Com-ip.ru

КОМ IP
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Высоковольтные вакуумные выключатели конструкция

Конструкция, принцип действия и основные технические характеристики вакуумных высоковольтных выключателей ВБЭ-10-31,5

Устройство и работа выключателя

Выключатель представляет собой аппарат трёхполюсного исполнения с функционально зависимыми полюсами со встроенным приводом. Операции включения осуществляются приводом прямого действия за счет тягового усилия электромагнита включения (выключателей с электромагнитным приводом) или приводом косвенного действия за счёт тягового усилия пружины включения (выключателей с пружинным приводом). Отключение выключателя (в том числе автоматическое отключение при токах короткого замыкания или перегрузках) осуществляется за счет энергии, запасенной пружиной отключения выключателя при включении.

Гашение дуги в выключателе осуществляется вакуумными дугогасительными камерами (КДВ). Электрическая дуга, благодаря специальной форме контактов, создающих собственное продольное (аксиальное) магнитное поле с диффузионной формой горения дуги, распадается и гасится при переходе тока через ноль. Благодаря высокой электрической прочности вакуумного промежутка в течение долей секунды между контактами восстанавливается напряжение.

Выключатель состоит из трех полюсов, закрепленных на корпусе привода выключателя. Каждый полюс содержит вакуумную дугогасительную камеру, механизм дополнительного поджатия контактов КДВ и токовыводы.

1) Пружинный привод состоит из электромагнита взвода пружины, пружины включения, электромагнита включения, блока механических защёлок, демпфирующего гидравлического устройства, электромагнита отключения и аварийных расцепителей. Электрическая схема блока питания и управления выключателем собрана на панели, закреплённой в корпусе привода.

2) Электромагнитный привод состоит из электромагнита включения, блока механических защёлок, демпфирующего гидравлического устройства, электромагнита отключения и аварийных расцепителей. Электрическая схема блока питания и управления выключателем собрана на панели, закреплённой в корпусе выключателя.

Включение выключателя

В исходном положении контакты камеры дугогасительной вакуумной разомкнуты, выключатель удерживается отключающей пружиной в отключенном положении.

1) Оперативное включение выключателя с пружинным приводом производится нажатием кнопки «ВКЛ» или подачей напряжения на включающий электромагнит, при этом пружина включения, предварительно взведённая электромагнитом заводки или вручную, поворачивает вал привода. Рычаги, связанные с валом тяговыми изоляторами, замыкают контакты КДВ и создают усилие поджатия контактов КДВ. Одновременно при повороте вала производится взвод отключающей пружины, переключение блок—контактов узла контактного и постановка на механическую защелку. Происходит включение выключателя. После включения выключателя автоматически подается команда на электромагнит взвода пружины включения.

Для ручного влючения выключателя с пружинным приводом необходимо предварительно рычагом взвести включающую пружину. После чего производится как оперативное, так и неоперативное включение выключателя нажатием на кнопку «ВКЛ».

2) Оперативное включение выключателя с электромагнитным приводом производится подачей напряжения на электромагнит, якорь электромагнита втягивается и поворачивает вал привода. Рычаги, связанные с валом тяговыми изоляторами, замыкают контакты КДВ и создают усилие поджатия контактов КДВ. Одновременно при повороте вала производится взвод отключающей пружины, переключение блок контактов узла контактного и постановка на механическую защёлку. Происходит включение выключателя.

Ручное неоперативное включение выключателя с электромагнитным приводом осуществляется поворотом вала рычагом.

Ручное включение выключателя с электромагнитным приводом под нагрузку запрещается!

Отключение выключателя

При подаче сигнала на электромагнит отключения или аварийного сигнала на один из расцепителей максимального тока, или на расцепитель минимального напряжения, или на расцепитель от независимого источника тока тяги электромагнитов воздействуют на защелку. Блок защелок освобождает вал привода. За счет энергии, запасенной пружинами поджатия контактов КДВ блоков дугогасительных и отключающей пружины, вал привода выключателя возвращается в исходное положение. Происходит отключение выключателя. Механизм привода подготовлен к включению.

Ручное оперативное и неоперативное отключение выключателя осуществляется красной кнопкой «ОТКЛ», расположенной на панели выключателя.

ВБЭ-10-31,5/ 630-1600 УХЛ2

ВБЭ-10-31,5(40)/ 2000-3150 УХЛ2

ВБЭ-10-31,5(40)/ 630-3150; 4000* УХЛ2

ВБЭ(П)-10-31,5(40)/ 630-3150; 4000* УХЛ2

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.

Содержание

  • 1 История создания
  • 2 Принцип действия
  • 3 Разновидности вакуумных выключателей
  • 4 Достоинства и недостатки
  • 5 Ссылки
  • 6 Примечания
  • 7 См. также

История создания [ править | править код ]

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.

Читать еще:  Схема подключения проходного выключателя bticino

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 ещё 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 220 кВ включительно).

Принцип действия [ править | править код ]

Внешние видеофайлы
Устройство и принцип работы
(Видеофайлы, поясняющие работу аппарата)
Работа привода вакуумного выключателя
Иллюстрация процесса отключения внутри вакуумной камеры
Принцип работы выключателя
Как производятся вакуумные дугогасительные 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. 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 на других деталях дугогасящей камеры, восстанавливая электрическую прочность вакуумного промежутка. В то же время на разведенных контактах восстанавливается приложенное к ним напряжение (см. иллюстрацию процесса отключения).

Вакуумный выключатель: основные требования, технические параметры

Вакуумный выключатель — это выключатель, контакты которого размыкаются и замыкаются в оболочке с высоким вакуумом (определение согласно ГОСТ Р 52565-2006).

Пример вакуумного выключателя

Основные (номинальные) параметры

К номинальным параметрам вакуумного выключателя относятся:

  • номинальное напряжение вакуумного выключателя — Uном (соответствующее ему наибольшее рабочее напряжение вакуумного выключателя — Uн.р);
  • номинальный ток вакуумного выключателя — Iном;
  • номинальный ток отключения вакуумного выключателя — Iо, ном;
  • номинальное напряжение цепей управления и вспомогательных цепей привода — Uп, ном.

Значения номинальных параметров вакуумного выключателя выбирают из ряда стандартных значений, приведенных в таблице 1.

Обозначение параметраЗначение параметра
Uном / Uн.р, кВ3/3,6; 6/7,2; 10/12; 15/17,5; 20/24; 24 * /26,5; 27 * /30; 35/40,5; 110/126; 150/172; 220/252; 330/363; 500/525; 750/787
Iном , А200; 400; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3150; 4000; 5000; 6300; 8000; 10000; 12500; 16000; 20000; 25000; 31500
Iо, ном , кА2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250
Uп, ном , ВДля постоянного тока — 24; 48; 110; 220
Для переменного тока (однофазного и трехфазного) частоты 50 Гц — 100 ** ; 120; 230; 400

Примечания к таблице 1:

* Только для выключателей, предназначенных для цепей генераторов.

** Номинальное вторичное напряжение трансформатора напряжения, используемого для питания вспомогательных цепей выключателя (привода).

Технические требования

Требования к электрической прочности изоляции.

Читать еще:  Справочник автоматический выключатель автомат

Нормированные испытательные напряжения изоляции вакуумных выключателей — по ГОСТ 1516.3.

Длина пути утечки внешней изоляции и степень загрязнения изоляции (I, II, II*, III, IV) по ГОСТ 9920 для вакуумных выключателей категории размещения 1 должны быть указаны в ТУ и эксплуатационных документах.

Требования к нагреву.

Требования в отношении нагрева вакуумных выключателей в продолжительном режиме — по ГОСТ 8024.

Установленные ГОСТ 8024 наибольшие допустимые температуры нагрева частей аппаратов и соответствующие превышения температуры не должны быть превышены при следующих условиях:

  • а) для главной цепи — при токе, равном Iном;
  • б) для обмоток электромагнитов цепей управления и вспомогательных цепей, предназначенных для продолжительного режима, и для обмоток минимальных расцепителей напряжения — при напряжении на выводах, равном 1,1 Uп, ном;
  • в) для обмоток максимальных расцепителей тока, встроенных в привод, при наименьшей уставке отключающего тока для данного исполнения расцепителя — при токе, равном: 5,5 А — для исполнения с наименьшей уставкой 5 А; 10 А — для исполнения с наименьшей уставкой 10 А и более;
  • г) для контактов, контактных зажимов и других элементов вспомогательных цепей, предназначенных для работы в продолжительном режиме, — при токе 10 А; для элементов цепей с малым потреблением (до 0,5 А) — при токе 1 А.

Наибольшие допустимые температуры и соответствующие превышения температур обмоток и других элементов вспомогательных цепей (кроме электродвигателей), предназначенных для кратковременного режима (только в процессе операции включения или отключения вакуумного выключателя), должны соответствовать требованиям ГОСТ 8024 после 10-кратного срабатывания при напряжении на выводах, равном 1,1 Uп, ном (для обмоток включающих электромагнитов приводов зависимого действия — при напряжении Uп, ном), при интервале между моментами подачи напряжения 10 с или, если конструкция не позволяет обеспечить интервал 10 с, — при минимально возможном интервале.

Если в цепи обмоток или в цепи таких элементов отсутствуют блок-контакты или другие коммутационные устройства, автоматически снимающие импульс на срабатывание, то обмотки должны выдерживать приложение напряжения 1,1 Uп, ном один раз в течение 15 с.

Наибольшие допустимые температуры и соответствующие превышения температур частей электродвигателей приводов должны соответствовать требованиям ГОСТ 183 после 10-кратного срабатывания привода при напряжении на зажимах двигателя, равном Uп, ном, с минимально возможными интервалами времени между моментами подачи напряжения.

Требования к механической работоспособности.

Вакуумный выключатель должен выполнять следующие механические операции и (или) циклы операций при условиях, указанных ниже, и с характеристиками работы механизма выключателя, обеспечивающими нормированные параметры коммутационной способности выключателя:

  • а) включение (В);
  • б) отключение (О);
  • в) включение-отключение (ВО), в том числе без преднамеренной выдержки времени между В и О;
  • отключение-включение (ОВ) при любой бесконтактной паузе, начиная от tбк, соответствующей tбт .
  • д) отключение-включение-отключение (ОВО) с интервалами между операциями согласно требованию перечислений в) и г).

Требуемые характеристики работы механизма вакуумного выключателя с предельными отклонениями от их нормированных значений должны указываться в ТУ и эксплуатационных документах.

Примечание — Требования перечислений г) и д) относятся только к вакуумным выключателям, предназначенным для работы при автоматическом повторном включении (АПВ).

Отключение вакуумного выключателя должно обеспечиваться при напряжении на зажимах цепи управления отключением в диапазоне, ограниченном нижним и верхним пределами (в процентах номинальных значений указанных величин):

  • а) при питании электромагнитов постоянным током — от 70% до 110%;
  • б) при питании электромагнитов переменным током, а также постоянным током при подключении электромагнитов к сети переменного тока через выпрямительные устройства — от 65% до 120%.

Собственные времена отключения и включения вакуумного выключателя, разновременность замыкания и размыкания контактов полюсов и разрывов следует указывать в эксплуатационных документах.

При отсутствии специальных указаний наибольшая разница между моментами замыкания контактов полюсов при включении не должна превышать 0,005 с, наибольшая разница между моментами размыкания контактов полюсов вакуумных выключателей при отключении не должна превышать 0,0033 с, наибольшая разница между моментами размыкания контактов разрывов одного полюса для вакуумных выключателей с несколькими разрывами при отключении не должна превышать 0,0025 с.

Читать еще:  Abb рамки для выключателей

При необходимости в ТУ и эксплуатационных документах следует также указывать требуемые значения с допустимыми отклонениями для скоростей включения и отключения вакуумного выключателя, электрических сопротивлений и токов потребления электромагнитов включения и отключения, контактного нажатия пружин размыкаемых контактов, а также минимального напряжения, минимального давления и минимального натяжения пружин, при которых обеспечивается выполнение вакуумным выключателем операций отключения и включения.

Вакуумные выключатели категории размещения 1 должны нормально работать в условиях гололеда при толщине корки льда до 20 мм и ветре скоростью до 15 м/с, а при отсутствии гололеда — при ветре со скоростью до 40 м/с.

Требования к стойкости при сквозных токах короткого замыкания.

Вакуумный выключатель во включенном положении должен выдерживать без повреждений, могущих препятствовать его исправной работе, электродинамическое и термическое воздействие сквозных токов короткого замыкания с параметрами вплоть до следующих нормированных значений:

  • а) наибольший пик (ток электродинамической стойкости) iд , значение которого должно быть не менее 2,5 Iо, ном;
  • б) среднеквадратичное значение тока за время его протекания (ток термической стойкости) IТ, значение которого должно быть не менее Iо, ном;
  • в) время протекания тока (время короткого замыкания) tк,з, которое рекомендуется выбирать из ряда: 1, 2 или 3 с.

Обмотки и другие элементы цепей максимального расцепителя тока, встроенных в привод, должны при подтянутом якоре выдерживать без повреждений протекание тока, равного 150 А, в течение 1 с — для расцепителей мгновенного действия на уставке отключающего тока менее 80 А и в течение 2 с — для расцепителей с выдержкой времени, а обмотки электромагнитов расцепителей мгновенного действия на уставке отключающего тока 80 А и более должны выдерживать протекание тока 250 А в течение 1 с.

Требования к конструкции.

  • Контактные зажимы выводов вакуумного выключателя должны соответствовать требованиям ГОСТ 10434, ГОСТ 21242 и ГОСТ 24753.
  • Выключатель (полюс выключателя) должен иметь контактную площадку для подсоединения заземляющего проводника и заземляющий зажим (зажимы) по ГОСТ 21130 и ГОСТ 12.2.007.3 с указанием знака заземления.
  • Металлические части, подвергающиеся воздействию климатических факторов внешней среды, при необходимости должны иметь защитные покрытия с учетом условий эксплуатации по ГОСТ 15150 и срока службы изделия.
  • Выключатель (полюс выключателя) должен иметь указатель включенного и отключенного положений, выполненный в соответствии с ГОСТ 12.3.007.3.
  • В выключателях должны быть установлены счетчики числа срабатываний.
  • Вакуумные выключатели должны иметь коммутирующие контакты для внешних вспомогательных цепей в количестве не менее 12, установленные в местах, доступных для осмотра и ремонта.
  • Конструкция вакуумных выключателей климатических исполнений ХЛ и УХЛ должна в дополнение к требованиям настоящего стандарта соответствовать требованиям ГОСТ 17412.
  • Внутренние элементы вакуумных выключателей категории размещения 1 (изоляции, механизмы, электрические устройства и др.) должны быть защищены от попадания в них атмосферных осадков.
  • Вакуумные выключатели категории размещения 1 или 2, имеющие внутренние изоляционные полости, не заполненные постоянно изоляционной жидкостью или сжатым газом, должны иметь устройства (например вентиляционное, нагревательное или осушительное) для исключения конденсации влаги (при колебаниях температуры окружающего воздуха), которая может вызвать перекрытия изоляции.
  • Выключатели, требующие применения подогрева при пониженных температурах окружающего воздуха, должны иметь подогревательные устройства — одно- или многоступенчатые и средства для их ручного или автоматического включения и отключения. Температура окружающего воздуха, при которой включают эти устройства (ступени), должна быть указана изготовителем в эксплуатационных документах.

Число коммутирующих контактов для внешних цепей, в том числе замыкающих, размыкающих и переключающих, должно быть указано в ТУ и в эксплуатационных документах изготовителя.

В вакуумных выключателях герметичность дугогасительных камер и необходимое давление остаточных газов в них должны обеспечиваться конструкцией и технологией изготовления, в результате чего достигается сохранение электрической прочности между разомкнутыми контактами в течение всего срока службы и не требуется постоянного автоматического контроля вакуума.

Значения остаточного давления газов в вакуумных дугогасительных камерах должны быть указаны в технических документах.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector