Принцип работы вакуумного выключателя: принцип действия, плюсы и минусы, выбор

принцип действия, плюсы и минусы, выбор

Любой выключатель, применяемый в высоковольтных сетях, должен надёжно и быстро отключать и включать электрические цепи и оборудование в нормальном и аварийном режимах энергосистемы. При  коммутации в высоковольтных сетях, токи в которых могут  достигать десятки тысяч ампер при коротких замыканиях, возникает электрическая дуга между контактами выключателя. Это может привести к человеческим жертвам, повреждениям самого выключателя и близстоящего оборудования. Для предотвращения возникновения дуги в высоковольтных выключателях используют специальное дугогасительное устройство (дугогасительная камера), в которой расположены контакты выключателя. Внутри камеры создается вакуум с давлением около 10⁻⁵ мм рт. ст., электрическая прочность которого в десятки раз больше воздуха в нормальных условиях.

Таким образом, вакуумный высоковольтный выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для операций включения и выключения в цепях от 6 кВ и выше, который в качестве среды для гашения дуги используют вакуум.

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.

Особенности применения и эксплуатации

Вакуумные выключатели конструктивно разрабатывались сначала как устройство, применяемое только в шкафах КРУ (комплектное распределительное устройство). В настоящее время они используются и для открытых распределительных устройств (ОРУ).

Современный высоковольтный вакуумный выключатель представляет собой быстродействующий коммутационный аппарат нового поколения, рассчитанный на более долгий срок службы, нежели его предшественники с масляной  или элегазовой средой для тушения электрической дуги. Статистически процент их применения в электроустановках выше 1000 Вольт стабильно растёт. Китайские энергетики уже полностью отказались от устаревших масляников и полностью перешли на более компактные и не требующие частой профилактики вакуумные выключатели. Вакуумный выключатель довольно неприхотлив и не требует регулярной чистки контактов и смене масла, которое зачастую довольно обильно вытекает из баков. Согласно паспортным данным срок эксплуатации вакуумных выключателей составляет порядка 20 лет.

Во время эксплуатации приводной механизм может выйти со строя, а подать питание на определённый важный механизм в производственной цепочке необходимо, поэтому все выключатели должны быть оборудованы механизмом ручного взвода пружины. А также обязательным является присутствие аварийной кнопки отключения механизмов блокировки выкатывания во включенном состоянии. Это безопасность персонала, поэтому этот момент очень важен.

Конструктивные особенности

Каждый  высоковольтный вакуумный выключатель обладает своими характеристиками и конструктивными особенностями, так как используется в сетях с разным напряжением и током. Также разные производители вносят свои индивидуальные коррективы в устройство и конструкцию своих изделий. Но основные элементы всё же остаются неизменными.

Основные элементы конструкции вакуумного выключателя это:

1-Корпус из прочного металлического материала, внутри которого установлен привод включения и отключения, в этом случае он пружинный; 2-Три полюса токоведущих частей, которые предназначены для подключения к сети и для отсоединения от неё при эксплуатации в контрольное, рабочее и выкаченное положения; 3-Литой диэлектрический корпус, содержащий силиконовые и эпоксидные смолы, с вакуумной дугогасительной камерой; 4-Тележка для перемещения внутри ячейки КРУ, этот механизм зачастую у разных производителей различный.

Электрическая основная высоковольтная часть разделена между фазами и содержит следующие элементы:

1-Верхний токопроводящий вывод; 2-Дугогасительная камера, содержащая вакуум; 3-Диэлектрический корпус полюса; 4-Подвижная часть контактной системы; 5-Нижний отходящий токопроводящий вывод; 6-Гибкий элемент токоведущей шины; 7-Специальная тяга, оборудованная прочным изолятором.

В свою очередь, сама дугогасящая камера является тоже очень важным хоть и не разборным элементом, зачастую в случае неисправности они не ремонтируются, а заменяются новыми.

Вот основные её части и механизмы:

1-Вывод неподвижного силового контакта; 2-Неподвижный силовой контакт; 3-Подвижный силовой контакт; 4-Экранирующий механизм, снижающий помехи при коммутации; 5-Керамический изоляционный корпус; 6-Сильфон, сохраняющий  герметичность во время движения контакта; 7-Вывод подвижного элемента контактной системы.

Выключатель управляется местным или дистанционным способом.

В аварийных режимах отключается от релейной защиты или от противоаварийной автоматики (подается питание на электромагнит отключения и токопроводящие контакты размыкаются).

На данный момент некоторые производители изготавливают высоковольтные выключатели в комплекте с релейной защитой и противоаварийной автоматикой, такое устройство называется реклоузером.

Преимущества и недостатки

Как и любой механизм или устройство данный выключатель тоже имеет свои положительные и отрицательные стороны и понимание их при выборе очень важно.

Преимущества

• Простая конструкция и установка в ячейки после вывода из эксплуатации устаревших выключателей;
• Несложный ремонт, при неисправности камеры она подлежит немедленной замене;
• Возможность работы не только в горизонтальном положении;
• Надёжность во время всего длительного срока эксплуатации;
• Хорошая коммутационная износостойкость;
• Компактные небольшие размеры и вес;
• Низкая пожароопасность;
• Не загрязняет окружающую среду;
• Небольшие расходы на ремонтные и профилактические работы.

Недостатки

• Небольшой ресурс во время токов короткого замыкания;
• Есть вероятность появления коммутационных перенапряжений;
• Довольно высокая стоимость как всего устройства, так и комплектующих.

Особенности выбора

Для того чтобы правильно подобрать данный вид высоковольтных выключателей, в соответствии с местными условиями работы и конкретного оборудования, стоит обратить внимание на следующие критерии:

1. Номинальное напряжение;
2. Динамическая устойчивость;
3. Параметры систем управления;
4. Номинальный ток в рабочем режиме и режиме короткого замыкания;
5. Частота включений и отключений;
6. Климатическое исполнение;
7. Скорость срабатывания выключателя ;
8. Частота профилактических ремонтов и осмотров, в электроустановках без местного дежурного персонала это очень важный аспект;
9. Износостойкость при коротких замыканиях;
10. Габариты и размер вакуумной установки.

Самые распространённые модели

Вот несколько самых распространенных моделей ВВЭ-М-10–20, ВВЭ-М-10–40, ВВТЭ-М-10–20, а на рисунке указано как их расшифровывать и структура условных обозначений, так как модели могут содержать в своём названии до 10–12 букв и цифр. Почти все они являются заменой устаревших масляных выключателей, а работать могут как для коммутации цепей переменного тока, так и постоянного.

Настройка, установка и включение в работу высоковольтных вакуумных выключателей это трудоемкий процесс, от которого напрямую зависит вся дальнейшая работа энергосистемы, а также всех элементов и оборудования, подключаемого к ним, поэтому все работы лучше положить на плечи квалифицированного инженерно-электротехнического персонала. Управление вакуумным выключателем должно выполняться чётко и по определённым командам, от этого зависит жизнь и здоровье людей работающих на питаемом оборудовании.

Видео вакуумный выключатель

Вакуумные выключатели › Устройство и принцип действия, эксплуатация, выбор, преимущества и недостатки

Для повышения качества поставляемой энергии от электрических сетей, распределительные устройства комплектуются современными высоковольтными выключателями с вакуумной дугогасительной средой.

Благодаря качественному отличию от устаревших автоматических выключателей, вакуумные выключатели используются и для вновь возводимых подстанций, и для замены коммутационного оборудования на уже существующих.

Ряд преимуществ вакуумных дугогасительных устройств обуславливается более эффективным принципом гашения дуги и создает предпосылки для предотвращения аварийных режимов энергосистемы и позволяет существенно сократить затраты на обслуживание.

Рисунок 1 – Общий вид вакуумного автоматического выключателя

Вакуумный выключатель — это устройство, предназначенное для эксплуатации в составе электрических высоковольтных сетей. Название он унаследовал от особенности конструкции – вакуумной камеры, благодаря которой достигается моментное гашение электрической дуги. Прибор используют в качестве коммутаторов, призванных выполнять отключение оборудования на случай аварийных ситуаций.

 

1. Назначение

Вакуумные выключатели 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. они 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.

2. Устройство и принцип действия

Вакуумные выключатели предназначены для совершения коммутационных операций в электроснабжающих сетях высокого напряжения. Конструктивно вакуумный выключатель состоит из трех отдельных полюсов или колонок (по одной на каждую фазу). Все колонки устанавливаются на одном приводе посредством опорного изолятора из полимера, фарфора или текстолита. У каждой из них имеются два вывода для подключения ошиновки. Устройство состоит из двух контактов, подведенных под соответствующие потенциалы полюсов.

Один из них выполняется подвижным, а второй – стационарным, как и в других типах выключателей. Силовые контакты вакуумного выключателя располагаются внутри герметичной камеры, способной сохранять вакуум в течение длительного периода времени. Для чего в состав камеры включаются специальные металлические сплавы и керамические добавки.

Для постоянного поддержания состояния сильно разреженной газовой среды, внутри вакуумной камеры, устройство комплектуется сильфонным компонентом. Он исключает возможность проникновения воздуха или другого газа внутрь вакуумной камеры.

Рисунок 2 – Конструкция вакуумного выключателя

3.

Принцип гашения электрической дуги

При разрыве контактов между поверхностями возникает ионизация пространства. В вакуумных выключателях применяется технология, отличная от воздушных и масляных. Основной принцип основан на том, что в идеальном вакууме отсутствует какое-либо вещество, способное выделять заряженные частицы. Поэтому в момент разделения контактов, из-за разности потенциалов, единственным источником ионизации являются пары раскаленного металла. Они продолжают движение между контактными поверхностями, но при переходе синусоиды электрического тока через ноль, заряженные частицы утрачивают энергию для ионизации и перемещения и их место занимает пустое пространство с высокой электрической плотностью и дуга рвется. Ионы металлов примыкают к ближайшей поверхности – контактам или стенкам камеры. Такой принцип действия позволяет сократить время на прекращение горения дуги и предоставляет ряд преимуществ, в сравнении с другими типами коммутационных аппаратов. Однако чрезмерные коммутационные перенапряжения могут привести к деформации поверхности, что будет препятствовать нормальному замыканию контактов, увеличит переходное сопротивление и вызовет перегрев внутри вакуумной камеры.

4. Преимущества и недостатки вакуумных выключателей

Преимущетсва:

• Небольшие габариты, в сравнении с масляными и воздушными выключателями.
• Возможность быстрой замены, особенно в выкатных ячейках.
• Сравнительно низкий уровень шума.
• Экологичность.
• Не требуют периодической компенсации уровня рабочей среды, снижая объемы работ по обслуживанию к минимуму.
• Высокая надежность.

Недостатки:

• Возникновение перенапряжения при отсекании малых индуктивных токов.
• Малый коммутационный ресурс отключения аварийных токов.

5. Особенности эксплуатации

Несмотря на неприхотливость выключателей от 6 до 35 кВ, их ревизию, обслуживание нужно проводить не реже 1 раза в 4 года.

К общим рекомендациям можно отнести:

• Необходимость периодической проверки скорости срабатывания;
• Использование для установки силовых розеток;
• Необходимость проверки корректности работы после скачков напряжения;
• При поломке в первую очередь проверяется на состояние контактов и проводки.

6. Особенности выбора

Ввиду наличия высокого спроса на такой вид выключателей, их производство налажено огромным количеством независимых компаний. Это порождает различие конструкций, технических характеристик, а значит, вынуждает использовать определенные критерии выбора:

• Номиналы напряжения, мощности, сопротивления.
• Значения токов отключения, динамической устойчивости.
• Номинал теплового импульса сети.
• Принцип работы бортового микропроцессора.
• Входные/выходные значения сигнала.

