Alma38.ru

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

Вакуумные выключатели: устройство, принцип работы, установка

Вакуумные выключатели: устройство, принцип работы, установка

1. Трудности разработки и изготовления,связанные с созда­нием специальныхконтактных материалов, сложностьюваку­умного производства, склонностьюматериалов контактов к сварке в условияхвакуума.

2. Большие капитальные вложения,необходимые для наладки массовогопроизводства.

При массовом производстве стоимостьвакуумных выключа­телей всего на5-15% больше стоимости маломасляных имень­ше стоимости электромагнитных.Большая экономия при экс­плуатацииделает эти выключатели высокоэффективными,что обусловливает их все более широкоераспространение.

Устройство и принцип действия

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

Общий вид вакуумного выключателя

Общий вид вакуумного автоматического выключателя

Устройство вакуумного выключателя.

Из картинки ниже видно, что внутри устройство состоит из двух контактов, подведенных под соответствующие потенциалы полюсов. Один из них выполняется подвижным, второй стационарным, как и в других типах выключателей. Силовые контакты вакуумного выключателя располагаются внутри герметичной камеры, способной сохранять вакуум в течении длительного периода времени (несколько десятков лет). Для чего в состав камеры включаются специальные металлические сплавы и керамические добавки. Именно этот элемент стал камнем преткновения для реализации такого выключателя в 30-е годы прошлого века.

Современные технологии предоставляют возможность сохранения вакуума внутри емкости, в том числе, с учетом динамических нагрузок, которые ей приходится претерпевать во время коммутаций. Для постоянного поддержания состояния сильно разреженной газовой среды, внутри вакуумной камеры, устройство комплектуется сильфонным компонентом. Он исключает возможность проникновения воздуха или другого газа внутрь вакуумной камеры при перемещении подвижного контакта.

Устройство вакуумного выключателя

Конструкция вакуумного выключателя

Принцип гашения электрической дуги.

При разрыве контактов между поверхностями возникает ионизация пространства. Если в воздушных выключателях с методом электромагнитного дутья эту ионизацию искусственно растягивают на несколько метров, а в элегазовых и масляных выключателях стараются погасить диэлектрическим материалом, то в вакуумных применяется другая технология. Основной принцип основан на том, что в идеальном вакууме отсутствует какое-либо вещество, способное к выделению заряженных частиц. Поэтому в момент разделения контактов, из-за разности потенциалов, единственным источником ионизации являются пары раскаленного металла.

Они продолжают движение между контактными поверхностями, но при переходе синусоиды электрического тока через ноль, заряженные частицы утрачивают энергию для ионизации и перемещения, их место быстро занимает пустое пространство с высокой электрической прочностью и дуга рвется. Ионы металлов примыкают к ближайшей поверхности – контактам или стенкам камеры. Такой принцип действия позволяет сократить время на прекращение горения дуги и предоставляет ряд преимуществ, в сравнении с другими типами коммутационных аппаратов. Но чрезмерные коммутационные перенапряжения могут привести к деформации поверхности, что будет препятствовать нормальному замыканию контактов, увеличит переходное сопротивление и вызовет перегрев внутри вакуумной камеры.

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.
Читайте так же:
Ящик для выключателя массы

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

Разновидности вакуумных выключателей [ править | править код ]

  • вакуумные выключатели до 35 кВ;
  • вакуумные выключатели выше 35 кВ;
  • вакуумные выключатели нагрузки — современная замена автогазовым выключателям нагрузки;
  • Вакуумные контакторы до и свыше 1000 В.

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.

Установка ВВ

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.

5. Особенности эксплуатации

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

К общим рекомендациям можно отнести:

  • Необходимость периодической проверки скорости срабатывания;
  • Использование для установки силовых розеток;
  • Необходимость проверки корректности работы после скачков напряжения;
  • При поломке в первую очередь проверяется на состояние контактов и проводки.
Читайте так же:
Насос с поплавковым выключателем для канализации

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.

Выключатель серииНоминальное напряжение, кВ.Номинальный ток, АТок отключения, АТермическая стойкость, кАДинамическая стойкость, кА
ВВЭ-М-1010 – 11630, 1000, 1600, 2000, 2500, 315020; 31,5; 31,5; 4020; 31,5; 31,5; 4051, 81, 81, 128
BB/AST 10-12,5/100010 — 12100012,512,532
BB/TEL-10-12,5/1000 У210100012,512,532
15ADV20 AA3F113,8 — 151200202038
ВВЭЛ-110-20/1600110 — 1261600202041

Источники:

  • Asutpp
  • amperof.ru
  • SYL.ru
  • MegaObzor.com
  • Студопедия
  • cyberpedia.su
  • Энерготехмонтаж
  • studopedia.su

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

Список использованной литературы

  • Солянкин А. Г., Павлов М. В., Павлов И. В., Желтов И. Г. «Теория и конструкции выключателей» 1982.
  • Кравченко А. Н., Метельский В. П., Рассальский А.Н. «Высоковольтные выключатели 6—10 кВ» 2006
  • К.А. Набатов, В.В. Афонин «Высоковольтные вакуумные выключатели распределительных устройств» 2010

Управление выключателем

Для контроля за положением контактов выключателя (вкл/выкл) используется отдельный электронный прибор. На нем располагаются необходимые для переключения кнопки и дисплей, отображающий текущее состояние выключателя.

При возникновении аварийной ситуации контроль над действиями переходит к системе РЗиА. Релейная защита подаст команду на выключение в случае перегрузки, КЗ или любых других проблем с питающей сетью или потребителем.

Управление вакуумным выключателем по месту

ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА (ТТК)

МОНТАЖ ВАКУУМНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ВВ/TEL

I. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. Типовая технологическая карта (именуемая далее по тексту ТТК) — комплексный организационно-технологический документ, разработанный на основе методов научной организации труда для выполнения технологического процесса и определяющий состав производственных операций с применением наиболее современных средств механизации и способов выполнения работ по определённо заданной технологии. ТТК предназначена для использования при разработке Проектов производства работ (ППР), Проектов организации строительства (ПОС) и другой организационно-технологической документации строительными подразделениями. ТТК является составной частью Проектов производства работ (далее по тексту — ППР) и используется в составе ППР согласно МДС 12-81.2007.

1.2. В настоящей ТТК приведены указания по организации и технологии производства работ по монтажу вакуумного выключателя ВB/TEL.

Определён состав производственных операций, требования к контролю качества и приемке работ, плановая трудоемкость работ, трудовые, производственные и материальные ресурсы, мероприятия по промышленной безопасности и охране труда.

1.3. Нормативной базой для разработки технологической карты являются:

Читайте так же:
Перенос выключателей по евростандарту

— строительные нормы и правила (СНиП, СН, СП);

— заводские инструкции и технические условия (ТУ);

— нормы и расценки на строительно-монтажные работы (ГЭСН-2001 ЕНиР);

— производственные нормы расхода материалов (НПРМ);

— местные прогрессивные нормы и расценки, нормы затрат труда, нормы расхода материально-технических ресурсов.

1.4. Цель создания ТТК — дать рекомендуемую нормативными документами схему технологического процесса при производстве монтажных работ по монтажу вакуумного выключателя ВB/TEL, с целью обеспечения их высокого качества, а также:

— снижение себестоимости работ;

— сокращение продолжительности строительства;

— обеспечение безопасности выполняемых работ;

— организации ритмичной работы;

— рациональное использование трудовых ресурсов и машин;

— унификации технологических решений.

1.5. На базе ТТК разрабатываются Рабочие технологические карты (РТК) на выполнение отдельных видов работ (СНиП 3.01.01-85* "Организация строительного производства") по монтажу вакуумного выключателя ВB/TEL.

Конструктивные особенности их выполнения решаются в каждом конкретном случае Рабочим проектом. Состав и степень детализации материалов, разрабатываемых в РТК, устанавливаются соответствующей подрядной строительной организацией, исходя из специфики и объема выполняемых работ.

РТК рассматриваются и утверждаются в составе ППР руководителем Генеральной подрядной строительной организации.

1.6. ТТК можно привязать к конкретному объекту и условиям строительства. Этот процесс состоит в уточнении объемов работ, средств механизации, потребности в трудовых и материально-технических ресурсах.

Порядок привязки ТТК к местным условиям:

— рассмотрение материалов карты и выбор искомого варианта;

— проверка соответствия исходных данных (объемов работ, норм времени, марок и типов механизмов, применяемых строительных материалов, состава звена рабочих) принятому варианту;

— корректировка объемов работ в соответствии с избранным вариантом производства работ и конкретным проектным решением;

— пересчёт калькуляции, технико-экономических показателей, потребности в машинах, механизмах, инструментах и материально-технических ресурсах применительно к избранному варианту;

— оформление графической части с конкретной привязкой механизмов, оборудования и приспособлений в соответствии с их фактическими габаритами.

1.7. Типовая технологическая карта разработана для инженерно-технических работников (производителей работ, мастеров, бригадиров) и рабочих, выполняющих работы в III-й температурной зоне, с целью ознакомления (обучения) их с правилами производства работ по монтажу вакуумного выключателя ВB/TEL, с применением наиболее современных средств механизации, прогрессивных конструкций и способов выполнения работ.

II. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Технологическая карта разработана на комплекс работ по монтажу вакуумного выключателя ВB/TEL.

2.2. Работы по монтажу вакуумного выключателя ВB/TEL выполняются механизированным отрядом в одну смену, продолжительность рабочего времени в течение смены составляет:

2.3. При монтаже вакуумного выключателя ВB/TEL выполняют следующие работы:

— проверка наличия видимого разрыва главной цепи на разъединителях;

— устройство заземления участков главной цепи подходящих к выключателю;

— блокировка команды на включение от цепи РЗА;

— демонтаж масляного выключателя.

2.4. При монтаже вакуумного выключателя в качестве основных материалов используются: электроды 4,0 мм Э-42 по ГОСТ 9466-75.

2.5. Технологической картой предусмотрено выполнение работ комплексным механизированным звеном в составе: бортовой автомобиль УАЗ-3303 (колесная формула 44, грузоподъемность m=1225 кг, вес машины m=1845 кг, габаритные размеры 447721002355 мм, мощность двигателя N=112 л.с.); автомобильный полноповоротный кран КС-35714 "Ивановец" (=16,0 т, телескопическая стрела =9,0 м, колесная формула 66); сварочный генератор (Honda) EVROPOWER ЕР-200Х2 (однопостовый, бензиновый, Р=200 А, Н=230 В, m=90 кг); электрическая шлифовальная машинка PWS 750-125 фирмы Bosch (Р=1,9 кг; N=750 Вт).

Читайте так же:
Тип выключатель для асинхронного двигателя

Рис.1. Автомобильный кран КС-35714

Рис.2. Бортовой автомобиль УАЗ-3303

Рис.3. Генератор EVROPOWER ЕР-200Х2

2.6. Работы по монтажу вакуумного выключателя ВB/TEL следует выполнять, руководствуясь требованиями следующих нормативных документов:

Вакуумный выключатель

Вакуумный выключатель — высоковольтный выключатель, в котором вакуум служит средой для гашения электрической дуги. Вакуумный выключатель предназначен для коммутаций (операций включения-отключения) электрического тока — номинального и токов короткого замыкания (КЗ) в электроустановках.

Vv tel 6-10 кВ.jpg

Содержание

История создания

Первые разработки вакуумных выключателей были начаты в 30-е годы XX века, действующие модели могли отключать небольшие токи при напряжениях до 40 кВ. Достаточно мощные вакуумные выключатели в те годы так и не были созданы из-за несовершенства технологии изготовления вакуумной аппаратуры и, прежде всего, из-за возникших в то время технических трудностей по поддержанию глубокого вакуума в герметизированной камере.

Для создания надежно работающих вакуумных дугогасительных камер, способных отключать большие токи при высоком напряжении электрической сети, потребовалось выполнить обширную программу исследовательских работ. В ходе проведения этих работ примерно к 1957 г. были выявлены и научно объяснены основные физические процессы, происходящие при горении дуги в вакууме.

Переход от единичных опытных образцов вакуумных выключателей к их серийному промышленному производству занял еще два десятилетия, поскольку потребовал проведения дополнительных интенсивных исследований и разработок, направленных, в частности, на отыскание эффективного способа предотвращения опасных коммутационных перенапряжений, возникавших из-за преждевременного обрыва тока до его естественного перехода через нуль, на решение сложных проблем, связанных с распределением напряжения и загрязнением внутренних поверхностей изоляционных деталей осаждавшимися на них парами металла, проблем экранирования и создания новых высоконадежных сильфонов и др.

В настоящее время в мире налажен промышленный выпуск высоконадежных быстродействующих вакуумных выключателей, способных отключать большие токи в электрических сетях среднего (6, 10, 35 кВ) и высокого напряжения (до 500 кВ включительно).

Принцип действия

Silk-film.pngВнешние видеофайлы
Отключение выключателя
(видеофайлы размещены на сайте www.tavrida.ru)
Silk-film.pngРабота привода вакумного выключателя
Silk-film.pngИллюстрация процесса отключения внутри вакуумной камеры

Поскольку разрежённый газ (10 −6 …10 −8 Н/см²) обладает электрической прочностью, в десятки раз превышающей прочность газа при атмосферном давлении, то это свойство широко используется в высоковольтных выключателях: в них при размыкании контактов в вакууме сразу же после первого прохождения тока в дуге через ноль изоляция восстанавливается, и дуга вновь не загорается.

Vv v-razreze.jpg

В момент размыкания контактов в вакуумном промежутке коммутируемый ток инициирует возникновение электрического разряда — вакуумной дуги, существование которой поддерживается за счет металла, испаряющегося с поверхности контактов в вакуумный промежуток. Плазма, образованная ионизированными парами металла, проводит электрический ток, поэтому ток протекает между контактами до момента его перехода через ноль. В момент перехода тока через ноль дуга гаснет, а оставшиеся пары металла мгновенно (за 7—10 микросекунд) конденсируются на поверхности контактов и других деталей дугогасящей камеры, восстанавливая электрическую прочность вакуумного промежутка. В то же время на разведенных контактах восстанавливается приложенное к ним напряжение (см. иллюстрацию процесса отключения).

Читайте так же:
Проходные двухклавишного выключателя легранд

Вакуумные выключатели

Вакуумные выключатели современного типа позволяют повысить качественные характеристики поставляемой потребителям электроэнергии за счет гашения дуги в специальной среде. Оборудование принято считать самым эффективным, оно используются в качестве базовой комплектации на вновь возводимых электрических подстанциях, а также постепенно заменяют устаревшее коммутационное оборудование на уже установленных подстанциях.

В вакуумной среде дуга гасится более эффективно, в итоге удается значительно сократить вероятность возникновения аварийной ситуации, а также снизить общие финансовые затраты на техобслуживание подстанций.

Разновидности выключателей вакуумного типа

Вакуумные выключатели, использующиеся в современных электрических подстанциях, можно схематично разделить на несколько видов в зависимости от показателей напряжения, при которых они могут работать. В зависимости от рабочего напряжения выделяют следующие разновидности выключателей:

  • Оборудование для сетей на 6-10 кВ;
  • Устройства, рассчитанные на напряжение в 35 кВ;
  • Оборудование на 110-220 кВ.

Еще один критерий подразделения оборудования – максимальная мощность отключаемого от сети потребителя.

Где применяются вакуумные выключатели

Производство вакуумных выключателей началось довольно давно, при этом модели, выпущенные в продажу во времена СССР, отличались несовершенной конструкцией и отключали сеть при возникновении относительно небольших перегрузок. Современные выключатели производятся из материалов, устойчивых к термическому и механическому воздействию, в итоге оборудование выделяется повышенной надежностью и может использоваться в различных бытовых и производственных сферах.

Чаще всего вакуумные выключатели используются в следующих сферах:

  • В электрических станциях и распределительных подстанциях;
  • В металлургической промышленности в печных установках для плавки металла;
  • В нефтегазовой и химической сфере в районе пунктов перекачки топлива;
  • На горнодобывающих предприятиях на трансформаторных подстанциях, которые питают комбайны, экскаваторы и прочее специализированное оборудование;
  • На вторичных и первичных цепях тяговых подстанций в железнодорожном транспорте.

За счет своих преимуществ оборудование постепенно вытесняет с рынка воздушные и масляные выключатели, которые имеют устаревшую конструкцию и не гарантируют потребителям необходимые эксплуатационные характеристики.

Как выбрать вакуумный выключатель

Выбирая вакуумный выключатель для тех или иных нужд, стоит руководствоваться следующими параметрами оборудования:

  • Напряжение в сети. От данного показателя зависит, какой тип изоляции должен использоваться в выключателе;
  • Степень устойчивости к короткому замыканию;
  • Стойкость к термическому воздействию. Данный показатель особо важен в тех случаях, если монтаж оборудования производится в удаленных местах и доступ к устройству в случае аварии осуществляется не сразу;

Климатическое исполнение корпуса (учитывайте, какая рабочая температура воздуха и влажность будут на территории, где будет устанавливаться и использоваться вакуумный выключатель).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector