Способ гашения дуги
Работа выключателя основана на определенных физических процессах, независимо от номинала напряжения аппарата. Рассмотрим подробную схему функционирования.
Выключатель работает на переменном токе, который меняет свое направление по синусоидальному закону. При его нулевом значении происходит угасание дуги, а ионы металла больше не выделяются и оседают на поверхностях контакта или электростатических экранах дугогасительной камеры. Одновременно, в промежутке между контактами образуется вакуум, который препятствует дальнейшему протеканию тока нагрузки и в следующий полупериод синусоиды дуговой разряд не может возникнуть.
Читать далее: Регулировка температуры батарей отопления отопления
Благодаря такому принципу работы, обеспечивается хорошее быстродействие, а разрушение контактов при разряде минимальное.
Преимущества
Все свои положительные качества вакуумные выключатели проявляют в электроустановках, где совершается большое количество коммутаций. Поэтому аппараты работают особо эффективно в системах управления трансформаторов и электродвигателей.
• Высокая надежность по сравнению с масляными или воздушными выключателями. Что это значит? Количество отказов вакуумных выключателей существенно ниже, чем у вышеупомянутых коммутационных устройств. Это с уверенностью можно назвать главным преимуществом.
• Длительный срок эксплуатации. Выключатель способен прослужить 25 лет, после чего его заменяют новым.
• Быстродействие. Причина этому — более серьезный показатель вакуума на пробой электрическим током, чем масло или воздушная среда. Поэтому ход контактов дугогасительной камеры у выключателя составляет всего 6—10 мм, против 100 мм у масляных моделей. Скорость срабатывания около 2 мс, то есть, очень быстро. Вдобавок вакуумная конструкция обладает длительным механическим ресурсом.
• Низкие эксплуатационные расходы. Это обусловлено дугогосящей средой. В тех же воздушных или масляных выключателях есть необходимость в пополнении оной. Вакууму ничего подобного не нужно. Полюса изготавливаются в герметичном и неразборном исполнении.
• Относительная простота конструкции. Нет дополнительных элементов в виде масляных баков или компрессорных установок, за которыми требуется постоянно следить и обслуживать.
• Выключатель справляется со своими функциями одинаково эффективно независимо от ориентации в пространстве.
Читать далее: Лучшие пылесосы Samsung без мешка характеристики моделей рекомендации перед покупкой
• Высокая коммутационная стойкость. Выключатель без ревизии и ремонта способен выдержать до 20 тыс. отключений с рабочей величиной токов и до 200 отключений при токе КЗ (ресурс зависит от конкретной модификации аппарата и величины тока КЗ). Ни один вид выключателей не способен обеспечить такой рабочий срок без профилактических мероприятий.
• Удобство ремонта и обслуживания. Вся конструкция построена по блочному принципу. Один заменяется на другой без необходимости разбора и восстановления.
• Малые габариты. При одних и тех же рабочих значениях токов и напряжений, размеры и масса вакуумного выключателя будут существенно меньше, чем аналогов.
• Безопасность. Отсутствие утечек масла или газа определяют высокую степень пожарной и экологической безопасности коммутационного аппарата. Срабатывает вакуумный выключатель тише, нежели воздушник. Последний «бьет» очень громко, как выстрел ружья, который слышно за 500 м.
Характеристики вакуумных выключателей
- Главная →
- Статьи →
Главным предназначением вакуумных выключателей является функционирование в отсеках КРУ в трехфазных токопроводящих цепях с частотой колебания 50 Гц и отдельной или замененной нейтралью, помимо этого они разработаны для промышленных шкафов, где выступают в качестве контролирующих звеньев входящей электроэнергии. Они отлично справляются с переключением, размыканием и замыканием магистральных кабелей без ущерба для управляющих контактов.
В соответствии с характеристиками вакуумных выключателей допускается их применение для запуска и прерывания работы двигателей асинхронного типа с ротором замкнутым накоротко или фазного типа. Они прекрасно справляются с замедлением момента вращения представленных двигателей противотоком и прекращение работы электромашин с медленно вращающимся ротором.
Продолжительность эксплуатирования выключателя до первого капитального ремонта в среднем составляет 12 лет, списывать отработанный механизм рекомендуется не позже чем через четверть века.
Важным отличаем вакуумных выключателей является возможность непрерывность работы с частыми коммутационными операциями. Выключатели с приводом, работающим за счет взаимодействия электромагнита и ферромагнита способны осуществлять коммутацию электрических схем в стандартном и аварийном режимах в трехфазных токопроводящих цепях с частотой колебания 50-60 Гц, где присутствует изолированная нейтраль и стандартное напряжение не превышает 12 кВ.
Благодаря существующим характеристикам вакуумных выключателей можно назвать их идеальными с точки зрения экологии. Они практически безопасны для окружающей среды, при работе не осуществляют вредных выбросов в атмосферу. Абсолютная герметичность повышает надежность и количество возможных совершаемых коммутаций в течение всего срока эксплуатации. Нижайшим температурным приделом становиться отметка -60ͦС. Представленное оборудование может работать как в автоматическом, так и ручном режиме. Исходя из представленных параметров, вакуумные выключатели способны полноценно функционировать даже в сложных климатических условиях. Устройство беспрепятственного разъединения привода способно остановить работу выключателя в произвольный момент, несмотря на положение механизма. К тому же благодаря небольшим размерам и массе, а так же пожаро- и взрывобезопасности их установку можно производить вблизи агрессивной окружающей среды.
Выключатели вакуумного типа рассчитаны на применение в составе подстанций рассчитанных на 110 -220 кВ с трансформаторами тока и напряжения не содержащими масла и элегаза. Такие подстанции особенно актуально эксплуатировать в районах с жесткими экологическими ограничениями к промышленному оборудованию.
Модернизированные разработки в сфере производства вакуумных выключателей рассчитаны на длительный промежуток времени, поэтому постоянно обновляемая элементная база позволяет совершенствовать распределительные устройства для высоковольтных цепей и проектировать новейшие блочно-модульные системы электроснабжения потребителей.
Конструкция и принцип действия
Главная \ Продукция \ Вакуумные коммутационные аппараты (1,14; 10; 20; 27,5; 35; 110 кВ) \ Выключатели вакуумные высоковольтные 6-10 кВ \ Вакуумные выключатели ВБЭ-10-20 \ Конструкция и принцип действия
Устройство и работа выключателя
Выключатель представляет собой аппарат прямого действия. Операции включения выключателя осуществляются электромагнитным приводом прямого действия за счет тягового усилия электромагнита включения. Отключение выключателя (в том числе автоматическое отключение при токах короткого замыкания или перегрузках) осуществляется за счет энергии, запасенной пружинами выключателя при включении. Гашение дуги в выключателе осуществляется вакуумными дугогасительными камерами (КДВ). Электрическая дуга, благодаря специальной форме контактов, направляется в стороны от центра, вращается по поверхности контактов, распадается и гасится при переходе тока через ноль. Благодаря высокой электрической прочности вакуумного промежутка в течение долей микросекунд между контактами восстанавливается напряжение. Выключатель состоит из трех дугогасительных полюсов, закрепленных через опорные изоляторы на корпусе привода. Каждый полюс содержит вакуумную дугогасительную камеру (КДВ), механизм дополнительного пожатия контактов КДВ и токовыводы. Электромагнитный привод состоит из электромагнита включения, блока механических защелок, демпфирующего гидравлического устройства, электромагнита отключения и аварийных расцепителей. Электрическая схема блока питания и управления выключателем собрана на панели, закрепленной в корпусе привода. Между полюсами выключателя установлены изоляционные перегородки. В выключателях выкатного исполнения (рис.1 — 5) привод установлен на тележку, имеющую механизм блокировки, связанный с выключателем.
Включение выключателя
В исходном положении контакты камеры дугогасительной вакуумной разомкнуты, выключатель удерживается отключающей пружиной в отключенном положении. Оперативное включение производится подачей напряжения на электромагнит, якорь электромагнита втягивается и через блок защелок поворачивает вал привода. Рычаги, связанные с валом тяговыми изоляторами, замыкают контакты КДВ и создают усилие поджатия контактов КДВ. Одновременно при повороте вала производится взвод отключающей пружины, переключение блок—контактов узла контактного и постановка на механическую защелку. Происходит включение выключателя. Ручное неоперативное включение осуществляется поворотом вала привода вниз трубой, которая надевается на рычаг привода. Для ручного включения выключателя съемную крышку, необходимо снять. Ручное включение выключателя под нагрузку запрещается!
Отключение выключателя
При подаче сигнала на электромагнит отключения или на один из расцепителей максимального тока, или на расцепитель минимального напряжения, или на расцепитель от независимого источника тока тяги электромагнитов воздействуют на блок защелок. Блок защелок освобождает вал привода. За счет энергии, запасенной пружинами поджатия контактов КДВ блоков дугогасительных и отключающей пружины, вал привода выключателя возвращается в исходное положение. Происходит отключение выключателя. Механизм привода подготовлен к включению. Ручное оперативное и неоперативное отключение выключателя осуществляется красной кнопкой, расположенной на панели выключателя.
Установка и подключение прибора
Прежде чем начинать устанавливать вакуумный выключатель, необходимо провести осмотр всех внешне доступных элементов, дабы убедиться в отсутствии повреждений и дефектов. Затем производится чистка изоляционных поверхностей полюсов с помощью сухой безворсовой ветоши.
Не допускается внедрение оборудования в систему, если на изоляционных поверхностях присутствуют сколы, трещины, деформированные участки. Обязательно подлежит проверке схема вторичных цепей, а также подключение корпусной шины.
Проверка установленного прибора
Здесь важно тщательно проверить каждую деталь, каждый элемент крепежа. Высоковольтные аппараты не прощают даже малейшей ошибки
Перед установкой работоспособность выключателя следует проверить методом ручного включения (вхолостую без питания) и убедиться в правильности положения индикаторов панели управления. Затем нужно проверить наличие крышек полюсов. Если применяется аппаратура под номинал 1600А и выше, крышки защиты перед монтажом требуется снять.
Подключение непосредственно в сеть
Клеммы контактных наконечников проводников силовых кабелей перед присоединением к выводам выключателя необходимо зачистить.
Процедура зачистки отличается в зависимости от применяемого материала клемм:
- Для медных и алюминиевых клемм без дополнительного покрытия зачистка осуществляется наждачной бумагой зернистостью М20 или ниже, с последующим обезжириванием поверхности металла.
- Если клеммы медные или алюминиевые покрыты слоем серебра, их достаточно очистить безворсовой тканью.
Недопустимо применять кабели, серебряное покрытие клемм которых повреждено на площади более 5%. В этом случае повреждённый элемент требуется заменить. Подробнее о клеммах для соединения проводов можно прочесть в этом материале.
Внешние проводники подводятся к выводам вакуумного выключателя с таким расчётом, чтобы не создавались механические усилия на выводы прибора со стороны внешних проводников. Соединения производятся посредством болтовой сцепки с применением плоских упругих металлических шайб.
Как производится заземление?
Приборы стационарного исполнения подключаются к «земляной» площадке посредством болтового соединения (М12) непосредственно в точке, обозначенной маркировкой «Заземление».
Элементы конструкции аппаратной тележки и шасси выключателя, через которые выполняется заземление устройства. Как правило, эти точки отмечаются соответствующим знаком, нанесённым рядом с элементом
Область контактной точки «Заземление» перед соединением требуется обезжирить. Заземляющим проводником следует выбирать шину достаточного сечения (Правила устройства электроустановок), гибкий провод или проводник сплетённый жгутом. До накладки проводника на контактную площадку поверхности контакта смазать специальной смазкой (ЦИАТИМ-203).
Конструкция выкатного типа заземляется при помощи элементов аппаратной тележки. Заземление вакуумного выключателя осуществляется через конструкцию аппаратной тележки, для чего также имеются элементы крепежа.
Ввод устройства в эксплуатацию
Запуск устройства в эксплуатацию производится после дополнительной проверки установленного и подготовленного оборудования. В частности, проверяется надёжность заземления, состояние крепежа сборочных компонентов, доступ охлаждающей среды к потенциально нагревающимся элементам.
Поверхности токоведущих стержней, контактирующих с ламелями розеточных контактных групп, необходимо обработать небольшим объёмом смазки ЦИАТИМ. В целом, необходимо выполнить все процедуры, предусмотренные ПЭУ на случай приёмо-сдаточных испытаний, и убедиться в соответствии величины оперативного напряжения допустимым пределам.
Установка вакуумного выключателя. Монтажные работы проводит только квалифицированный персонал. Те же требования предъявляются к персоналу, который подбирается на обслуживание высоковольтного оборудования
Управлять вакуумным выключателем допускается персонал, имеющий разрешение на обслуживание электроустановок, функционирующих под напряжением выше 1000 вольт. Утверждённая группа допуска для обслуживающих лиц должна быть не ниже третьей. Перед началом работы с оборудованием, персонал проходит техминимум с целью изучения тонкостей конкретной модели оборудования.
Правильный монтаж устройства
Перед установкой выключателя вакуумного типа проводится тщательный осмотр всех комплектующих. Необходимо убедиться, что в комплекте имеется все необходимое. Для этого следует воспользоваться списком и чертежами из руководства по эксплуатации.
Во время монтажа контролируется чистота и отсутствие царапин и неровностей на всех токопроводящих поверхностях. Если имеются загрязнения, они устраняются смоченной в спирте тканью. Пыль и грязь на изолирующих частях и корпусе убираются сухой ветошью.
Перед установкой несколько раз проводится ручное включение и отключение выключателя. Это необходимо, чтобы убедиться в подвижности его механических частей и исключить их заклинивание в рабочем режиме.
Подключение кабельной линии
Для подключения к устройству кабелей используются наконечники. Лучше применять новые наконечники из упаковки. Если используются старые, их необходимо тщательно зачистить. Методика очистки определяется видом материала.
Алюминиевые или медные наконечники без серебряного покрытия зачищаются наждачной бумагой с размером зерна не более 20. Затем они обезжириваются смоченной в спирте тканью.
Коммутационный модуль реклоузера
Наконечники с покрытием из серебра очищаются неворсистой тканью без применения растворителей. Использование наждачной бумаги недопустимо. Есть риск повреждения защитного слоя.
Заземление вакуумного выключателя
Выключатели для стационарной работы подсоединяются к заземлению с помощью винта М12. Для этого на корпусе аппарата предусмотрен соответствующий контакт с пометкой «земля».
Существуют также выключатели с выкатным элементом. В таких устройствах заземление является составной частью тележки. Перед вводом в эксплуатацию следует убедиться в надежности состыковки контактов такого заземлителя.
Ввод в работу и периодичность осмотра
Вакуумные выключатели управляются с помощью современных цифровых приборов. Работа с ними определенно вызовет затруднения у неподготовленного персонала. Поэтому перед тем как начать нажимать на кнопки, необходимо выяснить их назначение, то есть подробно ознакомиться с руководством по эксплуатации прибора. Там же имеется обозначение на схеме самого выключателя и периферийных устройств.
Аппараты вакуумного типа обладают плохой устойчивостью к токам короткого замыкания. Поэтому после каждого аварийного отключения выключателя по КЗ производится визуальный контроль состояния его контактов. При штатной эксплуатации такой осмотр рекомендуется производить не реже 1 раза в месяц и при нахождении проблем осуществлять технический ремонт.
Компрессионные элегазовые выключатели
Рассмотрим принцип действия автокомпрессионного элегазового выключателя Основные составные части этого выключателя изображены на (рис. 5.). Рис. 5. Автокомпрессионный элегазовый выключатель Верхний токовый ввод Абсолютное давление элегаза 0,5 бар. Герметизирующая насадка Неподвижный дугогасительный контакт Подвижный основной контакт Соединения между подвижными и неподвижными частями Подвижный дугогасительный контакт Напорная камера Поршень Вентиль Пружина Нижний токовый ввод Главный шток из изолирующего материала Рычаг вала Система уплотнений Вал Молекулярное сито Место крепления При включенном состоянии ток течёт через верхний токовый ввод (1), неподвижный дугогасительный контакт (4), подвижный основной контакт (5) и нижний токовый ввод (12) (рис. 6,а). После команды отключения привод приводит в действие вал (16), который вращаясь, через систему уплотнения (15) передает механический момент главному штоку (13) через рычаг вала (14) и происходит сжатие элегаза в напорной камере (8) (рис. 6,б). При этом неподвижный и подвижный дугогасительные контакты (4 и 7) остаются замкнутыми в силу поджатия пружины (11). После этого начинается расхождение неподвижного и подвижного дугогасительного контакта (4 и 7) в силу ослабления пружины (11) (рис. 6,в). Главный шток из изолирующего материала (13) начинает отдалять их друг от друга. При расхождении неподвижного и подвижного дугогасительных контактов между ними начинает гореть дуга. Как видно на рис. 5. к подвижному дугогасительному контакту прикреплен поршень (9) с герметизирующей насадкой (3), движущийся в напорной камере (8), обеспечивая при этом одновременно охлаждение и выдувание дуги элегазом под высоким давлением. Напорная камера с поршнем и герметизирующей насадкой при полном расхождении контактов обеспечивает полное гашение в дугогасящей камере (рис. 6,г). Более усовершенствованной и надежной моделью автокомпрессионного выключателя является автокомпрессионный выключатель с главными токоведущими контактами. Рассмотрим его принцип действия и определим его составные части: При включенном состоянии ток течёт по главному токопроводу, состоящего из верхнего и нижнего токового ввода (22 и 19) и из неподвижного и подвижного контакта главного токопровода (20 и 21). После команды отключения привод приводит в действие вал (14), который вращаясь, через систему уплотнения (13) передает механически момент шатуну (17), закрепленный к главному штоку (10). Главный шток тянет за собой вниз подвижный контакт главного токопровода и происходит разрыв главного токопровода. При этом неподвижный и подвижный дугогасительные контакты (4 и 6) остаются замкнутыми в силу поджатия пружины (9) и отключаемый ток перераспределяется от главного токопровода на дугогасительный токопровод, подсоединяется к нижнему токовому вводу (19) через главный шток (10) и гибкую шину (18). 
Рис. 6. Принцип работы автокомпрессионного выключателя Крышка Герметизирующая оболочка Полюсное устройство Неподвижный дугогасительный контакт Герметизирующая насадка Подвижный дугогасительный контакт Поршень Напорная камера Пружина Главный шток Полюсное устройство Изогнутая рукоятка Система уплотнений Вал Молекулярное сито Крышка Шатун Гибкая шина Нижний токовый ввод Подвижный контакт главного токопровода (наклонный ножевой контакт) Неподвижный контакт главного токопровода Верхний токовый ввод Рис. 7. Автокомпрессионный элегазовый выключатель с главными токоведущими контактами
Замкнутый выключатель Разомкнутый главный контакт Период дугогашения Разомкнутый выключатель Рис. 8. Принцип работы автокомпрессионного выключателя с главными токоведущими контактами После перераспределения тока от главного токопровода на дугогасительный токопровод начинается расхождение неподвижного и подвижного дугогасительных контактов (4 и 6), в силу ослабления пружины (9) главный шток начинает все больше и больше отдалять их друг от друга. При расхождении неподвижного и подвижного дугогасительных контактов между ними начинает гореть дуга. Как видно на рис. 7. к подвижному дугогасительному контакту прикреплен поршень (7) с герметизирующей насадкой (5), движущийся в напорной камере (8), обеспечивая при этом одновременно охлаждение и выдувание дуговой плазмы элегазом под высоким давлением. Напорная камера с поршнем и герметизирующей насадкой при полном расхождении контактов обеспечивает полное гашение в дугогасящей камере. Описанный процесс изображен на рис. 8.
Элегазовые выключатели принцип действия
Метод гашения дуги разнообразными газовыми смесями давно известен как в научной физике, так и производственном процессе.
Современное оборудование, имеющее внутри себя подготовленный газ, широко используют в производственных целях для предотвращения аварийных ситуаций.
Но то, какие именно процессы в этот момент происходят в самом приборе, известно далеко не всем. Потому ниже мы рассмотрим принципы, на которых основан такой прибор как элегазовый выключатель.
Особенности конструкции
Элегазовый выключатель – прибор, предназначенный для контроля и осуществления надзора за высоковольтными электросетями. По своим конструкционным принципам он близок к масляному выключателю, но вместо масляной смеси внутри находится газ. Также подобное сравнение показывает, что элегазовый аппарат порядком долговечнее и требует меньшего ухода.
Обычно в качестве газа применяют серу, но существую и иные смеси.
Существуют следующие разновидности конструкции:
Также данный прибор классифицируют исходя из метода гашения:
- вращающий;
- воздушный;
- продольный.
Принцип работы и сфера применения
Работа устройства основана на изоляции фаз методом использования элегаза.
Детально принцип работы колонкового выключателя выглядит следующим образом:
- Поступление сигнала выключения заставляет сигналы камер разомкнуться.
- После этого встроенные контакты прибора создают дугу.
- Среда с активированной дугой заставляет газ активно делится на частицы.
- Вызванное этим процессом высокое давление, снижает саму качественную проводимость среды и дуга тухнет.
В некоторых конструкциях предусмотрен отдельный компрессор, который помогает нагнетать ситуацию в приборах работающих не низком давлении. Также, при газовом дутье применяется шунтирование, благодаря которому сила тока выравнивается и процесс стабилизируется.
Принципы работы колонковых устройств несколько отличаются:
- контроль прибора осуществляется трансформаторами и дополнительными приводами. Такой подход обеспечивает возможность удерживания дуги в рамках определенной мощности, а также контролируемое выключение и включение всей сети;
- сами приводы бывают гидравлическими и пружинными. Сугубо пружинные механизмы полностью построены на механических сочленениях, потому они конструктивно простые и надежные. Гидравлические приводы — являются дополненной гидравликой версией пружинного механизма.
Гидравлическая система более надежна благодаря гидравлической страховке, но при этом обременена рисками, связанными с ней же.
Достоинства и недостатки
Любой механизм или прибор обладает рядом преимуществ и недостатков.
В нашем случае к первым относят:
- Многофункциональность – напряжений, с которыми не мог бы справиться прибор, попросту не существует.
- Скорость – скорость реакции элегаза измеряется тысячными секунды, что позволяет произвести аварийное отключение в действительно короткие сроки.
- Пожаробезопасность и устойчивость к вибрации.
- Срок эксплуатации – корпус устройства надежно защищен, а контакты, защищаемые газовой средой, не подлежат износу в принципе.
- Работоспособность в сетях высокого напряжения – те же вакуумные приборы этого не могут.
На этом лучшие особенности такого выключателя заканчиваются, потому перейдем к недостаткам:
- Цена – сама элегазовая смесь стоит дорого, при этом и работы по созданию прибора являются достаточно затратными, потому этот выключатель достаточно дорогой.
- Низкие температуры – самый большой минус этого аппарата. Прибор в принципе не способен работать при маленьких температурах, ведь они сильно влияют на физические свойства содержимого, нарушая работоспособность всей системы.
- Дорогое обслуживание – работы по ремонту устройств данного типа достаточно редкое явление. Его конструктивные особенности помогают ему оставаться надежным почти всегда, но если ремонт необходим – он будет стоить очень дорого. Во-первых, производить такой ремонт можно только высокоточной техникой, которая сама по себе редкость, во-вторых, специалисты, умеющие обращаться с этой техникой, также просят высокую плату.
- Дорогой монтаж – ситуация полностью аналогична обслуживанию. Монтаж крайне сложен в исполнении, потому работы по подготовке специальной платформы может производить только профессионал.
Подробнее ознакомиться с устройством и принципом действия элегазового выключателя вы можете на видео ниже:
Напоследок
Надеемся, что теперь для вас не осталось пробелов в теоретических принципах работы элегазовых выключателей высокого напряжения.
