Alma38.ru

Электро Свет
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое вакуумные выключатели

Что такое вакуумные выключатели?

Вакуумный выключатель – это специальное устройство, применяемое для быстрого гашения электрической дуги с помощью вакуума. Прибор создан для коммутации номинальных токов и предотвращения последствий короткого замыкания.

Принцип работы и конструкцияВакуумный выключатель фото

Газ в условиях вакуума обладает минимальной электропроводимостью, в отличие от нормального состояния. Именно такое его свойство и используется в работе выключателей.

В устройствах этого типа в момент размыкания контактов, в закрытом пространстве камеры образуется вакуум. Именно в такой среде успешно получается потушить электрическую дугу.

Для создания этих условий необходима строгая герметичность. Поэтому стенки камер выполняют из специальных сплавов или керамики. Правильный подбор материала позволят им сохранять работоспособность в течении нескольких десятилетий.

Примечательно что при размыкании линия тока прерывается не сразу. Это происходит в среднем в течении нескольких десятков миллисекунд, что практически неуловимо человеческим глазом.

Объясняется это тем, что при резком размыкании контактов ионизированными парами образуется плазма, которая способна в течении еще некоторого времени проводить ток. После разъединения контактов, дуга еще способна проходить между ними, но по достижении нулевой точки попросту исчезает.

Когда происходит процесс гашения то пары металла, которые образовывали токопроводящую плазму, начинают в условиях вакуума конденсироваться и оседать на поверхности контактных пар. В следствие происходит укрепление электрической прочности вакуумного промежутка. Во время завершения такого процесса на только что разъединённых контактах уже полностью восстанавливается напряжение.

Классификация вакуумных выключателей

Вакуумный выключатель Сименс фото

Благодаря относительно простой и надежной конструкции, такие схемы обрели широкую популярность. Они отлично справляются со своей работой в сетях с напряжением до 35 кВ. Подобные устройства даже функционируют и в линиях электропередач где выполняют задачи с напряжением и до 220кВ. В виду широкой сферы использования приборы разделяют по допустимому уровню напряжения на несколько категорий:

  • до 1000В ;
  • до 35кВ ;
  • свыше 35кВ.

Также можно отдельно выделить еще одну категорию, выполняющую функцию выключателей нагрузки.

Преимущества и недостатки

Как и любая другая конструкция, эта система имеет ряд как положительных, так и некоторых отрицательных качеств. К достоинствам этих устройств прежде всего относится вышеупомянутая простота конструкции.

Также это свойство позволяет существенно упрощать процедуру и время ремонта. Камеру, в которой и происходит процесс гашения дуги можно попросту заменить на новую, так как она состоит из единого блока.

Благодаря специальным материалам, используемых при изготовлении стенок обеспечивается высокая надежность и безопасность работы. Также выключатели имеют еще ряд преимуществ:

  1. Большой запас коммутационной износостойкости.
  2. Минимальный уровень исходящего шума.
  3. Высокая степень пожаробезопасности.
  4. Хорошая взрывозащита.
  5. Небольшие компактные размеры относительно аналогов.
  6. Возможность работы в любом положении.
  7. Отсутствует загрязнение окружающей среды.

Рассматриваемая конструкция имеет и некоторые недостатки. Прежде всего в работе заложены относительно невысокие токи отключения и номинальные показатели. Такжеприбор имеет малый ресурс в сравнении с аналогами для гашения дуги при коротком замыкании.

Несмотря на наличия некоторых недостатках вакуумные выключатели это простое и в тоже время надежное устройство. Прибор уже давно зарекомендовал себя успешной работой в электрических сетях.

На нашем сайте имеется ряд приборов представленного типа, производства АВВ и Siemens.

