Вакуумный выключатель 10

Электроприбор вакуумный выключатель – это устройство, предназначенное для эксплуатации в составе электрических высоковольтных сетей. Своё название он получил от особенности конструкции – вакуумной камеры, благодаря которой достигается моментное гашение электрической дуги.

Прибор используется в качестве коммутаторов, призванных выполнять отключение оборудования на случай аварийных ситуаций или в рамках текущей эксплуатации. Давайте подробнее рассмотрим, что собой представляет вакуумный коммутатор и для чего он нужен.

Как действует высоковольтный вакуумный коммутатор?

Основой функциональности вакуумных камер, применяемых в конструкции выключателей, являются физические свойства газа, находящегося в разряженном состоянии. При таких условиях свойство газа, характеризуемое как электрическая прочность, существенно изменяется в сторону увеличения.

Этот эффект высокой разряженной среды (диапазон от 10-6 до 10-8 Н/см2) успешно используется в конструкциях выключателей, дополненных газовыми вакуумными камерами, сквозь которые проходят электрические контактные группы.

Одна из моделей вакуумного выключателя – прибора, который используется при эксплуатации силовых электрических сетей. Устройство считается более современным и надёжным в сравнении с аналогичными устройствами, но другого типа исполнения

Текущий через контактные группы ток (в момент разъёма контакта) формирует электрический разряд – дугу. Горение дуги проходит за счёт частичной ионизации паров металла, неизбежно образующихся от высокой температуры. Прохождение тока между контактами через образованную плазму поддерживается до момента перехода тока к нулевой шине.

Как только наступает момент перехода через «ноль», электрическая дуга гаснет. Время общего процесса занимает не более 7-10 микросекунд.

Вакуумный прерыватель с керамическим корпусом.

В области электротехники , А вакуумный прерыватель является переключателем , который использует электрические контакты в вакууме. Это основной компонент среднего напряжения автоматических выключателей, генератор автоматических выключателей и высоковольтных выключателей. Разделение электрических контактов приводит к дуге паров металла, который быстро потушен. Вакуумные прерыватели широко используются в коммунальной передаче мощности систем, выработки электроэнергии блоке, а также системы питания распределения для железной дороги , дуговой печью применения и промышленных установок .

Так как дуга содержатся внутри прерывателя, выключатель с помощью вакуумных прерывателей очень компактны по сравнению с использованием воздуха распределительного устройства, SF 6 или масел в качестве Дугогасительной среды. Вакуумные прерыватели могут быть использованы для автоматических выключателей и выключателей нагрузки. Автоматический выключатель Вакуумные выключатели в основном используются в энергетическом секторе в подстанции и мощности генерирующих объектов, а также нагрузки переключения вакуумных прерывателей используются для питания сетки конечных пользователей.

история

Использование вакуума для коммутации электрических токов было мотивировано тем наблюдением , что разрыв одного сантиметра в рентгеновской трубке может выдержать несколько десятков тысяч вольт . Хотя некоторые устройства коммутации вакуумных были запатентованы в 19 веке, они не были коммерчески доступны. В 1926 году группа под руководством Королевской Соренсена в Калифорнийский технологический институт исследовал вакуумную коммутацию и протестировали несколько устройств; Были исследованы фундаментальные аспекты прерывания дуги в вакууме. Sorenson представил результаты на AIEE переговоров в этом году, и предсказывал коммерческого использования переключателей. В 1927 году General Electric приобрела патентные права и начал коммерческое развитие. Великая Депрессия и развитие маслонаполненных распределительных устройств вызвали компанию сократить работу по развитию и мало коммерчески важную работа не была сделана на вакуум власти switichgear до 1950 года .

В 1956 году H. Крест революцию вакуумный выключатель высокочастотного контура производится с помощью Jenning и производится вакуумный выключатель с рейтингом 15 кВ на 200 А. Пять лет спустя, Томас Х. Ли в General Electric производятся автоматические выключатели первого вакуума с номинальным напряжением 15 кВ при отключающая токов 12,5 кА. В 1966 году были разработаны устройства с номинальным напряжением 15 кВ и токи короткого замыкания отключающей 25 и 31,5 кА. После 1970 — х годов, вакуумные выключатели начали заменять минимально-масляных выключателей в распределительных устройствах среднего напряжения. в начале 1980 — х годов, SF6 , переключатели и выключатели также были постепенно заменены вакуумной технологии в применении среднего напряжения.

По состоянию 2018 года, вакуумный выключатель одного перерыва достиг 145 кВ и ток отключения достигло 200 кА.

Производственный процесс

Компоненты вакуумного прерывателя должны быть тщательно очищены перед сборкой, так как загрязняющие вещества могут испускать газ в вакуумную оболочку. Для того, чтобы обеспечить высокое напряжение пробоя, компоненты собраны в чистом помещении , где пыль строго контролируется.

После того, как закончено и очистить поверхности от гальванических и выполнил оптический осмотр поверхности консистенции всех отдельных частей, прерыватель собран. Высокий вакуум припой наносится на стыках компонентов, части выровнены, и прерыватели закреплены. Как чистота во время монтажа особенно важно, все операции выполняются в соответствии с кондиционерами условиях чистого помещения — в этом случае мы можем гарантировать постоянное высокое качество прерывателей и максимально возможные рейтинги до 100 кА в соответствии с IEC / IEEE 62271-37 -013.

Субсборки вакуумных прерывателей были первоначально собраны и спаяны вместе в атмосфере водорода в печи. Трубка соединена с внутренней прерывателя был использован для эвакуации прерыватель с внешним вакуумным насосом , а прерыватель выдерживают при температуре около 400 ° C (752 ° F). С 1970 — х годов, прерыватель суб-компоненты были собраны в печи для пайки высокого вакуума с помощью комбинированного процесса пайки твердым припоем, и-эвакуации. Десятки (или сотни) бутылок обрабатываются в одном пакете, с использованием высокого вакуума печь , которая нагревает их при температурах до 900 ° С и давлении от 10 -6 мбар. Таким образом, прерыватели выполнить требование качества » запечатлены жизни «. Благодаря полностью автоматическому процессу производства, высокое качество может быть постоянно воспроизводятся в любое время

Затем оценка прерывателей с помощью рентгеновской процедуры используется для проверки позиции, а также полноту внутренних компонентов, и качество пайки твердым припоем точек. Это обеспечивает высокое качество вакуумных прерывателей.

Во время формирования, окончательная внутренняя диэлектрическая прочность вакуумного прерывателя устанавливаются с постепенным увеличением напряжения, и это проверяется с помощью теста импульсного напряжения последующей молнии. Обе операции выполняются с более высокими значениями , чем те , которые указаны в стандартах, в качестве доказательства качества вакуумных прерывателей. Это необходимое условие для долгой выдержки и высокой доступности.

Герметичный для жизни

Благодаря их производственный процесс, вакуумные прерыватели оказались «запечатаны на всю жизнь». Это позволяет избежать необходимости систем или непроницаемости испытания, как указано в стандарте IEEE C37.100.1 по пункту 6.8.3 мониторинга.

Перенапряжение эффекты

При определенных обстоятельствах, вакуумный выключатель может заставить ток в цепи до нуля до естественного нуля (и реверсирования тока) в цепи переменного тока. Если работа прерывателя время является неблагоприятным по отношению к форме волне переменного напряжения (когда дуга гаснут , но контакты все еще двигаются и ионизация еще не рассеиваются в прерывателе), напряжение может превышать выдерживаемое напряжение в зазоре. Это может повторно зажечь дугу, вызывая резкие переходные токи. В любом случае, колебание вводятся в систему , которая может привести к значительному перенапряжению . Производители Вакуум-прерыватель решить эти проблемы путем выбора контактных материалов и конструкций для минимизации тока измельчать. Для защиты оборудования от перенапряжения, вакуумные коммутационные обычно включают разрядники .

В настоящее время, с очень низким током колки, вакуумный выключатель будет не вызывать каких-либо перенапряжение, которые могут оказать негативное воздействие на изоляцию окружающего оборудования.

Генератор автоматический выключатель

Исследования и исследования в начале 1990-х годов позволяют занятости технологии коммутации вакуумного для применения генераторов. Генератор приложения переключения хорошо известны за их более высокие напряжения на прерывающих устройствах, такие как высокий ток короткого замыкания высокой асимметрии или высокого и крутого напряжения восстановления переходных процессов, стандарт IEC / IEEE 62271-37-013 (бывший и до сих пор действует IEEE C37.013, 1997 ) была введена для решения таких требований на автоматических выключателей, используемых в приложениях генератора.

Вакуумные выключатели могут быть квалифицированы как выключатели генератора цепи в соответствии со стандартом IEC / IEEE 62271-37-013. По сравнению с выключателями с использованием других средств массовой информации тушения (например, SF6 , воздушно-струйной или минимальной нефти), вакуумные выключатели имеют преимущества:

• Великая сила восстановления устраняет необходимость конденсаторов , чтобы уменьшить крутизну Transient восстановления напряжения (как это требуется в большинстве SF6 GCB ),
• Высокая механическая прочность и электрическая со значительно более высокими номерами и частотами возможных операций переключения без технического обслуживания,
• Экологически чистый , не используя F-газ .

Вакуумные ТГХИ подходят для частой коммутации , и для прерывания низкочастотных токов, которые содержатся в перекачиваемой электростанции хранения .

Структура

Вакуумный прерыватель обычно имеет один фиксированный и один подвижный контакт, гибкий сильфон , чтобы позволить движение этого контакта, а дуговые щиты заключены в герметично уплотненных стеклах, керамика или металлический корпус с высоким вакуумом . Подвижный контакт соединен посредством гибкой оплетки к внешней цепи, и перемещают с помощью механизма , когда устройство не требуется , чтобы открыть или закрыть. Так как давление воздуха , как правило, закрывает контакты, механизм управления должен иметь контакты открытых против закрытия силы давления воздуха на мехах.

Герметичный корпус

Корпус прерывателя выполнен из стекла или керамики . Герметизаторы гарантировать , что вакуумный прерыватель поддерживается в течение всего срока службы устройства. Корпус должен быть непроницаемым для газа, и не должен выделять захваченный газ. В нержавеющей стали сильфонного изолирует вакуум внутри прерывателя от внешней атмосферы и перемещает контакт в пределах указанного диапазона, открытие и закрытие переключатель.

экранирование

Вакуумный прерыватель имеет щиты вокруг контактов , а на концах прерывателя, предотвращая любой контактный материал испаренного во время дуги от конденсации на внутренней части вакуумной оболочки. Это позволит снизить прочность изоляции оболочки, в конечном счете , приводит к образованию электрической дуги прерывателя , когда открыты. Щит также помогает контролировать форму распределения электрического поля внутри прерывателя, что способствует разомкнутой цепи рейтинга более высокого напряжения. Это помогает поглотить часть энергии , вырабатываемой в дуге, увеличивая устройства отключающей рейтинг .

контакты

30-летний Siemens Вакуумный

Эти контакты несут ток в цепи в закрытом состоянии, образуя терминалы дуги при размыкании. Они изготовлены из различных материалов, в зависимости от использования вакуумной камеры и дизайна для длительного контакта жизни, быстрое восстановление напряжения выдержать рейтинг, и контроль над напряжением из-за текущие колки.

Внешний механизм управления приводит в действие подвижный контакт, который открывает и закрывает подключенную цепь. Вакуумный прерыватель включает в себя направляющую втулку для управления подвижного контакта и защит уплотнительного сильфона от скручивания, что приведет к резкому сокращению срока его службе.

Хотя некоторая вакуумный прерыватель конструкция имеет простые стыковые контакты, контакты, как правило, в форме с пазами, гребнями, или канавками, чтобы улучшить их способность сломать высокие тока. Дуга ток, протекающий через форму контактов создают магнитные силы на столбе дуги, которые вызывают дуговой контакт место, чтобы быстро перемещаться по поверхности контакта. Это снижает износ контактов из-за эрозии дуги, которая плавит металл контакта в точке контакта.

Лишь немногие производитель вакуумных прерывателей во всем мире производят непосредственно контакт материал. Основное сырье медь и хром в сочетании с мощным контактным материалом с помощью процедуры дуговой плавки. Полученные в результате сырые детали обрабатываются для RMF или AMF контактных дисков, в результате чего щелевой AMF диски заусенцы на конце. Контактные материалы требуют следующего:

1. Высокая способность отключающая: Отличная электропроводность, малая теплопроводность , большая теплоемкость и низкая горячие эмиссия электронов возможность
2. Высокое напряжение пробоя и устойчивость к электрической эрозии
3. Сопротивление сварки
4. Низкое значение тока отсечки
5. Низкое содержание газа (особенно меди)

В автоматических выключателях, вакуумные прерыватели контактных материалы в основном 50-50 медь- хром сплава. Они могут быть изготовлены путем сварки сплава листа медно-хромового на верхние и нижние поверхностях контакта на контактную поверхность седла из бескислородной меди . Другие материалы, такие как серебро, вольфрам и вольфрам соединений, которые используются в других конструкциях прерывателя. Контактная структура Вакуумная имеет большое влияние на его отключающей способности, электрической прочности и уровня среза тока.

сильфон

Вакуумный прерыватель сильфона позволяет подвижный контакт должен работать снаружи корпуса прерывателя, и должен поддерживать долгосрочный высокий вакуум в течение ожидаемого срока службы прерывателя. Сильфон изготовлен из нержавеющей стали толщиной от 0,1 до 0,2 мм. Его усталость жизнь зависят от тепла , проведенного от дуги.

Для того, чтобы дать им возможность удовлетворять требования высокой выносливости в реальной практике, сильфон регулярно подвергается испытанию на выносливость каждые три месяца. Испытание проводятся в полностью автоматическом испытательном кабине с странствиями коррекции к соответствующему типу.

Сильфон жизни более 30000 CO циклов эксплуатации.

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.

Вторым критерием является мощность отключаемого потребителя, в соответствии с которой модели отличаются по максимальному рабочему току или по мощности.

Сфера применения

Если первые модели, выпущенные еще в СССР, обеспечивали отключение, сравнительно небольших нагрузок из-за конструктивного несовершенства вакуумной камеры и технических характеристик контактов, то современные модели могут похвастаться куда более термоустойчивым и прочным материалом поверхности. Это обуславливает возможность установки таких коммутационных агрегатов практически во всех отраслях промышленности и народного хозяйства. Сегодня вакуумные выключатели используются в таких сферах:

• В распределительных электроустановках как электрических станций, так и распределительных подстанций;
• В металлургии для питания печных трансформаторов, снабжающих сталеплавильное оборудование;
• 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.

В любой, из вышеперечисленных отраслей народного хозяйствования, вакуумные выключатели повсеместно вытесняют устаревшие масляные и воздушные модели.

Особенности установки выключателя

Установка вакуумного выключателя выполняется в уже имеющиеся ячейки, шкафы КРУ, остающиеся из-под масляных или воздушных выключателей, или монтируются в новую ячейку на этапе строительства распредустройства, подстанции или электроустановки. Болтовые крепления к металлическим конструкциям должны плотно затягиваться, обеспечивая и неподвижность коммутационного аппарата при интенсивных динамических колебаниях.

Весь процесс должен осуществляться в строгом соответствии с требованиями, как указаний завода изготовителя, так и нормативных документов, регламентирующих работу устройств в соответствующей отрасли. Обязательными для применения в любых цепях являются нормативные величины, устанавливаемые ПУЭ. Где указаны расстояния от токоведущих частей до заземленных конструкций, электрические параметры и прочие требования к установке вакуумных выключателей.

Ошиновка производиться металлическими шинами из меди или алюминия, которые перед монтажом предварительно зачищаются для получения минимальных показателей переходного сопротивления.

После завершения установки и подключения управленческих цепей к блоку контроля выключателем или приводу, необходимо осуществить ряд манипуляций и проверок:

• Очистить поверхность наружных изоляторов от всевозможных засорителей для исключения возможности протекания токов утечки;
• Проверка работоспособности привода, ручное отключение и соответствие обозначения флажка на нем действительному положению –вкл/выкл;
• Испытание изоляционных свойств смонтированного устройства посредством подачи напряжения промышленной частоты;
• Измерение величины переходного сопротивления между контактами;

В случае хранения вакуумного устройства на складе более двух лет, перед подключением к коммутационным цепям необходимо производить комплекс испытаний, чтобы убедиться в прочности промежутка на случай отключения токов кз.

Как осуществляется эксплуатация устройства?

После ввода в эксплуатацию вакуумный выключатель обязательно проходит периодические осмотры и испытания – текущий и капитальный ремонт, профконтроль, осмотр. Которые устанавливаются правилами технической эксплуатации, а также заводскими инструкциями.

Помимо регламентных работ коммутационный агрегат может отключаться от аварийных нагрузок, что может существенно повредить рабочую поверхность контактов. Поэтому после срабатывания в аварийном режиме, обслуживающий персонал обязан произвести внеплановый осмотр коммутационного устройства на предмет выявления подгаров, оплавлений, пятен выброса металла и прочих дефектов, свидетельствующих о возможном снижении проводимости или изоляционных свойств, номинальных характеристик и т.д. Результаты осмотров вакуумного выключателя после аварийных отключений должны заноситься в соответствующий журнал.

Особенности контроля и управления вакуумными выключателями?

Управление может осуществляться как дистанционно, так и вручную. Все коммутационные операции производятся через управленческий блок, который перерабатывает команды и передает их на привод устройства. Универсальный электромагнитный привод позволяет удерживать рабочие контакты в заданном положении. Все современные модели обеспечиваются магнитной защелкой, обеспечивающей четкую фиксацию положения вне зависимости от его исправности.

Информация о работе коммутационного аппарата отображается на блоке управления или передается через управленческие сети на пульт оперативного персонала. Поэтому функции контроля могут осуществляться диспетчерским персоналом через систему телемеханики, где все команды посылаются через оперативные токи и не требуют личного присутствия.

Ручное отключение напрямую воздействует на привод, но требует личного присутствия работников возле ячейки или шкафа выкатного типа.

Пример схемы конструкции привода вакуумного выключателя VF12

Критерии выбора ВВ

При выборе конкретной модели обязательно учитываются следующие параметры:

• Напряжение электроустановки – в соответствии с которым определяется тип изоляции;
• Электродинамическая стойкость, в случае возникновения тока короткого замыкания;
• Термическая стойкость, при удаленных от места установки вакуумного выключателя авариях;
• Климатическое исполнение.

Производители и распространенные модели

Наиболее известными производителями вакуумных выключателей являются отечественные компании: «Таврида электрик», «НПП Контакт», ОАО «Самарский трансформатор», «ПО ЭЛКО», «РЗВА» и другие. Из зарубежных: Siemens, ABB, HEAG.

В таблице ниже можно увидеть сравнительные характеристики некоторых наиболее популярных вакуумных выключателей.

Преимущества и недостатки вакуумных выключателей

К преимуществам данного вида коммутационных аппаратов следует отнести:

• Сравнительно небольшие габариты, в отличии от масляных и воздушных;
• Отличаются малыми габаритами и возможностью быстрой замены, особенно в выкатных ячейках;
• Не производят такого большого шума при переключениях;
• Отлично выполняют свои функции не зависимо от положения камер в пространстве;
• Полностью экологичны и безопасны для здоровья в отличии от элегазовых выключателей;
• Не требуют дозаправки и содержания отдельного хозяйства для этой цели;
• Отличаются высокой надежностью.

К недостаткам вакуумных выключателей относят:

• Неспособность выдерживать большие токи короткого замыкания;
• Возникновение перенапряжения при отсекании малых индуктивных токов;
• Малый коммутационный ресурс отключения аварийных токов.

Список использованной литературы

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.

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.

Устройство выключателей вакуумного исполнения

Разнообразие вакуумных выключателей, с учётом их конструктивного исполнения, достаточно велико. Поэтому сложно выдавать характеристику этих приборов в целом. Между тем, независимо от конструктивных различий, принцип действия остаётся неизменным.

Структурная схема ВВ: 1 – верхний вывод; 2 – вакуумная камера; 3 – полимерный изолятор; 4 – нижний вывод; 5 – ленточный контакт; 6 – силовая пружина; 7 – тяговый шток; 8 – пружина отключения; 9 – рычаг передачи; 10 – вал привода; 11 – расцепитель; 12 – корпус

Рассмотрим для общего ознакомления трёхполюсный вакуумный выключатель, оснащённый пружинно-моторным приводом. Этот прибор рассчитан под внутреннюю установку или под инсталляцию на открытом воздухе. В любом случае, его монтаж выполняется внутри специальных распределительных металлических коробов.

Эксплуатироваться приборы могут в самых разных сферах народного хозяйства. Однако есть некоторые ограничения.

Так, вакуумные выключатели не предназначены для установки с последующей эксплуатацией в следующих условиях:

• помещения, где пожаро-, взрывоопасная атмосфера;
• установки, конструктивно предусматривающие частую коммутацию;
• установки мобильного (передвижного) типа;
• энергетические системы морских и речных судов.

Выключателям вакуумного типа обычно присущи два типа исполнения конструкции:

1. Под стационарную инсталляцию.
2. Под инсталляцию с аппаратной тележкой.

Независимо от исполнения, корпусная область прибора содержит три полюса, оснащённых дугогасительными камерами.

Внутри вакуумных камер работают подвижные контакторы, приводимые в действие пружинно-моторным механизмом. Корпус прибора дополняется фронтальной панелью, где содержатся элементы индикации и управляющие устройства.

Внешние главные элементы выключателя: 1 – полюса прибора; 2 – механизм блокировки включения; 3 – окно для подъёма; 4 – рукоятка механики, блокирующей внешние цепи

Три полюса главной цепи выполнены в форме колонн. Расположение полюсов, как правило, на задней части шасси пружинно-моторного привода. Каждый полюс дополнен камерой гашения дуги, которая заключена внутри полимерного изолятора. С целью усиления электрической прочности корпус изолятора имеет ребристую форму.

Внутри каждой вакуумной камеры смонтирована контактная группа из двух элементов – подвижного, неподвижного. Элемент подвижного контакта через тяговый изолятор связан с механизмом переключения. Далее связь с нижним контактным выводом. А неподвижный контакт через конусную посадку соединяется с верхним контактным выводом прибора.

Как работает привод выключателя?

Подвижные контакты вакуумных камер механическим способом соединены с валом пружинно-моторного привода. За счёт силовой пружины, предварительно взведённой (установленной в состояние растяжения), привод легко привести в действие простым нажатием кнопки управления или иным механизмом.

Структурная схема вакуумной камеры: 1 – клеммник неподвижного контакта; 2 – неподвижный контакт; 3 – подвижный контакт; 4 – металлический экран; 5 – изолятор керамический (полимерный); 6 – сильфон; 7 – клеммник подвижного контакта

Пружина (обычно две пружины) взводится посредством цепной передачи. Нормальный режим работы оборудования предусматривает взвод пружины при помощи электродвигателя, оснащённого редуктором. Вместе с тем, есть рукоятка ручного взвода, которой пользуются на случай аварий или потери питания.

Взведённая пружина фиксируется спусковым механизмом. Этот механизм управляется через электромагнитный привод или через кнопку включения. Как только активирован режим включения, фиксация снимается, сила растяжения пружины приводит в действие кулачковый механизм. Тот, в свою очередь воздействует на вал, который механически соединён с механизмом переключения подвижных контактов вакуумных камер.

Операция на отключение вакуумного выключателя выполняется активацией режима «Отключено» – электромагнитом или кнопкой. Последовательность действий практически аналогична первому режиму. Здесь также задействованы силовые пружины отключения, состояние которых устанавливает спусковой механизм отключения.

Панель управления и элементы индикации: 1 – режим «включено»; 2 – режим «отключено»; 3 – взведённое состояние пружины; 4 – состояние освобождённой пружины

Удобство эксплуатации и контроль работы прибора обеспечивает панель управления. По фронту панели располагаются элементы: счётчик числа циклов, индикатор состояния пружины взвода, индикатор состояния вакуумного выключателя.

Особенности выкатных конструкций

Аппаратура выкатного исполнения собрана на базе специальной аппаратной тележки. При помощи этого аксессуара выключатель вводится внутрь шкафа или выводится из него.

Аппаратная тележка действует не только как транспорт прибора, но также выполняет функцию контроллера включения прибора в режим теста или в рабочий режим, как только выключатель задвинут в шкаф.

Аппаратная тележка: 1 – каток (4 шт.); 2 – основание; 3, А – основание подвижное; 4 – рукоятка (2 шт.); 5 – гнездо воротка; 6 – планка блокировки; 7 – фиксирующий элемент; 8 – разъём для вторичной цепи; 9 – механика блокировки прибора; 10 – блокировочные контакты; 11 – планка фиксации винта; Б – неподвижная часть

Вакуумный выключатель закрепляется непосредственно к подвижной части тележки. Крепёж выполняется болтовыми соединениями. Между тем, аппаратная тележка имеет ещё и неподвижную часть, где закреплён привод подвижной части. Движение подвижного модуля относительно неподвижного выполняется за счёт винта рукоятки управления тележкой.

Подвижная часть – металлическое основание на четырёх колёсах, обработанное гальваническим покрытием. Здесь присутствует внешняя механическая блокировка (нажимная планка) заземлителя, блокировка винта привода, блок-контакты, механизм блокировки выключателя и прочие элементы, коими обеспечивается движение или фиксация.

Установка и подключение прибора

Прежде чем начинать устанавливать вакуумный выключатель, необходимо провести осмотр всех внешне доступных элементов, дабы убедиться в отсутствии повреждений и дефектов. Затем производится чистка изоляционных поверхностей полюсов с помощью сухой безворсовой ветоши.

Не допускается внедрение оборудования в систему, если на изоляционных поверхностях присутствуют сколы, трещины, деформированные участки. Обязательно подлежит проверке схема вторичных цепей, а также подключение корпусной шины.

Проверка установленного прибора. Здесь важно тщательно проверить каждую деталь, каждый элемент крепежа. Высоковольтные аппараты не прощают даже малейшей ошибки

Перед установкой работоспособность выключателя следует проверить методом ручного включения (вхолостую без питания) и убедиться в правильности положения индикаторов панели управления. Затем нужно проверить наличие крышек полюсов. Если применяется аппаратура под номинал 1600А и выше, крышки защиты перед монтажом требуется снять.

Подключение непосредственно в сеть

Клеммы контактных наконечников проводников силовых кабелей перед присоединением к выводам выключателя необходимо зачистить.

Процедура зачистки отличается в зависимости от применяемого материала клемм:

• Для медных и алюминиевых клемм без дополнительного покрытия зачистка осуществляется наждачной бумагой зернистостью М20 или ниже, с последующим обезжириванием поверхности металла.
• Если клеммы медные или алюминиевые покрыты слоем серебра, их достаточно очистить безворсовой тканью.

Недопустимо применять кабели, серебряное покрытие клемм которых повреждено на площади более 5%. В этом случае повреждённый элемент требуется заменить. Подробнее о клеммах для соединения проводов можно прочесть в этом материале.

Внешние проводники подводятся к выводам вакуумного выключателя с таким расчётом, чтобы не создавались механические усилия на выводы прибора со стороны внешних проводников. Соединения производятся посредством болтовой сцепки с применением плоских упругих металлических шайб.

Как производится заземление?

Приборы стационарного исполнения подключаются к «земляной» площадке посредством болтового соединения (М12) непосредственно в точке, обозначенной маркировкой «Заземление».

Элементы конструкции аппаратной тележки и шасси выключателя, через которые выполняется заземление устройства. Как правило, эти точки отмечаются соответствующим знаком, нанесённым рядом с элементом

Область контактной точки «Заземление» перед соединением требуется обезжирить. Заземляющим проводником следует выбирать шину достаточного сечения (Правила устройства электроустановок), гибкий провод или проводник сплетённый жгутом. До накладки проводника на контактную площадку поверхности контакта смазать специальной смазкой (ЦИАТИМ-203).

Конструкция выкатного типа заземляется при помощи элементов аппаратной тележки. Заземление вакуумного выключателя осуществляется через конструкцию аппаратной тележки, для чего также имеются элементы крепежа.

Ввод устройства в эксплуатацию

Запуск устройства в эксплуатацию производится после дополнительной проверки установленного и подготовленного оборудования. В частности, проверяется надёжность заземления, состояние крепежа сборочных компонентов, доступ охлаждающей среды к потенциально нагревающимся элементам.

Поверхности токоведущих стержней, контактирующих с ламелями розеточных контактных групп, необходимо обработать небольшим объёмом смазки ЦИАТИМ. В целом, необходимо выполнить все процедуры, предусмотренные ПЭУ на случай приёмо-сдаточных испытаний, и убедиться в соответствии величины оперативного напряжения допустимым пределам.

Установка вакуумного выключателя. Монтажные работы проводит только квалифицированный персонал. Те же требования предъявляются к персоналу, который подбирается на обслуживание высоковольтного оборудования

Управлять вакуумным выключателем допускается персонал, имеющий разрешение на обслуживание электроустановок, функционирующих под напряжением выше 1000 вольт. Утверждённая группа допуска для обслуживающих лиц должна быть не ниже третьей. Перед началом работы с оборудованием, персонал проходит техминимум с целью изучения тонкостей конкретной модели оборудования.

Как выбрать вакуумный выключатель?

Прибор выбирают с учётом его номинальных параметров, которые рассматриваются относительно параметров действующей сети по месту установки. Выбор делается по критерию максимально нагруженных режимов работы, предполагаемых для условий эксплуатации.

Номинальное напряжение вакуумного выключателя допускается равным (либо увеличенным) по отношению к номинальному напряжению системы, запитанной через выключатель.

Параметр номинального долговременного тока выбирают выше номинального значения тока питаемой системы. Параметр номинального тока отсечки выбирается выше максимального значения расчетного тока КЗ (учитывается момент расхождения контактов).

Табличка с технической характеристикой – первое, на что обращается внимание при выборе выключателя. Опираясь на значения параметров, уже можно определить, подходит прибор под конкретную установку или нет

С точки зрения возможных условий КЗ выбор делается с учётом наиболее тяжелых режимов.

Апериодическая слагающая величина рассчитывается с оглядкой на условия КЗ с нулевым напряжением в любой из фазных линий. При этом следует учитывать параметр апериодического тока, установленный изготовителем оборудования.

Развитие городской инфраструктуры, постройка новых мощных промышленных комплексов, уплотнительные застройки в центре городов-миллионников ставят перед энергетиками непростые задачи по обеспечению электроэнергией потребителей без снижения качества и надежности электроснабжения. В связи со столь высоким ростом объёмов потребления Стратегия ПАО «Россети» направлена на увеличение объёма генерации не менее чем на 13,3% в периоде 2016-2020 гг.

Помимо роста объёмов потребления и генерации электроэнергии не менее важно её распределение, за которое отвечают, как правило, тупиковые подстанции на классы напряжения 6, 10, 20 и 35кВ. Однако более половины таких подстанций находятся в эксплуатации не менее 30 лет. Оборудование данных подстанций сильно изношено, морально устарело и нуждается в замене.

Стоит отметить, что на каждой электрической подстанции основным элементом защиты цепей являются силовые выключатели. Исходя из этих факторов, а также статистических данных ФСК и МРСК можно сделать вывод о том, что в России ежегодно потребляется не менее 20000 силовых выключателей с классами напряжения 6 и 10кВ. Очевидно, что на столь массовый и ответственный элемент системы электроснабжения налагаются жёсткие требования, как со стороны потребителя, так и со стороны надзорных органов. Основными требованиями, предъявляемыми к силовым выключателям, можно выделить:

• Соответствие техническим параметрам электросети (Наибольшее рабочее напряжение, отключающая способность, и т.п.)
• Безопасность персонала при эксплуатации
• Высокий уровень надёжности
• Компактность
• Минимальная необходимость в обслуживании
• Энергоэффективность

Достичь всех этих качеств в одном аппарате – задача нетривиальная, и далее мы рассмотрим тот путь, который пришлось пройти выключателям для достижения современного уровня их технического развития.