Устройство высоковольтного выключателя: Высоковольтный выключатель — это… Что такое Высоковольтный выключатель?

Поскольку предметом данной статьи является защита от перегрузки по току, в ней сначала рассматриваются значения слов «перегрузка» и «перегрузка по току». Также имеется краткое описание метода прерывания цепи; а именно гашение дуги в автоматическом выключателе. Затем в документе основное внимание уделяется автоматическим выключателям для жилых помещений, иногда называемым миниатюрными автоматическими выключателями, за которым следует описание промышленных / коммерческих автоматических выключателей в литом корпусе.Сюда входит обсуждение обслуживания выключателя в литом корпусе. Далее приводится описание силовых выключателей низкого напряжения и вакуумных выключателей среднего напряжения. Документ завершается обсуждением роли электроники в защите цепей, включая ссылки на последние разработки в области коммуникационных возможностей через Интернет, а также упоминание новых устройств безопасности, таких как прерыватели цепи от дугового замыкания.

Максимальная токовая защита и прерывание дуги

Рисунок 2.Типичный диапазон продолжительного тока составляет 15–225 А, а номинальные значения тока короткого замыкания составляют 10–42 кА. Представлены типичные автоматические выключатели для жилых помещений

Все автоматические выключатели имеют основную функцию защиты проводников цепи путем обнаружения и отключения сверхтоков. Такие повреждения могут включать относительно небольшие токи, такие как перегрузки, или большие сверхтоки короткого замыкания, связанные с замыканиями между проводниками. Определения терминов из Национального электротехнического кодекса1 следующие:

Перегрузка по току. Любой ток, превышающий номинальный ток оборудования или допустимую допустимую нагрузку проводника. Это может быть результатом перегрузки, короткого замыкания или замыкания на землю.

Перегрузка. Эксплуатация оборудования с превышением номинальной полной нагрузки или номинальной допустимой нагрузки, которая, если она сохраняется в течение достаточного времени, может вызвать повреждение или опасный перегрев. Неисправность, такая как короткое замыкание или замыкание на землю, не является перегрузкой.

Определение перегрузки2 по МЭК дает дополнительную ясность:

Перегрузка .Условия эксплуатации в электрически неповрежденной цепи, вызывающие перегрузку по току.

Рисунок 3. Схема трехфазного выключателя в литом корпусе

Все автоматические выключатели прерывают ток, разделяя токоведущие контакты. Электрическая дуга возникает в последней точке контакта, и в цепи переменного тока эта дуга проводит ток в цепи до тех пор, пока волна тока не пройдет через ноль. Плазма дуги состоит из ионизированного окружающего материала, например воздуха и паров металлов, и имеет температуру, превышающую 5000 ° C.Дуга непрерывно получает мощность от цепи, измеряемую напряжением дуги, умноженным на ток дуги, и постоянно теряет мощность из-за теплопроводности, излучения и конвекции. При нулевом токе потребляемая мощность отключается, полярность контактов меняется на противоположную, и существует гонка между факторами, которые имеют тенденцию охлаждать плазму дуги, и факторами, такими как напряжение цепи, которые имеют тенденцию вызывать повторное зажигание дуги. Следует отметить, что регулируемые дуги в устройствах максимального тока выполняют чрезвычайно полезную функцию.Если дуга не возникнет во время разъединения контактов, ток в цепи мгновенно упадет до нуля, вызывая высокие перенапряжения в индуктивных элементах, таких как двигатели и трансформаторы. Автоматические выключатели предназначены для прерывания токов короткого замыкания в диапазоне от 10 кА в электрических цепях жилого помещения до 200 кА в промышленных и коммерческих цепях, и большая часть этой конструкции включает управление соответствующей сильноточной дугой внутри автоматического выключателя с гашением дуги и прерывание цепи при нулевом токе.

Автоматические выключатели в литом корпусе для жилых помещений

Бытовые устройства максимальной токовой защиты, такие как миниатюрные автоматические выключатели, предназначены для защиты проводников цепи путем автоматического размыкания до того, как повреждение проводника будет вызвано чрезмерным омическим нагревом в квадрате I. Защита достигается за счет того, что кривая срабатывания выключателя (время-токовая кривая) ниже, чем соответствующие характеристики теплового повреждения проводника. Как и в большинстве автоматических выключателей, заряженная пружина вызывает разъединение контактов при срабатывании механизма.

Рис. 4. Ассортимент промышленных / коммерческих автоматических выключателей в литом корпусе

Автоматические выключатели для жилых помещений — это термомагнитные устройства. При слаботочных перегрузках выключатель срабатывает из-за нагрева внутреннего биметалла. На токи короткого замыкания автоматический выключатель должен срабатывать быстрее, а выключатель срабатывает «мгновенно» из-за внутренних магнитных сил. Типичный однополюсный автоматический выключатель изнутри показан на рисунке 1.

Действие теплового отключения достигается за счет использования биметалла, нагреваемого током нагрузки. Биметалл состоит из двух скрепленных вместе металлических полос. Каждая полоса имеет разную скорость теплового расширения. Нагревание биметалла из-за тока перегрузки приведет к изгибу или деформации биметалла. Металл с большей скоростью расширения будет находиться за пределами кривой изгиба. При длительной перегрузке отклоняющий биметалл физически толкает переключающую планку, вызывая разблокировку рабочего механизма.Время, необходимое для изгиба биметалла, разблокировки механизма и отключения автоматического выключателя, изменяется обратно пропорционально току.

Действие магнитного отключения достигается за счет магнитных сил, связанных с высокими токами короткого замыкания. Якорь перемещается в ответ на эти силы, освобождает механизм и вызывает срабатывание прерывателя.

для жилых помещений соответствуют требованиям UL 4893 и относятся к общей категории4, в которую входят одно- и двухполюсные автоматические выключатели с длительным током не более 225 А и номинальным напряжением 120 В, 127 В, 120/240 В.Эти выключатели также могут использоваться в промышленных / коммерческих приложениях. Типичный диапазон продолжительного тока составляет 15–225 А, а типичные номинальные значения тока короткого замыкания составляют 10–42 кА. Типичные автоматические выключатели для жилых помещений показаны на рисунке 2.

Автоматические выключатели в литом корпусе промышленного / коммерческого назначения

Схема трехфазного автоматического выключателя в литом корпусе показана на рисунке 3. Функция литого корпуса (рамы) заключается в обеспечении изолированного корпуса для установки всех компонентов.Приводной механизм одновременно размыкает и замыкает три набора контактов (обычное размыкание) и приводится в действие подпружиненным механизмом. Пружины заряжаются при переводе рукоятки сначала в положение «выключено», а затем в положение «включено». Движение расцепителя отключает механизм, а в термомагнитном выключателе это движение снова инициируется либо биметаллом, либо магнитным расцепителем. На рисунке 3 каждый полюс содержит электромагнит, обмотка которого включена последовательно с током нагрузки. Когда происходит короткое замыкание, ток, проходящий через проводник цепи, вызывает быстрое увеличение напряженности магнитного поля электромагнита в выключателе и притягивает якорь.Когда якорь притягивается к электромагниту, якорь вращает расцепляющий стержень, вызывая расцепление механизма и срабатывание автоматического выключателя.

В каждом полюсе обычно есть один неподвижный и один подвижный контакт. При отключении между разделяющими контактами возникает дуга, и затем эта дуга регулируется дугогасителями (дугогасителями) с прерыванием при нулевом токе. Промышленные / коммерческие автоматические выключатели в литом корпусе могут быть оснащены множеством функций. Корпуса большего размера часто оснащены электронными расцепителями, позволяющими лучше контролировать время-токовые отключающие характеристики.Это позволяет, например, точно согласовать между собой последовательно подключенные устройства максимального тока. Электронные расцепители также могут быть спроектированы для обнаружения замыканий на землю и токов утечки на землю, а устройства, оснащенные возможностями связи, могут отправлять информацию о состоянии автоматического выключателя и дополнительную информацию, такую ​​как потребление энергии в цепи, на удаленные мониторы или системы удаленного сбора данных.

Все трехполюсные автоматические выключатели, а также одно- и двухполюсные выключатели с номинальным током более 225 А и номинальным напряжением выше 240 В обычно классифицируются4 как промышленные / коммерческие автоматические выключатели.Эти автоматические выключатели также соответствуют требованиям UL 4893. Важной подкатегорией являются автоматические выключатели с ограничением тока, которые спроектированы так, чтобы вызывать чрезвычайно быстрое нарастание дугового напряжения. Эти выключатели4 при работе в пределах своего диапазона ограничения тока ограничивают пропускаемый квадрат I до значения, меньшего, чем квадрат t полупериода симметричного предполагаемого тока короткого замыкания.

Типовые размеры корпуса промышленных / коммерческих автоматических выключателей находятся в диапазоне от 125 до 3000 А, типичное напряжение составляет от 120 до 600 В, а номинальный ток короткого замыкания — от 10 кА до 200 кА.На Рисунке 4 показан ряд промышленных / коммерческих автоматических выключателей в литом корпусе.

Три основных особенности автоматических выключателей: 1) они являются общими срабатываниями и, следовательно, изолируют все фазы цепи, 2) они могут быть снабжены электронными усовершенствованиями, и 3) их можно многократно сбрасывать без замены. Поскольку автоматические выключатели в литом корпусе не предназначены для размыкания для проверки и технического обслуживания, срок службы и техническое обслуживание этих переустанавливаемых автоматических выключателей будут рассмотрены.

Необходимо техническое обслуживание всех устройств защиты от сверхтоков. Их необходимо содержать в подходящей среде и периодически проверять их состояние. В частности, когда устройство защиты от перегрузки по току срабатывает автоматически, эффективная практика требует, чтобы источник перегрузки по току был локализован, и что состояние устройства защиты от перегрузки по току должно быть проверено до повторного включения цепи. Конкретные требования к обслуживанию выключателя в литом корпусе и связанные с этим соображения относительно срока службы выключателя следующие.

Рис. 5. Типичные рамки силовых выключателей низкого напряжения

При надлежащем уходе автоматические выключатели в литом корпусе обеспечивают надежную защиту в течение многих лет. Однако точный срок службы выключателя зависит от его режима работы и окружающей среды. Что касается рабочего режима, для большинства цепей будут периодически возникать условия перегрузки или слаботочные неисправности. Здесь срок эксплуатации составит десятки лет.В других цепях время от времени будут возникать сильные замыкания, связанные с током короткого замыкания. Это сократит срок службы автоматического выключателя и может потребовать замены автоматического выключателя. Здесь следует отметить, что автоматические выключатели в литом корпусе при оценке в соответствии со стандартом UL 489 «Автоматические выключатели в литом корпусе, переключатели в литом корпусе и кожухи автоматических выключателей» 3 подвергаются условиям замыкания на болтах при максимальном коротком замыкании — текущий рейтинг в двух отдельных тестах. Таким образом, автоматические выключатели имеют ограниченную отключающую способность, а выключатели, которые испытывают несколько коротких замыканий, должны пройти тщательный осмотр с заменой при необходимости.

Что касается воздействия окружающей среды, то автоматические выключатели иногда подвергаются воздействию высоких температур окружающей среды, высокой влажности и других условий окружающей среды, которые неблагоприятно сказываются на длительной работе. Например, промышленные предприятия могут иметь агрессивную среду или могут быть связаны с запыленной средой, которая может повлиять на рабочие части.

Не предполагается, что автоматические выключатели в литом корпусе разбираются для проверки. Однако состояние автоматических выключателей в литом корпусе можно оценить с помощью NEMA AB4 «Руководства по проверке и профилактическому обслуживанию автоматических выключателей в литом корпусе, используемых в промышленных и коммерческих целях».”5

На этот документ следует обращаться во время периодического обслуживания или во время специальной проверки после сбоя, вызванного сильным током короткого замыкания. Документ предназначен для обеспечения надлежащего технического обслуживания автоматических выключателей в литом корпусе и содержит рекомендации по замене автоматического выключателя.

NEMA AB4 разделен на отдельные разделы, посвященные:

• Инспекционные процедуры
• Профилактическое обслуживание
• Процедуры испытаний
• Процедуры испытаний вспомогательного устройства

В разделе, посвященном процедурам проверки, описываются тепловые и визуальные проверки состояния выключателя.Перегрев автоматического выключателя потребует дальнейшего исследования, а трещины в литом корпусе, безусловно, потребуют замены автоматического выключателя.

Раздел, посвященный профилактическому обслуживанию, гарантирует, что срок службы выключателя не зависит от внешних условий. Цели заключаются в том, чтобы автоматический выключатель работал в чистой окружающей среде, чтобы соединения на выводах были затянуты должным образом и находились в хорошем состоянии, а также чтобы автоматический выключатель был правильно подключен.

Рис. 6. Как показано в разрезе на рис. 6, два контакта расположены напротив друг друга внутри вакуумной оболочки

Раздел, посвященный процедурам испытаний, посвящен неразрушающим испытаниям, которые могут использоваться для проверки конкретных рабочих характеристик автоматических выключателей в литом корпусе: испытание механической работы, испытание сопротивления изоляции, испытание сопротивления отдельных полюсов (испытание на падение милливольт), перегрузка по току с обратнозависимой выдержкой времени. Испытание, испытание на срабатывание при мгновенной перегрузке по току и испытание на удержание номинального тока.Несоблюдение одного или нескольких из этих тестов может привести к замене автоматического выключателя.

Таким образом, после автоматического отключения по току состояние любого защитного устройства должно быть проверено до повторного включения цепи. Для автоматических выключателей в литом корпусе состояние выключателя оценивается без размыкания или разборки выключателя. Для событий отключения, вызванных перегрузками и слаботочными неисправностями, оценка обычно принимает форму визуального осмотра и механической работы.Однако автоматические выключатели, которые испытали несколько коротких замыканий, что подтверждается условиями в источнике неисправностей, должны пройти тщательную проверку в соответствии с руководящими принципами NEMA AB4. Этот документ также следует использовать для рекомендуемого периодического профилактического обслуживания.

Силовые автоматические выключатели

В целом автоматические выключатели в литом корпусе применяются после силовых выключателей низкого напряжения и предназначены для подключения к цепям, состоящим из изолированных проводов и изолированных кабелей, а не из неизолированных шин.Как упоминалось ранее, основная функция этих автоматических выключателей в литом корпусе заключается в защите проводника и изоляции проводника, поэтому испытания по стандарту UL 489 включают провод в процедуры испытаний. Напротив, силовые выключатели низкого напряжения обычно подключаются через шинную сеть в распределительном устройстве. Поэтому стандарты ANSI6 включают проводники шин в процедуры испытаний. Другое общее отличие состоит в том, что силовые выключатели низкого напряжения, расположенные выше по цепи, обычно имеют «кратковременную нагрузку» по току, которая позволяет этим выключателям оставаться включенными во время устранения неисправности с помощью автоматического выключателя, расположенного ниже по цепи.Это оптимизирует доступность питания для параллельных цепей ниже по потоку, защищенных одним выключателем на входе.

Для силовых выключателей типичные диапазоны постоянного тока составляют 800–5000 А, типичные диапазоны напряжения 240–600 В и типичные диапазоны тока короткого замыкания 40–100 кА. На Рисунке 5 показаны типичные корпуса силовых выключателей низкого напряжения.