На страницах блога также можно более подробно ознакомитьсчя с другим видом элемента безопасности >>>ЧТО ТАКОЕ РЕЛЕ. ВИДЫ РЕЛЕ <<< или более подробно узнать про общие характеристики систем >>> АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ. ВИДЫ И КОНСТРУКЦИЯ.<<<

Лаб. раб. по ЭЧС и ПС / Лаб_раб №2 Конструкции вакуумных и элегазовых выключателей

Электрическая прочность вакуумного промежутка во много раз больше, чем воздушного при атмосферном давлении. Это свойство используется в вакуумных выключателях. Вакуумные выключатели 6—10 кВ широко применяются для замены маломасляных и электромагнитных выключателей в комплектных распределительных устройствах (КРУ).

1.1 Выключатель ВБП-С-10-31,5/1600

Быстродействующий вакуумный выключатель ВБП-С-10-31,5/1600 устанавливается в секционных и вводных ячейках КРУ 10 кВ (Рис. 1). Он состоит из трех полюсов по числу фаз и общим приводом на три полюса.

Рис. 1. Выключатель вакуумный ВБП-С-10-31,5/1600 УЗ:

1 — выкатная тележка; 2 — рама; 3 — изоляционные тяги; 4 — узел поджатия; 5 — токовыводы; 6 — изоляционный каркас; 7 — вакуумная дугогасительная камера (КДВ); 8 — пружинно-моторный привод; 9 — кулачковый вал привода; 10 — кнопка отключения; 11 — блок защелок; 12 — блок сигнализации; 13 — отключающая пружина; 14— буфер; 15— вал выключателя; 16— индукционно-динамическое устройство управления (ИДУУ)

Его номинальный ток составляет 1600 А, а номинальный ток отключения – 31,5 кА. В КРУ он устанавливается на выкатной тележке 1. Дугогасительная камера 7 типа КДВ-10 укреплена на токовыводах 5 в изоляционном каркасе 6 и системой рычагов связана с приводом. При включении сначала происходит заводка пружинно-моторного привода до положения «Готов». После этого подается сигнал на включение на ИДУУ (индукционно-динамическое устройство управления), которое, разряжаясь, сбивает удерживающую защелку на приводе, пружины поворачивают кулачковый вал 9, который воздействует на рычаг вала выключателя. Вал, поворачиваясь, через систему рычагов и изоляционные тяги 3 воздействует на подвижный контакт КДВ, выключатель включается.

Читайте так же:
Что такое секционный масляный выключатель

При этом одновременно сжимается и ставится на механическую защелку пружина отключения 13. Отключение производится кнопкой отключения 10, которая выбивает удерживающую защелку, а отключающая пружина 13 через систему рычагов возвращает подвижный контакт камеры в отключенное состояние. Управление выключателем может осуществляться вручную или дистанционно.

Выключатель имеет полное время отключения 0,04 с, время включения 0,03 с.

Важнейшим элементом конструкции вакуумного выключателя является дугогасительная камера с контактами. Здесь применена камера типа КДВ-10-1600-20 (Рис.2).

Рис. 2. Вакуумная дугогасительная камера КДВ-10-1600-20:

1 — рабочие контакты; 2 — дугогасительные контакты; 3 — зазоры; 4, 5 — токоведущие стержни; 6 — верхний фланец; 7 — сильфон; 8, 9 — экраны; 10 — керамический корпус; 11 — крепежное кольцо; 12 — корпус

Рабочие контакты 1 в камере меют вид полных усеченных конусов с радиальными прорезями. Такая форма контактов при размыкании создает радиальное электродинамическое усилие, заставляющее перемещаться дугу через зазоры 3 на дугогасительные контакты 2. Материал контактов подобран так, чтобы уменьшить количество испаряющегося металла. Вследствие глубокого вакуума (10 -4 —10 -6 ) происходит быстрая диффузия заряженных частиц в окружающее пространство, и при первом переходе тока через нуль дуга гаснет.

Подвод тока к контактам осуществляется с помощью медных стержней 4 и 5. Подвижный контакт крепится к верхнему фланцу 6 с помощью сильфона 7 из нержавеющей стали. Металлические экраны 8 и 9 служат для выравнивания электрического поля и для защиты керамического корпуса 10 от напыления паров металла, образующихся при горении дуги. Экран 8 крепится к корпусу камеры с помощью кольца 11. Поступательное движение к верхнему контакту обеспечивается корпусом 12. Ход подвижного контакта составляет 12 мм.

