 11 перемещается в направляющих 6 корпуса 8, соединенного с фланцем 4.

Как правило, в конструкции ВДК имеются экраны 3, 9, 10, 14, выполняющие функции повышения электрической прочности камеры за счет выравнивания градиента напряженности электрических полей и защиты внутренних изоляционных частей от металлизации распыленным контактным материалом.

Как следует из рис. 9.14 (кривая 1), электрическая прочность контактного промежутка очень высока. Это приводит к тому, что расстояние между контактами при напряжениях до 35 кВ не превышает 5 мм.

Несмотря на то, что сильфоном создаются определенные усилия на контакт, общее контактное усилие с учетом токов КЗ 40—100 кА в ВДК может достигать 1000—4000 Н.

Вакуумные выключатели находят все более широкое применение, часто заменяя и вытесняя менее надежные и более металло- и материалоемкие масляные и электромагнитные выключатели.

Высоковольтные выключатели

Одним из видов коммуникационного аппарата, предназначенного для быстрого включения и выключения отдельно взятых электроцепей или оборудования является высоковольтный выключатель. Управлять выключателями можно при помощи приводов.

Приводы и устройство высоковольтного выключателя

Эксплуатация привода осуществляется посредством использования энергии, которая поступает от какого-либо источника из вне.

В зависимости от типа поступающей энергии, приводы можно условно классифицировать на такие виды:

  • электромагнитные;
  • пневматические;
  • пружинные.

Приводы по способу их работы могут быть полуавтоматами. Данный вид оборудования позволяет включать выключатели в результате использования физической силы, а их отключение может быть выполнено в автоматическом или ручном режиме, а также на некотором расстоянии.

Конструкция привода состоит из:

  • механизма вольного отключения и расцепления;
  • включателя;
  • устройства, отвечающего за первичный или вторичный запуск привода;
  • кнопки, с помощью которых выполняется процесс управления в ручном режиме;
  • счетчика для фиксирования количеств выключений;
  • контактного блока для обеспечения процесса отключения в аварийном режиме.

Высоковольтные выключатели должны соответствовать некоторым требованиям:

  • надежность эксплуатации;
  • безопасность;
  • высокая скорость работы;
  • простота обслуживания;
  • удобство монтажа;
  • низкий уровень шума во время работы;
  • доступная стоимость.

Современные выключатели еще не полностью соответствуют вышеперечисленным требованиям. Конструкторы разрабатывают новые технологии, для того чтобы создать более безопасные приборы.

Виды и типы высоковольтных выключателей

Выключатели высокого тока подразделяются на несколько типов, среди которых можно выделить:

  • элегазовые (баковые и колонковые);
  • вакуумные;
  • масляные (баковые и маломасляные);
  • воздушные;
  • автогазовые
  • электромагнитные;
  • автопневматические.

По назначению выделяют:

  • сетевые выключатели на напряжение от 6 кВ и выше;
  • генераторные выключатели на напряжения от 6 до 20 кВ;
  • выключатели на напряжение от 6 до 220 кВ;
  • выключатели нагрузки;
  • реклоузеры;
  • выключатели специального назначения.

Выключатели могут размещаться внутри и вне помещения с различными видами вентиляции и обогрева. В зависимости от того, где будет произведена установка выключателя, используют 10 климатических исполнений: У, ХЛ, УХЛ, ТВ, ТС, Т, М, ОМ, В и О.

Бывают опорные, подвесные, настенные, выкатные и встраиваемые выключатели.

Высоковольтные выключатели постоянного тока

Принцип действия высоковольтного выключателя постоянного тока схематично выглядит следующим образом:

  • размыкаются контакты, в результате чего образуется электродуга;
  • далее, происходит ограничение процесса нарастания тока;
  • затем, идет уменьшение в цепи тока до показателей, которые обеспечивают самопроизвольное распадение дуги по причине ионизации промежутка;
  • потом происходит процесс восстановления прочности между контактами.