Основные различия между силовыми выключателями низкого напряжения и автоматическими выключателями в литом корпусе следующие 7:

Силовые выключатели низкого напряжения проходят испытания на «кратковременный рабочий цикл».Это испытание демонстрирует, что силовой выключатель низкого напряжения может оставаться замкнутым (или «удерживаться») в течение не менее 0,5 секунды, в то время как выключатель, расположенный ниже по цепи (фидер), имеет возможность устранить неисправность. Кроме того, главный автоматический выключатель должен продолжать «удерживаться» в том случае, если последующий выключатель впоследствии снова включится, неисправность все еще присутствует, и последующий выключатель должен снова размыкаться, чтобы изолировать неисправность.

также проходят испытание на «рабочий цикл по току короткого замыкания».Испытание демонстрирует, что главный выключатель низковольтной цепи питания может оставаться замкнутым в течение не менее 0,5 секунды, в то время как выключатель цепи ниже по потоку (фидер) имеет возможность устранить неисправность, но если ток повреждения сохраняется, главный выключатель должен отключиться и прерывать. Опять же, продолжающееся замыкание главного выключателя обеспечивает бесперебойную подачу электропитания в незатронутые нижестоящие цепи и оптимизирует координацию.

Рис. 7. Типовые выключатели среднего напряжения, использующие технологию вакуумных прерывателей

Силовые выключатели низкого напряжения оснащены механизмами накопления энергии.Это позволяет выполнять последовательности размыкания контактов, повторного замыкания контактов и повторного размыкания контактов, которые могут быть активированы удаленно или локально.

Силовые выключатели низкого напряжения могут обслуживаться и ремонтироваться. Это важно для приложений, в которых замена автоматического выключателя неудобна и важен продленный срок службы. Кроме того, эти выключатели используются в основном в выкатных распределительных устройствах. Таким образом, силовые выключатели низкого напряжения обычно конструируются с установленными сзади контактами отключения первичной обмотки, чтобы выключатель можно было подключать и отключать от штырей первичной цепи в распределительном устройстве.

проходят однополюсные испытания при 87% номинального тока отключения при линейном напряжении. Это отражает возможность возникновения высоких однополюсных токов замыкания на входе цепи. В частности, такие автоматические выключатели подходят для трансформаторов с заземленным треугольником.

UL 1066 и UL 489 охватывают аналогичные диапазоны постоянного тока. Однако, поскольку силовые выключатели низкого напряжения применяются перед выключателями в литом корпусе, и поскольку они обычно питают несколько параллельных цепей ниже по потоку, силовые выключатели низкого напряжения обычно являются устройствами с большим постоянным током.

рассчитаны на 100 процентов номинального продолжительного тока в распределительном устройстве. Для автоматических выключателей в литом корпусе в шкафах максимальный ток цепи составляет 80 процентов от номинального тока, хотя доступны автоматические выключатели со 100-процентным номинальным током.

Вакуумные силовые выключатели среднего напряжения

В низковольтных цепях величина тока короткого замыкания в цепи ограничена напряжением, возникающим на дуге, протянутой между разделяющими контактами.Это дуговое напряжение в десятки или, возможно, сотни вольт может приближаться к напряжению цепи, что приводит к ограничению тока. Однако в цепях среднего напряжения от 2,3 кВ до 38 кВ напряжение дуги мало по сравнению с напряжением цепи, и автоматический выключатель испытывает полный доступный ток короткого замыкания.

Для максимальной токовой защиты среднего напряжения предпочтительной является вакуумная технология. Здесь каждый полюс трехфазного выключателя содержит вакуумный прерыватель обманчиво простой конструкции.Как показано в разрезе на фиг. 6, два контакта расположены напротив друг друга внутри вакуумной оболочки.

В условиях перегрузки по току токоведущие контакты разъединяются, и возникает дуга в парах металла, испаряемых из локальных горячих точек, возникающих на контактах. Ток в цепи проходит через плазму дуги, образованную из паров ионизированного металла. Во время протекания тока происходит постоянное испарение из локальных горячих точек на контактах с постоянной конденсацией ионизированного пара металла на более широких контактных поверхностях и на экране конденсации пара.При нулевом токе подвод энергии к дуге прекращается, и испарение прекращается. Однако потеря межконтактного ионизированного пара продолжается, и состояние вакуума восстанавливается. Далее полярность контактов меняется на противоположную. Это приводит к быстрому изменению области межконтактного контакта с электрического проводника на изолятор в течение микросекунд при нулевом токе.

Ключевыми моментами в конструкции вакуумного прерывателя являются выбор и создание материала контактов, конструкция контактов для управления дугой и создание вакуумной оболочки, которая поддерживает состояние высокого вакуума в течение десятков лет.На рисунке 7 показаны типичные выключатели среднего напряжения, использующие технологию вакуумных прерывателей.

Электроника в защите цепи

Термомагнитные расцепители экономичны и компактны. Они используются эффективно и результативно на протяжении многих лет. Их функцию также могут выполнять электронные расцепители. Первое использование электроники в 1960-х годах было связано с защитными реле для автоматических выключателей среднего напряжения. С начала 1970-х годов электронные расцепители все чаще применялись в силовых автоматических выключателях и больших типоразмерах промышленных / коммерческих автоматических выключателей в литом корпусе.Настоящее стремление состоит в том, чтобы сделать электронные расцепители доступными до типоразмера 250 А и ниже. Преимущество электронных расцепителей состоит в том, что время-токовые кривые можно легко регулировать; как для настройки фазного тока, так и для настройки встроенных устройств защиты от замыканий на землю 4. Эта гибкость обеспечивает координацию между последовательно соединенными устройствами защиты от перегрузки по току, так что при возникновении неисправности только устройство, находящееся непосредственно перед местом повреждения, отключает цепь. Еще одним преимуществом является то, что характеристика срабатывания не зависит от температуры окружающей среды.

Электронные схемы автоматических выключателей также могут иметь средства связи. Сначала это ограничивалось такими приложениями, как зонно-селективная блокировка. Здесь силовой выключатель на входе настроен на отключение без преднамеренной задержки, но сигнал ограничения срабатывания от выключателя на выходе может заставить силовой выключатель оставаться включенным в течение настроек до 0,5 секунды, максимальной кратковременной продолжительности. Когда неисправность происходит на стороне нагрузки селективно скоординированного выключателя, расположенного ниже по цепи, этот выключатель ниже по цепи сообщает, что неисправность обнаружена, а выключатель питания выше по цепи затем позволяет выключателю ниже по цепи отключить неисправность.Однако, если неисправность происходит между силовым выключателем и последующим выключателем, сигнал ограничения не поступает от нижнего автоматического выключателя, и силовой выключатель устраняет неисправность без какой-либо преднамеренной задержки.

Коммуникационные возможности теперь используются8 для передачи данных на удаленные мониторы или системы сбора данных. Первоначальная информация ограничивалась статусом открытия / закрытия. За этим последовала информация о «причине отключения», а совсем недавно — данные электрических измерений и полные данные о качестве электроэнергии.Фактически, теперь можно из удаленного места контролировать и диагностировать электрическую ситуацию на промышленном предприятии в целом на основе информации, передаваемой через Интернет.

Достижения в электронике также повысили безопасность автоматических выключателей для жилых помещений. Прерыватели цепи замыкания на землю доступны уже много лет9, и эти автоматические выключатели, помимо защиты проводки параллельной цепи от сверхтоков, обеспечивают защиту персонала от поражения электрическим током в шнурах и оборудовании, подключенном к розеткам.Прерыватели цепи от дугового замыкания10 были внедрены в течение последних пяти лет. Эти устройства распознают специфические характеристики дугового замыкания и затем прерывают цепь. В сочетании с автоматическими выключателями для жилых помещений и расположенными в начале ответвления цепи, эти AFCI уменьшают влияние электрических дуг в проводке ответвленной цепи и в шнурах, подключенных к розеткам. Также доступны автоматические выключатели для жилых помещений с комбинированной защитой GFCI / AFCI.