1.2 Выключатель ВВ-TEL-10-1000

Общий вид и габаритные размеры вакуумного выключателя ВВ-TEL-10-1000 выпускаемого производственным объединением «Таврида-электрик» показаны на рис.3.

Рис.3 Общий вид выключателя ВВ-TEL-10-1000:

1,2— подключение главных цепей; 3 — кнопка ручного отключения; 4 — заземление; 5 — подключение вторичных цепей.

Выключатель состоит из трех одинаковых полюсов, установленных на общем основании. Каждый полюс включает или отключает цепь соответствующей фазы.

Особенностью данного выключателя является наличие магнитной защелки, удерживающей в сжатом состоянии отключающую пружину до подачи команды на отключение.

На рис.4 показан разрез конструктивной схемы одного полюса выключателя. В разомкнутом положении контакты выключателя 1 и 3 удерживаются отключающей пружиной 9 через тяговый изолятор 5. При подаче сигнала «Вкл» подается питание в катушку электромагнита 10; якорь 8, сжимая отключающую пружину, перемещается вверх вместе стяговым изолятором и подвижным контактом 3, который замыкается с неподвижным контактом 1. В это время кольцевой магнит 7 запасает магнитную энергию, необходимую для удержания выключателя во включенном положении, а катушка 10 постепенно обесточивается, после чего привод оказывается подготовленным к операции отключения.

Во включенном положении выключатель удерживается силой магнитного притяжения якоря 8 к кольцевому магниту 7 так называемой «магнитной защелкой», при этом энергии из внешней цепи не потребляется.

При подаче сигнала «Откл» блок управления подает импульс противоположного направления в катушку 10, размагничивая магнит и снимая привод с магнитной защелки. Под действием пружин 6 и 9 якорь 8 перемещается вниз вместе с тяговым изолятором 5 и подвижным контактом 3, выключатель отключается.

Рис. 4. Разрез полюса выключателья BB-TEL-10-1000:

1 — неподвижный контакт ВДК; 2 — вакуумная камера (ВДК); 3 — подвижный контакт ВДК; 4 — гибкий токосъем; 5 — тяговый изолятор; 6 — пружина поджатая; 7 — кольцевой магнит; 8 — якорь; 9— отключающая пружина; 10 — катушка; 11 — вал; 12 — постоянный магнит; 13 — герконы (контакты для внешних вспомогательных цепей)

1.3 Достоинства вакуумных выключателей: простота конструкции, высокая степень надежности, высокая коммутационная износостойкость, малые размеры, пожаро- и взрывобезопасность, отсутствие загрязнения окружающей среды, малые эксплуатационные расходы.

1.4 Недостаток вакуумных выключателей — возможность коммутационных перенапряжений при отключении небольших индукционных токов.

2. Элегазовые выключатели

Элегаз SF6 представляет собой инертный газ, плотность которого в 5 раз превышает плотность воздуха. Электрическая прочность элегаза в 2 — 3 раза выше прочности воздуха. Элегазовый выключатель представляет собой замкнутую систему без выброса газа наружу. Различают колонковые элегазовые выключатели и баковые.

Читайте так же:
Основные устройства автоматического выключателя

В баковых выключателях гашение дуги может осуществляется за счет вращения электрической дуги в элегазе с помощью магнитного поля, созданного отключаемым током.

В колонковых элегазовых выключателях применяются автокомпрессионные дугогасительные устройства (рис. 5). При отключении цилиндр 4 вместе с контактом 3 перемещается вниз, образуется разрыв между подвижным 3 и неподвижным 1 контактами и загорается дуга. Поршень 5 остается неподвижным, поэтому При движении цилиндра вниз элегаз над поршнем сжимается, создается дутье в объем камеры и полый контакт 1, столб дуги интенсивно охлаждается, и она гаснет. При включении цилиндр 4 перемещается вверх, контакт 1 оказывается в верхней камере цилиндра и цепь замыкается.

Рис. 5. Схема дугогасительного устройства элегазового

выключателя с односторонним дутьем:1 — неподвижный полый контакт; 2 —сопло из фторопласта; 3 — подвижный контакт; 4 — подвижный цилиндр; 5— поршень

Более эффективным является двустороннее дутье, именно такие дугогасительные камеры применяются в современных элегазовых выключателях, построенных на модульном принципе. Так, в выключателях на 110 кВ— один дугогасительный модуль, на 220 кВ — два, на 500 кВ — четыре. Соответственно меняется изоляция относительно земли.

2.1 Выключатель ВГУ-220-45/3150У1.

На рис. 6 показан выключатель ВГУ-220-45/3150У1 (UHM = = 220кВ, Iоткл.ном=45 кА, IНОМ=3150 А, У — климат умеренный, 1 – установка открытая). Выключатель имеет три полюса. Полюс имеет Y-образную компоновку. В каждом полюсе имеется две последовательно соединенные дугогасительные комеры с контактами. Параллельно контактам камер включены конденсаторы 5 емкостного делителя. Емкостные делители обеспечивают равномерное распределение напряжения между разрывами полюса. Дугогасительные камеры и конденсаторы представляют собой дугогасительный модуль 1 полюса. Этот модуль крепится на опорной изоляционной колонке 2. В каждом полюсе имеется шкаф управления 3. На все три полюса имеется распределительный шкаф 4. Распределительный шкаф предназначен для пневматической и электрической связи трех полюсов выключателя.

Отключение осуществляется пневматическим приводом, включение — пружинами, которые заводятся при отключении.

Рис. 6. Выключатель элегазовый колонковый-220-45/3150:

1 — модуль дугогасительный; 2 — колонка опорная; 3 — шкаф управления с приводом; 4 — шкаф распределительный; 5 — конденсаторы (емкостные делители)

2.1 Выключатель ВГБЭ-35-12,5/630.

На рис.7 представлен баковый выключатель ВГБЭ-35-12,5/630. Баковые выключатели на 110 кВ и более имеют три полюса. Каждый полюс выполняют в отдельном баке. Этот выключатель имеет номинальное напряжение 35 кВ, все три его фазы размещены в одном баке 3 с контактной дугогасительной системой. Номинальный ток отключения выключателя составляет 12,5 кА, а номинальный ток – 600 А. Номинальное давление элегаза в баке должно быть 0,45 МПа. При снижении давления характеристики выключателя не будут обеспечены. Для сигнализации о снижении давления в конструкции предусмотрен сигнализатор давления 6. Гашение дуги осуществляется за счет вращения электрической дуги в элегазе с помощью магнитного поля, созданного отключаемым током. Над баком возвышаются высоковольтные вводы 1 , в нижней части которых расположены встроенные трансформаторы тока 2 , что упрощает конструкцию распределительных устройств. Вводов всего шесть, по два на каждую фазу.

Привод выключателя электромагнитный, он расположен в шкафу 9. При низких температурах элегаз может конденсироваться, чтобы избежать этого, предусмотрен подогрев 8. Для замены элегаза имеется клапан 5.

Рис. 7. Выключатель элегазовый баковый ВГБЭ-35:

1 — ввод; 2 — трансформатор тока; 3 — бак с контактной и дугогасительной системами; 4 — коробка механизма; 5 — клапан; 6 — сигнализатор давления; 7— клеммная коробка; 8 — подогрев; 9 — шкаф с приводом

Достоинства элегазовых выключателей: пожаро- и взрывобезопасность, быстрота действия, высокая отключающая способность, малый износ дугогасительных контактов, возможность создания серий с унифицированными узлами (модулями), пригодность для наружной и внутренней установки.

Недостатки: необходимость специальных устройств для наполнения, перекачки и очистки SF6, относительно высокая стоимость SF6.

«Высоковольтный союз»: вакуумные выключатели 6‑10 кВ

Энергетика 8833

«Высоковольтный союз» выпускает широкий спектр коммутационных аппаратов классов напряжения 6; 10; 27,5 и 35 кВ общепромышленного применения, а также 110 кВ для электрометаллургии. Основу линейки 6‑10 кВ составляют вакуумные выключатели серий ВР и ВРС – современные коммутационные аппараты, перекрывающие практически весь спектр токовых нагрузок. В основу конструкции выключателей положены единые принципы – применение электромагнитного привода «электромагнитная защелка» и литых из эпоксидного компаунда полюсов.

Первые разработки и опытные образцы вакуумных выключателей появились еще в конце 70‑х. Ряд недостатков конструкции существенно замедлил внедрение новых аппаратов. Состав материала контактов первых вакуумных камер не обеспечивал быстрой конденсации плазмы паров металла в камере, вследствие чего существовала вероятность повторного зажигания дуги с сопутствующей эскалацией напряжения, даже при выполнении относительно простых коммутационных задач. Появление современных ОПНов сняло актуальность этой проблемы. Но, единожды проявившись, она породила недоверие к новой технике со стороны электротехников, публики априори консервативной.

Читайте так же:
Прибор для проверки автоматических выключателей постоянного тока

Второй причиной недовольства эксплуатационников стали перенапряжения, вызываемые большим срезом тока в первых сериях вакуумных выключателей при отключении индуктивной нагрузки. В этих моделях в контактах применялся вольфрам. Преимущество тугоплавкости вольфрама и малая истираемость контактов нивелировались высоким контактным сопротивлением и быстрым спаданием плотности паров металла при подходе тока к нулю. Возникал срез тока и, соответственно, перенапряжение на индуктивную нагрузку. Проблему удалось решить применением сплавов на основе меди, легированной добавками, например хромом. Современные вакуумные выключатели по своим характеристикам не уступают другим типам выключателей, имеют повышенный коммутационный ресурс и неприхотливы в эксплуатации.

Предприятия «Высоковольтного союза» вот уже почти полвека производят коммутационные аппараты среднего класса напряжения (выключатели 10 кВ – с 1958 года, выключатели 35 кВ – с 1964 года). За это время более миллиона выключателей 6‑35 кВ были поставлены во многие страны Европы, Азии и Африки.

Производство вакуумных выключателей было освоено еще в 1991 году (серии ВВЭ-10 и ВВ‑10). В 2000‑2001 годах разрабатывается конструкция и налаживается серийное производство вакуумных выключателей серии ВР с литыми из эпоксидного компаунда полюсами на номинальные токи до 3150 А и токи отключения до 40 кА (в том числе и для АЭС с ударным током 128 кА). В 2004 году в связи с освоением производства нового поколения КРУ серий КУ10С и КУ6С начато производство вакуумных выключателей серии ВРС.

Вакуумные выключатели серии ВР применяются для коммутации любых видов нагрузки при номинальных токах до 3150 А и токах отключения до 40 кА. Выключатели данной серии применяются во вновь возводимых РУ, но особенно широко для реконструкции устаревших КРУ и КСО по программе Ретрофит. Выключатели ВР1 – наиболее часто применяемые коммутационные аппараты, используются как в промышленности, так и коммунальными энергетиками. Выключатель ВР0 представляет собой «облегченную» версию ВР1 и ориентирован на применение в малонагруженных сетях, например в сельском и коммунальном хозяйстве и на небольших предприятиях. Выключатели ВР2 и ВР3 применяются в условиях больших токовых нагрузок в промышленности. Конструктивно ВР3 выпускается в виде выкатного элемента. Выключатели серии ВР6 применяются в сетях электрогенерации и предприятий угольной отрасли. Выключатели ВР6В и ВР6К выпускаются в виде выкатных элементов и используются для замены устаревших электромагнитных выключателей на атомных и тепловых электростанциях.

Серия ВРС – новое поколение вакуумных выключателей – запущена в производство в 2004 году. Выключатели данной серии применяются для коммутации любых видов нагрузок на напряжении 6‑10 кВ при номинальных токах до 3150 А и токах отключения до 40 кА. Выключатели устанавливаются в новых КРУ с расположением выдвижного элемента в средней части шкафа. Конструктивно выключатели ВРС схожи с выключателями серии ВР, имеют стандартные унифицированные корпуса и модифицированный электромагнитный привод. Помимо систем управления и защиты, в корпусе выключателя может быть смонтирован блок диагностики и он-лайн контроля параметров работы выключателя и соответствующий интерфейс (функция «умный выключатель»).

Конструктивные принципы

В вакуумных выключателях «Высоковольтного союза» применяются современные вакуумные камеры производства Siemens. Электрическая дуга при коммутации горит в парах металла, испаряющегося в вакууме с поверхности контактов‑электродов. Дуга мягко гасится при естественном переходе тока через ноль, при этом исключается возможность возникновения перенапряжений при коммутации большинства видов нагрузок.

Для удержания контактов выключателя во включенном или выключенном положении используется энергия мощных постоянных магнитов. Фиксация происходит за счет использования принципа «магнитной защелки», а именно: замыкания магнитной цепи включения или отключения якорем, который механически связан с подвижным контактом вакуумной камеры. Привод управляется универсальным электронным блоком управления, расположенным непосредственно в корпусе выключателя.

Важной составляющей производственной программы «Высоковольтного союза» является производство вакуумных выключателей 6‑10 кВ для замены устаревших маломасляных и электромагнитных выключателей в КРУ и КСО прежних лет выпуска. Разработанная специалистами предприятия программа Ретрофит включает разработку комплектов монтажных частей, модулей и выкатных элементов Ретрофит, которые позволяли бы адаптацию вакуумных выключателей серии ВР в разнообразных типах КРУ и КСО. В настоящее время имеется свыше двух сотен готовых решений, позволяющих осуществить эффективную модернизацию КРУ, БРУ и КСО различных лет выпуска. Более подробно эта тема будет освещена в одном из последующих номеров «Энергетики и промышленности России».

Новые выключатели 35 кВ

В апреле (№ 4) «Энергетика и промышленность России» подробно рассматривала решения «Высоковольтного союза» на напряжения 27,5 и 35 кВ. Однако время не стоит на месте. Линейка вакуумных выключателей 35 кВ обогатилась новым аппаратом. Выключатель серии ВР35НТ с «сухой» кремний-органической изоляцией полюсов и современным пружинным приводом был создан совместными усилиями конструкторов РЗВА и НТЭАЗ, которые с октября прошлого года работают совместно в составе «Высоковольтного союза».

Читайте так же:
Принцип действия беспроводного выключателя

Трансформаторные подстанции высочайшего качества


В конце XX века инновационная конструкции выключателей ВВ /TEL . произвели переворот в мире коммутационной аппаратуры 6-10кВ и позволили совершить прорыв на пути создания современных КРУ высокой надежности, не требующие обслуживания выключателя на протяжении всего срока службы. Запатентованная конструкция, легкость и не прихотливость конструкции ВВ /TEL . позволяет встроить выключатель в любую, существующую, ячейку КРУ или КСО. либо создать новую с уникальными потребительскими качествами. Сегодня ВВ /TEL . применяется на 5-ти континентах мира, чем подтверждает удовлетворение самым жестким требованиям эксплуатации будь, это условия Кольского полуострова с зимним морским климатом, либо широта Египта, с изнуряющим зноем зимой и особенно летом, или влажный климат Вьетнама. Такая популярность основывается на существующем разнообразии решений, которые уже имеются или позволяет предложить выключатель ВВ /TEL по модернизации распределительных устройств, повышению их надежности и всей энергосистемы в целом.

Вакуумные выключатели (ВВ) 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. ВВ 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.

Структура условного обозначения выключателей

  • BB/TEL-10-20/1000
  • BB/TEL-10-20/1600
  • BB/TEL-10-31,5/1000
  • BB/TEL-10-31,5/1600
  • BB/TEL-10-31,5/2000
  • BB/TEL-10-31,5/2000 Q

Устройство и работа выключателей

Принцип дугогашения.
Гашение дуги переменного тока осуществляется в вакуумной дугогасительной камере (ВДК) при разведении контактов в глубоком вакууме (остаточное давление порядка мм рт. ст.). Носителями заряда при горении дуги являются пары металла. Из-за практического отсутствия среды в межконтактном промежутке, конденсация паров металла в момент перехода тока через естественный ноль осуществляется за чрезвычайно малое время ( с ), после чего происходит быстрое восстановление электрической прочности ВДК. Электрическая прочность вакуума составляет порядка 30 кВ/мм, что гарантирует отключение тока при расхождении контактов более 1 мм.
В выключателях применяется современная конструкция ВДК с аксиальным магнитным полем. Дуга в таком поле находится все время в диффузионном состоянии, что существенно уменьшает износ, который не превышает 1 мм после исчерпания коммутационного ресурса.
Конструкция выключателей.
Выключатели состоят из трех полюсов, установленных на металлическом корпусе, в котором размещаются электромагнитные приводы каждого полюса с магнитной защелкой, удерживающей выключатель неограниченно долго во включенном положении после прерывания тока в катушке электромагнита привода.
Основные узлы выключателей на ток до 1000 А размещаются в закрытом изоляционном корпусе круглого сечения, выполненном из механически прочного и дугостойкого материала, защищающего элементы полюса от механических повреждений и воздействий электрической дуги тока КЗ.

Крепление выключателей к металлическим элементам КРУ и КСО осуществляется посредством болтов М10, резьбовые отверстия для которых имеются на боковых сторонах металлического корпуса. Выключатели могут работать в любом пространственном положении. Выключатели на номинальный ток 1600 А конструктивно отличаются от выключателей на 630-1000 А устройством изоляционных корпусов, способом установки в них ВДК и способом крепления выключателей.
Изоляционные корпусы прямоугольного сечения открыты снизу и сверху для вентиляции воздуха и охлаждения токоведущих частей. С передней и задней сторон к корпусам крепятся изоляционные листы толщиной 10 мм для придания им необходимой жесткости. На противоположной стороне токоведущих выводов круглого сечения в полимерной части выключателя имеются закладные металлические втулки ( 6 шт.) с отверстиями под болт М16, с помощью которых выключатели устанавливаются на вертикальное металлическое основание приводом вниз или вверх.
Устройство полюса.
Разрез полюса выключателя представлен на рисунке. В состав полюса входят следующие основные элементы: ВДК 2 с неподвижным 1 и подвижным 3 контактами и сильфоном, гибкий токосъем, тяговый изолятор 5, токоведущие выводы и электромагнитный привод. Привод состоит из кольцевого электромагнита 13, якоря 12, катушки 11, пружин отключения 9 и дополнительного поджатия 10, тяги 15 устройства ручного отключения. Катушки электромагнита включены в цепь управления параллельно и используются для включения и отключения выключателя.
Полюса механически связаны между собой промежуточным валом 8, на котором установлен кулачок для управления вспомогательными кон-тактами, используемыми во внешних цепях (управления, сигнализации и др.). Выключатели, предназначенные для частых коммутационных операций, содержат в своей конструкции усиленный привод и камеру ВДК, которые не влияют на габаритные и присоединительные размеры.
Работа выключателя.
Включение.
В отключенном положении подвижные части полюса удерживаются силой отключающей пружины 9 независимо от пространственно положения выключателя. Включение и отключение выключателя производится от блока управления (БУ), который является неотъемлемой частью ВВ.
При подаче команды включения БУ пода( напряжение на катушку 11 электромагнит Протекающий при этом ток создаёт магнитный поток в зазоре между якорем 12 и кольцевым магнитом 13, под действием которого якорь втягивается внутрь электромагнита и через тяговый изолятор 5, сжимая пружину отключения 9 и воздействуя на подвижный контакт ; замыкает контакты ВДК.
Скорость замыкания контактов составляв около 1 м/с. Она является оптимальной для процесса включения и предупреждения дребезг контактов при включении.
Замыкание подвижного контакта с неподвижным происходит в момент, когда между якорем верхней крышкой электромагнита остается зазор 2 мм. Проходя это расстояние, якорь сжимает пружину поджатия 10 и создает необходимо контактное нажатие. После замыкания магнитно системы якорь встает на магнитную защелку удерживается в этом положении неограниченно долго за счет остаточной индукции кольцевого электромагнита 13. Общий ход якоря 8 мм, ход подвижного контакта 6 мм.
Запас по усилию удержания (сила, необходима для отрыва якоря от верхней крышки электромагнита, приложенная вдоль оси привода), составляет 450-500 Н для одного полюса выключателя.
В случае обрыва цепи катушки электромагнита одного из полюсов выключатель не фиксируется во включенном положении и отключается, тем самым предупреждается работа выключателя в неполнофазном режиме.
В процессе включения ВВ якорь через кинематическую связь поворачивает вал 8 и установленный на нем кулачок, который управляет контактами вспомогательных цепей (микро-переключателями).
Длительность подачи напряжения на катушку электромагнита устанавливается блоком управления и составляет 60 — 80 мс в зависимости от типа БУ. Она выбрана с запасом, поэтому момент размыкания геркона или микропереключателя в цепи управления включением не влияет на включающую способность привода и не требует наладки и проверки эксплуатационным персоналом.
Источником электрической энергии для включения ВВ служат предварительно заряженные малогабаритные конденсаторы, устанавливаемые в БУ (BU) или в блоке питания БП (BP).
Отключение.
При подаче команды отключения БУ подает на катушку электромагнита напряжение противоположной полярности и определенной длительности. При этом электромагнит частично размагничивается и якорь 12 снимается с магнитной защелки. Под действием пружины отключения и пружины дополнительного поджатия якорь разгоняется и наносит удар по тяговому изолятору, соединенному с подвижным контактом 3 вакуумной камеры. Ударное усилие, создаваемое якорем электромагнита, превышает 2000 Н, что позволяет отключать выключатель даже при наличии точечной сварки контактов, которая может иметь место при включении ВВ.
После удара подвижный контакт приобретает высокую стартовую скорость, необходимую для успешного отключения тока КЗ, и под действием отключающей пружины совместно с другими подвижными частями занимает конечное отключенное положение.
Ручное отключение.
Ручное отключение осуществляется путем воздействия на кнопку ручного отключения, которая через толкатель 15, шарнирно связанный с валом 8, воздействует через вал привода на якоря электромагнитов и разрывает магнитную систему. Кнопка ручного отключения, связанная с валом 8, может служить указателем положения выключателя.
Усилие на кнопке отключения при ударном воздействии составляет 200 — 250 Н.
Автономное включение.
Наличие в схеме управления выключателями батареи малогабаритных конденсаторов позволяет осуществлять автономное включение ВВ на обесточенной подстанции с помощью двух стандартных элементов питания 9 В, подключая их низковольтному входу БУ. Имеющийся в БУ или блоке питания преобразователь повышает напряжение питания до необходимого и заряжает в течение короткого времени (менее 1 мин) батарею конденсаторов, после чего выключатель готов к выполнению операции «В» или «ВО».
Автономное включение может также выполняться с помощью инвентарных переносных блоков автономного включения (БАВ), поставляемых предприятием по заказу.

Читайте так же:
Схема проводки при проходных выключателях

Устройства управления вакуумными выключателями являются их неотъемлемой частью и изготавливаются в виде отдельных блоков, устанавливаемых в релейных отсеках КРУ, на панелях камер КСО или на выкатных элемента КРУ. Они обеспечивают включение и отключение ВВ от источника постоянного, выпрямленного или переменного оперативного тока, блокировку от повторного включения ВВ, отключение от трансформаторов тока при отсутствии напряжения питания, а также ряд дополнительных функций.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector