Вакуумні вимикачі: принцип дії, плюси і мінуси, вибір

Будь-вимикач, який застосовується в високовольтних мережах, повинен надійно і швидко відключати і включати електричні ланцюги і устаткування в нормальному і аварійному режимах енергосистеми. При комутації в високовольтних мережах, струми в яких можуть досягати десятки тисяч ампер при коротких замиканнях, виникає електрична дуга між контактами вимикача. Це може привести до людських жертв, пошкоджень самого вимикача і ближніх обладнання. Для запобігання виникнення дуги в високовольтних вимикачах використовують спеціальне дугогасительноє пристрій (дугогасильні камери), в якій розташовані контакти вимикача. Всередині камери створюється вакуум з тиском близько 10-5 мм рт. ст., електрична міцність якого в десятки разів більше повітря в нормальних умовах.

Таким чином, вакуумний високовольтний вимикач — це комутаційний апарат, призначений для операцій включення і виключення в ланцюгах від 6 кВ і вище, який в якості середовища для гасіння дуги використовують вакуум.

Вимикач розрахований на:

  1. нормальний режим роботи;
  2. аварійний, тобто повинен витримувати короткочасні струми короткого замикання.

Принцип дії

Механізм гасіння дуги у вакуумних вимикачах заснований на високій електричної міцності і посилених діелектричних властивостях вакууму. У момент розмикання контактів в вакуумному проміжку виникає електрична дуга, яка підтримується за рахунок металу, яка випаровується з поверхні контактів. При переході струму через нуль, відбувається гасіння дуги і відновлення діелектричних властивостей вакуумного проміжку, і дуга між контактами більше не виникає. Через великий електричної міцності вакууму гасіння дуги може статися до переходу струму через нуль, це явище називають зрізом струму. Зріз струму негативно впливає на мережу, так як викликає комутаційні перенапруги, які можуть досягати величезних величин.

Особливості застосування та експлуатації

Вакуумні вимикачі конструктивно розроблялися спочатку як пристрій, що застосовується тільки в шафах КРУ (комплектний розподільний пристрій). В даний час вони використовуються і для відкритих розподільчих пристроїв (ВРП).

Сучасний високовольтний вакуумний вимикач представляє собою швидкодіючий комутаційний апарат нового покоління, розрахований на більш довгий термін служби, ніж його попередники з масляною або елегазової середовищем для гасіння електричної дуги. Статистично відсоток їх застосування в електроустановках понад 1000 Вольт стабільно росте. Китайські енергетики вже повністю відмовилися від застарілих Масляник і повністю перейшли на більш компактні і не вимагають частої профілактики вакуумні вимикачі. Вакуумний вимикач досить невибагливий і не вимагає регулярного чищення контактів і зміні масла, яке часто досить рясно витікає з баків. Згідно з паспортними даними термін експлуатації вакуумних вимикачів становить близько 20 років.

Під час експлуатації приводний механізм може вийти зі строю, а подати живлення на певний важливий механізм у виробничому ланцюжку необхідно, тому всі вимикачі повинні бути обладнані механізмом ручного взводу пружини. А також обов’язковим є присутність аварійної кнопки відключення механізмів блокування викочування у включеному стані. Це безпека персоналу, тому цей момент дуже важливий.

Конструктивні особливості

Кожен високовольтний вакуумний вимикач має свої характеристиками і конструктивними особливостями, так як використовується в мережах з різною напругою і струмом. Також різні виробники вносять свої індивідуальні корективи в пристрій і конструкцію своїх виробів. Але основні елементи все ж залишаються незмінними.

Основні елементи конструкції вакуумного вимикача це:

1-Корпус з міцного металевого матеріалу, всередині якого встановлено привід включення і відключення, в цьому випадку він пружинний; 2-Три полюси струмоведучих частин, які призначені для підключення до мережі і для від’єднання від неї при експлуатації в контрольне, робоче і вирячені положення; 3-Литий діелектричний корпус, який містить силіконові і епоксидні смоли, з вакуумної дугогасительной камерою; 4-Візок для переміщення всередині осередку КРУ, цей механізм часто у різних виробників різний.

Електрична основна високовольтна частина розділена між фазами і містить наступні елементи:

1-Верхній струмопровідний висновок; 2-Дугогасительная камера, яка містить вакуум; 3-діелектричних корпус полюса; 4-Рухома частина контактної системи; 5-Нижній відходить струмопровідний висновок; 6-Гнучкий елемент токоведущей шини; 7-Спеціальна тяга, обладнана міцним ізолятором.

У свою чергу, сама дугогасним камера є теж дуже важливим хоч і не розбірним елементом, найчастіше в разі несправності вони не ремонтуються, а замінюються новими.

Ось основні її частини і механізми:

1-Висновок нерухомого силового контакту; 2-Нерухомий силовий контакт; 3-Рухомий силовий контакт; 4-екранують механізм, що знижує перешкоди при комутації; 5-Керамічний ізоляційний корпус; 6-Сильфон, який зберігає герметичність під час руху контакту; 7-Висновок рухомого елемента контактної системи.

Вимикач управляється місцевим або дистанційним способом. В аварійних режимах відключається від релейного захисту або від протиаварійної автоматики (підключений до джерела живлення на електромагніт відключення і струмопровідні контакти розмикаються).

На даний момент деякі виробники виготовляють високовольтні вимикачі в комплекті з релейного захистом і протиаварійного автоматикою, такий пристрій називається реклоузера.

Переваги і недоліки

Як і будь-який механізм або пристрій даний вимикач теж має свої позитивні і негативні сторони і розуміння їх при виборі дуже важливо.

переваги

  • Проста конструкція і установка в осередку після виведення з експлуатації застарілих вимикачів;
  • Нескладний ремонт, при несправності камери вона підлягає негайній заміні;
  • Можливість роботи не тільки в горизонтальному положенні;
  • Надійність під час всього тривалого терміну експлуатації;
  • Хороша комутаційна зносостійкість;
  • Компактні невеликі розміри і вага;
  • Низька пожежонебезпека;
  • Чи не забруднює навколишнє середовище;
  • Невеликі витрати на ремонтні та профілактичні роботи.

недоліки

  • Невеликий ресурс під час струмів короткого замикання;
  • Є ймовірність появи комутаційних перенапруг;
  • Досить висока вартість як всього пристрою, так і комплектуючих.

особливості вибору

Для того щоб правильно підібрати даний вид високовольтних вимикачів, в відповідно до місцевих умов роботи і конкретного обладнання, варто звернути увагу на наступні критерії:

  1. Номінальну напругу;
  2. Динамічна стійкість;
  3. Параметри систем управління;
  4. Номінальний струм в робочому режимі і режимі короткого замикання;
  5. Частота включень і відключень;
  6. Кліматичне виконання;
  7. Швидкість спрацьовування вимикача;
  8. Частота профілактичних ремонтів і оглядів, в електроустановках без місцевого чергового персоналу це дуже важливий аспект;
  9. Зносостійкість при коротких замиканнях;
  10. Габарити і розмір вакуумної установки.

Найпоширеніші моделі

Ось кілька найпоширеніших моделей ВВЕ-М-10-20, ВВЕ-М-10-40, ВВТЕ-М-10-20, а на малюнку вказано як їх розшифровувати і структура умовних позначень, так як моделі можуть містити в своїй назві до 10-12 букв і цифр. Майже всі вони є заміною застарілих масляних вимикачів, а працювати можуть як для комутації ланцюгів змінного струму, так і постійного.

Налаштування, установка і включення в роботу високовольтних вакуумних вимикачів це трудомісткий процес, від якого безпосередньо залежить вся подальша робота енергосистеми, а також всіх елементів і устаткування, що підключається до них, тому всі роботи краще покласти на плечі кваліфікованого інженерно-електротехнічного персоналу. Управління вакуумним вимикачем має виконуватися чітко і по певним командам, від цього залежить життя і здоров’я людей працюють на живиться обладнанні.

Ссылка на основную публикацию