Сводка

Автоматические выключатели защищают проводники цепи от перегрузки по току.Для этого сначала обнаруживается перегрузка по току, а затем отключается перегрузка по току с последующей изоляцией. Термомагнитные расцепители или электронные расцепители защиты обнаруживают перегрузку по току. Прерывание и изоляция достигаются путем зажигания дуги между разделяющими контактами с последующим гашением дуги. Автоматические выключатели в широком смысле можно разделить на низковольтные автоматические выключатели в литом корпусе для жилых помещений, низковольтные промышленные / коммерческие автоматические выключатели в литом корпусе, силовые выключатели низкого напряжения и выключатели среднего напряжения.Ожидается, что общая система распределения электроэнергии будет включать в себя выключатели всех классов. Электроника повысила уровень сложности расцепителей защиты, включая возможности связи, и позволила использовать дополнительные функции безопасности, такие как защита от ударов с помощью GFCI и усиленная противопожарная защита с помощью AFCI.

1 NFPA 70, Национальный электротехнический кодекс 2002, статья 100, (Национальная ассоциация противопожарной защиты, Куинси, Массачусетс, 2002), стр. 70-37.

2 «Международный стандарт на низковольтные распределительные устройства и устройства управления, Часть 1: Общие правила», Стандарт Международной электротехнической комиссии IEC 60947-1, третье издание, 1999-02.

3 «Стандарт UL по безопасности для автоматических выключателей в литом корпусе, переключателей в литом корпусе и кожухов автоматических выключателей», UL-489, (Underwriters Laboratories, девятое издание), 31 октября 1996 г.

4 «Автоматические выключатели в литом корпусе и их применение», NEMA AB3-2001, (Национальная ассоциация производителей электрооборудования).

5 «Рекомендации по проверке и профилактическому обслуживанию автоматических выключателей в литом корпусе, используемых в промышленных и коммерческих целях», NEMA AB4-2000 (Национальная ассоциация производителей электрооборудования).Признан американским национальным стандартом (ANSI).

6 «Стандарт UL по безопасности для силовых выключателей низкого напряжения переменного и постоянного тока, используемых в корпусах», UL 1066 (Underwriters Laboratories, третье издание), 30 мая 1997 г. Признан американским национальным стандартом (ANSI).

7 Кимблин, К. В. и Лонг, Р. В., «Сравнение требований к испытаниям для низковольтных автоматических выключателей», IEEE Industry Applications Magazine, январь / февраль 2000 г., стр. 45-52.

8 Энгель, Дж. К., Мерфи, В. Д., Оравец, Д.М., «Дистанционный мониторинг автоматических выключателей», Протокол конференции IEEE Industry Applications Conference 1999 г., Феникс, Аризона, октябрь 1999 г., стр.2344-2347

9 «Сверхтоки и минимальные токи — все о GFCI и AFCI», Эрл У. Робертс, (Reptec, Mystic, CT), 2000.

10 Кимблин, К.В., Энгель, Дж. К., и Клэри, Р.Дж., «Прерыватели цепей от дугового замыкания, новая технология электробезопасности в жилых помещениях», Новости IAEI, том 72, номер 4, июль / август 2000 г., с. 26-31.

различных типов высоковольтных автоматических выключателей, используемых на подстанциях

Автоматический выключатель — это электрическое переключающее устройство, которое используется для защиты и управления электрической системой, которое может работать как вручную, так и автоматически.

Механическая сила для срабатывания большинства высоковольтных выключателей обеспечивается за счет подпружиненного заряда. Обычно пружина заряжается от двигателя постоянного тока через зубчатый механизм, и она также имеет возможность ручного взвода пружины. Пружина освобождается механизмом, который приводится в действие катушкой включения или отключения для соответствующих операций; Эти катушки представляют собой линейный соленоидный привод, используемый для подачи электрических сигналов.

При работе как в ручном, так и в автоматическом режиме на катушки должен подаваться управляющий сигнал.Ручное управление обычно дает дистанционный сигнал от коммутационного блока для включения или отключения выключателя. В то время как автоматическое отключение выполняется цепью отключения, которая действует в случае неисправности, вызванной перегрузкой, коротким замыканием и т. Д.

В отличие от небольших бытовых выключателей, таких как MCB, ELCB, RCCB, выключатели высокого напряжения управляются с помощью различных цепей отключения. В основном это главная цепь отключения, которая управляется коллективными входами от различных цепей реле, таких как реле максимального тока, реле замыкания на землю, реле дистанционной защиты и т. Д.

Во время работы токоведущие линии высокого напряжения создают огромное количество искр между промежутками между проводниками. Высоковольтные автоматические выключатели гасят такую ​​дугу и обеспечивают безопасную и надежную работу фидеров.

Ниже перечислены несколько типов выключателей высокого напряжения, некоторые из них используются как выключатели среднего или высокого напряжения.

Вакуумный выключатель (VCB)

Вакуумные выключатели используются в диапазоне напряжений от 3 кВ до 38 кВ.

Фесенко Кирилл — Собственная работа, Public Domain, Ссылка

Основная часть VCB — это вакуумный контейнер, также называемый бутылкой. Это подвижные и неподвижные контакты, которые замыкаются и размыкаются внутри вакуумной дуговой камеры, где происходит гашение дуги.
VCB устанавливаются как во внутренние, так и в наружные блоки. Внутренние блоки состоят из тележек VCB, установленных внутри панели управления и реле, которая может быть вставлена ​​и опущена или вставлена ​​и выдвинута .Наружные блоки обычно крепятся к конструкции.

SF6 выключатель

В элегазовых выключателях в качестве среды гашения дуги используется гексафторид серы (SF6) — высокоинертный газ. SF6 — хорошая диэлектрическая среда, у нее лучшая рекомбинация и превосходные изоляционные свойства.

Автор Wtshymanski на en.wikipedia — собственная работа, общественное достояние, ссылка

Во время работы SF6 под высоким давлением выделяется из резервуара в зазор между контактами, где образуется дуга.Газ SF6 имеет отличные электроотрицательные свойства и сильную тенденцию к поглощению свободных электронов. Следовательно, он поглощает проводящие свободные электроны от дуги и образует сравнительно неподвижные и более тяжелые отрицательные ионы, которые неэффективны в качестве носителя заряда. Потеря проводящего электрона приводит к образованию среды с высокой диэлектрической проницаемостью, которой достаточно для гашения дуги.

Масляный выключатель

В масляных автоматических выключателях в качестве среды для гашения дуги используется масло.Контакты работают в погруженном состоянии в масло, которое имеет хорошие изоляционные и диэлектрические свойства.

Во время работы огромное количество тепла, выделяемого дуговым разрядом, испаряет масло и разлагается на газообразный водород. Он выталкивает масло и создает водородный пузырь вокруг области дуги. Пузырь газа вокруг дуги сжимается и выталкивает масло в пространство дуги между контактами. Газообразный водород имеет хорошую теплопроводность, которая охлаждает дугу, что дополнительно увеличивает скорость деионизации и гашения дуги.

Выключатели масляные двух типов,

1) Масляный автоматический выключатель (BOCB)

BOCB масло используется как для гашения дуги, так и в качестве изолирующей среды между токоведущими контактами и заземляющими контактами.

2) Автоматический выключатель минимального уровня масла (MOCB)

MOCB масло используется только для гашения дуги или в качестве прерывающей среды; здесь токоведущие части изолированы воздухом или фарфором. В этом типе изолирующее масло требуется только в камере прерывания, что снижает потребность в количестве масла.Отсюда и название автоматических выключателей с минимальным содержанием масла.

Автоматический выключатель Airblast

для прерывания дуги используется сжатый воздух или газ. В автоматических выключателях с воздушным дутьем сжатый воздух, хранящийся в резервуаре, выпускается через сопло с большой скоростью. Во время работы выключателя воздушный клапан, соединяющий резервуар со сжатым воздухом и дугогасительную камеру, открывается, после чего сжатый воздух поступает в дугогасительную камеру.