При эксплуатации выключателей высокого тока между их контактами используются диэлектрические среды разного типа. По этому принципу оборудование классифицируется на несколько видов, рассмотренные ниже по тексту.

Высоковольтные вакуумные выключатели

В высоковольтных выключателях вакуумного типа именно вакуум служит средой для гашения электрической дуги. Это связано с тем, что вакуум отличается более высоким показателем электропрочности, чем другие среды.

При снижении давления длина свободного пробега молекул увеличивается. В вакууме этот расстояние пробега больше, чем объем вакуумной камеры.

Использование выключателей вакуумного типа допустимо только при напряжении не выше 110 кВт.

Читать еще:  Выключатель для открытой проводки уличный

Высоковольтные масляные выключатели

В высоковольтных масляных выключателях для заполнения устройства гашения дуги используется трансформаторное масло. Процесс гашения электродуги происходит в результате того, что потоки газа, которые возникают при разложении масла, охлаждают дугу.

Высоковольтные выключатели масляного типа используются при напряжении от 10 до 20 кВ или от 110 до 220 кВт.

Высоковольтные масляные выключатели подразделяются на: маломасляные и баковые. Разница между ними заключается в количестве используемого масла, а также в способе изоляции основания от системы контактов.

Масляные высоковольтные выключатели бакового типа имеют ряд недочетов, например, высокий уровень пожароопасности.

При использовании устройств требуется постоянно контролировать количество и состояние масла внутри бака. Бак заполнен большим объемом масла, для замены которого необходимо время.

Высоковольтные выключатели нагрузки

Высоковольтные выключатели нагрузки предназначены для обеспечения работы рубильников аварийного отключения, выключателей селекционного типа с разной шириной силовой шины и расстояния между фазами.

Высоковольтные выключатели нагрузки одинаково успешно используются в цепях с высоким и низким током.

Это оборудование может быть выполнено в металлическом или пластиковом корпусе. Использование таких корпусов гарантирует высокий уровень безопасности выключателей и возможность эксплуатации оборудования в цехах на производстве и даже на открытом пространстве.

Наличие блокировки выключателя предотвращает оборудование от его несанкционированного включения.

Преимущество использования высоковольтных выключателей нагрузки заключается в:

  • универсальности;
  • надежности;
  • высоком уровне безопасности.

Высоковольтные автоматические выключатели

Высоковольтные автоматические выключатели используются для обеспечения процесса проведения электрического тока при нормальных условиях и отключения в автоматическом режиме (в случае возникновения короткого замыкания или перегрузки).

В зависимости от принципа работы и предназначения автоматические выключатели бывают:

  • общего предназначения;
  • специальные;
  • быстродействующие.

Элегазовый высоковольтный выключатель

Элегазовый высоковольтный выключатель – это оборудование для обеспечения быстрого управления и контроля электрической линии высокого напряжения.

Гашение электродуги выполняется посредством заполнения камеры соединением газов. Элегазовые высоковольтные выключатели не требуют смены газа и обеспечения контроля его состояния и количества.

Выключение происходит за счет изоляции фаз между собой. При срабатывании сигнала о необходимости отключения, контакты, расположенные в отдельных камерах, рассоединяются. В результате, между встроенными контактами происходит образование дуги, которая помещена в газовой среде. Затем, газ расщепляется на компоненты.

Преимущество использования элегазовых высоковольтных выключателей заключается в таких показателях, как:

  • универсальность – используются для работы с сетями при любом напряжении;
  • быстродействие – реакция элегаза происходит быстрее, что дает возможность выполнить аварийное отключение за несколько секунд;
  • высокий показатель пожаробезопасности;
  • возможность использования при вибрации;
  • длительный срок эксплуатации – при соприкосновении контактов не происходит процесс их изнашивания;
  • возможность работы с постоянным и переменным током.

Но элегазовые высоковольтные выключатели монтируются только на специально созданном фундаменте или подставке и не могут быть использованы при низких температурах. Также следует отметить дороговизну элегаза.

Элегазовые выключатели используются намного чаще, чем иные разновидности высоковольтных выключателей.

Выбор и испытания высоковольтных выключателей

Выполнение выключателям высокого тока своих функций напрямую зависит от правильности выбора оборудования. Необходимо принимать во внимание сравнительные характеристики расчетных величин и максимально допустимых значений. Для этого составляются специальные таблицы с параметрами.

Чтобы обеспечить надежность и длительный срок использования оборудования, во внимание принимаются не допустимые величины, а данные, меньше этих значений.

При монтаже высоковольтных выключателей обязательно проводятся испытания оборудования. Текущий ремонт и дополнительные испытания рекомендованы раз в 4 года, а капитальный ремонт – каждые 8 лет. Эти мероприятия необходимы в целях обеспечения безопасности эксплуатации.

Ремонт высоковольтных выключателей

Обеспечение функционирования оборудования обеспечивается за счет проведения его периодического и капитального ремонта.

Периодический ремонт выполняется:

  • при нарушении целостности фарфоровых покрышек в местах вводов, мембран предохранителей;
  • при появлении шума или треска в середине выключателя;
  • при изменении температуры соединительных контактов;
  • при увеличении расхода масла.

Капитальный ремонт выключателей высокого напряжения проходит, согласно рекомендации завода-изготовителя. Мероприятия, как правило, проводятся непосредственно на месте эксплуатации.

При появлении неполадок вводов или трансформаторов, ремонт проходит в специализированных мастерских.

Производители и поставщики высоковольтных выключателей

Среди производителей и поставщиков высоковольтных выключателей можно выделить такие, как:

  • Группа компаний «Электрощит ТМ», Самара. Уже на протяжении лет компания занимается производством и реализацией высоковольтного оборудования, в том числе и выключателей. На базе компании функционируют сервисные центры по ремонту и обслуживанию данного типа оборудования.
  • ОАО «Уралэлектротяжмаш». Является одним из крупнейших производителей высоковольтного оборудования и комплектующих. Продукция компании поставляется в Египет, США, Сирию, Австрию и другие страны.
  • АО «Вологодский ЭМЗ». Специализируется на поставке трансформаторного, высоковольтного и низковольтного оборудования и комплектующих. На базе компании созданы центры обслуживания и ремонта поставляемой продукции, оборудованные современной техникой.

Поставки в регионы осуществляют официальные дилеры заводов.

Больше о высоковольтных выключателях: типах, выборе, испытаниях; можно узнать на выставке «Электро».

Элегазовые выключатели

предназначен для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме с использованием инертного

В зависимости от среды, в которой производят гашение дуги, различают воздушные выключатели, в которых дуга гасится сжатым воздухом, масляные выключатели, в которых контакты помещаются в ёмкость с маслом, а дуга гасится парами масла, элегазовые выключатели, в которых используется электропрочный газ SF6 — «элегаз», и вакуумные выключатели, в которых дугогашение происходит в вакууме — в так называемой вакуумной дугогасительной камере (ВДК).

Элегаз — это инертный газ без запаха, невоспламеняющийся, и в нормальных условиях нетоксичный.

При температуре выше 1000°C, элегаз разлагается на составляющие газы, включая высокотоксичный газ S2F 10.

Однако продукты распада при снижении температуры воссоединяются после погасания дуги.

Благодаря своей электрической прочности, элегаз обладает лучшими свойствами, чем вакуум и используется в качестве изоляционного материала и дугогасительной среды.

Это позволяет делать электрооборудование более компактного размера.

Элегаз — один из опасных нагретых газов в мире, из-за стабильного молекулярного состава, что делает его неразрушимым 1000-летия.