7. Сферы применения вакуумных выключателей

• В распределительных электроустановках электрических станций и подстанций.
• В металлургии для питания печных трансформаторов, снабжающих оборудование для выплавки стали.
• В нефтегазовой и химической промышленности на пунктах перекачки, переключающих пунктах и трансформаторных подстанциях.
• Для работы первичных и вторичных цепей тяговых подстанций на железнодорожном транспорте, осуществляет питание вспомогательного оборудования и не тяговых потребителей.
• На горнодобывающих предприятиях для питания комбайнов, экскаваторов и других видов тяжелой техники от комплектных трансформаторных подстанций.

Выводы

Вакуумные выключатели с номинальным напряжением 6, 10 и 35 кВ являются одним из наиболее востребованных сегодня типов коммутационного оборудования высоковольтных сетей. Они более надежны в эксплуатации, долговечны и безопасны для обслуживающего персонала и окружающей среды. Вакуумные выключатели от других видов устройств отличаются относительной простой и надёжной структурой. Поэтому этот вид оборудования служит длительное время без особых нареканий.

Ресурс естественного износа определяется числом операций, равным не менее 20000. При условии своевременного производства технического обслуживания этот ресурс возрастает на 5-10%. Между тем, техническое обслуживание ВВ ограничивается небольшим количеством лёгких операций.

 

 

Вакуумные выключатели — история, технологии | Подстанции

Статья охватывает следующие темы:
1. Краткий экскурс в историю.
2. В чем заключалась проблема с технологией 1960-х годов?
3. Вакуумная дугогасительная камера и технологии распределительных устройств.
4. Трудности, возникающие при реализации отключения в вакууме на более высоких напряжениях.
5. Будущее и настоящее вакуумных выключателей.

Введение: итак, почему же все-таки, вакуум?

Вакуум обладает уникальными свойствами, которые возможно использовать в процессе коммутации высоковольтных электрических цепей. Такой вывод сделали специалисты Калифорнийского технологического института в 20-х годах прошлого века.

Свойства вакуума:

1. диэлектрическая прочность – 40кВ/мм (125kV/ l/8 дюйма)
2. естественная отключающая способность – до 4 кА.
3. расширенная отключающая способность – свыше 100кА
4. в вакууме контакты выдерживают более 50000 срабатываний при номинальных значениях тока.
5. отключение цепи возможно при значениях тока ниже 0,4 А
6. минимум энергии, необходимой для выполнения коммутации. ( измеряется в Дж)
7. вакуум безопасен для окружающей среды.

История вакуумных выключателей

50-е годы.
История развития: как все начиналось…

Один из первых высоковольтных выключателей магистральной электросети. На фото изображен AEI на 132 кВ – вакуумный выключатель, работающий в Вест Хэме (Лондон) с 1967. Этот, как и большинство подобных ему устройств, эксплуатировался вплоть до 1990-х годов.

История развития: вакуумный выключатель VGL8 на 132кВ.

— результат совместной разработки CEGB (Центральный Совет Электростанций – основной поставщик электроэнергии в Англии) и General Electric Company.
— первые шесть устройств были введены в эксплуатацию в период 1967 — 1968 гг.
— напряжение распределяется с помощью параллельно подключенных конденсаторов и сложному подвижному механизму.
— каждая группа защищена фарфоровым изолятором и находится под давлением в элегазе.

Вакуумный выключатель конфигурации «Т» с четырьмя вакуумными дугогасительными камерами в каждой группе – соответственно, на каждую фазу подключается серия из 8 вакуумных дугогасительных камер.

История эксплуатации данного аппарата:
— бесперебойная эксплуатация в Лондоне течении 30 лет. В 1990-х годах был выведен из обслуживания за ненадобностью и демонтирован.
— вакуумные выключатели этого типа использовались до 1980-х годов на электростанции Tir John (Уэльс), после чего, в результате реконструкции сети, были демонтированы в графство Девон.

История развития: проблемы 60-х.

В тоже время, наряду с разработкой высоковольтных вакуумных выключателей, компании-производители меняли свои масляные и воздушные выключатели на элегазовые. Элегазовые коммутаторы были проще и дешевле в эксплуатации по следующим причинам:
— использование в высоковольтных вакуумных выключателях 8 вакуумных выключателей на фазу, требует наличия сложного механизма для обеспечения одновременной работы 24 контактов в группе.
— использование существующих масляных выключателей было экономически не целесообразно.

Вакуумный выключатель.

В вакуумных выключателях сначала использовались вакуумные дугогасительные камеры серии V3, а позже – серии V4.
Вакуумные дугогасительные камеры серии V3 изначально разрабатывались для использования в трехфазных распределительных сетях, напряжением 12 кВ. Тем не менее, успешно использовались в электрических цепях тяги электровозов и подключений в «полосе отчуждения» – в однофазных сетях, напряжением в 25 кВ.

Устройство вакуумного выключателя:

Вакуумный выключатель состоит из основной камеры, размером 7/8″ (22.2mm), и дополнительного отсека, размером 3/8″ (9,5 мм), для работы контактных пружин.Рекомендуемы рабочие характеристики:
— средняя скорость закрытия камеры – 1-2 м/сек.
— средняя скорость открытия камеры – 2-3 м/сек.

Так какие же вопросы решались производителями вакуумных высоковольтных выключателей в 60-х годах?

Во-первых, напряжение коммутации первых вакуумные выключателей ограничено 17,5 или 24 кВ.
Во-вторых, технологии того времени требовали наличия большого количества вакуумных дугогасительных камер в серии. Это, в свою очередь, повлекло за собой использования сложных механизмов.
Еще одна проблема состояла в том, что производство вакуумных дугогасителей того времени рассчитано на большие объемы продаж. Разработка узкоспециализированных устройств была экономически не целесообразна.

Технология вакуумных выключателей.

Главная горизонтальная линия покрытия в «чистой комнате». VIL, Финчли, 1978 год.

Изготовление вакуумных дугогасительных камер происходит в специальных установках, используя современные технологии – «чистая комната», вакуумные печи и т.п.

Цех по производству вакуумных выключателей в Южной Африке, 1990 г.

Изготовление вакуумной камеры является высокотехнологическим производственным процессом. После сборки, камеры выключателя помещают в вакуумную печь, где их герметично запаивают.

Четыре основных момента в производстве вакуумной дугогасительной камеры:

1. полный вакуум
2. детальный расчет электрических параметров.
3. система управления дугой
4. материал контактных групп

Четыре ключевых момента при производстве вакуумных выключателей:

1. идеальное общее качество сборки устройства.
2. точный расчет электромагнитных параметров устройства. При ошибках в  проектировании устройства, возможныэлектромагнитные помехи между разъединителями.
3. механизм. Необходимо обеспечить короткий ход механизма и низкий уровень энергозатрат. Например, при коммутации на 38кВ, требуемый ход механизма составляет 1/2″ и, при этом, расход энергии не превышает 150 Дж.
4. идеально герметичные сварочные швы.

Устройство классической вакуумной дугогасительной камеры.

дугогасительная камера V8 на 15 кВ (4 1/2″ диам.). Начало 70-х годов.

На фото изображены основные узлы конструкции вакуумной дугогасительной камеры.

Управление электрической дугой: радиальное магнитное поле.

Кадр высокоскоростной съемки (5000 кадров в секунду).
контактная площадка прерывателя. диаметр 2”.
Радиальное магнитное поле
31,5kArms 12kVrms.
Данный процесс происходит благодаря самоиндукции радиального магнитного поля (вектор поля направлен вдоль радиального направления), которое создает движение дуги над электрическим контактом, снижая при этом, локальное нагревание контактной площадки. Материал контактов должен быть таким, что бы электрическая дуга свободно перемещалась по поверхности. Все это позволяет реализовать коммутацию токов до 63 кА.

Управление дугой: аксиальное магнитное поле.

Кадр высокоскоростной съемки (9000 кадров в секунду).
Изображение аксиального магнитного поля
40kArms 12kVrms

Процесс с использованием самоиндукции магнитного поля вдоль оси электрической дуги не позволяет дуге сжиматься и предохраняет от перегрева контактную площадку, отводя избыток энергии. В данном случае, материал контактной площадки не должен способствовать передвижению дуги вдоль поверхности контакта. Существует возможность в промышленных условиях выполнять коммутацию токов свыше 100кА.

Электрическая дуга в вакууме – материал контактных групп.

Кадр высокоскоростной съемки (5000 кадров в секунду).
Изображение контактной площадки диаметром в 35мм.
Радиальное магнитное поле.
20kArms 12kVrms

При размыкании контактов в вакууме, с поверхностей контактов испаряется металл, который и образует электрическую дугу. При этом свойства дуги меняются в зависимости от материала, из которого изготовлены контакты.

Рекомендуемые параметры контактных пластин:

напряжение	изделие	Требования
1,2-15 кВ	контактор	Минимальный порог срабатывания < 0,5 A Механическая износостойкость – 3000000 раз Бесшовный корпус
15-40 кВ	коммутатор	высокая диэлектрическая прочность – (до 200кВ на 12 мм) высокая отключающая способность – (до 100кА) Бесшовный корпус
132 кВ и выше	коммутатор	очень высокая диэлектрическая прочность – (до 800кВ на 50 мм) высокая отключающая способность – (до 63кА) Бесшовный корпус

Материалы

Микрофотография.

Изначально, для изготовления контактных пластин использовался сплав из меди и хрома. Этот материал был разработан и запатентован компанией English Electric в 1960-х годах. На сегодня, это самый используемый металл при производстве вакуумных дугогасительных камер.

Принцип работы механизма.

Механизм вакуумных выключателей устроен таким образом, что количество затраченной на коммутацию энергии не играет никакой роли – происходит простое перемещение контактов. Типичному АПВ, для управления достаточно затратить энергию в 150-200 Джоулей, в отличие от элегазового магистрального коммутатора, которому необходимо 18000-24000 Джоулей для осуществления одного переключения. Этот факт позволил использовать в работе постоянные магниты.

Магнитный привод.

Принцип действия магнитного привода
     

 Стадия покоя                                              Стадия движения                                   модель движения.

Какова ситуация на сегодняшний день?

Полученные за последние сорок лет научные достижения, позволили объединить, при производстве вакуумного разъединителя, камеры для 38кВ и 72/84 кВ в одну. Максимально возможно напряжение на одном разъединителе сегодня достигает 145 кВ – таким образом, высокий уровень коммутируемого напряжения и низкое энергопотребление позволяют использовать надежные и недорогие устройства.

Прерыватель на фото слева рассчитан на работу под напряжением 95кВ, а на фото справа – на работу под напряжением 250 кВ. Длина обоих устройств одинакова. Такой прогресс стал возможным благодаря усовершенствованию материалов, из которых изготовлены электрические поверхности контактов.

Проблемы, которые появляются при использовании вакуумных выключателей на сетях с более высоким напряжением:
Для работы требуются физически большие размеры вакуумной камеры, что влечет за собой сокращение производительности и ухудшение качества обработки самих камер.
Увеличение физических размеров устройства повышает требования к обеспечению герметизации самого устройства и к контролю производственного процесса.
Длинный (длиннее 24 мм) промежуток между контактами влияет на возможность управления дугой радиальным и аксиальным магнитным полем, и снижает работоспособность устройства.
Используемые на сегодняшний день материалы для изготовления контактов, рассчитаны на средние значения напряжения. Для работы на столь больших промежутках между контактами, необходима разработка новых материалов.
Необходимо учитывать наличие рентгеновских лучей.

В связи с последним пунктом, нужно отметить еще несколько фактов:

При выключенном контакторе излучение рентгеновских лучей отсутствует.
При средних значениях напряжения (до 38кВ) рентгеновское излучение равно нулю или ничтожно мало. Как правило, в коммутаторах напряжения до 38кВ рентгеновское излучение появляется только при испытательных напряжениях.
Как только напряжение в системе поднимается до 145 кВ, мощность излучение рентгеновских лучей возрастает и тут уже необходимо решать проблемы безопасности.
Вопрос, который сейчас стоит перед разработчиками вакуумных прерывателей, насколько велико будет облучение окружающего пространства, и как это повлияет на полимеры и электронику, которые монтируются непосредственно на сам выключатель.

Сегодняшний день.

Вакуумный выключатель высокого напряжения, рассчитан на работу 145 кВ.   

Современная вакуумная дугогасительная камера.

Производство вакуумной дугогасительной камеры, рассчитанной на работу в сетях 145 кВ, значительно упрощает производство вакуумного выключателя на 300 кВ. с двумя местами разрыва на фазу. Однако, такие высокие значения напряжения, вносят свои требования к материалу контактов и методам управления электрической дугой.   

Выводы:
Технологически возможно промышленное производство и эксплуатация вакуумных выключателей на сетях напряжением до 145 кВ.
Используя только лишь известные сегодня технологии, возможна работа вакуумных прерывателей на сетях до 300-400 кВ.
На сегодняшний день, существуют серьезные технические проблемы, не позволяющие в ближайшем будущем использовать вакуумные прерыватели на сетях свыше 400 кВ. Однако, работа в этом направлении ведется, цель таких работ – производство вакуумных дугогасительных камер для работы на сетях до 750 кВольт.
На сегодняшний день не существует больших проблем при использовании вакуумных дугогасительных камер на магистральных линиях. Вакуумные выключатели, на протяжении 30 лет, успешно используются при передаче тока на сетях напряжением до 132 кВ.

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. 

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Масляные и вакуумные выключатели: конструкция, назначение, обозначение

1. Главная→
2. Статьи→
3. Масляные и вакуумные выключатели: конструкция, назначение, обозначение

Основная задача высоковольтных выключателей — отключение нагрузки в электрических сетях в рабочих и аварийных режимах. Это необходимо для обеспечения безопасности персонала в ходе ремонтных и других работ. В этой статье мы поговорим о масляных и вакуумных высоковольтных выключателях, их назначении, а также особенностях их конструкции. Мы также расскажем о преимуществах современных коммутационных аппаратов.

Содержание

1. Назначение вакуумных и масляных выключателей
2. Конструкция масляных выключателей
3. Виды масляных выключателей
4. Эксплуатация масляных выключателей
5. Конструкция вакуумных выключателей
6. Принцип работы вакуумного выключателя
7. Особенности применения вакуумных выключателей
8. Преимущества вакуумных выключателей над масляными

Назначение вакуумных и масляных выключателей

Любой коммутационный аппарат в высоковольтных сетях должен выполнять две основные функции.

Отключение электрических цепей как под нагрузкой, так и без нее.Коммутационный аппарат должен работать как в нормальном, так и в аварийном режиме. Это значит, что он должен не только в течении долгого времени выдерживать номинальные токи, но и быть способным отключить кратковременные токи короткого замыкания, в несколько раз превосходящие по величине рабочие токи. В аварийном режиме выключатель должен автоматически отключить электрическую цепь, чтобы предотвратить повреждение аппаратуры и подключенных приборов.

Важно!

Выключатели классифицируют в зависимости от того, в какой среде происходит гашение дуги.

При выборе коммутационного аппарата также учитывают его свойства, в том числе

• надежность, длительный срок службы, безопасность для подключенного оборудования и окружающих;
• быстродействие — малое время отклика и отключения;
• удобство в обслуживании и управлении. Работу современных аппаратов можно контролировать удаленно;
• простота и скорость монтажа;
• небольшой вес и габариты;
• доступная цена, ремонтопригодность.

Конструкция масляных выключателей

Каждый коммутационный аппарат этого вида включает в себя следующие элементы:

1. Силовая контактная группа. Она состоит из свечи (подвижного элемента) и розетки (стационарного элемента). Между контактами возникает электрическая дуга, которая гасится аппаратом.
2. Изоляторы. Они изолируют токопроводящие части от корпуса и друг от друга.
3. Баки с маслом. В различных моделях их число варьируется от 1 до 3. В масляной среде происходит гашение электрической дуги.
4. Блок-контакты. Они делятся на группы, которые обеспечивают управление аппаратурой и контрольную функцию.
5. Приводы. Они могут быть автоматическими и ручными. В масляных выключателях они собраны на основе крупной включающей катушки соленоида (ее иногда называют просто катушкой включения/отключения). Отключающая катушка выполняет роль ударного механизма, сбивающего с защёлки включенное устройство выключателя.
6. Отключающие пружины. Они необходимы для размыкания силовой части и определяют скорость расхождения контактов.

Виды масляных выключателей

 

Основных видов конструкции два:

1. Баковые выключатели. Обычно эти устройства рассчитаны на небольшие токи отключения. Масло в них выполняет две функции: гасит дугу и обеспечивает изоляцию токоведущих частей и дугогасительного аппарата.
Конструкции, рассчитанные на напряжение до 20 кВ, снабжаются одним баком для масла. Все три полюса находятся в нем.
Модели, предназначенные для работы с напряжением 35 кВ и выше, оборудованы тремя баками. Соответственно, каждая из фаз расположена отдельно от других. Приводы в таких коммутационных аппаратах могут быть персональными (пофазными) и групповыми, электромагнитными или воздушными. В некоторых моделях также предусмотрена функция автоматического повторного включения (АПВ). Особенностью масляных выключателей на 35 кВ и более является наличие встроенных трансформаторов тока.

2. Маломасляные выключатели.  В отличие от баковых коммутационных аппаратов, масло в них служит исключительно для гашения дуги. Для изолирования токоведущих деталей и дугогасительного аппарата применяются твердые диэлектрики, например, керамика или текстолит, а также эпоксидные смолы. Масляные выключатели с такой конструкцией имеют обозначение ВМП или ВМГ.
Аппараты этого типа отличаются меньшими габаритами и массой. Они также обеспечивают более высокий уровень защиты от пожаров и взрывов. В некоторых моделях маломасляных выключателей присутствуют емкостные трансформаторы напряжения и тока. Такие аппараты отличаются более крупными габаритами и сложной конструкцией.

Масляные выключатели выпускаются в двух исполнениях:

1. Модели, в которых дугогасительная камера расположена снизу. Подвижный контакт в таких аппаратах движется сверху вниз.
2. Модели, в которых дугогасительная камера расположена сверху. В них контакт движется снизу вверх. Модели такого типа на сегодняшний день считаются наиболее технически совершенными среди масляных выключателей.

Конструкция масляных выключателей может предусматривать наличие встроенной системы защиты и управления. Она может включать в себя различные реле:

• выдержки времени;
• максимального тока моментального действия;
• минимального напряжения;
• электромагниты отключения.

Эксплуатация масляных выключателей

Любая коммутационная аппаратура в высоковольтных сетях требует соблюдения ряда правил при монтаже, пуско-наладке и эксплуатации. Перед вводом выключателя в эксплуатацию необходимо провести ряд мероприятий:

1. Провести регулировку силовой контактной группы. Важно убедиться, что подвижный элемент (свеча) входит в розетку на необходимое расстояние. Регулировка проводится после установки аппарата. Сотрудник открепляет свечу контактной группы, а затем фиксирует ее на необходимом уровне.
2. Провести испытания. Они включают в себя различные виды проверок изоляции и других элементов конструкции масляного выключателя. В обязательном порядке проводятся испытания повышенным напряжением промышленной частоты, частым включением/выключением и так далее. После окончания всех проверок составляется протокол, в котором фиксируются полученные результаты. На их основе принимается решение о возможности ввода аппарата в эксплуатацию, необходимости его ремонта.

О том, как они проходят, вы можете прочитать в другой нашей статье.

Перед вводом выключателя в эксплуатацию также необходимо проверить

• наличие масла в баке или в баках, его уровень и качество;
• крепление всех элементов привода;
• состояние изоляторов;
• чистоту блок-контактов.

Все манипуляции должны проводиться квалифицированной бригадой при соблюдении всех требований безопасности.

Конструкция вакуумных выключателей

Конструкция каждой модели вакуумных выключателей имеет свои особенности, обусловленные различными типами привода, номинальными рабочими напряжениями и токами. Вакуумные выключатели различных производителей непохожи друг на друга. Тем не менее, все ключевые элементы остаются неизменными и присутствуют в любом выключателе. К ним относятся:

1. Корпус. Он должен иметь высокий запас прочности, поэтому делается из металла. Внутри корпуса устанавливается привод включения/выключения.
2. Полюса токоведущих частей. Как и в выключателях других типов, их три. Они обеспечивают подключение к сети и отключение от нее.
3. Диэлектрический корпус вакуумной камеры. Он изготавливается методом литья и содержит силиконовые и эпоксидные смолы.
4. Тележка для перемещения в конструкции КРУ. Важно обратить особое внимание на этот элемент, так как у различных производителей он может сильно отличаться.

Стандартно вакуумные выключатели имеют 3 полюса (по числу фаз). В конструкции полюсов выделяют следующие элементы:

1. Верхний токопроводящий вывод.
2. Дугогасительная камера.
3. Диэлектрический корпус.
4. Подвижная часть силовой контактной группы.
5. Нижний отходящий токопроводящий вывод.
6. Гибкий элемент токоведущей шины.
7. Тяга с изолятором.

Отдельного упоминания заслуживает конструкция вакуумной камеры. Этот элемент выключателя является неразборным. Оценить состояние контактной системы и уровня вакуума можно только в процессе испытаний с помощью измерительных приборов. При выходе камеры из строя ее не ремонтируют, а заменяют на новую. Основными элементами ее конструкции являются:

1.  Подвижный и неподвижный силовые контакты. Между ними и образуется электрическая дуга.
2. Экранирующий механизм. Он помогает снизить помехи при коммутации.
3. Изоляционный корпус. Обычно он производится из керамики.
4. Сильфон. Он не допускает разгерметизации вакуумной дугогасительной камеры (ВДК) при движении контактов.
5. Выводы подвижного и неподвижного контактов.

Современные модели выключателей могут управляться как по месту установки, так и дистанционным способом. Любой коммутационный аппарат также может функционировать в аварийных режимах. В этом случае сигнал на отключение поступает от блока релейной защиты или специальной автоматики. В такой ситуации происходит подача питания на электромагнит отключения, после чего токопроводящие силовые контакты размыкаются.

Важно!

Некоторые производители выпускают модели коммутационных устройств, в составе которых присутствует и релейная защита, и противоаварийная автоматика. Такие устройства называются реклоузерами.

Принцип работы вакуумного выключателя

 

В первую очередь нас интересует процесс гашения дуги. Он основан на свойствах вакуума, в частности — на высокой электрической прочности и диэлектрических характеристиках. Дуга возникает при разрывании контактов и поддерживается за счет испаряющегося с их поверхности металла. Ее гашение происходит при переходе тока через ноль. За счет диэлектрических свойств вакуума и быстрого процесса деионизации повторно дуга не возникает.

Важно!

У данного вида коммутационных аппаратов есть серьезный недостаток, который заключается в возможности появления среза тока. Это явление происходит в случаях, когда гашение дуги происходит до перехода тока через ноль. Срез тока вызывает коммутационные перенапряжения, которые негативно влияют на всю технику, подключенную к сети. Для того, чтобы избежать повреждений, используются ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН).

Особенности применения вакуумных выключателей

Современные коммутационные аппараты этого типа могут устанавливаться как в комплектных, так и в открытых распределительных устройствах. Вакуумные выключатели отличаются высокой скоростью работы и длительным сроком службы. Многие модели, выпускаемые сегодня, могут работать минимум 30 лет при условии регулярного обслуживания и правильной эксплуатации. Сегодня вакуумные выключатели все чаще используются в электроустановках классов напряжения 1000 В и более.

Важно!

Все выключатели, вне зависимости от типа, должны оснащаться механизмом ручного отключения, позволяющим произвести отключение выключателя даже в случае выхода из строя его привода либо цепей управления.

Преимущества вакуумных выключателей над масляными

 

Сегодня в промышленности применяются оба этих вида коммутационных устройств, но последние быстро сдают свои позиции. В Китае, например, от масляных выключателей отказались полностью. Их заменили более совершенными аппаратами.

Ученые на практике доказали, что гашение дуги в вакууме значительно более эффективно, чем в масляной среде. Само электрооборудование можно считать более практичным за счет меньших габаритов. К другим преимуществам вакуумных выключателей относятся:

1. Простота в обслуживании. Конструкция масляных выключателей требует постоянного поддержания уровня наполнения бака либо дугогасительной камеры маслом.
2. Долговечность. Срок службы вакуумных коммутационных аппаратов в 1,5-2 раза превышает показатели масляных выключателей.
3. Минимум шума и отходов, требующих специальной утилизации. При отключении токов КЗ не происходит выброса газов и масла из вакуумного выключателя.
4. Простой ремонт. Вакуумную камеру легко заменить в случае ее выхода из строя.
5. Небольшие габариты, простота монтажа и регулировки.

Вакуумный выключатель: плюсы использования, какие бывают

В современной электротехнике для нормальной работы электрических сетей необходимо специальное оборудование, способное производить в них коммутацию. Одним из таких приспособлений является вакуумный выключатель.

Областью применения данного электрооборудования представляются электрические цепи от 6 -35 кВ и реже 110-220В. Вакуумный выключатель способен оградить электрическую сеть от высокого напряжения в процессе коммутации. Одним из плюсов данного оборудования является долгий срок службы, производители заявляют около 25 лет. Профессионалы в данной области прогнозируют вытеснение многих видов выключателей вакуумными заменителями.

Какие бывают вакуумные выключатели

Все вакуумные выключатели подразделяются на две большие группы: выключатели для напряжения до 35кВ и устройства для напряжения свыше 35кВ.

На рамке первого вида прикрепляются три полюса. При этом на каждом из них выполняется дугогасительная камера, а также узел поджатия соединений. Кроме этого, на раме установливается электромагнитный привод. С помощью этого привода происходит руководство дугогасительной вакуумной камерой.

Устройство, рассчитанное на напряжение свыше 35кВ, имеет на каждой раме уже по несколько камер. Если их две, то они располагаются напротив друг друга. Руководство ими происходит посредством изоляционной тяги. В случае если камер три, они устанавливаются в ряд друг за другом. В этом случае ими управляет гидравлическая система.

Быстрый и проверенный способ от экспертов, как подключить розетку

Вакуумные выключатели типа ВВЭ-10, предназначаются для электролиний, где присутствует напряжение 10кВ, с частотой от 50-6оГц, при этом номинальный ток 630-3200А. При этом сила включаемых ударных токов от 52 до 82кА, а выключаемых – от 20 до 31,5кА.

На основании этого устройства изготовливаются дугогасительные камеры двух полюсов с электрическими подводками и электромагнитным приводом, который руководит функциями срабатывания данного прибора. На лицевой панели располагаются дополнительные устройства, которые регулируют систему управления и сигнализации.

Вакуумные устройства типа ВВ/TEL-10-8/800У2. Используется в электроцепях с напряжением до 20кВ трехфазного переменного тока, соответствующего величине в 50Гц и заземленным нулем. Номинальный ток данного выключателя составляет 8кА.

Благодаря конструктивным особенностям выключатель обладает рядом преимуществ:

• при работе от сети потребляет малое количество энергии;
• обеспечен функцией телесигнализации;
• надежный в эксплуатации;
• не требует ремонта в период своей службы, срок которой составляет 25 лет;
• устанавливается в любых электрошкафах различной модификации;
• безопасен в использовании для окружающей среды.

Как работает вакуумный выключатель

Номинальный ток выключения системы составляет 20-40 кА, при этом занимая 45 миллисекунд времени на отключение. Вся конструкция выключателя собирается на одном общем приводе, в то же время для каждой фазы существует отдельный изолятор. Соответственно входные проводники подсоединяются на шины подстанции, а выводные – на отходящие контакты.

Принцип работы вакуумного выключателя

Как определить где фаза, ноль и земля. Цвета проводов вам помогут.

Внутренность дугогасительной камеры состоит из работающих силовых контактов, имеющих минимальное сопротивление. Механизм создан таким образом, что верхняя его часть надежно закрепляется, а нижняя – перемещается в осевой направленности.

Стенки вакуумной камеры изготавливаются из специального вещества и различных сплавов, это создает условия для хорошей герметичности и сохранение ее на долгое время. Конструкция имеет сильфонное устройство, которое исключает попадание воздуха.

Также в нем установливается якорь электромагнита, который способен замыкать и размыкать соединения. Группа пружин создает условия для необходимых скоростей движения якоря при переключениях. В корпусе размещается две системы – электрическая и кинематическая, которые регулируют выключатель в любом положении.

Главным отличием данного устройства от других типов является то, что электрическая дуга в этом случае гасится вакуумом.

Процесс включения и выключения данного устройства производится посредством специальных пружин. При этом на них воздействуют специальные электромагниты или кнопка отключения. Перед использованием необходимо пружину отключения взвести в рабочее положение. Это делается вручную при отсутствии тока или посредством подачи тока в электродвигатель привода. Так, через ключ управления подается ток на соленоид включения.

Что делать если человека ударило током? Это должен знать каждый, читать всем!

В процессе этого заводится пружина включения, которая приводит в рабочее состояние вакуумный выключатель. Кроме этого автоматически взводится пружина срабатывания, которая автоматически отключает прибор.

Область применения

По своим функциям данное устройство практически ничем не отличается от своих собратьев. Выключатель предназнается для тех же целей: выключатель гарантирует при длительной эксплуатации прохождение номинальных электрических напряжений; обеспечивает надежную коммутацию электрооборудования электротехниками вручную, а также автоматически для изменения конфигурации действующей схемы; устройство обладает функцией отключения электрической системы при возникновении аварийных ситуаций.

Принцип работы вакуумного выключателя

Лучшие производители розеток и выключателей для вашего дома. ТОП самых покупаемых, по мнению покупателей.    

Выключатели применяются в трехфазных сетях переменного тока, частота которых составляет от 50Гц до 60Гц. Электрооборудование устанавливается в районах крайнего Севера, а также в жаркой местности. Они выносят температуру от -60 до +40, их работоспособность при этом не уменьшается.

Плюсы вакуумного переключателя

Вакуумный выключатель имеют ряд преимуществ:

1. Элементарная конструкция. Агрегат не имеет дополнительных устройств, усложняющих устройство.
2. Надежность в использовании. Поломка такого электрооборудования практически исключается
3. Быстродействующий прибор.
4. Высокая скорость восстановления прочности между контактами.
5. Для их работы не требуются масла или другие горючие вещества.

Кроме этого отмечают ряд дополнительных плюсов:

• устройство не имеет больших весовых и габаритных характеристик;
• бесшумность при использовании; невысокая стоимость.

К тому же производители гарантируют небольшие расходы на эксплуатацию и ремонт.

Вакуумный выключатель | Блог инженера теплоэнергетика

      Здравствуйте! Вакуумный выключатель — это коммутационный аппарат, применяемый для коммутации переменного электрического тока частотой 50 Гц номинального значения в силовых цепях высокого напряжения, а также для защиты оборудования от коротких замыканий.

      Доля применения этого вида выключателей в высоковольтных сетях составляет около 60% всех коммутационных аппаратов напряжением до 35 кВ. Использование в линиях 110 кВ, пока только начинает набирать обороты. Работающее оборудование еще не исчерпало свой ресурс и заменяется постепенно. Чем же обоснован спрос на этот вид коммутационных аппаратов? Давайте разберемся: узнаем, принцип работы, конструктивные особенности «вакуумника», коснемся преимуществ, недостатков и характеристик.

Виды

     Вакуумные аппараты имеют следующую классификацию:

• Применяемые в сетях напряжением до 35 кВ.

• Свыше 35 кВ.

• Выключатели нагрузки.

• Выкатного и стационарного исполнения.

• Однополюсные и трехполюсные.

Назначение

      «Вакуумники» используются в ячейках КРУ (комплектных распределительных устройствах) и для коммутации асинхронных двигателей. Наиболее целесообразно использование в сетях 6, 10, 35 кВ. Аппараты подходят для открытых распределительных устройств напряжением 110 кВ, комплектных трансформаторных подстанций, модернизации уже существующих линий, как альтернатива устаревшим воздушным и масляным устройствам.

     Вакуумный выключатель выполняет те же функции, что и его аналоги. Аппарат обеспечивает:

1. Гарантированную коммутацию оборудования персоналом в ручном и автоматическом режиме.

2. Отключение при возникновении аварийной ситуации за короткий срок.

3. Надежное прохождение электрических нагрузок.

      Отличие только в способе гашения дуги, возникающей при разрыве силовых контактов в момент срабатывания. У «воздушника» разряд буквально сдувается мощнейшим потоком воздуха, в масляных – создается диэлектрическая среда. А здесь в ход идет вакуум.

Особенности конструкции

      Каждая модификация низковольтного и высоковольтного вакуумного выключателя различается по своей компоновочной схеме. Это связано с работой при разном номинале значения тока и напряжения. Производители тоже не остаются в стороне. Каждый реализует свои инновационные идеи в железе, что сказывается на комплектности аппарата дополнительными элементами и компоновке. Мы же не будем разбираться в фирменных «фишках», а посмотрим на конструкцию аппарата в целом и разберемся, как он устроен и работает.

      Выключатель состоит из общего корпуса с приводом коммутации, на котором закреплены 3 полюса силовых цепей. Внутри каждого установлена герметичная вакуумная камера, состоящая из контактной группы и специальных экранов, защищающих внутренние изолирующие поверхности от металлического налета, вследствие эрозии контактов.

     Контактная система включает 2 элемента: неподвижный контакт, жестко закрепленный к нижнему фланцу, и подвижный, соединенный с верхним фланцем так, что герметичность вакуумной дугогасительной камеры не нарушается.

      Принцип действия выключателя сводится к размыканию подвижных контактов трех полюсов одновременно посредством приводного пружинного механизма вручную или автоматически. Управление происходит по стандартным релейным схемам либо посредством электронных блоков коммутации. Эти элементы могут устанавливаться непосредственно на корпусе выключателя или сделаны в выносном исполнении в виде специальной панели (пульта) или шкафа.

Способ гашения дуги

      Работа выключателя основана на определенных физических процессах, независимо от номинала напряжения аппарата. Рассмотрим подробную схему функционирования.

     Оба контакта работают в вакуумной среде, достигаемой за счет удаления газов из дугогасительной камеры. Благодаря этому достигается высокая диэлектрическая прочность. Во время отключения аппарата приводом, между контактами образуется вакуумный зазор. При размыкании поверхностей появляется металлический пар, через который продолжает протекать электрический ток нагрузки. Под действием высокого напряжения, ионы металла движутся в одном направлении, и нагреваются до состояния плазмы.

      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.

      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.

Выделим следующие преимущества:

• 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.

• 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.

Недостатки

     Если с достоинствами конструкции все предельно понятно, то с минусами немного сложнее. Они несущественны. Но определенного внимания заслуживают.

• Более высокая стоимость по сравнению с аналогами. Да, вакуумный аппарат дороже, но эксплуатационные расходы ниже.

• Возможность разгерметизации вакуумной камеры, вследствие ее повреждения. Случается такое очень и очень редко, производители уделяют качеству продукции должное внимание.

• При коммутации небольших токов возможны перенапряжения. Поэтому в связке с «вакуумником» должна устанавливаться соответствующая защита для оборудования.

Эксплуатация и техническое обслуживание

     Неприхотливые в обслуживании вакуумные выключатели рекомендуется проверять не реже 1 раза в 4 года. Но периодичность может быть иная. Все зависит от конструктивного исполнения коммутационного аппарата и регламентируется в технической документации.

     Обслуживание вакуумных выключателей подразумевает проверку изоляторов на наличие трещин, сколов, загрязнения и следов разрядов.

     Камера полюса герметичная, вакуум сохраняется весь срок службы устройства. Поэтому полюса не ремонтируют, а заменяют целиком.

     Вдобавок проводятся различные электротехнические испытания:

• Измерение сопротивления изоляции.

• Испытание повышенным напряжением.

• Проверка механических частей.

• Замер времени срабатывания.

• Осмотр состояния контактов (метод основан на измерении сопротивления постоянному току).

     После всех проведенных испытаний составляется нормативный документ, свидетельствующий о работоспособности аппарата или его непригодности к дальнейшей эксплуатации.

Рекомендации по выбору

     Чтобы правильно подобрать вакуумный выключатель, следует учесть ряд показателей:

• Характеристики оборудования, для которого устанавливается аппарат.

• Номинальные значения напряжения, сопротивления и мощности.

• Величина токов отключения и динамическая стойкость.

• Мощность дуги.

• Тип управления.

О производителях

     Сегодня вакуумные выключатели выпускают множество фирм, среди которых особо выделяются: General Electric, Siemens, ABB, группа «Таврида Электрик» и другие известные бренды.

     Специалисты считают, что вакуумные выключатели — перспективная разновидность коммутационных устройств. Благодаря своим достоинствам и высоким эксплуатационным параметрам, эти аппараты наиболее приемлемы в использовании. Конструкции постоянно усовершенствуются, а характеристики улучшаются. Так, в 2007 г. появились опытные образцы, рассчитанные на функционирование в сетях напряжением 220 кВ. Но производители не останавливаются на достигнутом результате, ведутся разработки по созданию вакуумных дугогасительных камер, рассчитанных на 750 кВ.

Строительство, работа и применение

Технология вакуумных прерывателей была впервые представлена ​​в 1960 году. Но, тем не менее, это развивающаяся технология. Со временем размер вакуумного прерывателя уменьшился по сравнению с размером начала 1960-х годов из-за различных технических разработок в этой области техники. Автоматический выключатель — это устройство, которое прерывает электрическую цепь для предотвращения негарантированного тока, вызванного коротким замыканием, обычно возникающим в результате перегрузки.Его основная функция — прервать прохождение тока после обнаружения неисправности. В этой статье обсуждается обзор вакуумного силового выключателя и его работы. Чтобы узнать больше о автоматических выключателях, прочтите эту статью Типы автоматических выключателей и их значение.

Что такое вакуумный автоматический выключатель?

Вакуумный выключатель — это разновидность выключателя, в котором гашение дуги происходит в вакуумной среде. Операция включения и замыкания токоведущих контактов и взаимосвязанного прерывания дуги происходит в вакуумной камере выключателя, которая называется вакуумным выключателем.

Вакуумный автоматический выключатель

Вакуум, который используется в качестве средства гашения дуги в автоматическом выключателе, известен как вакуумный выключатель, поскольку вакуум обеспечивает высокую изоляционную прочность благодаря превосходным гашению дуги. Это подходит для большинства приложений со стандартным напряжением, потому что для более высокого напряжения была разработана вакуумная технология, но это нецелесообразно с коммерческой точки зрения.

Работа токоведущих контактов и связанное с этим прерывание дуги происходит в вакуумной камере выключателя, известной как вакуумный прерыватель.Этот прерыватель включает стальную дугогасительную камеру в центре симметрично расположенных керамических изоляторов. Поддержание вакуумного давления внутри вакуумного прерывателя может быть выполнено на уровне 10–6 бар. Характеристики вакуумного выключателя в основном зависят от материала, из которого изготовлены токоведущие контакты, например Cu / Cr.

Принцип работы

Принцип работы вакуумного выключателя заключается в том, что после размыкания контактов выключателя в вакууме между контактами может возникнуть дуга за счет ионизации паров металла в контактах.Но дугу можно легко погасить, поскольку электроны, ионы и пары металлов генерируются по всей дуге, быстро конденсируются на внешней стороне контактов выключателя, поэтому электрическая прочность диэлектрика может быть быстро восстановлена.

Наиболее важной особенностью вакуума является то, что как только дуга возникает в вакууме, ее можно быстро погасить благодаря быстрому повышению диэлектрической прочности вакуума.

Контактные материалы

Материал контактов VCB должен соответствовать следующим свойствам.

• Высокая плотность
• Контактное сопротивление должно быть меньше
• Электропроводность высокая, чтобы пропускать обычные токи нагрузки без перегрева.
• Теплопроводность высокая, что позволяет быстро рассеивать большое количество тепла, выделяемого во время дуги.
• Термоэлектронная функция должна быть высокой, чтобы обеспечить преждевременное разрушение дуги.
• Тенденция к сварке должна быть низкой
• Менее текущий уровень измельчения
• Высокая устойчивость к дуге
• Температура кипения должна быть высокой, чтобы уменьшить дуговую эрозию.-4 торр.

  Материал, используемый для токоведущих контактов, играет важную роль в работе вакуумного выключателя. Такие сплавы, как медь-висмут или медь-хром, являются идеальным материалом для изготовления контактов VCB.

  Конструкция вакуумного автоматического выключателя

  Как показано на рисунке выше, вакуумный автоматический выключатель состоит из неподвижного контакта, подвижного контакта и вакуумного прерывателя. Подвижный контакт соединен с механизмом управления сильфоном из нержавеющей стали. Дуговые экраны опираются на изолирующий кожух, так что они закрывают эти экраны и предотвращают конденсацию на изоляционном кожухе. Возможность утечки исключается за счет постоянного уплотнения вакуумной камеры, при этом стеклянный сосуд или керамический сосуд используется в качестве внешнего изоляционного тела.

  Работа вакуумного выключателя

  Вакуумный выключатель в разрезе показан на рисунке ниже, когда контакты разъединены из-за каких-то ненормальных условий, между контактами возникает дуга, дуга возникает из-за ионизации ионов металлов и очень сильно зависит от материал контактов.

  Прерывание дуги в вакуумных выключателях отличается от других типов автоматических выключателей. Разделение контактов вызывает выделение пара, который заполняет контактное пространство. Он состоит из положительных ионов, высвобождаемых из контактного материала. Плотность пара зависит от тока в дуге. Когда ток уменьшается, скорость выделения пара уменьшается, и после обнуления тока среда восстанавливает свою диэлектрическую прочность, если плотность пара уменьшается.

  Когда прерываемый ток в вакууме очень мал, дуга имеет несколько параллельных путей. Полный ток делится на множество параллельных дуг, которые отталкиваются друг от друга и распространяются по контактной поверхности. Это называется рассеянной дугой, которую можно легко прервать.

  При высоких значениях тока дуга концентрируется в небольшой области. Это вызывает быстрое испарение контактной поверхности. Прерывание дуги возможно, если дуга остается в диффузном состоянии. Если его быстро удалить с контактной поверхности, дуга снова зажжется.

  На гашение дуги в вакуумных выключателях в значительной степени влияют материал и форма контактов, а также метод учета паров металлов.Путь дуги сохраняется, поэтому температура в любой точке не будет высокой.

  После окончательного прерывания дуги происходит быстрое нарастание электрической прочности изоляции, характерной для вакуумного выключателя. Они подходят для переключения конденсаторов, так как это дает безостановочную работу. Небольшой ток прерывается до естественного нуля, что может вызвать прерывание, уровень которого зависит от материала контакта.

  Прерывание тока

  Прерывание тока в вакуумном выключателе в основном происходит в масляных выключателях, а также в воздухе из-за нестабильности дугового столба.В вакуумных выключателях прерывание тока в основном зависит от давления пара, а также от свойств электронной эмиссии в материале контакта. Таким образом, на уровень измельчения также влияет теплопроводность, когда теплопроводность меньше, тогда уровень измельчения будет ниже.

  Можно уменьшить текущий уровень, на котором происходит прерывание, путем выбора материала контакта, обеспечивающего достаточное количество пара металла, чтобы позволить току приблизиться к чрезвычайно низкому значению, однако это не часто делается, потому что это сильно влияет на диэлектрическую мощность.

  Свойства вакуумных автоматических выключателей

  Изолирующая среда вакуумного силового выключателя высока для гашения дуги по сравнению с другими типами автоматических выключателей. Давление в вакуумном прерывателе составляет около 10-4 торрентов, что включает очень мало молекул внутри прерывателя. Этот автоматический выключатель имеет в основном два необычных свойства, например следующие.

  По сравнению с другими изоляционными материалами, используемыми в автоматических выключателях, этот автоматический выключатель является лучшей диэлектрической средой.Он превосходит другие среды, кроме SF6 и воздуха, потому что они используются при высоком давлении.

  Когда дуга открывается отдельно, перемещая контакты в вакууме, происходит разрыв при нулевом значении основного тока. При прерывании этой дуги их электрическая прочность увеличивается до тысячи раз по сравнению с другими видами выключателей.

  Эти свойства сделают автоматические выключатели более производительными, более легкими, а также более дешевыми. Срок службы этих автоматических выключателей высок по сравнению с другими автоматическими выключателями, и они не нуждаются в обслуживании.

  Части вакуумного выключателя

  — это вакуумный прерыватель, клеммы, гибкие соединения, опорные изоляторы, рабочий стержень, тяговая штанга, общий рабочий сдвиг, рабочий кулачок, стопорный кулачок, замыкающая пружина, размыкающая пружина, нагрузочная пружина и главное звено.

  Существует различных типов вакуумных выключателей. доступны в зависимости от производителей, которые обсуждаются ниже.

  Вакуумный выключатель Mitsubishi

  Эти автоматические выключатели произведены Mitsubishi Electric.Они обеспечивают высокую безопасность, надежность и защиту окружающей среды. VCB Mitsubishi имеют следующие особенности.

  • Ассортимент продукции широкий
  • Нет требований для шести особо опасных материалов.
  • Название материала проиллюстрировано над основными пластиковыми деталями
  • Конструкция складная для крепления рамы
  • Простота обслуживания

  Вакуумный автоматический выключатель Siemens

  Вакуумные выключатели Siemens SION 3AE5 используются во всех типичных коммутационных приложениях, таких как промышленные сети и распределение электроэнергии среднего напряжения, которое варьируется от токов короткого замыкания и коммутации нагрузки до секций сборных шин или соединительной сети. Их прочная структура, включая наименьшие размеры по глубине и ширине, поможет снизить потребность в различных панелях.

  Таким образом, эти автоматические выключатели доступны через дополнительный заземляющий выключатель для съемных версий и фиксированного монтажа. К основным характеристикам этого автоматического выключателя можно отнести следующее.

  • Очень простой монтаж в распределительном устройстве среднего напряжения с воздушной изоляцией
  • Надежность высокая
  • Компактный дизайн
  • Дистанционное переключение через блок дистанционного управления
  • Низкие затраты на планирование
  • Срок службы длинный
  • Простое техническое обслуживание

  Испытания вакуумных выключателей

  Как правило, испытание выключателя в основном используется для проверки работы как отдельных переключающих механизмов, так и времени всей системы отключения.Как только вакуумные прерыватели спроектированы иным образом используются в полевых условиях, то для подтверждения их функции используются в основном три вида испытаний, такие как контактное сопротивление, стойкость к высокому потенциалу и испытание на скорость утечки.

  Разница между вакуумным контактором и вакуумным автоматическим выключателем

  Вакуумный выключатель срабатывает из-за ошибки, такой как замыкание на землю, короткое замыкание, повышенное / пониженное напряжение. Контактор обычно подключается последовательно через предохранитель, который позволяет избежать тока короткого замыкания.Основные различия между вакуумным контактором и вакуумным выключателем перечислены ниже на основе различных характеристик.

  Вакуумный автоматический выключатель	Вакуумный контактор
  Коммутационная способность есть, переключает токи с малых значений на Ток короткого замыкания всей системы	Переключить токи с очень низких значений на Отключающая способность вакуумного контактора без предохранителей.Предохранители работают только на более высокие токи по сравнению с отключающей способностью вакуумного контактора, вплоть до . отключающая способность предохранителя
  Выносливость высокая для механики	Долговечность чрезвычайно высока для механических процессов, таких как 1000000, до 630A
  Долговечность высока для электричества высока, как вакуум, который колеблется от 10 до 50 кОм при номинальном постоянном токе. Для вакуума это от 30 до 100 операций при полном номинальном токе короткого замыкания.	Чрезвычайно высокий коммутируемый непрерывный ток составляет от 450000 до 1000000 срабатываний до 630 А. Коммутационный ток короткого замыкания, данные о долговечности не установлены при коротком замыкании токовый выключатель, требующий замены предохранителей
  Они не применимы для приложений с очень большим сроком службы.	Используются для операций очень частого переключения
  Электрический привод	Работает только электрическая
  Он механически фиксируется, потому что выключатель остается замкнутым при потере напряжения в системе.	Обычно вакуумный контактор разблокируется один раз. потеряно системное напряжение; вакуумный контактор заблокируется, как только напряжение в системе вернется
  Использует реле защиты	В нем используются защитные реле для защиты от перегрузки и предохранители для защиты от короткого замыкания
  Короткое замыкание, пропускная энергия низкая	Короткое замыкание, пропускная энергия низкая
  Дистанционное управление подходит	Дистанционное управление подходит
  Управляющая мощность используется для работы выключателя, защитных реле и обогревателей	Управляющая мощность используется для работы контактора, реле защиты и обогревателей
  Использует большую площадь	Занимает меньшую площадь
  Стоимость высока	Стоимость умеренная
  Обслуживание среднее	Низкое техническое обслуживание.

  Преимущества VCB

  Vacuum обеспечивает максимальную изоляционную прочность. Таким образом, он обладает превосходными характеристиками гашения дуги, чем любая другая среда.

  • Вакуумный выключатель имеет долгий срок службы.
  • В отличие от масляного автоматического выключателя (OCB) или воздушного выключателя (ABCB), взрыв VCB предотвращен. Это повышает безопасность обслуживающего персонала.
  • Нет пожарной опасности
  • Вакуумный выключатель быстро работает, поэтому идеально подходит для устранения неисправностей.VCB подходит для многократной эксплуатации.
  • Вакуумные выключатели практически не требуют обслуживания.
  • Отсутствие выброса газов в атмосферу и бесшумная работа.

  Недостатки VCB

  • Основным недостатком VCB является то, что он неэкономичен при напряжениях, превышающих 38 кВ.
  • Стоимость выключателя становится чрезмерной при более высоких напряжениях. Это связано с тем, что при высоких напряжениях (выше 38 кВ) требуется последовательное включение более двух номеров выключателя.
  • Кроме того, производство VCB неэкономично, если производится в небольших количествах.

  Применение вакуумного силового выключателя

  Вакуумный выключатель сегодня признан самой надежной технологией прерывания тока для распределительных устройств среднего напряжения. Он требует минимального обслуживания по сравнению с другими технологиями автоматических выключателей.

  Технология в основном подходит для приложений среднего напряжения. Для более высокого напряжения была разработана вакуумная технология, но это нецелесообразно с коммерческой точки зрения.Вакуумные выключатели используются в распределительных устройствах в металлической оболочке, а также в автоматических выключателях в фарфоровом корпусе.

  Таким образом, речь идет о работе и применении вакуумных автоматических выключателей (VCB). Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые сомнения относительно этой концепции или реализации каких-либо идей проектов в области электротехники и электроники, пожалуйста, оставьте свой отзыв, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, Каков принцип работы VCB ?

  Вакуумный выключатель

  Конструкция, работа и применение

  Вакуумный выключатель (также известный как вакуумный выключатель или VCB) использует процесс гашения дуги в вакууме в качестве коммутационной среды.^-5 торр. Он подходит для распределения электроэнергии среднего напряжения от 22 кВ до 66 кВ.

  Конструкция вакуумного выключателя

  На рисунке ниже показаны детали вакуумного силового выключателя и их конструкция.

  Конструкция вакуумного силового выключателя

  Вакуумный выключатель состоит из неподвижного контакта, подвижного контакта и дугового экрана, установленного в вакуумном выключателе. Внешний изолирующий корпус изготовлен из стекла и обладает высокой вакуумной способностью.Подвижный элемент соединен с сильфоном.

  Дуговый экран предотвращает ухудшение внутренней диэлектрической прочности, предотвращая попадание металлических паров на внутреннюю поверхность внешнего изоляционного тела. Это позволяет снизить ток прерывания до 3,5 ампер. Для постоянного уменьшения утечки выполняется герметичное уплотнение камеры.

  В контактах используется большой стержень с гранями в форме диска. Для отвода тепла при большом токе перегрузки во время горения дуги используются такие контактные материалы, как медный сплав.

  Работа вакуумного выключателя

  Принцип работы вакуумного выключателя (VCB) — гашение дуги с помощью вакуумных выключателей. Работа VCB зависит от механизма накопленной энергии , использующего замыкающую пружину. Пружинная система снижает рабочий ток включения.

  Внутренний вид вакуумного силового выключателя

  Заряд замыкающей пружины осуществляется электрически или вручную. В этих VCB замыкающая пружина автоматически перезаряжается после срабатывания цепи.Кнопка отключения активирует отключающую пружину сразу после обнаружения высокого напряжения и размыкает цепь.

  Вспомогательные контакты переключателя и первичные контакты разделены. Вспомогательные контакты обеспечивают сигнал запуска для внешнего оборудования (цепи охранной сигнализации и пожарной сигнализации), чтобы инициировать отключение или предупредить пользователя о срабатывании выключателя.

  Когда контакты VCB разделены, между контактами образуется дуга. Ионизация происходит из-за высокой температуры из-за образования дуги.Пространство заполнено паром положительных ионов за счет ионизации и разряда материала контакта.

  Дуга быстро гаснет из-за металлических паров, ионы, образующиеся во время дуги, быстро рассеиваются. Это называется диффузным режимом.

  Теперь обсудим преимущества и недостатки вакуумного силового выключателя.

  Преимущества:

  • Компактный и надежный
  • Более длительный срок службы
  • Нет опасности возгорания
  • Малый ход переключения
  • Высокая диэлектрическая прочность
  • Простота обслуживания
  • Очень быстрое угасание дуги

  Недостатки:

  • Стоимость VCB увеличится, если напряжение превысит 38кВ
  • Потеря вакуума из-за отказа делает полное отключение тока бесполезным
  Приложения VCB

  Вакуумный выключатель используется в :

  • Цепи высокого напряжения
  • Применяется в подстанциях и генераторах
  • Прерывание двойного замыкания на землю и токов вне фазы
  • Приложения, требующие высокой последовательности переключения, используют VCB
  • Железнодорожные приложения используют этот автоматический выключатель для переключения тягового тока и электроснабжения.
  • Для переключения моторных приводов.

  Заключение

  Вакуумные выключатели (VCB) надежны для прерывания тока в системах среднего напряжения, поскольку они требуют минимального обслуживания. Диапазон напряжения вакуумного прерывателя цепи составляет от 11 киловольт до 33 киловольт.

  Они должны включать и отключать весь ток в пределах диапазона номинальных напряжений. Они отключаются от малых емкостных и индуктивных токов до больших токов короткого замыкания.

  Но он не подходит для приложений высокого напряжения, так как увеличивает стоимость и становится неэкономичным. В отличие от масляных или воздушных выключателей, VCB исключает риск возгорания или взрыва.

  Вакуумный выключатель

  Конструкция и принцип работы

  Вакуумные автоматические выключатели (VCB):

  В вакуумных автоматических выключателях в качестве среды гашения дуги используется вакуум (степень вакуума в диапазоне от 10-7 до 10-5 торр). Поскольку вакуум обеспечивает самую высокую изоляционную прочность, он имеет гораздо лучшие гашения дуги, чем любой другой носитель.Например, когда контакты выключателя размыкаются в вакууме, прерывание происходит при первом нулевом токе, при этом электрическая прочность изоляции между контактами нарастает со скоростью в тысячи раз выше, чем у других автоматических выключателей.

  Принцип вакуумных автоматических выключателей:

  Возникновение дуги в вакуумном выключателе и ее гашение можно объяснить следующим образом:
  
  

  При размыкании контактов выключателя в вакууме (от 10-7 до 10-5 торр) между контактами возникает дуга за счет ионизации паров металлов контактов.Однако дуга быстро гаснет, потому что пары металла, электроны и ионы, образующиеся во время дуги, быстро конденсируются на поверхностях контактов выключателя, что приводит к быстрому восстановлению электрической прочности. Читатель может отметить характерную особенность вакуума в гашении дуги. Как только дуга возникает в вакууме, она быстро гаснет благодаря быстрому восстановлению диэлектрической прочности в вакууме.

  Конструкция вакуумных автоматических выключателей:

  На рисунке ниже показана конструкция вакуумного силового выключателя .Он состоит из неподвижного контакта, подвижного контакта и дугового экрана, установленного внутри вакуумной камеры. Подвижный элемент соединен с механизмом управления сильфоном из нержавеющей стали. Это обеспечивает постоянное уплотнение вакуумной камеры, чтобы исключить возможность утечки. стеклянный сосуд или керамический сосуд используется в качестве внешнего изоляционного тела. Дуговой экран предотвращает ухудшение внутренней диэлектрической прочности, предотвращая попадание металлических паров на внутреннюю поверхность внешнего изоляционного покрытия.

  Работа вакуумных автоматических выключателей:

  Это срабатывание вакуумных выключателей . Когда выключатель срабатывает, подвижный контакт отделяется от неподвижного контакта и между контактами зажигается дуга. Образование дуги происходит из-за ионизации ионов металла и во многом зависит от Материал контактов. Дуга быстро гаснет, поскольку пары металла, электроны и ионы, образующиеся во время дуги, рассеиваются за короткое время и захватываются поверхностями подвижных и неподвижных элементов и экранов.Поскольку вакуум имеет очень высокую скорость восстановления электрической прочности, гашение дуги в вакуумном автоматическом выключателе происходит при коротком расстоянии между контактами (скажем, 0,625 см).

  Преимущества вакуумных автоматических выключателей:

  Вакуумные выключатели имеют следующие преимущества:
  
  

  (i) Они компактны, надежны и имеют более длительный срок службы.
  
  

  (ii) Нет опасности возгорания.
  
  

  (iii) Во время и после работы нет образования газа.
  
  

  (iv) Они могут отключать любой ток короткого замыкания. Отличительной особенностью VCB является то, что он может полностью отключить любой сильный ток короткого замыкания непосредственно перед тем, как контакты достигнут определенного открытого положения.
  
  

  (v) Они не требуют особого обслуживания и работают бесшумно.
  
  

  (vi) Они могут успешно противостоять ударам молнии.
  
  

  (vii) Они имеют низкую энергию дуги.
  
  

  (viii) Они имеют низкую инерцию и, следовательно, требуют меньшей мощности для механизма управления.

  Применение вакуумных автоматических выключателей:

  Для такой страны, как Индия, где расстояния довольно велики и доступ к удаленным районам затруднен, установка таких открытых, не требующих обслуживания автоматических выключателей должна стать несомненным преимуществом. Вакуумные выключатели используются для наружного применения в диапазоне напряжений от 22 кВ до 66 кВ.Даже с ограниченным рейтингом, скажем, от 60 до 100 МВА, они подходят для большинства приложений в сельской местности. Вакуумный выключатель

  в работе — ваше руководство по электрике

  Привет, друзья, в этой статье я объясняю принцип работы и конструкцию вакуумного выключателя и надеюсь, что моя статья вам понравится.

  Высокий вакуум имеет высокую диэлектрическую прочность, и прерывание тока в высоком вакууме происходит при первом нулевом токе. Эти два свойства высокого вакуума делают вакуумные силовые выключатели более эффективными, менее громоздкими и дешевыми. .

  Известно, что во время разъединения контактов выключателя дуга образуется из-за ионизации частиц в среде между контактами. В то время как в вакуумных выключателях эта среда между контактами исключена.

  Среда, имеющая давление ниже атмосферного (т. Е. 760 мм рт. Ст.), Называется вакуумом, а давление ниже примерно 10 ^-5 торр (1 торр = 1 мм рт. Давление газа от 10 ^-4 до 10 ^-6 торр используется для изоляции в вакуумных выключателях.При таком давлении газа напряжение пробоя перестает зависеть от давления.

  Он имеет очень простую конструкцию по сравнению с воздушным или масляным выключателем. В вакуумном автоматическом выключателе (VCB) токоведущие контакты разделены в вакууме. Разделение контактов и прерывание дуги происходит в вакуумной камере VCB, известной как вакуумный прерыватель .

  Наружная оболочка вакуумного выключателя обычно изготавливается из стекла, поскольку стеклянная оболочка облегчает осмотр выключателя снаружи.Между контактами и оболочкой помещается экран от брызг, обычно сделанный из нержавеющей стали, чтобы пары металла не попадали в оболочку, поскольку он снижает сопротивление пробою между контактами.

  Внутри экрана напыления VCB имеет один фиксированный и один подвижный контакт. Расстояние между контактами должно составлять от 5 до 10 мм в зависимости от рабочего напряжения.

  Для перемещения нижнего контакта используется металлический сильфон из нержавеющей стали. Медь-висмут, медь-свинец и медь-хром — это некоторые из сплавов, используемых в качестве контактных материалов.

  Нижний конец прерывателя прикреплен к механизму с пружинным или соленоидным приводом, так что металлический сильфон внутри камеры вакуумного прерывателя может перемещаться вверх и вниз во время операций замыкания и размыкания соответственно.

  Очень важно понять дугу VCB, чтобы понять принцип работы вакуумного выключателя . В других автоматических выключателях дуга образуется из-за ионизации частиц в среде между контактами.Но вакуумная дуга образуется за счет испарения материала ее поверхности и продолжается до следующего текущего нулевого момента.

  В текущий нулевой момент дуга гаснет, и пары контактного металла снова конденсируются на контактной поверхности. Благодаря высокой диэлектрической прочности вакуума вакуумная дуга может быть погашена в пределах очень небольшого контактного зазора.

  Ток должен быть отключен в момент нулевого тока; в противном случае из-за прерывания тока будут индуцироваться переходные процессы высокого напряжения. Следовательно, для успешного прерывания дуги она должна быть стабильной до момента, когда ток будет равен нулю.

  Стабильность дуги во многом зависит от материала контакта. Таким образом, процесс гашения дуги в VCB зависит от материала и формы контактов, а также от метода конденсации паров металла. Контактная поверхность сконструирована таким образом, что корень дуги продолжает двигаться, так что температура в одной точке контакта не достигает очень высокого значения.

  Преимущества вакуумных автоматических выключателей

  • Прерывание тока происходит при первом нулевом токе после разъединения контактов без повторного включения, что делает его очень подходящим для переключения конденсаторов и кабелей.
  • Они экологически чистые, невзрывоопасные и бесшумные.
  • Обеспечивают большое количество операций по нагрузке или короткому замыканию.
  • Пригоден для многократного использования.
  • Они имеют долгий срок службы и минимальные требования к обслуживанию.

  Недостатки вакуумных выключателей

  • Для производства требуются высокотехнологичные заводы, а его производство экономично только в больших масштабах.
  • Номинальное напряжение одиночного прерывателя ограничено примерно 36 кВ.Если мы хотим использовать VCB при напряжении, превышающем это значение, мы должны соответственно использовать больше вакуумных прерывателей. Таким образом, становится неэкономичным при номинальном напряжении более 36кВ .

  Применение вакуумных автоматических выключателей

  • Благодаря короткому зазору и отличным характеристикам восстановления они очень подходят для промышленных приложений с высокоскоростным переключением.
  • При низкой отключающей способности при коротких замыканиях стоимость VCB сравнительно ниже, чем других отключающих устройств.
  • Очень подходит и экономично для среднего диапазона напряжения . Обычно они используются при уровнях напряжения до 72 кВ. При превышении этого напряжения их использование становится очень дорогим.
  • Из-за минимальных требований к техническому обслуживанию эти гидромолоты очень подходят для сельской местности.

  Спасибо, что прочитали «Принцип работы и конструкция вакуумного силового выключателя». Для получения более подробной информации посетите Википедию.

  ПРИНЦИП И ТИПЫ РАБОТЫ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ ЦЕПИ — Электротехника 123

  Хорошо известно, что автоматические выключатели — это устройства, которые используются для разрыва цепи и восстановления ее при необходимости.Обычно они известны как переключающие устройства, которые можно активировать вручную или автоматически для управления системами электроснабжения. В случае короткого замыкания или утечки большего количества тока автоматические выключатели автоматически срабатывают для отключения линии питания. Современные энергосистемы из-за огромной потребности в силовой нагрузке теперь работают с огромным количеством тока, поэтому интеллектуальное проектирование автоматических выключателей должно быть таким, чтобы дуга не возникала, чтобы обеспечить работу без потерь любой системы распределения энергии или подстанция .

  Автоматический выключатель — это механическое переключающее устройство, способное включать, проводить и отключать токи при нормальных условиях цепи. Он также способен включать и проводить токи в течение определенного времени и токи отключения при определенных ненормальных условиях цепи, например, при коротком замыкании.

  ПРИНЦИП РАБОТЫ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

  Принцип работы Два контакта, называемые электродом, остаются замкнутыми при нормальных рабочих условиях. При возникновении неисправности в какой-либо части системы на катушку отключения автоматического выключателя подается напряжение, и контакты разъединяются.

  Обычно автоматический выключатель состоит из неподвижных и подвижных контактов. Физическое соединение между двумя токоведущими контактами из-за приложенного механического давления на подвижные контакты переводит автоматический выключатель в состояние «включено». Потенциальная энергия может храниться в автоматическом выключателе различными способами: —

  • Деформирующаяся металлическая пружина
  • Сжатый воздух
  • Гидравлическое давление

  Эта накопленная потенциальная энергия является основным фактором в работе автоматического выключателя и должна быть выпущенным всякий раз, когда для этого подан сигнал.Это вызывает чрезвычайно быстрое скольжение подвижного контакта, когда это необходимо. Все автоматические выключатели имеют рабочие катушки (катушки отключения и катушки включения), каждый раз, когда на эти катушки включается импульс переключения, плунжер внутри них смещается. Этот плунжер катушки управления обычно прикреплен к рабочему механизму автоматического выключателя , и подвижные контакты механически связаны с этим рабочим механизмом через механизм рычага переключения передач. Имеется преобразование накопленной потенциальной энергии в кинетическую энергию, которая заставляет движущийся контакт двигаться.После того, как цикл срабатывания выключателя завершен, т. Е. Он отключен, полная энергия снова сохраняется в виде потенциальной энергии с помощью двигателя взвода пружины, воздушного компрессора или любых других средств.

  Автоматический выключатель должен выдерживать большую номинальную мощность, также называемую аварийной мощностью. При переносе такой большой мощности всегда существует риск опасно высокой дуги между подвижным и неподвижным контактами во время срабатывания автоматического выключателя, когда он заряжен. Для безопасного гашения дуги в автоматическом выключателе электрическая прочность диэлектрика между токоведущими контактами должна быстро увеличиваться во время каждого перехода переменного тока через нулевой ток.Диэлектрическая прочность среды между контактами может быть увеличена несколькими способами: —

  • Сжатие ионизированной среды, образующей дугу, поскольку сжатие ускоряет процесс деионизации среды
  • Охлаждение среды, образующей дугу, с момента охлаждения увеличивает сопротивление дугового пути
  • Замена ионизированной среды искрения свежими газами.

  Что такое дуга????? .Во время протекания тока от одного контакта к другому дорожка настолько нагревается, что начинает светиться. Это называется дугой. Каждый раз при размыкании контактов автоматического выключателя

  по току нагрузки в автоматическом выключателе возникает дуга, возникающая между разделяющими контактами. Пока эта дуга поддерживается между контактами, ток через автоматический выключатель не прерывается окончательно, поскольку дуга сама по себе является проводящим путем для электричества. Для полного отключения тока автоматическим выключателем необходимо как можно быстрее погасить дугу.Основным критерием проектирования автоматического выключателя является обеспечение соответствующей технологии гашения дуги в автоматическом выключателе для быстрого и безопасного отключения тока.

  ТИПЫ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

  АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ — ACB

  Этот тип автоматических выключателей является автоматическим выключателем, который работает в воздухе при атмосферном давлении. После разработки масляного выключателя воздушный выключатель среднего напряжения (ACB) полностью заменяется масляным выключателем в разных странах.Но в таких странах, как Франция и Италия, ACB по-прежнему являются предпочтительным выбором до напряжения 15 кВ. Это также хороший выбор, чтобы избежать риска возгорания масла в случае масляного выключателя. В Америке автоматические выключатели использовались исключительно для систем напряжением до 15 кВ до разработки новых вакуумных и элегазовых выключателей. В основном доступны два типа автоматических выключателей: воздушный выключатель и воздушный выключатель .

  Принцип работы воздушного выключателя — ACB

  Принцип работы этого автоматического выключателя существенно отличается от такового в любых других типах автоматических выключателей.Основная цель всех типов автоматических выключателей — предотвратить повторное возникновение дуги после обнуления тока за счет создания ситуации, когда в контактном промежутке будет выдерживаться восстанавливающееся напряжение системы. Воздушный выключатель делает то же самое, но по-другому. Для прерывания дуги он создает напряжение дуги, превышающее напряжение питания. Напряжение дуги определяется как минимальное напряжение, необходимое для поддержания дуги. Этот автоматический выключатель увеличивает напряжение дуги в основном тремя способами.

  • Путем увеличения напряжения дуги за счет охлаждения плазмы дуги.При понижении температуры дуговой плазмы подвижность частицы в дуговой плазме уменьшается; следовательно, для поддержания дуги требуется больший градиент напряжения.
  • Может увеличивать напряжение дуги за счет удлинения пути дуги. По мере увеличения длины пути дуги сопротивление пути увеличивается, и, следовательно, для поддержания того же тока дуги требуется приложить большее напряжение на пути дуги. Это означает, что напряжение дуги увеличивается.
  • Разделение дуги на несколько последовательных дуг также увеличивает напряжение дуги.

  SF ₆ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

  В автоматических выключателях этого типа токоведущие контакты погружены в газообразный гексафторид серы. Газ SF ₆ имеет высокое сродство к поглощению свободных электронов, поскольку его электроотрицательность очень высока. Кроме того, SF ₆ — отличный изолятор. Молекулы SF ₆ поглощают свободные электроны дуги и, следовательно, образуют отрицательный ион. Эти отрицательно заряженные ионы имеют очень низкую подвижность по сравнению со свободными электронами.Следовательно, искрение отсутствует, поскольку подвижность зарядов является основной причиной движения тока через газ.

  SF ₆ имеет очень высокие диэлектрические свойства, и не только это, его молекулы очень быстро рекомбинируют после прекращения дуги. Газ также может очень эффективно передавать тепло посредством конвекции из-за своей низкой вязкости. Учитывая все эти свойства SF ₆ , он становится в 100 раз более эффективным, чем воздух, который используется в автоматических выключателях. Следовательно, они могут использоваться для диапазонов напряжения от 33 кВ до 800 кВ и выше.

  Автоматический выключатель SF6

  Преимущества SF ₆ Автоматические выключатели

  • Простая конструкция, меньшая стоимость.
  • SF6 — негорючий, нетоксичный и химически инертный газ.
  • В контуре рециркулирует тот же газ.
  • Не требует обслуживания C.B.
  • Возможность прерывания низкого и высокого тока короткого замыкания.
  • Отличное гашение дуги.

  Недостатки SF ₆ Автоматические выключатели

  • SF ₆ — это парниковый газ, поэтому автоматический выключатель необходимо производить и обращаться с ним осторожно, чтобы предотвратить его выброс в атмосферу.
  • Конструкция этих типов автоматических выключателей требует почти в пять раз большей механической энергии, чем масляные выключатели для их надлежащего функционирования.
  ВАКУУМНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

  В этих автоматических выключателях для гашения дуги используется вакуум. Вакуумные выключатели в основном используются в распределительных сетях среднего напряжения. Вакуумный прерыватель — это вакуумная камера в выключателе, в которой происходят все операции по размыканию и замыканию контактов и гашению связанной дуги.Давление вакуума внутри вакуумного прерывателя обычно поддерживается на уровне 6-10 бар. Прерыватель представляет собой стальную дугогасительную камеру в центре симметрично расположенных керамических изоляторов.

  CuCr обычно используется для изготовления контактов вакуумных выключателей, потому что эти токоведущие контакты очень важны для работы этих выключателей. Вакуумный автоматический выключатель — это развивающаяся технология, хотя впервые она была представлена ​​в 1960-х годах. Его размер был значительно уменьшен, а геометрия контакта изменилась от стыкового контакта до спиральной формы, формы чашки и контакта с осевым магнитным полем.Они являются одними из самых надежных для использования в распределительных устройствах среднего напряжения и требуют минимального обслуживания.

  Вакуумный выключатель

  Преимущества вакуумного выключателя

  • Компактный, надежный и долговечный.
  • Нет опасности возгорания.
  • Нет образования газа во время и после работы.
  • Может прервать любой ток повреждения.
  • При работе нет шума.
  • Требуется меньше энергии для управления.

  МАСЛЯНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

  Автоматический выключатель с низким содержанием масла Состоит из двух частей: i.е. опорная камера и камера автоматического выключения, т.е. неподвижный и подвижный контакт.

  Недостатки масляного автоматического выключателя

  • Он легко воспламеняется и может вызвать возгорание.
  • Может образовывать взрывоопасную смесь с воздухом.
  • Требуется обслуживание.
  • Поглощает влагу, снижая диэлектрическую прочность.
  • Проблема утечки масла.
  • Масло необходимо заменить после некоторых операций из-за карбонизации масла.

  Разница между воздушным автоматическим выключателем и вакуумным автоматическим выключателем

  Вам интересно, что такое ACB и VCB?

  В чем их основные отличия?

  В этом посте мы расскажем вам об их модификациях.

  Что такое VCB?

  VCB относится к вакуумному выключателю.

  Это тип автоматического выключателя, в котором гашение дуги происходит в вакууме.

  Вы видите;

  Технология идеальна для приложений среднего напряжения.

  А как насчет более высокого напряжения?

  Вакуумная технология разработана, но коммерчески нецелесообразна.

  Операция замыкания и размыкания токоведущих, связанных с прерыванием дуги и контактами, происходит в вакуумной камере.

  Он расположен в выключателе, который называется вакуумным выключателем.

  Состоит из стальной арочной камеры посередине.

  Расположен симметрично в керамических изоляторах.

  Давление вакуума внутри вакуумного прерывателя обычно поддерживается на уровне 10 ^-6 бар.

  Материал, используемый для токоведущих контактов, играет жизненно важную роль в работе VCB.

  На самом деле Cr / Cr — идеальный материал для изготовления контактов вакуумного выключателя.

  Более того:

  Вакуумный контур трансформируется в:

  • контакт осевого магнитного поля
  • форма среза и;
  • спиральная форма

  В наши дни VCB считается самой надежной технологией прерывания тока для этого распределительного устройства среднего напряжения.

  Он требует меньшего обслуживания по сравнению с другими технологиями автоматического выключателя.

  Как работает VCB?

  Когда контакты разъединяются из-за ненормальных условий, в контактах возникает дуга.

  Дуга возникает из-за ионизации металлических масел.

  Это сильно зависит от материала контактов.

  Прерывание дуги в вакуумных прерывателях отличается от других типов автоматических выключателей.

  Разделение контактов вызывает выброс пара.

  Вы видите;

  Это заполнено в форме контакта.

  Он состоит из положительных ионов, отделенных от материала контакта.

  Плотность пара зависит от силы тока дуги.

  Если сила тока понижается, снижается скорость выделения пара.

  После обнуления тока среда восстанавливает свою электрическую прочность при понижении плотности пара.

  Если прерываемый ток в вакууме небольшой, дуга имеет несколько параллельных путей.

  Общий ток разделен на разные параллельные дуги.

  Они будут отталкиваться друг от друга и распространяться по контактной поверхности.

  Это называется рассеянной дугой, которую можно легко прервать.

  При высоких значениях тока дуга становится интенсивной на небольших участках. Это вызывает быстрое испарение контактной поверхности.

  Кроме того,

  Прерывание дуги, вероятно, происходит, когда дуга остается в рассеянном состоянии.

  Когда он быстро удаляется с контактной поверхности, дуга снова зажигается.

  Обратите внимание:

  На гашение дуги в VCB сильно влияет:

  • форма контактов
  • материал контактов
  • метод учета паров металла

  Путь дуги оставался подвижным .

  Это потому, что температура в любой точке не будет высокой.

  После этого происходит накопление диэлектрической прочности, характерное для вакуумного выключателя.

  Они идеально подходят для переключения конденсаторов.

  Они обеспечат перформанс повторного стрижки.

  Вы видите:

  Малый ток нарушается до естественного нуля.

  Это может вызвать раскалывание, уровень которого зависит от материала контакта.

  Плюсы вакуумного автоматического выключателя

  Вакуум обеспечивает максимальную изоляционную прочность.

  Таким образом, он обладает превосходными характеристиками гашения дуги, чем другая среда.

  • Отсутствие выброса газа в атмосферу
  • VCB практически не требует технического обслуживания
  • Бесшумная работа
  • Нет опасности возгорания
  • Взрыв предотвращен, повышая безопасность обслуживающего персонала
  • VCB имеет более длительный срок службы

  Минусы вакуумного силового выключателя

  • Производство VCB неэкономично при проектировании в небольших количествах
  • Цена выключателя становится слишком высокой при более высоких напряжениях.

  Это связано с тем, что при высоком напряжении более двух номеров выключателя необходимо соединить последовательно.

  • Главный недостаток VCB — неэкономичность, превышающая 38 кВ.

  Что такое ACB?

  С другой стороны:

  ACB относится к воздушному выключателю.

  Это электрическое устройство, используемое для обеспечения:

  • защиты от короткого замыкания и
  • максимальной токовой защиты

  для электрических цепей более 800-10 кОм.

  Эти устройства можно найти в распределительных щитах.

  Обратите внимание:

  ACB — это автоматический выключатель, работающий по воздуху в качестве средства гашения дуги.

  Сегодня на рынке доступны различные виды коммутационных аппаратов и автоматических выключателей.

  Большинство из них:

  • высокопроизводительные
  • долговечные
  • простые в установке и обслуживании

  ACB полностью заменила масляные выключатели.

  Как работает ACB?

  АКБ работают вместе со своими контактами на открытом воздухе.

  Их метод управления гашением дуги полностью отличается от OCB.

  Они широко используются для прерывания работы НН.

  Сегодня все чаще меняют высоковольтные масляные выключатели.

  Как правило, ACB имеет две пары контактов:

  1. дуговой контакт выполнен из углерода
  2. основная пара контактов сделана из металлической меди

  При возникновении неисправности главные контакты разъединяются первыми.

  Ток передается на дугогасительные контакты.

  Вы видите:

  Дугогасительные контакты разделены, и дуга проходит между ними.

  Дуга возбуждается вверх за счет:

  • теплового воздействия и;
  • Электромагнитные силы

  Концы дуги проходят через бегунок дуги.

  Дуга смещается вверх и разделяется пластинами дугового делителя.

  Дуга гаснет:

  • расщеплением
  • охлаждением
  • удлинением и т. Д.

  Плюсы воздушного выключателя

  Автоматические выключатели используются для управления:

  • промышленных предприятий и;
  • Вспомогательные устройства электростанции

  Они обеспечивают защиту:

  • промышленных предприятий
  • электрических машин, таких как генераторы, конденсаторы и трансформаторы

  Другие преимущества ACB следующие:

  • ACB используется в электроэнергии система разделения, а также NGD не менее 15 кВ
  • ACB обеспечивает высокое сопротивление, помогая повысить сопротивление дуги:
  • удлинение
  • охлаждение
  • расщепление
  • Принцип воздушного торможения ACB используется в цепях переменного тока и цепи постоянного тока до 12 кВ.

  Минусы воздушного автоматического выключателя

  • Желоб не менее эффективен в своем деионизирующем и удлиняющем действии.

  Однако действие дуги на желоб, скорее всего, замедлится.

  • Он неэффективен при малых токах, где электромагнитные поля хрупкие.

  Короче говоря, и VCB, и ACB относятся к типу автоматического выключателя.

  Они оба используются для одной и той же цели.

  Используется для разделения блока питания и ручки.

  С другой стороны;

  ACB обычно используется для среднего напряжения.

  VCB используется для высокого напряжения.

  Конструкция вакуумного силового выключателя Рабочие преимущества и применение (VCB)

  Вакуумные выключатели (VCB):
  Q. Объясните, конструкция, принцип работы вакуумного выключателя с аккуратной схемой.
  В. Объясните принцип и работу вакуумного выключателя.
  В. Объясните работу вакуумного выключателя с помощью понятной схемы.
  Q. Нарисуйте аккуратную схему вакуумного выключателя, объясните его работу и укажите области применения.
  
  • Поскольку вакуум обеспечивает высочайшую изоляционную прочность, его можно использовать в качестве закалочной среды.-5 бар используется в качестве средства гашения дуги в вакуумных выключателях.
  Конструкция вакуумных выключателей:
  
  • На рисунке (а) показано поперечное сечение вакуумного выключателя .
  • Он состоит из неподвижного контакта, подвижного контакта и дугового экрана, установленного внутри вакуумной камеры.
  • Подвижный элемент соединен с механизмом управления сильфоном из нержавеющей стали. Это обеспечивает постоянное уплотнение вакуумной камеры, чтобы исключить возможность утечки.
  • Стеклянный сосуд или керамический сосуд используется в качестве внешнего изоляционного тела.
  • Дуговый экран предотвращает ухудшение внутренней диэлектрической прочности, предотвращая попадание металлических паров на внутреннюю поверхность изолирующей крышки.
  Работа вакуумных автоматических выключателей:
  
  • При возникновении неисправности в системе срабатывает автоматический выключатель, и подвижный контакт отделяется от неподвижного контакта.
  • При разъединении контактов между ними зажигается дуга.
  • Дуга возникает из-за ионизации ионов металлов, которая зависит от материалов контактов.
  • Дуга быстро гаснет, поскольку электроны и ионы металлических паров, образующиеся во время дуги, рассеиваются за короткое время и захватываются поверхностью движущихся и неподвижных элементов и экранов.
  • Поскольку в вакууме наблюдается очень высокая скорость восстановления электрической прочности, гашение дуги в вакууме происходит при коротком расстоянии между контактами (скажем, 0,625 см).

  Рисунок (а)

  Преимущества вакуумных выключателей:
  В. Напишите любые два преимущества вакуумных выключателей.
  Вакуумные выключатели имеют следующие преимущества:
  
  1. Имеются сведения об опасностях.
  2. Они компактны по размеру.
  3. Они надежны и долговечны.
  4. Во время и после работы не образуется ни один газ.
  5. Они могут отключать любой ток повреждения.Отличительной особенностью VCB является то, что он может полностью отключить любой сильный ток короткого замыкания непосредственно перед тем, как контакты достигнут определенного открытого положения.
  6. Требуется меньше обслуживания.
  7. Работа тихая.
  8. Они могут успешно противостоять ударам молнии.
  9. Они имеют низкий момент инерции и, следовательно, требуют меньшей мощности для механизма управления.
  Применения вакуумных выключателей:
  В. Напишите любые два применения вакуумных выключателей.
  Вакуумные выключатели используются там, где автоматические выключатели, не требующие обслуживания, должны иметь определенное преимущество, например, в удаленных районах. Эти автоматические выключатели используются для наружных применений в диапазоне от 22 кВ до 66 кВ и даже для ограниченных номиналов, скажем, от 60 до 100 МВА.

  👇 Подписывайтесь на нас в социальных сетях👇

  .