Вакуумный выключатель 10 кв принцип работы: Принцип работы вакуумного выключателя

alexxlab | 07.07.2023 | 0 | Разное

Принцип работы вакуумного выключателя

Высоковольтные вакуумные выключатели

• Высоковольтные вакуумные выключатели
• Типы вакуумных выключателей
• Принцип действия
• Конструкция
• Принцип работы
• Принцип действия вакуумного выключателя
• Конструкции вакуумных выключателей
• Источники:

Для повышения качества поставляемой от электрических сетей энергии, распределительные устройства комплектуются современными высоковольтными выключателями с вакуумной дугогасительной средой. Благодаря качественному отличию от устаревших автоматических выключателей, вакуумная аппаратура используется и для вновь возводимых подстанций, и для замены коммутационного оборудования на уже существующих.

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.

Выключатель рассчитан на:

1. нормальный режим работы;
2. аварийный, то есть должен выдерживать  кратковременные  токи короткого замыкания.

Принцип действия

Механизм гашения дуги в вакуумных выключателях основан на высокой электрической прочности и усиленных диэлектрических свойствах вакуума. В момент размыкания контактов  в вакуумном промежутке возникает электрическая дуга, которая поддерживается за счет металла, испаряющегося с поверхности контактов. При переходе тока через ноль, происходит гашение дуги и восстановление диэлектрических свойств вакуумного промежутка, и дуга между разомкнутыми контактами  больше не возникает. Из-за большой электрической прочности вакуума гашение дуги может произойти до перехода тока через ноль, это явление называют срезом тока. Срез тока негативно влияет на сеть, так как вызывает коммутационные перенапряжения, которые могут достигать огромных величин.

Конструкция

Вакуумный выключатель состоит из двух основных элементов: подвижного и неподвижного контактов. У прибора есть три полюса, на которые установлены пофазно встроенные электромагнитные приводы. Они размещены на одном основании. Фазные приводы, которые расположены внутри выключателя, соединены механически между собой общим валом, синхронизирующим фазы, предохраняющим от режимов неполных фаз, задействующим дополнительные контакты. Также он механически блокирует соседние распределительные устройства, управляет индикацией положения контактов выключателя.

Принцип работы

Вакуумный выключатель обладает определенным принципом работы.

Когда размыкаются контакты, в промежутке (в вакууме) ток коммутации создает электрический разряд – дугу.

Ее существование поддерживается за счет испаряющегося металла с поверхности самих контактов в промежуток с вакуумом.

Образованная парами ионизированного металла плазма – проводящий элемент. Она поддерживает условия протекания электрического тока. В тот момент, когда кривая переменного тока проходит через ноль, электрическая дуга начинает гаснуть, а пары металла фактически мгновенно (за десять микросекунд) восстанавливают электрическую прочность вакуума, конденсируясь на поверхностях контактов и внутренностях дугогасящей камеры.

В это время восстанавливается напряжение на контактах, которые к тому моменту уже разведены. Если остаются после восстановления напряжения перегретые локальные участки, то они могут стать источниками эмиссии частичек заряженных, что вызовет пробой вакуума и протекание тока. Для этого используют управление дугой, поток тепла равномерно распределяют на контактах.

Принцип действия вакуумного выключателя

Вакуумный выключатель призван обеспечивать:

• надежность прохождения электрического тока номинальной мощности при долговременной работе;
• возможность коммутаций электрооборудования при оперативных переключениях в автоматическом или ручном режиме;
• оперативную ликвидацию аварийных ситуаций в автоматическом режиме.

Две контактные пластины работают в вакууме, который образован при откачке газа из дугоносительной камеры. Таким образом, возникает повышенная электрическая прочность с усиленными диэлектрическими параметрами.

Во время работы между контактами появляется вакуумный промежуток. В нем после нагревания испаряется металл. Ток нагрузки вызывает образование электроразрядов, которые и создают дугу внутри вакуума. Она продолжает развиваться за счет отрыва паров металла. Затем образованные ионы создают плазму.

Конструкции вакуумных выключателей

Конструкции вакуумных выключателей близки к маломасляным и часто отличаются только тем, что имеют вакуумную дугогасительную камеру.

Существует много различных конструкций вакуумных дугогасительных камер.

Одна из распространенных конструкций (рис. 9.16) имеет два изоляционных цилиндрических кожуха 1, 2, снабженных по торцам металлическими фланцами 4 , 15.

Неподвижный контакт 12 при помощи токоввода 13 жестко крепится к фланцу 15, подвижный контакт 11 связан с фланцем 4 при помощи сильфона 5.

Токоподвод 7 подвижного контакта 11 перемещается в направляющих 6 корпуса 8, соединенного с фланцем 4.

Как правило, в конструкции ВДК имеются экраны 3, 9, 10, 14, выполняющие функции повышения электрической прочности камеры за счет выравнивания градиента напряженности электрических полей и защиты внутренних изоляционных частей от металлизации распыленным контактным материалом.

Как следует из рис. 9.14 (кривая 1), электрическая прочность контактного промежутка очень высока. Это приводит к тому, что расстояние между контактами при напряжениях до 35 кВ не превышает 5 мм.

Несмотря на то, что сильфоном создаются определенные усилия на контакт, общее контактное усилие с учетом токов КЗ 40—100 кА в ВДК может достигать 1000—4000 Н.

Вакуумные выключатели находят все более широкое применение, часто заменяя и вытесняя менее надежные и более металло- и материалоемкие масляные и электромагнитные выключатели. 

Источники:

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

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

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

Вакуумные выключатели › Устройство и принцип действия, эксплуатация, выбор, преимущества и недостатки

Для повышения качества поставляемой энергии от электрических сетей, распределительные устройства комплектуются современными высоковольтными выключателями с вакуумной дугогасительной средой.

Благодаря качественному отличию от устаревших автоматических выключателей, вакуумные выключатели используются и для вновь возводимых подстанций, и для замены коммутационного оборудования на уже существующих.

• 1. Назначение
• 2. Устройство и принцип действия
• 3. Принцип гашения электрической дуги
• 4. Преимущества и недостатки вакуумных выключателей
• 5. Особенности эксплуатации
• 6. Особенности выбора
• 7. Сферы применения вакуумных выключателей
• Выводы

Ряд преимуществ вакуумных дугогасительных устройств обуславливается более эффективным принципом гашения дуги и создает предпосылки для предотвращения аварийных режимов энергосистемы и позволяет существенно сократить затраты на обслуживание.

Рисунок 1 – Общий вид вакуумного автоматического выключателя

Вакуумный выключатель — это устройство, предназначенное для эксплуатации в составе электрических высоковольтных сетей. Название он унаследовал от особенности конструкции – вакуумной камеры, благодаря которой достигается моментное гашение электрической дуги. Прибор используют в качестве коммутаторов, призванных выполнять отключение оборудования на случай аварийных ситуаций.

 

1. Назначение

Вакуумные выключатели 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. они 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.

2. 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. Устройство состоит из двух контактов, подведенных под соответствующие потенциалы полюсов.

Один из них выполняется подвижным, а второй – стационарным, как и в других типах выключателей. Силовые контакты вакуумного выключателя располагаются внутри герметичной камеры, способной сохранять вакуум в течение длительного периода времени. Для чего в состав камеры включаются специальные металлические сплавы и керамические добавки.

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.

Рисунок 2 – Конструкция вакуумного выключателя

3. Принцип гашения электрической дуги

При разрыве контактов между поверхностями возникает ионизация пространства. В вакуумных выключателях применяется технология, отличная от воздушных и масляных. Основной принцип основан на том, что в идеальном вакууме отсутствует какое-либо вещество, способное выделять заряженные частицы. 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 и их место занимает пустое пространство с высокой электрической плотностью 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. Однако чрезмерные коммутационные перенапряжения могут привести к деформации поверхности, что будет препятствовать нормальному замыканию контактов, увеличит переходное сопротивление и вызовет перегрев внутри вакуумной камеры.

4. Преимущества и недостатки вакуумных выключателей

Преимущетсва:

• Небольшие габариты, в сравнении с масляными и воздушными выключателями.
• Возможность быстрой замены, особенно в выкатных ячейках.
• Сравнительно низкий уровень шума.
• Экологичность.
• Не требуют периодической компенсации уровня рабочей среды, снижая объемы работ по обслуживанию к минимуму.
• Высокая надежность.

Недостатки:

• Возникновение перенапряжения при отсекании малых индуктивных токов.
• Малый коммутационный ресурс отключения аварийных токов.

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.

6. Особенности выбора

Ввиду наличия высокого спроса на такой вид выключателей, их производство налажено огромным количеством независимых компаний. Это порождает различие конструкций, технических характеристик, а значит, вынуждает использовать определенные критерии выбора:

• Номиналы напряжения, мощности, сопротивления.
• Значения токов отключения, динамической устойчивости.
• Номинал теплового импульса сети.
• Принцип работы бортового микропроцессора.
• Входные/выходные значения сигнала.

7. Сферы применения вакуумных выключателей

• В распределительных электроустановках электрических станций и подстанций.
• В металлургии для питания печных трансформаторов, снабжающих оборудование для выплавки стали.
• 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.

Выводы

Вакуумные выключатели с номинальным напряжением 6, 10 и 35 кВ являются одним из наиболее востребованных сегодня типов коммутационного оборудования высоковольтных сетей. Они более надежны в эксплуатации, долговечны и безопасны для обслуживающего персонала и окружающей среды. Вакуумные выключатели от других видов устройств отличаются относительной простой и надёжной структурой. Поэтому этот вид оборудования служит длительное время без особых нареканий.

Ресурс естественного износа определяется числом операций, равным не менее 20000. При условии своевременного производства технического обслуживания этот ресурс возрастает на 5-10%. Между тем, техническое обслуживание ВВ ограничивается небольшим количеством лёгких операций.

 

 

Принцип действия вакуумного выключателя | Строительство | Рабочая

В принципе вакуумного выключателя вакуум (степень вакуума находится в диапазоне от 10 ^-7 до 10 ^-5 Торр) используется в качестве среды гашения дуги. Поскольку вакуум обеспечивает самую высокую изоляционную прочность, он обладает гораздо лучшими свойствами гашения дуги, чем любая другая среда. Например, при размыкании контактов выключателя в вакууме прерывание происходит при первом нулевом токе, при этом диэлектрическая прочность между контактами нарастает в тысячи раз быстрее, чем у других автоматических выключателей.

Возникновение дуги в вакуумном выключателе и ее гашение можно объяснить следующим образом: Когда контакты выключателя размыкаются в вакууме (от 10 ⁷ до 10 ^-5 торр), возникает дуга. между контактами за счет ионизации паров металла контактов. Однако дуга быстро гаснет, так как образующиеся во время дуги металлические пары, электроны и ионы быстро конденсируются на поверхностях контактов выключателя, что приводит к быстрому восстановлению диэлектрической прочности. Читатель может отметить характерную особенность вакуума как среды гашения дуги. Как только дуга возникает в вакууме, она быстро гаснет из-за высокой скорости восстановления диэлектрической прочности в вакууме.

Конструкция и работа вакуумного выключателя:

На рис. 19.12 показаны части типового вакуумного выключателя. Он состоит из неподвижного контакта, подвижного контакта и дугового экрана, установленных внутри вакуумной камеры. Подвижный элемент соединен с механизмом управления сильфоном из нержавеющей стали. Это обеспечивает постоянную герметизацию вакуумной камеры, чтобы исключить возможность утечки. В качестве внешнего изолирующего тела используется стеклянный сосуд или керамический сосуд. Дугозащитный экран предотвращает ухудшение внутренней диэлектрической прочности, предотвращая попадание паров металла на внутреннюю поверхность внешнего изолирующего покрытия.

При срабатывании выключателя подвижный контакт отделяется от неподвижного, и между контактами возникает дуга. Возникновение дуги связано с ионизацией ионов металлов и во многом зависит от материала контактов. Дуга быстро гаснет, потому что образующиеся во время дуги металлические пары, электроны и ионы диффундируют за короткое время и захватываются поверхностями подвижных и неподвижных элементов и экранов. Поскольку вакуум имеет очень быструю скорость восстановления диэлектрической прочности, гашение дуги в вакуумном выключателе происходит при коротком размыкании контактов (скажем, 0,625 см).

Преимущества вакуумного выключателя:

• Они компактны, надежны и имеют более длительный срок службы.
• Опасностей возгорания нет.
• Нет образования газа во время и после работы.
• Они могут прервать любой ток неисправности. Отличительной особенностью автоматического выключателя является то, что он может полностью отключать любой большой ток короткого замыкания непосредственно перед тем, как контакты достигнут определенного разомкнутого положения.
• Они требуют минимального обслуживания и бесшумны в работе.
• Они успешно выдерживают удары молнии.
• У них низкая энергия дуги.
• Имеют малую инерцию и, следовательно, требуют меньшей мощности для механизма управления.

Использование вакуумного автоматического выключателя:

Для такой страны, как Индия, где расстояния довольно большие и доступ к отдаленным районам затруднен, установка таких наружных, необслуживаемых автоматических выключателей должна иметь определенное преимущество. Вакуумные выключатели используются для наружного применения в диапазоне от 22 кВ до 66 кВ.

Даже с ограниченной мощностью, скажем, от 60 до 100 МВА, они подходят для большинства применений в сельской местности.

Как работают вакуумные выключатели? – Автоматический выключатель оптом

Как работают вакуумные выключатели? – Автоматический выключатель оптом

• Дом
• Автоматические выключатели
• Как работают вакуумные выключатели?

• 25 августа 2017 г.
• Автор: Автоматический выключатель оптом

Вакуумные автоматические выключатели часто используются в электрических системах высокого напряжения для выполнения той же функции, что и выключатели в домашнем электрощите.

Основная функция вакуумного выключателя заключается в отключении питания от электрических розеток в случае короткого замыкания или электрической неисправности, чтобы обеспечить ручное отключение цепей для их ремонта. Примечательной особенностью вакуумных выключателей является то, что они содержат вакуумированные пространства.

Основы выключателя

Чтобы понять, как работают вакуумные автоматические выключатели, важно сначала понять, как работают обычные автоматические выключатели. Основные автоматические выключатели состоят из двух металлических контактов, соединенных между собой подпружиненным механизмом, который действует как расцепитель.

Подпружиненный механизм отключения содержит механический датчик температуры, который контролирует уровень электричества, проходящего через электрические розетки. Механический датчик температуры отключает автоматический выключатель при повышении уровня температуры из-за перегрузки электрических проводников.

Магнитный датчик на подпружиненном расцепляющем механизме отключает выключатель в случае короткого замыкания. Механизм отключения помогает контролировать перегрузку и короткое замыкание, раздвигая контакты, чтобы остановить поток электричества в цепи.

Проблема с искрением

Автоматические выключатели часто образуют дугу между контактами в течение нескольких микросекунд, когда они срабатывают, разъединяя электрические контакты. Дугообразование автоматического выключателя может ионизировать воздух и заставить его проводить электричество или обеспечить путь для прохождения электричества мимо выключателя. Это одна из основных причин, по которой в системах высокого напряжения используются вакуумные выключатели, потому что они не могут быть ионизированы, обеспечивая путь для прохождения электричества мимо выключателя. Хотя вакуумные выключатели также подвержены дуговому разряду, электричество не может пройти через выключатель до того, как контакты оторвутся друг от друга.

Сила вакуума

Как следует из названия, вакуумные выключатели содержат вакуум между контактами. Вакуум — это просто пустое пространство, в котором нет ни твердого тела, ни жидкости, ни газа. Вакуум является одним из лучших доступных изоляторов. В нем нет места для дугового разряда, а электричество не может проходить через вакуум. Следовательно, вакуум является подходящей средой для гашения дуги. В некоторых высоковольтных выключателях для разрыва дуги используется струя воздуха под высоким давлением. Другие заполнены специальным маслом, предотвращающим искрение. Существенным недостатком воздушных дробилок является их высокая сложность. С другой стороны, маслонаполненные выключатели легко воспламеняются и очень токсичны в случае утечки масла.

Применение

Вакуумные автоматические выключатели, воздушные выключатели и маслонаполненные выключатели исключительно хорошо работают в линиях электропередачи, поскольку эти электрические системы срабатывают не очень часто.