Элегазовый высоковольтный выключатель стоит дешевле, к примеру, вакуумного, хотя вакуумный высоковольтный выключатель имеет свои преимущества:

— вакуум не представляет угрозы для окружающей среды;

— легкость в производстве оборудования и почти на 50% меньше сборочных компонентов, чем в элегазовом высоковольтном выключателе;

Но элегазовый выключатель все равно дешевле.

Выключатели представляют собой 3-полюсный аппарат, полюсы которого имеют одну общую раму и управляются одним приводом, либо каждый из 3-х полюсов выключателей имеет собственную раму и управляется своим приводом.

Принцип работы аппаратов основан на гашении электрической дуги , возникающей между расходящимися контактами при отключении тока, потоком элегаза.

Существует 2 источника возникновения потока газа:

повышение давления в одной из заполненных газом полостей дугогасительного устройства, обусловленное уменьшением ее замкнутого объема, возможность истечения газа из которой в зону расхождения дугогасительных контактов появляется непосредственно перед их размыканием (при отключении малых токов);

повышение давления газа в этой же полости вследствие его расширения под действием тепловой энергии самой электрической дуги (при отключении больших токов)

Для колонкового исполнения, полюс представляет собой вертикальную колонну, состоящую из 2-х (и более) изоляторов, в верхнем из которых размещено дугогасительное устройство (ДУ), а нижний — служит опорой ДУ и обеспечивает ему требуемое изоляционное расстояние от заземленной рамы.

Внутри опорного изолятора размещена изоляционная штанга, соединяющая подвижный контакт ДУ с приводной системой аппарата.

Для бакового исполнения, полюс представляет собой металлический цилиндрический бак, на котором установлены 2 изолятора, образующие высоковольтные вводы выключателя.

ДУ в таком выключателе размещено в заземленном металлическом корпусе.

Для комбинированного исполнения, полюс представляет собой металлический корпус в виде сферы, на котором установлены фарфоровые изоляторы, образующие высоковольтные вводы выключателя, в одном из которых размещено дугогасительное устройство, а в другом встроенные трансформаторы тока.

Читать еще:  Bihu выключатель с розеткой как подключить

В верхней части изолятора обычно устанавливается фильтр — поглотитель влаги и продуктов разложения элегаза под действием электрической дуги.

Фильтрующим элементом в нем служит активированный адсорбент — синтетический цеолит NAX.

Также на всех современных выключателях установлен предохранительный клапан — устройство с тонкостенной мембраной, разрывающейся при давлении, возникающем при внутреннем коротком замыкании, но не достигающем значения, при котором испытываются собственно изоляторы.

Дугогасительное устройство предназначено обеспечивать быстрое гашение электрической дуги, образующейся между контактами выключателя при их размыкании.

Разработка рациональной и надежной конструкции дугогасительного устройства обычно требует экспериментальной проверки.

Современные выключатели оснащены дугогасительным устройством автокомпрессионного типа, которые демонстрируют свои расчетные преимущества при отключении больших токов.

ДУ содержит неподвижную и подвижную контактные системы, в каждой из которых имеются главные контакты и снабженные элементами из дугостойкого материала дугогасительные контакты.

Главный контакт неподвижной системы и дугогасительный подвижной — розеточного типа, а главный контакт подвижной системы и дугогасительный неподвижной — штыревые.

Подвижная система содержит, кроме главного и дугогасительного контактов, связанную с токовым выводом ДУ неподвижную токоведущую гильзу; поршневое устройство, создающее при отключении повышенное давление в подпоршневой полости, и два фторопластовых сопла (большое и малое), которые направляют потоки газа из зоны повышенного давления в зону расхождения дугогасительных контактов. Большое сопло, кроме того, препятствует радиальному смещению контактов подвижной системы относительно контактов неподвижной, поскольку никогда не выходит из направляющей втулки главного неподвижного контакта.

Главный контакт подвижной системы представляет собой ступенчатую медную гильзу, узкая часть которой адаптирована к входу в розеточный главный контакт неподвижной системы, а широкая часть имеет два ручья, в которых размещены токосъемные (замкнутые проволочные) спирали, постоянно находящиеся в контакте с охватывающей их неподвижной токоведущей гильзой.

Устройства для вращения дуги в элегазе позволяет успешно отключать ток.

В подвижный и неподвижный контакты встроены постоянные магниты из феррита, которые создают магнитные поля, направленные встречно.

При размыкании контактов образуется дуга, ток которой взаимодействует с радиальным магнитным полем, в результате чего создается сила F, перемещающая дугу по кольцевым электродам.

Вращение дуги в элегазе способствует быстрому гашению.

Чем больше отключаемый ток, тем больше скорость перемещения дуги, это защищает контакты от обгорания.

Контактная система описанной конструкции помещается внутри фарфорового корпуса, заполненного элегазом и герметически закрытого.

Давление внутри камеры 0,3 МПа.

Подпитка при возможных утечках происходит из баллона со сжатым элегазом.

Газовая система аппаратов включает в себя:

клапаны автономной герметизации (КАГ) и заправки колонн;

коллектор, обеспечивающий во время работы аппарата связь газовых полостей колонн между собой и с сигнализатором изменения плотности элегаза;

сам сигнализатор, представляющий собой стрелочный электроконтактный манометр с устройством температурной компенсации, приводящим показания к величине давления при температуре 20ºС;

соединительные трубки с ниппелями и уплотнениями.

Сигнализатор изменения плотности элегаза (датчик плотности) имеет 3 пары контактов, одна из которых, замыкающаяся при значительном снижении плотности элегаза из-за его утечки, предназначена для подачи сигнала (например, светового) о необходимости дозаправки колонн; а 2 других, размыкающихся при недопустимом падении плотности элегаза, предназначены для блокирования управления выключателем или для автоматического отключения аппарата с одновременной блокировкой включения (что определяется проектом подстанции).

Приводы выключателей обеспечивают управление выключателем — включение, удержание во включенном положении и отключение. Вал привода соединяют с валом выключателя системой рычагов и тяг. Привод выключателя должен обеспечивать необходимую надежность и быстроту работы, а при электрическом управлении — наименьшее потребление электроэнергии.

В элегазовых выключателя применяют 2 типа приводов:

аккумулятором энергии является комплект винтовых цилиндрических пружин,

управляющим органом является кинематическая система рычагов, кулачков и валов.

аккумулятором энергии является комплект тарельчатых пружин,

Вакуумный выключатель

Вакуумный выключатель — высоковольтный выключатель, в котором вакуум служит средой для гашения электрической дуги. Вакуумный выключатель предназначен для коммутаций (операций включения-отключения) электрического тока — номинального и токов короткого замыкания (КЗ) в электроустановках.

Содержание

История создания

Первые разработки вакуумных выключателей были начаты в 30-е годы XX века, действующие модели могли отключать небольшие токи при напряжениях до 40 кВ. Достаточно мощные вакуумные выключатели в те годы так и не были созданы из-за несовершенства технологии изготовления вакуумной аппаратуры и, прежде всего, из-за возникших в то время технических трудностей по поддержанию глубокого вакуума в герметизированной камере.

Для создания надежно работающих вакуумных дугогасительных камер, способных отключать большие токи при высоком напряжении электрической сети, потребовалось выполнить обширную программу исследовательских работ. В ходе проведения этих работ примерно к 1957 г. были выявлены и научно объяснены основные физические процессы, происходящие при горении дуги в вакууме.

Переход от единичных опытных образцов вакуумных выключателей к их серийному промышленному производству занял еще два десятилетия, поскольку потребовал проведения дополнительных интенсивных исследований и разработок, направленных, в частности, на отыскание эффективного способа предотвращения опасных коммутационных перенапряжений, возникавших из-за преждевременного обрыва тока до его естественного перехода через нуль, на решение сложных проблем, связанных с распределением напряжения и загрязнением внутренних поверхностей изоляционных деталей осаждавшимися на них парами металла, проблем экранирования и создания новых высоконадежных сильфонов и др.

В настоящее время в мире налажен промышленный выпуск высоконадежных быстродействующих вакуумных выключателей, способных отключать большие токи в электрических сетях среднего (6, 10, 35 кВ) и высокого напряжения (до 500 кВ включительно).

Принцип действия

Внешние видеофайлы
Отключение выключателя
(видеофайлы размещены на сайте www.tavrida.ru)
Работа привода вакумного выключателя
Иллюстрация процесса отключения внутри вакуумной камеры

Поскольку разрежённый газ (10 −6 …10 −8 Н/см²) обладает электрической прочностью, в десятки раз превышающей прочность газа при атмосферном давлении, то это свойство широко используется в высоковольтных выключателях: в них при размыкании контактов в вакууме сразу же после первого прохождения тока в дуге через ноль изоляция восстанавливается, и дуга вновь не загорается.

В момент размыкания контактов в вакуумном промежутке коммутируемый ток инициирует возникновение электрического разряда — вакуумной дуги, существование которой поддерживается за счет металла, испаряющегося с поверхности контактов в вакуумный промежуток. Плазма, образованная ионизированными парами металла, проводит электрический ток, поэтому ток протекает между контактами до момента его перехода через ноль. В момент перехода тока через ноль дуга гаснет, а оставшиеся пары металла мгновенно (за 7—10 микросекунд) конденсируются на поверхности контактов и других деталей дугогасящей камеры, восстанавливая электрическую прочность вакуумного промежутка. В то же время на разведенных контактах восстанавливается приложенное к ним напряжение (см. иллюстрацию процесса отключения).

Трансформаторные подстанции высочайшего качества

с нами приходит энергия

develop@websor.ru

Вакуумные выключатели 6(10) кВ ВВ/TEL


В конце XX века инновационная конструкции выключателей ВВ /TEL . произвели переворот в мире коммутационной аппаратуры 6-10кВ и позволили совершить прорыв на пути создания современных КРУ высокой надежности, не требующие обслуживания выключателя на протяжении всего срока службы. Запатентованная конструкция, легкость и не прихотливость конструкции ВВ /TEL . позволяет встроить выключатель в любую, существующую, ячейку КРУ или КСО. либо создать новую с уникальными потребительскими качествами. Сегодня ВВ /TEL . применяется на 5-ти континентах мира, чем подтверждает удовлетворение самым жестким требованиям эксплуатации будь, это условия Кольского полуострова с зимним морским климатом, либо широта Египта, с изнуряющим зноем зимой и особенно летом, или влажный климат Вьетнама. Такая популярность основывается на существующем разнообразии решений, которые уже имеются или позволяет предложить выключатель ВВ /TEL по модернизации распределительных устройств, повышению их надежности и всей энергосистемы в целом.

Вакуумные выключатели (ВВ) предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока (частота 50 Гц), номинальным напряжением до 10 кВ с изолированной, компенсированной, заземлённой через резистор или дугогасительный реактор нейтралью. ВВ предназначены для установки в новых и реконструируемых комплектных распределительных устройствах станций, подстанций и других устройств, осуществляющих распределение и потребление электрической энергии во всех отраслях народного хозяйства, в том числе нефтегазодобывающей и перерабатывающей, нефтехимической, химической, горнорудной и др. отраслях.

Читать еще:  Автоматический выключатель с60а с16а

Структура условного обозначения выключателей

  • BB/TEL-10-20/1000
  • BB/TEL-10-20/1600
  • BB/TEL-10-31,5/1000
  • BB/TEL-10-31,5/1600
  • BB/TEL-10-31,5/2000
  • BB/TEL-10-31,5/2000 Q

Устройство и работа выключателей

Принцип дугогашения.
Гашение дуги переменного тока осуществляется в вакуумной дугогасительной камере (ВДК) при разведении контактов в глубоком вакууме (остаточное давление порядка мм рт. ст.). Носителями заряда при горении дуги являются пары металла. Из-за практического отсутствия среды в межконтактном промежутке, конденсация паров металла в момент перехода тока через естественный ноль осуществляется за чрезвычайно малое время ( с ), после чего происходит быстрое восстановление электрической прочности ВДК. Электрическая прочность вакуума составляет порядка 30 кВ/мм, что гарантирует отключение тока при расхождении контактов более 1 мм.
В выключателях применяется современная конструкция ВДК с аксиальным магнитным полем. Дуга в таком поле находится все время в диффузионном состоянии, что существенно уменьшает износ, который не превышает 1 мм после исчерпания коммутационного ресурса.
Конструкция выключателей.
Выключатели состоят из трех полюсов, установленных на металлическом корпусе, в котором размещаются электромагнитные приводы каждого полюса с магнитной защелкой, удерживающей выключатель неограниченно долго во включенном положении после прерывания тока в катушке электромагнита привода.
Основные узлы выключателей на ток до 1000 А размещаются в закрытом изоляционном корпусе круглого сечения, выполненном из механически прочного и дугостойкого материала, защищающего элементы полюса от механических повреждений и воздействий электрической дуги тока КЗ.

Крепление выключателей к металлическим элементам КРУ и КСО осуществляется посредством болтов М10, резьбовые отверстия для которых имеются на боковых сторонах металлического корпуса. Выключатели могут работать в любом пространственном положении. Выключатели на номинальный ток 1600 А конструктивно отличаются от выключателей на 630-1000 А устройством изоляционных корпусов, способом установки в них ВДК и способом крепления выключателей.
Изоляционные корпусы прямоугольного сечения открыты снизу и сверху для вентиляции воздуха и охлаждения токоведущих частей. С передней и задней сторон к корпусам крепятся изоляционные листы толщиной 10 мм для придания им необходимой жесткости. На противоположной стороне токоведущих выводов круглого сечения в полимерной части выключателя имеются закладные металлические втулки ( 6 шт.) с отверстиями под болт М16, с помощью которых выключатели устанавливаются на вертикальное металлическое основание приводом вниз или вверх.
Устройство полюса.
Разрез полюса выключателя представлен на рисунке. В состав полюса входят следующие основные элементы: ВДК 2 с неподвижным 1 и подвижным 3 контактами и сильфоном, гибкий токосъем, тяговый изолятор 5, токоведущие выводы и электромагнитный привод. Привод состоит из кольцевого электромагнита 13, якоря 12, катушки 11, пружин отключения 9 и дополнительного поджатия 10, тяги 15 устройства ручного отключения. Катушки электромагнита включены в цепь управления параллельно и используются для включения и отключения выключателя.
Полюса механически связаны между собой промежуточным валом 8, на котором установлен кулачок для управления вспомогательными кон-тактами, используемыми во внешних цепях (управления, сигнализации и др.). Выключатели, предназначенные для частых коммутационных операций, содержат в своей конструкции усиленный привод и камеру ВДК, которые не влияют на габаритные и присоединительные размеры.
Работа выключателя.
Включение.
В отключенном положении подвижные части полюса удерживаются силой отключающей пружины 9 независимо от пространственно положения выключателя. Включение и отключение выключателя производится от блока управления (БУ), который является неотъемлемой частью ВВ.
При подаче команды включения БУ пода( напряжение на катушку 11 электромагнит Протекающий при этом ток создаёт магнитный поток в зазоре между якорем 12 и кольцевым магнитом 13, под действием которого якорь втягивается внутрь электромагнита и через тяговый изолятор 5, сжимая пружину отключения 9 и воздействуя на подвижный контакт ; замыкает контакты ВДК.
Скорость замыкания контактов составляв около 1 м/с. Она является оптимальной для процесса включения и предупреждения дребезг контактов при включении.
Замыкание подвижного контакта с неподвижным происходит в момент, когда между якорем верхней крышкой электромагнита остается зазор 2 мм. Проходя это расстояние, якорь сжимает пружину поджатия 10 и создает необходимо контактное нажатие. После замыкания магнитно системы якорь встает на магнитную защелку удерживается в этом положении неограниченно долго за счет остаточной индукции кольцевого электромагнита 13. Общий ход якоря 8 мм, ход подвижного контакта 6 мм.
Запас по усилию удержания (сила, необходима для отрыва якоря от верхней крышки электромагнита, приложенная вдоль оси привода), составляет 450-500 Н для одного полюса выключателя.
В случае обрыва цепи катушки электромагнита одного из полюсов выключатель не фиксируется во включенном положении и отключается, тем самым предупреждается работа выключателя в неполнофазном режиме.
В процессе включения ВВ якорь через кинематическую связь поворачивает вал 8 и установленный на нем кулачок, который управляет контактами вспомогательных цепей (микро-переключателями).
Длительность подачи напряжения на катушку электромагнита устанавливается блоком управления и составляет 60 — 80 мс в зависимости от типа БУ. Она выбрана с запасом, поэтому момент размыкания геркона или микропереключателя в цепи управления включением не влияет на включающую способность привода и не требует наладки и проверки эксплуатационным персоналом.
Источником электрической энергии для включения ВВ служат предварительно заряженные малогабаритные конденсаторы, устанавливаемые в БУ (BU) или в блоке питания БП (BP).
Отключение.
При подаче команды отключения БУ подает на катушку электромагнита напряжение противоположной полярности и определенной длительности. При этом электромагнит частично размагничивается и якорь 12 снимается с магнитной защелки. Под действием пружины отключения и пружины дополнительного поджатия якорь разгоняется и наносит удар по тяговому изолятору, соединенному с подвижным контактом 3 вакуумной камеры. Ударное усилие, создаваемое якорем электромагнита, превышает 2000 Н, что позволяет отключать выключатель даже при наличии точечной сварки контактов, которая может иметь место при включении ВВ.
После удара подвижный контакт приобретает высокую стартовую скорость, необходимую для успешного отключения тока КЗ, и под действием отключающей пружины совместно с другими подвижными частями занимает конечное отключенное положение.
Ручное отключение.
Ручное отключение осуществляется путем воздействия на кнопку ручного отключения, которая через толкатель 15, шарнирно связанный с валом 8, воздействует через вал привода на якоря электромагнитов и разрывает магнитную систему. Кнопка ручного отключения, связанная с валом 8, может служить указателем положения выключателя.
Усилие на кнопке отключения при ударном воздействии составляет 200 — 250 Н.
Автономное включение.
Наличие в схеме управления выключателями батареи малогабаритных конденсаторов позволяет осуществлять автономное включение ВВ на обесточенной подстанции с помощью двух стандартных элементов питания 9 В, подключая их низковольтному входу БУ. Имеющийся в БУ или блоке питания преобразователь повышает напряжение питания до необходимого и заряжает в течение короткого времени (менее 1 мин) батарею конденсаторов, после чего выключатель готов к выполнению операции «В» или «ВО».
Автономное включение может также выполняться с помощью инвентарных переносных блоков автономного включения (БАВ), поставляемых предприятием по заказу.

Устройства управления вакуумными выключателями являются их неотъемлемой частью и изготавливаются в виде отдельных блоков, устанавливаемых в релейных отсеках КРУ, на панелях камер КСО или на выкатных элемента КРУ. Они обеспечивают включение и отключение ВВ от источника постоянного, выпрямленного или переменного оперативного тока, блокировку от повторного включения ВВ, отключение от трансформаторов тока при отсутствии напряжения питания, а также ряд дополнительных функций.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector