Распространённые модели
Впервые промышленные модели вакуумных выключателей стали появляться в США, ФРГ и Великобритании в 60-х годах прошлого века. Они производились компаниями General Electric и Siemens. В нашей стране промышленное производство таких выключателей началось в 1980 г.
Среди первых промышленных моделей, введенных в эксплуатацию, стал вакуумный выключатель марки ВВВ-10-2/320. Он был рассчитан на токи отключения до 2000 А и номинальный ток 320 А. Рабочее напряжение составляло 10 000 В.
На данный момент российские производители занимают лидирующие позиции на отечественном рынке и рынках стран СНГ.
Наиболее известна продукция отечественных предприятий:
- ПО «ЭЛКО».
- «Таврида Электрик».
- ОАО «Самарский трансформатор».
- АО НПП «Контакт».
Среди иностранных производителей наиболее распространенными являются:
- Siemens.
- ABB.
Компания «Таврида Электрик» специализируется на проектировании и выпуске вакуумных коммутационных аппаратов напряжением до 35 кВ. Наиболее популярные модели – вакуумные выключатели BB/TEL-10. Также компания выпускает реклоузеры Smart35 для установки на опорах ВЛ 35 кВ.
Крупнейший отечественный изготовитель вакуумной техники ПО «ЭЛКО» производит выключатели, рассчитанные на работу с напряжением 6-10 кВ (серий ВБСК, ВБЧСЭ, ВБП, ВББ), и на напряжение 35 кВ серии ВБН.
ОАО «Самарский трансформатор» производит вакуумные выключатели марок ВВВСТ-10 и ВВСТ-35 по лицензии компании Siemens, рассчитанные на напряжение 10, 20,35 кВ соответственно.
АО «НПП»Контакт» – один из крупнейших российских производителей вакуумных приборов. Ассортимент выпускаемой продукции включает низковольтные вакуумные автоматические выключатели напряжением 1,14 кВ таких марок: КВТ-1,14-2,5/160, КВТ-1,14-2,5/250, КВТ-1,14-4/400, высоковольтные вакуумные выключатели напряжением 6 кВ, 10 кВ (марки ВБЭ, ВБММ, ВБ, ВБПП), 20 кВ (марки ВБ, ВБХ), 27,5 кВ, 35 кВ (марки ВБС, ВБ, ВБЭТ, ВБД, ВБПК) и 110 кВ (марка ВБП-110 кВ).
Компания Siemens предлагает широкий ассортимент вакуумных выключателей марки SION для применения в электроустановках напряжением от 6 до 20 кВ и вакуумные выключатели марки 3AF напряжением до 40,5 кВ для наружной установки.
Компания АВВ производит вакуумные выключатели для внутренней установки марки VD4 для работы в электроустановках напряжением до 40,5 кВ и выключатели наружной установки марок OVB-SDB, OVB-VBF, PVB/PVB-S.
Из чего состоит оборудование и какие бывают конструкции?
Элегазовый высоковольтный выключатель – это устройство, назначение которого управлять и осуществлять контроль над высоковольтной линией энергоснабжения. Конструкция такого оборудования напоминает механизм масляного устройства, только для гашения применяется соединение газов вместо масляной смеси. Как правило, используется сера. В отличие от масляного прибора, элегазовый не требует особого ухода. Его главным достоинством считается долговечность.
Элегазовые выключатели делятся на:
- Колонковый. Применение такого строения оптимальное только для сети 220 кВ. Это отключающее устройство работает на одну фазу. В конструкцию входит две системы, которые размещаются в емкости с элегазом. Это контактная и дугогасительная система. Также они могут быть как ручными, так и дистанционными. Это считается основной причиной их больших размеров.
- Баковый. По габаритам меньше, чем колонковые. В конструкции имеется дополнительный привод, который имеет несколько фаз. Благодаря этому можно плавно и мягко регулировать включение и выключение напряжения. А из-за того, что в систему встроен трансформатор тока, механизм способен переносить большие нагрузки.
По методу гашения электрической дуги элегазовые силовые выключатели делятся на:
- воздушный, его еще называют автокомпрессионный;
- вращающий;
- продольного дутья.
Устройство и конструктивные особенности
Кроме дугогасящей камеры с контактами в конструкцию полюса вакуумного выключателя входит привод и тяговый изолятор. Для сохранения вакуума внутри дугогасящей камеры применяют сильфон. Он не позволяет проникать другим газам внутрь при движении контакта.
Один из контактов закреплен неподвижно, второй – подвижный. Он получает движение через тяговый изолятор посредством электромагнитного привода. Меняя полярность постоянного тока, подаваемого на электромагнит, можно размыкать или замыкать контакты. Для удержания деталей привода в выбранном положении используется постоянный круговой магнит.
Для обеспечения оптимальной скорости движения якоря и уменьшения переходного сопротивления контактов применяется пружинная система. Привод выключателя собран в одном корпусе, куда также входят кинематическая и электрическая схемы для контроля и управления работой. У выключателя три полюса, которые разделены между собой.
Рисунок 4. Вакуумный выключатель
Рисунок 5. Вакуумный выключатель в разрезе
Управление выключателем осуществляется через блок управления, который выносится на отдельную панель (шкаф) или располагается в корпусе выключателя. Блок управления может быть микропроцессорным или работать на электромеханических реле.
Отличительная конструктивная особенность вакуумных выключателей – длительный срок службы (около 20 лет).
Ресурс по включению и отключению контактов – не менее 20 000 операций. Во время всего срока службы выключатель не требует сложного технического обслуживания. Дугогасящая камера не подлежит ремонту и при необходимости заменяется новой. Конструкция привода предусматривает возможность включения и отключения выключателя вручную.
По исполнению вакуумные выключатели выпускаются для установки как в закрытых распределительных устройствах, так и в открытых. Вакуумные выключатели, предназначенные для установки в закрытых распредустройствах, могут быть выкатного или стационарного исполнения. В этом случае они отделяются от токоведущих частей видимым разрывом, осуществляемым при помощи линейного и шинного разъединителей.
Рисунок 7. Вакуумный выключатель наружной установки
Рисунок 6. Выкатной элемент вакуумного выключателя
Конструкция вакуумной камеры
Устройство вакуумной камеры показано на рис.3. Она состоит из следующих частей: стеклокерамической оболочки 1; стальных торцевых фланцев 2; медных контактных стержней — неподвижного 3 и подвижного 4; электродов 5; стального ребристого сильфона 6, приваренного к подвижному контактному стержню 4; экранов 7,8,9. Давление в камере составляет около 1,3х10-5Па.
Рис.3. Устройство вакуумной камеры
Металлы, используемые для контактов, должны обладать механической прочностью, высокой проводимостью, стойкостью относительно эрозии и сваривания. Применение получили бинарные сплавы: Cu-Bi, Cu-Те, Ag-Bi и др.
В положении «включено» электроды прижаты друг к другу пружиной привода с силой около 3000 Н. В процессе отключения контакты размыкаются. Скорость движения контактов составляет около 1,5 м/с. Зажигается дуга. Она горит в парах металла, образующихся на поверхности холодного катода в отдельных наиболее нагретых точках. Металлические пары непрерывно покидают дуговой промежуток и конденсируются на поверхности центрального экрана, изолированного от электродов. Он защищает изолирующую оболочку от радиации дуги и оседания на ней частиц металла. Когда ток приходит к нулевому значению, дуга угасает и парообразование прекращается. Если скорость восстанавливающейся электрической прочности промежутка превышает скорость ПВН, цепь оказывается разомкнутой.
Отключающая способность вакуумной камеры зависит от материала и конструкции электродов, устройства экранов, определяющих пространственное распределение напряженности электрическою поля внутри и вне камеры. В новейших конструкциях применены контакты большого диаметра (до 18 см), устроенные так, что в процессе отключения создается продольное магнитное поле, параллельное дуге. Опыт показывает, что это поле способствует диффузионному строению дуги из множества тонких нитей с основаниями, равномерно распределенными по поверхности катода. При этом уменьшается напряжение на дуге и, следовательно, энергия, выделяемая в дуговом промежутке: увеличивается отключающая способность: эрозия контактов минимальна.
Рис.4. Вакуумная камера японской фирмы Toshiba
На рис.4,а и рис.4,б показаны продольный разрез вакуумной камеры японской фирмы Toshiba и детали контактной системы. Как видно из рис.4,б, ток i входит в камеру по контактному стержню 1 и разделяется на четыре части — токи i1, i2, i3, i4, направленные сначала радиально, а потом по кольцевым элементам 2. Пройдя одну четверть окружности, эти токи опять направляются по радиусам другой половины электрода и сходятся в середине электрода. В результате образуется продольный магнитный поток, пропорциональный одной четверти отключаемою тока, проходящего по кольцевым элементам контактной системы. То же самое имеет место на другом контакте.
изготовлены и всесторонне испытаны вакуумные камеры для напряжения 72 кВ и отключаемого тока 63 кА. Они рассчитаны на номинальный ток 3000 А. Камеры имеют диаметр 23 и длину 46 см. При последовательном включении нескольких таких камер могут быть построены вакуумные выключатели для сетей любых высоких напряжений.
Правильный монтаж устройства
Перед установкой выключателя вакуумного типа проводится тщательный осмотр всех комплектующих. Необходимо убедиться, что в комплекте имеется все необходимое. Для этого следует воспользоваться списком и чертежами из руководства по эксплуатации.
К монтажу оборудования допускается обученный персонал. Для работы в электроустановке специалисты должны иметь соответствующие разрешения и допуски по электробезопасности. Обычно монтажом подобного оборудования занимаются профильные компании.
Во время монтажа контролируется чистота и отсутствие царапин и неровностей на всех токопроводящих поверхностях. Если имеются загрязнения, они устраняются смоченной в спирте тканью. Пыль и грязь на изолирующих частях и корпусе убираются сухой ветошью.
Перед установкой несколько раз проводится ручное включение и отключение выключателя. Это необходимо, чтобы убедиться в подвижности его механических частей и исключить их заклинивание в рабочем режиме.
Подключение кабельной линии
Для подключения к устройству кабелей используются наконечники. Лучше применять новые наконечники из упаковки. Если используются старые, их необходимо тщательно зачистить. Методика очистки определяется видом материала.
Алюминиевые или медные наконечники без серебряного покрытия зачищаются наждачной бумагой с размером зерна не более 20. Затем они обезжириваются смоченной в спирте тканью.
Коммутационный модуль реклоузера
Наконечники с покрытием из серебра очищаются неворсистой тканью без применения растворителей. Использование наждачной бумаги недопустимо. Есть риск повреждения защитного слоя.
Заземление вакуумного выключателя
Выключатели для стационарной работы подсоединяются к заземлению с помощью винта М12. Для этого на корпусе аппарата предусмотрен соответствующий контакт с пометкой «земля».
Место подключения заземления перед установкой необходимо обезжирить и избавить от прочих загрязнителей
При подборе заземляющей шины следует обратить внимание на ее сечение. Оно выбирается в соответствии с ПУЭ и технической документацией на выключатель
Существуют также выключатели с выкатным элементом. В таких устройствах заземление является составной частью тележки. Перед вводом в эксплуатацию следует убедиться в надежности состыковки контактов такого заземлителя.
Ввод в работу и периодичность осмотра
Вакуумные выключатели управляются с помощью современных цифровых приборов. Работа с ними определенно вызовет затруднения у неподготовленного персонала. Поэтому перед тем как начать нажимать на кнопки, необходимо выяснить их назначение, то есть подробно ознакомиться с руководством по эксплуатации прибора. Там же имеется обозначение на схеме самого выключателя и периферийных устройств.
Аппараты вакуумного типа обладают плохой устойчивостью к токам короткого замыкания. Поэтому после каждого аварийного отключения выключателя по КЗ производится визуальный контроль состояния его контактов. При штатной эксплуатации такой осмотр рекомендуется производить не реже 1 раза в месяц и при нахождении проблем осуществлять технический ремонт.
Устройства управления вакуумными выключателями BB/TEL
Устройства управления вакуумными выключателями серии TEL являются неотъемлемой частью привода этих выключателей, хотя конструктивно они выполняются в виде отдельных модулей и могут быть установлены как в релейном отсеке шкафов КРУ, так и на выкатных элементах этих шкафов.
Устройства управления серии TEL обеспечивают функционирование вакуумных выключателей BB/TEL при управлении ими от любого источника постоянного, выпрямленного или переменного оперативного тока.
В настоящее время выпускаются следующие виды устройств управления:
- блок управления BU/TEL-220-05;
- блок управления BU/TEL-220-02.
Для адаптации блоков управления типа BU/TEL-01-220-05 к различным источникам оперативного питания и различным схемам вторичных соединений шкафов КРУ разработаны и выпускаются следующие дополнительные виды устройств управления:
- блок управления и размножения сигналов PR/TEL-01; блок управления и размножения сигналов PR/TEL-03; блок питания ВР/TEL-01-220-02-У2; фильтр O/TEL-220-01; фильтр O/TEL-220-02;
- блок автономного включения BU/TEL-220-02.
Выбор необходимых устройств управления для организации вторичных цепей модернизируемых КРУ определяется видом источника оперативного питания (аккумуляторная батарея, БПНС, БПТ, УПНС и др.), а также схемой цепей защит и управления этих КРУ. Выбор устройств управления для вновь разрабатываемых КРУ осуществляется на стадии их проектирования.
Предприятием “Таврида Электрик” разработан ряд схем подключения выключателя BB/TEL и устройств управления ко вторичным цепям шкафов различных КРУ.
В настоящее время разработан проект привода БУ/TEL-220-10У2, который совмещает в себе функции всех перечисленных устройств управления и является функционально взаимозаменяемым с большинством приводов других выключателей.
8756
Закладки
Последние публикации
Александр Бречалов и Игорь Маковский провели рабочую встречу
Вчера, в 18:13
9
Источники энергии на ТТОЭ
Вчера, в 15:36
23
«У нас есть диалог с работодателем»
6 октября в 20:23
17
Игорь Маковский отметил важность поддержки старшего поколения энергетиков
6 октября в 18:28
17
Кузбасские энергетики защитили ЛЭП и сберегли редких птиц
6 октября в 13:17
22
Тема: «Электросайт года — 2021»: номинация «Лучшая мобильная версия сайта»
6 октября в 00:36
29
Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова присоединился к Консорциуму реализации программы развития Центра НТИ МЭИ
6 октября в 00:33
30
IPPON отправился в Карелию вместе с MERLION
6 октября в 00:31
31
ИЗМЕНИЛИСЬ СРОКИ ПРОВЕДЕНИЯ «ЭНЕРГЕТИКИ УРАЛА»
6 октября в 00:26
29
Schneider Electric представляет новые цифровые решения для повышения надежности систем электроснабжения
5 октября в 23:18
41. Самые интересные публикации
Новая газотурбинная ТЭЦ в Касимове выдаст в энергосистему Рязанской области более 18 МВт мощности
4 июня 2012 в 11:00
201492
Выключатель элегазовый типа ВГБ-35, ВГБЭ-35, ВГБЭП-35
12 июля 2011 в 08:56
44480
Выключатели нагрузки на напряжение 6, 10 кВ
28 ноября 2011 в 10:00
34334
Распределительные устройства 6(10) Кв с микропроцессорными терминалами БМРЗ-100
16 августа 2012 в 16:00
20141
Элегазовые баковые выключатели типа ВЭБ-110II
21 июля 2011 в 10:00
19887
Признаки неисправности работы силовых трансформаторов при эксплуатации
29 февраля 2012 в 10:00
18114
Оформляем «Ведомость эксплуатационных документов»
24 мая 2017 в 10:00
16063
Правильная утилизация батареек
14 ноября 2012 в 10:00
14010
Проблемы в системе понятий
Отсутствие логики
25 декабря 2012 в 10:00
12092
Порядок переключений в электроустановках 0,4 – 10 кВ распределительных сетей
31 января 2012 в 10:00
11286
Самые интересные публикации
Новая газотурбинная ТЭЦ в Касимове выдаст в энергосистему Рязанской области более 18 МВт мощности
4 июня 2012 в 11:00
201492
Выключатель элегазовый типа ВГБ-35, ВГБЭ-35, ВГБЭП-35
12 июля 2011 в 08:56
44480
Выключатели нагрузки на напряжение 6, 10 кВ
28 ноября 2011 в 10:00
34334
Распределительные устройства 6(10) Кв с микропроцессорными терминалами БМРЗ-100
16 августа 2012 в 16:00
20141
Элегазовые баковые выключатели типа ВЭБ-110II
21 июля 2011 в 10:00
19887
Признаки неисправности работы силовых трансформаторов при эксплуатации
29 февраля 2012 в 10:00
18114
Оформляем «Ведомость эксплуатационных документов»
24 мая 2017 в 10:00
16063
Правильная утилизация батареек
14 ноября 2012 в 10:00
14010
Проблемы в системе понятий. Отсутствие логики
25 декабря 2012 в 10:00
12092
Порядок переключений в электроустановках 0,4 – 10 кВ распределительных сетей
31 января 2012 в 10:00
11286
Характеристики вакуумных выключателей
- Главная →
- Статьи →
Главным предназначением вакуумных выключателей является функционирование в отсеках КРУ в трехфазных токопроводящих цепях с частотой колебания 50 Гц и отдельной или замененной нейтралью, помимо этого они разработаны для промышленных шкафов, где выступают в качестве контролирующих звеньев входящей электроэнергии. Они отлично справляются с переключением, размыканием и замыканием магистральных кабелей без ущерба для управляющих контактов.
В соответствии с характеристиками вакуумных выключателей допускается их применение для запуска и прерывания работы двигателей асинхронного типа с ротором замкнутым накоротко или фазного типа. Они прекрасно справляются с замедлением момента вращения представленных двигателей противотоком и прекращение работы электромашин с медленно вращающимся ротором.
Продолжительность эксплуатирования выключателя до первого капитального ремонта в среднем составляет 12 лет, списывать отработанный механизм рекомендуется не позже чем через четверть века.
Важным отличаем вакуумных выключателей является возможность непрерывность работы с частыми коммутационными операциями. Выключатели с приводом, работающим за счет взаимодействия электромагнита и ферромагнита способны осуществлять коммутацию электрических схем в стандартном и аварийном режимах в трехфазных токопроводящих цепях с частотой колебания 50-60 Гц, где присутствует изолированная нейтраль и стандартное напряжение не превышает 12 кВ.
Благодаря существующим характеристикам вакуумных выключателей можно назвать их идеальными с точки зрения экологии. Они практически безопасны для окружающей среды, при работе не осуществляют вредных выбросов в атмосферу. Абсолютная герметичность повышает надежность и количество возможных совершаемых коммутаций в течение всего срока эксплуатации. Нижайшим температурным приделом становиться отметка -60ͦС. Представленное оборудование может работать как в автоматическом, так и ручном режиме. Исходя из представленных параметров, вакуумные выключатели способны полноценно функционировать даже в сложных климатических условиях. Устройство беспрепятственного разъединения привода способно остановить работу выключателя в произвольный момент, несмотря на положение механизма. К тому же благодаря небольшим размерам и массе, а так же пожаро- и взрывобезопасности их установку можно производить вблизи агрессивной окружающей среды.
Выключатели вакуумного типа рассчитаны на применение в составе подстанций рассчитанных на 110 -220 кВ с трансформаторами тока и напряжения не содержащими масла и элегаза. Такие подстанции особенно актуально эксплуатировать в районах с жесткими экологическими ограничениями к промышленному оборудованию.
Модернизированные разработки в сфере производства вакуумных выключателей рассчитаны на длительный промежуток времени, поэтому постоянно обновляемая элементная база позволяет совершенствовать распределительные устройства для высоковольтных цепей и проектировать новейшие блочно-модульные системы электроснабжения потребителей.
МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ
При испытании изоляции промежутка между контактами полюса выключателя (контакты камеры разомкнуты) вне КРУ напряжением промышленной частоты 32 кВ и выше для защиты персонала от возможного воздействия рентгеновского излучения, в случае пробоя изоляции по поверхности или внутри ВДК, установить защитный экран, выполненный из стального листа толщиной не менее 2 мм или из стекла марки ТФ-5 по ГОСТ 9541-75 толщиной не менее 12,5 мм. Экран должен быть установлен между обслуживающим персоналом и выключателем, на расстоянии 0,5 м от выключателя.
В нормальных эксплуатационных условиях защита обслуживающего персонала от рентгеновского излучения не требуется.
Во время выполнения работ по техническому обслуживанию запрещается работа людей на участке схемы, отключённой только вакуумным выключателем. Обязательно дополнительное отключение участка схемы разъединителем с видимым разрывом электрической цепи.
При проведении работ на выключателе руководствоваться требованиями действующих «Правил безопасной эксплуатации электроустановок», «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей», «Правил устройства электроустановок».
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Таблица – Учет расходования коммутационного ресурса выключателя
№п/п | Учет количества коммутаций | Учет отключенных токов к.з. | ||||||
Дата записи | Причина, период | Значение тока | Количество коммутаций | Дата записи | Причина | Значение тока к.з. | Количество коммутаций | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Таблица – Характеристики выключателя BB/TEL
№ п/п | Характеристика выключателя | Норма | Дата проведения ремонта | ||||||
1 | Сопротивление изоляции полюса | не менее 3000 Мом | |||||||
2 | Сопротивление изоляции вторичных цепей и обмоток электромагнитов | не менее 10 Мом | |||||||
3 | Сопротивление токопроводящего контура полюса:
| ≤ 100 мкОм | |||||||
4 | Собственное время включения:
| ≤ 0,1 с | |||||||
5 | Собственное время отключения:
| ≤ 0,018 с | |||||||
6 | Минимальное напряжение включения привода:
| ≤ 187 В (85%) | |||||||
7 | Минимальное напряжение отключения привода:
| ≤ 187 В (85%) | |||||||
Подпись руководителя ремонта |
Достоинства и недостатки
Вакуумный выключатель имеет множество преимуществ в сравнении с электромагнитными и масляными:
- В теории и на практике доказано, что самый простой метод гашения электродуги состоит в использовании вакуумного выключателя. Дугогасящие качества позволяют создавать выключатели для напряжения даже в 6-10 кВт.
- Эксплуатация устройства гораздо проще, чем у конкурентов.
- В условиях вакуума дугогасительной камеры дистанции свободного передвижения электронов и молекул могут достигать сотен метров, то есть гораздо больше, чем расстояния между контактами. Причем ударной ионизации почти нет, а значит, промежуток в вакууме не становится причиной появления заряженных частиц. Такие частицы, однако, могут возникнуть при определенных обстоятельствах на контактных поверхностях.
- Хотя вакуумные выключатели все еще дороги в изготовлении, при серийном производстве их себестоимость лишь на 5-15% выше себестоимости маломасляных устройств. Электромагнитные же выключатели и вовсе проигрывают в этом отношении вакуумным.
- Камеры характеризуются незначительными размерами. Причина в электрической прочности вакуума и отсутствии необходимости в значительных расстояниях между контактами: обычно достаточно 2-2,5 сантиметров. Компактность означает еще и небольшой вес.
- Устройство отличается безопасностью применения. Выключатель работает при небольших динамических нагрузках, бесшумен, отсутствует риск утечки масла.
- Работает вакуумная камера в автономном режиме, поскольку отсутствует потребность в пополнении среды. Результатом автономности является снижение эксплуатационных расходов.
- Серьезный механический ресурс. Число включений и отключений без проведения ремонта может доходить до нескольких десятков тысяч. Отключение токов короткого замыкания может осуществляться десятки или даже сотни раз. Те же маломасляные устройства нуждаются в ремонте уже после нескольких сотен отключений при рабочем токе и всего лишь после десятка отключений при коротких замыканиях.
- Быстродействие. Причина быстрой работы состоит в малом ходу контактов, так как дистанция между ними не более 10 миллиметров. Для примера: расстояние между контактами в маломасляных выключателях достигает десятков сантиметров.
Недостатки вакуумных выключателей:
- Вероятность коммутационных перенапряжений в случае отключения небольших индуктивных токов.
- Сложный процесс изготовления, так как нужно создать контактные материалы. Работа с вакуумом требует особых производственных условий.
- Необходимость значительных инвестиций в производство, что напрямую сказывается на себестоимости продукции.
