Ele-prof.ru

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

Вакуумные выключатели

Вакуумные выключатели

В настоя­щее время выключатели с вакуумными и элегазовыми дугогасящими устройствами (ДУ) начинают все больше вытес­нять масляные, электромагнитные и воздушные выключа­тели. Дело в том, что ДУ вакуумные и элегазовые не тре­буют ремонта по крайней мере в течение 20 лет, в то время как в масляных выключателях масло при отключениях за­грязняется частицами свободного углерода и, кроме того, изоляционные свойства масла снижаются из-за попадания в него влаги и воздуха. Это приводит к необходимости сме­ны масла не реже 1 раза в 4 года. Дугогасящие устройства электромагнитных выключателей примерно в эти же сроки требуют очистки от копоти, пыли и влаги; ДУ вакуумных и элегазовых выключателей заключены в герметичные обо­лочки, и их внутренняя изоляция не подвергается воздейст­вию внешней среды. Электрическая дуга при отключениях в вакууме или в элегазе также практически не снижает свойств дугогасящей и изолирующей среды.

Современные выключатели должны обладать коммута­ционными и механическими ресурсами, обеспечивающими межремонтный период в эксплуатации 15—20 лет. Эти ус­ловия трудно выполнимы при традиционных методах гаше­ния дуги в масле или воздухе. Возможности дальнейшего существенного совершенствования выключателей с тради­ционными способами гашения дуги практически исчерпаны. Однако выпуск этих выключателей пока будет продол­жаться из-за того, что технология их изготовления проста и цена их ниже вновь осваиваемых воздушных и элегазо­вых выключателей.

В СССР разработаны и с 1980 г. серийно изготовляются вакуумные выключатели на напряжение 10 кВ с номиналь­ными токами отключения до 80 кА.

Конструкция вакуумных выключателей (ВВ) типа ВБЭ разработана применительно к конструкции шкафов КРУ с маломасляным выключателем. Шкафы КРУ с ВВ могут использоваться совместно со шкафами КРУ с маломасляными выключателями. При питании вспомогательных цепей на выпрямленном токе (встроенный электромагнитный привод зависимого действия, непосредственно использующий электрическую энергию выпрямленного тока) для обеспечения полного включения ВВ необходимо использовать устрой­ства комплектного питания типа УКП2, ВАЗП . Вакуумные выключатели типа ВБЭ предназначены для использования в промышленных и сетевых установках с частыми коммутационными операциями. Модернизация ВБЭ предусматривает верхнюю компоновку встроенного привода ВВ, улучшающую условия технического обслужи­вания.

Вакуумные выключатели типа ВБТЭ и ВБТП предназна­чены для использования в экскаваторах, передвижных электростанциях на автомобильном ходу, буровых установ­ках, роторных комплексах, насосных станциях и других электроустановках. Они выполнены в виде выдвижного эле­мента шкафа КРУ, содержат выпрямительный мост для пи­тания отключающего электромагнита, включающий контак­тор, цепи заряда конденсатора отключения, блокировку от многократных повторных включений и элементы блокировок от ошибочных операций с выкатным элементом. Выключа­тели имеют фиксированный расцепитель, который обеспе­чивает возможность отключения выключателя только из полностью включенного положения в отличие от свободно­го расцепителя у выключателей типа ВБЭ (свободный рас­цепитель обеспечивает возвращение главных контактов вы­ключателя в отключенное положение и фиксацию их в этом положении в случае, даже если при этом удерживается команда на включение). Достоинством выключателей типа ВБТЭ и ВБТП является верхняя компоновка встроенного электромагнитного привода, которая обеспечивает удобст­во технического обслуживания в эксплуатации.

На напряжение 10 кВ разработаны вакуумные дугогасительные камеры (ВДК) с токами отключения 40 и 50 кА. На рис. 1.1 показан схематический разрез вакуумной дугогасительной камеры с поперечным магнитным дутьем с сер­повидными контактами, применяемой в вакуумных выклю­чателях на номинальные напряжения 10 кВ с номинальным током 1600 А и током отключения до 31,5 кА. Поперечное магнитное поле быстро перемещает дугу, что позволяет уменьшить износ контактов и улучшает процесс гашения дуги.

Читайте так же:
Выключатели управляемые ногой или ладонью руки

..Рис 1.1 Вакуумная дугогасительная камера вакуумного выключателя на 10 кВ,1600А

а- схематический разрез камеры; б- контактная система камеы;1-контакты; 2-дугогасящие электроды; 3-зазор между контактами и дугогасящими электродами; 4-медный неподвижный ввод; 5-то же подвижный; 6- концевые фланцы; 7- сильфон из нержавеющей стали; 8- экран, изолированный от вводов; 9-концевые экраны, находящиеся под потенциалом соответствующего ввода; 10-керамические изоляторы;11-металлическая прокладка;12- напрявляющая из силумина

2. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

В последние годы широкое распростра­нение в мировой практике получили вакуум­ные коммутационные аппараты. В них гаше­ние дуги при коммутации электрической цепи осуществляется в вакуумной дугогасительной камере (ВДК) рис 1.1, которая состоит из изоляционной цилиндрической оболочки, снабженной по концам металлическими флан­цами, внутри которой помещаются подвиж­ный и неподвижный контакты и электроста­тические экраны. Неподвижный контакт жестко крепится к одному фланцу, а под­вижный соединяется с другим фланцем силь фоном из нержавеющей стали, обеспечиваю щим возможность перемещения контакта без нарушения герметичности ВДК. Экраны предназначены для защиты оболочки от брызг и паров металла, образующихся при горении дуги а также для выравнивания распределения, напряжения по камере. Оболочка ВДК изготовляется из специальной газоплотной керамики (в некоторых конст­рукциях — из стекла). Внутри оболочки создается вакуум, в ВДК применяют контакты торцевого типа достаточно сложной конфи­гурации, выполненные из специальных спла­вов. В выключателях напряжением до 35 кВ предназначенных для работы в сетях трехфазного переменного тока промышленной частоты, используются три ВДК (по одной на полюс выключателя), снабженные общим приводом — пружинным или электромагнит­ным. При напряжении выше 35 кВ в каждом полюсе выключателя используются несколь­ко ВДК, соединенных последовательно.

Основные достоинства вакуумных вы­ключателей, определяющие их широкое при­менение:

1. Высокая износостойкость при комму­тации номинальных токов и номинальных токов отключения. Число отключений номи­нальных токов вакуумным выключателем (ВВ) без замены ВДК составляет 10-50 тыс.

число отключений номинального тока отключения — 20-200 что в 10 — 20 р аз превыша­ет соответствующие параметры маломасля­ных выключателей

2. Резкое снижение эксплуатационных затрат по сравнению с маломасляными выключателями. Обслуживание ВВ сводится к смазке механизма и привода, проверке износа контактов по меткам 1 раз в 5 лет

или через 5-10 тыс. циклов «включение-отключение».

3. Полная взрыво- и пожаробезопасность и возможность работы в aгр ессивных средах.

4. Широкий диапазон температур окру­жающей среды, в котором возможна работа ВДК

5. Повышенная устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам вследствие малой массы и компактной конструкции аппарата.

6. Произвольное рабочее положение и малые габариты, что позволяет создавать различные компоновки распределительных устройств, в том числе и шкафы с несколькими выключателями при двух-трехъярусном их расположении.

7. Бесшумность, чистота, удобство обслуживания, обусловленные малым выделением энергии в дуге и отсутствием выброса масла, газов при отключении токов КЗ.

8. Отсутствие загрязнения окружающей среды.

9. Высокая надежность и безопасность эксплуатации, сокращение времени на мон­таж.

Читайте так же:
Секционная панель с автоматическим выключателем

К недостаткам ВВ следует отнести по­вышенный уровень коммутационных перенапряжении, что в ряде случаев вызывает необходимость принятия специальных мер по защите оборудования.

3. ВАКУУМНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ 10, 35 KB ДЛЯ КРУ И 110 КВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК С ЧАСТЫМИ КОММУТАЦИЯМИ

Вакуумные выключатели ти­па ВБЭ-10 (рис. 1.2) используются в се­рийных КРУ общепромышленного назначе­ния (типа КМ-1, КМ-1Ф, К-104), климати­ческое исполнение У, категория размещения 3 по ГОСТ 1550-69*.

Разработаны вакуумные выключатели с пружинным приводом для КРУ общепро­мышленного исполнения типа ВБ-10-20/1600 и ВБ-10-31,5/3150 на токи отключения 20 и 31,5 кА соответственно. Отличие этих выключателей от ВБЭ-10 в типе привода.

Кроме перечисленных выключателей вы­пускаются также вакуумные выключатели с номинальным напряжением 10 кВ:

ВБТЭ-10-10/630У2 — для технического пе­ревооружения действующего парка экскава­торов (номинальный ток 630 А, ток отклю­чения 10 кА); ВБТЭ( 2 )-10-20/630-1000 УХЛ2 — для экскаваторов (номинальный ток 630 и 1000 А, ток отключения 20 кА);

ВБТШ- 10-20/630 ХЛ5 — для электроснабже­ния шахт (номинальный ток 630 А, ток отключения 20 кА).

Вакуумные выключатели ВБЛ — 35 выкатного типа (рис. 1.3) разра­ботаны для КРУ напряжением 35 кВ. Кли­матическое исполнение У, категория разме­щения 3 по ГОСТ 15150-69*. Выключатели предназначены для коммутации электриче­ских цепей дуговых сталеплавильных печей и других установок с частыми коммутация­ми в трехфазных сетях переменного тока. Управление выключателем осуществляется электромагнитным приводом (общий на три полюса).

Условное обозначение выключателя — ВБЛ-3 5-31,5/1600 УЗ и ВБЛ-35-3 1,5/2500 УЗ.

Вакуумные выключатели

Вакуумные выключатели состоят из вакуумных дугогасительных камер (ВДК), приводов с приводными механизмами и схем управления (рис. 3.19).

Вакуумные дугогасительные камеры являются важнейшей частью выключателей, определяющей их технические характеристики.

Принцип действия вакуумных дугогасительных камер основан на гашении электрической дуги в вакууме, при давлении остаточных газов 10 -3 —10 -6 Па. В вакуумных дугогасительных устройствах (ДУ) реализуется два очень важных свойства вакуумных промежутков: высокая электрическая прочность (выше, чем у трансформаторного масла) и высокая дугогасительная способность.

В глубоком вакууме дугогасительной камеры выключателя длина свободного пробега молекул и электронов составляет десятки и сотни метров, т. е. во много раз больше, чем расстояние между контактами выключателя.

Рис. 3.19. Вакуумный выключатель BB/Tel

Ударная ионизация в вакуумном промежутке практически отсутствует, поэтому вакуумный промежуток не может служить источником заряженных частиц. Заряженные частицы могут появиться при определенных условиях с поверхностей контактов и других частей вакуумной камеры.

Процесс отключения происходит следующим образом. При размыкании контактов 2 и 3 количество контактных точек между ними уменьшается, а плотность тока, протекающего через контактные точки, растёт.

В результате этого на завершающей стадии размыкания происходит расплавление и испарение материала контактов. В парах металла возникает электрический разряд, переходящий в дуговую стадию. Благодаря низкому давлению в камере происходит интенсивная диффузия (деионизация) дугового столба и дуга гаснет. Частицы испарившегося материала контактов оседают на поверхностях вакуумной камеры. При этом быстро, со скоростью 5¾50 кВ/мкс, восстанавливается электрическая прочность между контактами. Скорость восстановления электрической прочности в вакуумных выключателях выше, чем у других типов выключателей.

Читайте так же:
Выключатель двухклавишный для открытой проводки iek

Герметичность камеры при перемещении подвижного контакта обеспечивается сильфоном 4, который плотно связан с токовводом 5 подвижного контакта и фланцем 6 камеры.

Материал контактов оказывает большое влияние на характеристики выключателя. В настоящее время применяют сплавы меди и хрома или меди с небольшими количествами висмута, железа и бора. Эти сплавы отличаются более высокой электро- и теплопроводностью по сравнению с ранее применявшимися тугоплавкими материалами, например вольфрамом.

При использовании тугоплавких материалов для контактов в газообразное состояние переходит меньшее количество вещества, поэтому дуговой столб распадается быстрее. Однако в этом случае при отключении малых токов погашение дуги возможно при токе до момента перехода тока через нуль. Происходит «срез» тока, что вызывает перенапряжение на оборудовании и может привести к нежелательным последствиям.

Поэтому в настоящее время применяют сплавы меди в качестве материала контактов, чтобы предотвратить перенапряжения в отключаемой цепи. Для защиты изоляционных поверхностей камеры от загрязнения продуктами эрозии контактов устанавливают специальные экраны. Так как контакты находятся в глубоком вакууме, они не окисляются, благодаря чему достигается высокая износостойкость контактов. Они работают без обслуживания в течение всего срока службы камеры.

Благодаря высокой электрической прочности вакуумных промежутков ход подвижных контактов невелик, в пределах 8¾20 мм. Ход контактов у маломасляных выключателей с теми же параметрами, что и у вакуумных выключателей, примерно в 10 раз больше (около 200 мм у выключателя типа ВМП-10).

Характеристики вакуумных выключателей определяются работой контактной системы. При коммутациях происходит эрозия контактных поверхностей. Она тем больше, чем больше отключаемый ток, длительность горения дуги, ниже температура плавления материала контактов и хуже теплоотвод.

Чтобы быстрее погасить дугу, необходима высокая скорость движения подвижного контакта при отключении и включении. Такая необходимость при включении вызвана тем, что при сближении контактов перед замыканием происходит пробой межконтактного промежутка с переходом в дугу так же, как и при отключении. При медленном сближении контактов тепловыделение увеличивается, может возникнуть оплавление контактов. По этой же причине нежелательна вибрация контактов после замыкания, так называемый дребезг контактов. Достаточно большое сжатие контактов в замкнутом состоянии устраняет дребезг и способствует уменьшению переходного электрического сопротивления.

Преимущества вакуумных выключателей: высокая износостойкость при коммутации номинальных токов и токов КЗ; снижение эксплуатационных затрат, простота эксплуатации; быстрое восстановление электрической прочности — (10¾50) х 10 3 В/мкс; взрыво- и пожаробезопасность; повышенная устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам; произвольное рабочее положение вакуумной дугогасительной камеры (ВДК) в конструкции выключателя; бесшумность, чистота (удобство обслуживания), отсутствие загрязнения окружающей среды; высокое быстродействие, применение для работы в любых циклах АПВ; сравнительно малые массы и габариты, небольшие динамические нагрузки на конструкцию при работе из-за относительно малой мощности привода; легкая замена ВДК.

К недостаткам можно отнести: возможные коммутационные перенапряжения при отключении малых индуктивных токов; трудности при создании и изготовлении, связанные с созданием контактных материалов, сложностью вакуумного производства, склонностью материалов контактов к сварке в условиях вакуума; большие вложения, необходимые для осуществления технологии производства, и поэтому большая стоимость по сравнению с масляными выключателями.

Вакуумные выключатели (реферат)

Рис 1.1 Вакуумная дугогасительная камера вакуумного выключателя на 10 кВ,1600А

Читайте так же:
Автоматические выключатели кэаз с25

Рис 1.3 Вакуумный выключатель типа ВБЛ-35

ПараметрНорма
Номинальное напряжение, кВ35
Наибольшее рабочее напря­жение, кВ40,5
Номинальный ток сборных шин, А1600, 2500
Номинальный ток главных цепей шкафов, А630, 1600,2500
Электродинамическая стой­кость, кА80
Термическая стойкость (2 с), кА31,5

  • высокий механический и коммутационный ресурс;
  • малые габариты и вес;
  • небольшое потребление энергии по цепям управления;
  • возможность управления по цепям постоянного, выпрямленного и переменного оперативного тока;
  • простота встраивания в различные типы КРУ и КСО и удобство организации необходимых блокировок;
  • отсутствие необходимости ремонта в течение всего срока службы;
  • доступная цена.

6.3.Конструктивные особенности


Вакуумные выключатели серии BB/TEL – это коммутационные аппараты нового поколения, в основе принципа действия которых лежит гашение возникающей при размыкании контактов электрической дуги в глубоком вакууме, а фиксация контактов вакуумных дугогасительных камер (ВДК) в замкнутом положении осуществляется за счет остаточной индукции приводных электромагнитов («магнитная защелка»).

6.4.Включение выключателя

6.5.Отключение выключателя

Принцип работы вакуумного выключателя

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

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

Какие бывают вакуумные выключатели

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

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

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

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

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

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

Благодаря конструктивным особенностям выключатель обладает рядом преимуществ:

  • при работе от сети потребляет малое количество энергии;
  • обеспечен функцией телесигнализации;
  • надежный в эксплуатации;
  • не требует ремонта в период своей службы, срок которой составляет 25 лет;
  • устанавливается в любых электрошкафах различной модификации;
  • безопасен в использовании для окружающей среды.
Читайте так же:
Внутренний выключатель ду fit 4bs

Как работает вакуумный выключатель

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

Вакуумный выключатель: принцип работы

Принцип работы вакуумного выключателя

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

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

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

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

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

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

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

Область применения

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

Принцип работы вакуумного выключателя

Принцип работы вакуумного выключателя

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

Плюсы вакуумного переключателя

Вакуумный выключатель имеют ряд преимуществ:

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

Кроме этого отмечают ряд дополнительных плюсов:

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

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

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector