Полное руководство по вакуумным выключателям: конструкция, работа и обслуживание

В современных энергосистемах VCB — это невоспетые герои, которые приходят, чтобы защитить систему от любого сбоя. Они способны повысить надежность данной системы и особенно полезны в приложениях среднего и высокого напряжения.

В этом руководстве мы подробно рассмотрим вакуумные выключатели, включая то, как они работают, какова их конструкция и как они обслуживаются. Итак, продолжайте читать, чтобы узнать, как эти великолепные инструменты обеспечивают безопасность ваших электрических сетей!

1) Знакомство с Вакуумные выключатели

Вакуумные выключатели являются устройствами, используемыми в высоковольтных установках, которые защищают машины от повреждений путем прерывания потока электрического тока. Эти устройства работают, используя вакуум, т. е. безгазовое пространство, в своей камере, чтобы предотвратить возникновение электрических дуг во время прерывания цепи.

Эти выключатели можно найти в системах, применяющих от 1,000 до 35,000 вольт. Вакуум гарантирует, что ток не пройдет после прерывания цепи, так как отсутствие воздуха или газа делает невозможным повторное зажигание дуги. Они исключительно быстры и способны гасить дуги в течение 0.02 секунды, тем самым защищая систему от чрезмерного вреда.

2) Принцип работы вакуумных выключателей

Вакуумный выключатель устанавливается в электрической системе для прекращения подачи электроэнергии при возникновении какой-либо неисправности. Давайте обсудим его рабочий механизм!

Шаг 1) Нормальное функционирование

• В нормальных условиях эксплуатации контакты внутри выключателя замкнуты, что обеспечивает прохождение электрического тока через контакты.

Шаг 2) Обнаружение неисправностей

• При возникновении аварийного события, например, короткого замыкания или перегрузки, срабатывает защитный механизм. Он запускает срабатывание автоматического выключателя.

Шаг 3) Разделение контактов

• Вы заметите, что первичные контактные элементы, которые заключены внутри выключателя, начнут отсоединяться. Когда контакты начнут размыкаться, между ними образуется электрическая дуга.

Шаг 4) Формирование дуги

• Когда контакты внутри выключателя разъединяются, образуется крошечная электрическая искра, называемая дугой. Это происходит, потому что воздух вокруг контактов превращается в газ, и электричество пытается перескочить через него. Если дугу не остановить, она продолжает течь, что может сжечь или повредить систему.

Шаг 5) Гашение дуги в вакууме

• Именно здесь происходит самая важная часть, где дуга перемещается в вакуумную камеру. Это происходит потому, что в вакууме нет частиц, которые позволяют дуге расширяться, что в свою очередь приводит к тому, что дуга гаснет значительно быстрее.

Шаг 6) Восстановление изоляции.

• В момент выключения дуги электрическая прочность вакуума, которая в восемь раз больше, чем у воздуха, гарантирует, что цепь не замкнется и ток по ней не пойдет.

Шаг 7) Повторное закрытие

• После сброса выключателя вы или система можете обеспечить безопасное замыкание выключателя и восстановление нормальной подачи электроэнергии.

Период восстановления после отказа составляет миллисекунды, поэтому выключатели VCB отлично подходят для всех высоковольтных схем.

3) Конструкция вакуумных выключателей

Вакуумные выключатели нацелены на повышение надежности за счет того, что все части работают сообща, чтобы служить своим конкретным целям. Давайте быстро рассмотрим его компоненты и их функционирование!

i) Вакуумный прерыватель

Этот компонент устанавливается в центре выключателя, где гасится электрическая дуга. Он состоит из следующих частей:

• Контактная информация: Их можно разделить на два класса. Один набор фиксированный, а другой — подвижный, и они находятся на дуговой панели ограждения, которая разделяет их, чтобы разорвать цепь.

• Экранирование (дуговой экран): Это применяется к вакуумной камере для предотвращения помех от тепла, создаваемого дугой.

• Вакуумный конверт: Он поддерживает вакуум, предотвращая повторное возгорание дуги.

ii) Операционный механизм

Этот механизм отвечает за относительное движение указанных контактов. Существует два наиболее стандартных типа рабочих механизмов, которые выделены ниже;

• Пружинный механизм: Он использует накопленную механическую энергию для размыкания и замыкания соответствующих контактов.

• Магнитный механизм: Этот механизм использует электромагнитную силу для обеспечения лучшего движения контакта.

iii) Система изоляции

Инкапсуляция внутренних компонентов предотвращает потерю электрического тока, обеспечивая тем самым дополнительный уровень безопасности.

iv) Проводящие части

Когда дуговая цепь находится в замкнутом положении, эти детали задействованы, поскольку они помогают выключателю сохранять минимальные потери энергии.

v) Контактная система гашения дуги

Он призван выдерживать дугу и эффективно тушить ее в течение миллисекунд.

vi) Корпус (корпус)

Этот компонент называется барьером, защищающим внутренние элементы от пыли, осадков и физических повреждений.

vii) Вспомогательные компоненты

Вспомогательные компоненты помогают наблюдать за состоянием цепи. Они бывают трех типов, например:

• Механические индикаторы: Позволяет контролировать рабочее состояние выключателя в соответствии с его текущим статусом, например, разомкнут, замкнут или отключен.

• Вторичная схема: Такие схемы посылают сигналы и обеспечивают автоматическое управление функциями выключателя, что способствует его безопасному использованию.

• Показатели накопления энергии: С помощью этих индикаторов можно оценить запасенную в устройстве энергию, что гарантирует срабатывание выключателя при возникновении необходимости.

viii) Основание и разъемы

Целью этих элементов является обеспечение поддержки аппарата и его взаимосвязи с первичной электрической сетью.

4) Типы вакуумных выключателей

В области вакуумных выключателей существует несколько отличительных типов, которые соответствуют различным уровням напряжения и электрическим приложениям. Итак, давайте рассмотрим их типы!

i) По номинальному напряжению

• Низковольтные вакуумные выключатели: Они рассчитаны на напряжение до 1000 В.. Типичное место, где используются эти выключатели — жилые дома или предприятия легкой промышленности.

• Вакуумные выключатели среднего напряжения: Они могут работать в диапазоне напряжений от 11 до 33 кВ. Обычное использование вакуумные выключатели среднего напряжения предполагает работу на промышленных предприятиях, фабриках и в городских системах распределения электроэнергии.

• Высоковольтные вакуумные выключатели: Будучи электрически превосходными, например, удерживая напряжение выше 3500 В. Эти типы выключателей способны работать плавно с большими токовыми нагрузками. Некоторые варианты использования включают электрические сети и системы передачи электроэнергии.

ii) По заявке

• Внутренние вакуумные выключатели: Внутренние типы этих выключателей могут использоваться на заводе, подстанции или любом другом здании или сооружении, которое имеет контролируемую среду. Такие внутренние электрические выключатели защищают электрооборудование и обычно имеют компактные размеры.

• Наружные вакуумные выключатели: Их можно размещать на открытых подстанциях или на столбовых установках, где они постоянно подвергаются воздействию ветра, дождя, низких или высоких температур.  

5) Преимущества вакуумных выключателей

+ Высокая надежность: На вакуумные выключатели можно положиться из-за их надежности и производительности в различных условиях. Они обеспечивают высокую и стабильную производительность, которая сводит к минимуму ошибки в любых электрических цепях.

+ Длительный срок службы: Такие выключатели могут работать от двадцати до тридцати лет практически без износа. Это происходит потому, что они работают в вакууме, что предотвращает большинство повреждений, обычно вызываемых образованием дуги.

+ Компактный дизайн: Их размер значительно облегчает как установку, так и строительство. Кроме того, при размещении на электрических подстанциях они занимают значительно меньшую область, чем традиционные типы, что позволяет упростить строительство.

+ Экологичность: Они SF6, Гексафторид серы, который делает вакуумные выключатели намного более экологически безопасными, чем традиционные. Элегаз — очень опасный химикат, используемый для содействия процессу отключения.

6) Недостатки вакуумных выключателей

Хотя вакуумные выключатели широко известны своими преимуществами, они имеют некоторые ограничения:

- Более высокие первоначальные затраты: Хотя вакуумные выключатели превосходят по технологии и имеют долгосрочные преимущества. Но их стоимость значительно выше, чем у масляных или воздушных выключателей. Такая высокая стоимость в основном будет сдерживать малогабаритные приложения.

- Ограниченная возможность прерывания тока: Лучшее применение для вакуумных выключателей — это средневольтные приложения (11–33 кВ), которые не могут использоваться на очень высоких уровнях напряжения. Таким образом, это ограничивает их использование в некоторых промышленных или электросетевых приложениях.

- Чувствительность к колебаниям температуры: Вакуумные выключатели иногда могут быть слишком чувствительными при экстремально высоких и низких температурах, что может привести к их неисправности.

7) Применение вакуумных выключателей

? Подстанции: Эти выключатели незаменимы на подстанциях, где необходимо контролировать средние уровни напряжения.

? Солнечная и ветровая энергия: Вакуумные выключатели эффективны в области возобновляемых источников энергии благодаря своим миниатюрным размерам.

? Промышленное оборудование: При работе с крупным оборудованием в промышленных отраслях вакуумные выключатели выполняют функцию защиты от перегрузок и неисправностей электросети, обеспечивая постоянную работоспособность оборудования.

8) Меры предосторожности при обслуживании вакуумного выключателя

• Регулярный осмотр: Хотя они требуют минимального обслуживания, необходимо проводить регулярный осмотр прерывателя на предмет повреждений или потери вакуума, поскольку это влияет на его работу.

• Очистка: Необходимо очищать вакуумные прерыватели, чтобы удалить накопившуюся пыль или грязь. Таким образом, внутренние компоненты продолжают работать наилучшим образом.

• Проверка герметичности: Вам также нужно искать герметичное вакуумное уплотнение. Даже частичный разрыв уплотнения может повлиять на эффективность выключателя.

• Испытание механической работы: Проверьте механический рабочий механизм на наличие дефектов. Этот тест включает проверку пружинного или другого магнитного механизма привода, применяемого для управления выключателем. Смазка подвижных и некоторых других компонентов может помочь избежать отказов, возникающих из-за трения.

• Испытание на гашение дуги: Время от времени проводите испытания способности вакуумного прерывателя гасить дугу, чтобы убедиться, что автоматический выключатель работает должным образом в условиях перегрузки по току.

9) Часто задаваемые вопросы

i) В чем разница между ACB и VCB?

ACB означает воздушный выключатель, а VCB — вакуумный выключатель, оба типа различаются по типу используемой дугогасительной среды.

Воздушный выключатель использует в качестве среды воздух, тогда как автоматический выключатель использует вакуум, что делает автоматический выключатель более быстрым, надежным и применимым в большинстве цепей среднего напряжения, тогда как автоматический выключатель идеально подходит для более низких напряжений.

ii) Где можно купить вакуумные выключатели?

Вы можете купить вакуумные выключатели 11-33кВ от Delixi, их модели долговечны и предлагают различные номиналы напряжения и тока. Они идеально подходят для различных наружных применений, таких как сельская местность и высокогорные регионы. Они также устойчивы к экстремальным температурам и коррозии. Для получения более подробной информации об этих высококачественных товарах посетите официальный сайт Delixi.