Vakuumbrytare: enhet och funktionsprincip + nyanser av val och anslutning

En elektrisk anordning, en vakuumbrytare, är en anordning avsedd för drift som en del av elektriska högspänningsnät.Den fick sitt namn från en designfunktion - en vakuumkammare, tack vare vilken omedelbar utsläckning av den elektriska ljusbågen uppnås.

Enheten används som omkopplare utformade för att stänga av utrustning i nödsituationer eller som en del av rutindrift. Låt oss ta en närmare titt på vad en vakuumkommutator är och varför den behövs.

Hur fungerar en högspänningsvakuumbrytare?

Grunden för funktionaliteten hos vakuumkammare som används vid utformningen av strömbrytare är de fysiska egenskaperna hos gasen i urladdat tillstånd. Under sådana förhållanden förändras gasegenskapen, karakteriserad som elektrisk styrka, avsevärt mot en ökning.

Denna effekt av en mycket sällsynt miljö (från 10^-6 till 10^-8 N/cm²) används framgångsrikt i switchdesigner kompletterade med gasvakuumkammare genom vilka elektriska kontaktgrupper passerar.

En av modellerna av en vakuumbrytare är en enhet som används vid drift av elektriska kraftnät. Enheten anses vara mer modern och pålitlig i jämförelse med liknande enheter, men av en annan typ.

Strömmen som flyter genom kontaktgrupperna (i det ögonblick kontakten är frånkopplad) bildar en elektrisk urladdning - en båge.Bågförbränning uppstår på grund av partiell jonisering av metallångor, oundvikligen bildade av hög temperatur. Strömpassagen mellan kontakterna genom det bildade plasmat bibehålls tills strömmen övergår till nollbussen.

Så snart ögonblicket för övergång genom "noll" kommer, slocknar ljusbågen. Den totala processen tar inte mer än 7-10 mikrosekunder.

Design av vakuumbrytare

Mångfalden av vakuumbrytare, med hänsyn till deras design, är ganska stor. Därför är det svårt att ge egenskaper hos dessa enheter som helhet. Under tiden, oavsett designskillnader, förblir funktionsprincipen oförändrad.

Blockschema över sprängämnet: 1 – övre terminal; 2 - vakuumkammare; 3 - polymerisolator; 4 – lägre effekt; 5 – remskontakt; 6 - kraftfjäder; 7 - dragstång; 8 - resa fjäder; 9 – växelspak; 10 - drivaxel; 11 – släpp; 12 - kropp

Låt oss överväga för allmän information trepolig vakuumbrytare, utrustad med en fjädermotordrivning. Denna enhet är designad för installation inomhus eller utomhus. I alla fall utförs dess installation inuti speciella distributionsmetalllådor.

Enheterna kan användas inom en mängd olika områden av den nationella ekonomin. Det finns dock vissa begränsningar.

Således är vakuumbrytare inte avsedda för installation och efterföljande drift under följande förhållanden:

• rum där det finns en brand eller explosiv atmosfär;
• installationer som är utformade för att ge täta byten;
• mobila (mobila) installationer;
• energisystem för sjö- och flodfartyg.

Effektbrytare av vakuumtyp har vanligtvis två typer av design:

1. För permanent installation.
2. För installation med hårdvaruvagn.

Oavsett design innehåller enhetens kroppsyta tre poler utrustade med bågsläckningskammare.

Inuti vakuumkamrarna finns rörliga kontaktorer som drivs av en fjädermotormekanism. Enhetens kropp kompletteras av en frontpanel som innehåller displayelement och kontrollenheter.

Externa huvudelement i omkopplaren: 1 - enhetens poler; 2 – aktiveringslåsmekanism; 3 – fönster för lyft; 4 – mekanikhandtag som blockerar externa kretsar

De tre polerna i huvudkretsen är gjorda i form av kolumner. Placeringen av stolparna är vanligtvis på baksidan av fjädermotorns drivchassi. Varje stolpe är utrustad med en ljusbågssläckningskammare, som är innesluten inuti en polymerisolator. För att öka den elektriska styrkan har isolatorkroppen en räfflad form.

Inuti varje vakuumkammare är en kontaktgrupp av två element monterad - rörlig och fast. Det rörliga kontaktelementet är anslutet till omkopplingsmekanismen genom en dragisolator. Nästa är anslutningen med det nedre kontaktstiftet. Och den fasta kontakten är ansluten genom en konisk passning till enhetens övre kontaktterminal.

Hur fungerar växeldriften?

Vakuumkamrarnas rörliga kontakter är mekaniskt anslutna till fjädermotorns axel. På grund av kraftfjädern, som är förspänd (inställd på spänningstillstånd), kan drivningen enkelt aktiveras genom att helt enkelt trycka på en kontrollknapp eller annan mekanism.

Blockschema för en vakuumkammare: 1 – fast kontaktplint; 2 – fast kontakt; 3 – rörlig kontakt; 4 - metallskärm; 5 - keramisk (polymer) isolator; 6 – bälg; 7 – rörlig kontaktplint

Fjädern (vanligtvis två fjädrar) laddas av en kedjedrift. Utrustningens normala driftläge innebär att ladda fjädern med en elmotor utrustad med en växellåda. Samtidigt finns det ett manuellt spännhandtag, som används vid olyckor eller kraftbortfall.

Den spända fjädern fixeras av avtryckarmekanismen. Denna mekanism styrs via en elektromagnetisk enhet eller via en strömknapp. Så snart aktiveringsläget är aktiverat, släpps låsningen, fjäderns dragkraft aktiverar kammekanismen. Detta i sin tur verkar på axeln, som är mekaniskt ansluten till omkopplingsmekanismen för de rörliga kontakterna i vakuumkamrarna.

Operationen för att stänga av vakuumbrytaren utförs genom att aktivera "Av" -läget - med en elektromagnet eller en knapp. Sekvensen av åtgärder är nästan densamma som det första läget. Utlösningskraftfjädrar är också inblandade här, vars tillstånd ställs in av utlösningsavtryckaren.

Kontrollpanel och indikeringselement: 1 – “på”-läge; 2 - "av" läge; 3 – spänt tillstånd av fjädern; 4 - tillstånd för frigjord fjäder

Bekvämlighet med drift och kontroll av driften av enheten tillhandahålls av kontrollpanelen. Längs framsidan av panelen finns element: en cykelräknare, en laddningsfjäderstatusindikator och en vakuumbrytares statusindikator.

Funktioner hos utdragbara strukturer

Den utdragbara utrustningen monteras på basis av en specialutrustningsvagn. Med detta tillbehör sätts strömbrytaren in i eller ut ur skåpet.

Hårdvaruvagnen fungerar inte bara som transport för enheten, utan fungerar också som en styrenhet för att koppla om enheten till testläge eller driftläge så snart strömbrytaren trycks in i skåpet.

Hårdvaruvagn: 1 – rulle (4 st.); 2 - bas; 3, A – rörlig bas; 4 – handtag (2 st.); 5 – vredsockel; 6 – blockeringsstång; 7 – fästelement; 8 - kontakt för sekundärkretsen; 9 – mekanik för enhetslåsning; 10 – blockering av kontakter; 11 – skruvfäste; B – fast del

Vakuumbrytaren är fäst direkt på den rörliga delen av vagnen. Fästning utförs med skruvförband. Samtidigt har hårdvaruvagnen också en stationär del, där drivningen av den rörliga delen är fixerad. Förflyttningen av den rörliga modulen i förhållande till den stationära utförs av skruven på vagnens kontrollhandtag.

Den rörliga delen är en metallbas på fyra hjul, behandlad med galvanisk beläggning. Det finns en extern mekanisk låsning (tryckstång) av jordelektroden, ett drivskruvlås, blockkontakter, en brytarlåsmekanism och andra element som säkerställer rörelse eller fixering.

Installation och anslutning av enheten

Innan du börjar installera en vakuumbrytare är det nödvändigt att inspektera alla externt tillgängliga element för att säkerställa att det inte finns några skador eller defekter. Sedan rengörs stolparnas isolerande ytor med en torr, luddfri trasa.

Det är inte tillåtet att införa utrustning i systemet om det finns spån, sprickor eller deformerade områden på de isolerande ytorna. Kretsen för sekundärkretsarna måste kontrolleras, liksom anslutningen av chassibussen.

Kontrollerar den installerade enheten. Det är här viktigt att noggrant kontrollera varje detalj, varje fästelement. Högspänningsenheter förlåter inte ens det minsta misstag

Före installationen bör strömbrytarens funktion kontrolleras genom manuell påslagning (tomgång utan ström) och se till att kontrollpanelens indikatorer är i rätt läge. Sedan måste du kontrollera närvaron av stolpskydden. Om utrustning klassad 1600A och högre används måste skyddskåporna tas bort före installation.

Anslut direkt till nätverket

Plintarna på kontaktspetsarna på strömkabelledarna måste rengöras innan de ansluts till omkopplarterminalerna.

Avisoleringsproceduren skiljer sig beroende på vilket terminalmaterial som används:

• För koppar- och aluminiumanslutningar utan extra beläggning utförs rengöring med sandpapper av M20-korn eller lägre, följt av avfettning av metallytan.
• Om terminalerna är av koppar eller aluminium belagda med ett lager silver kan de enkelt rengöras med en luddfri trasa.

Det är oacceptabelt att använda kablar vars silverbeläggning på terminalerna är skadad över ett område på mer än 5%. I detta fall måste det skadade elementet bytas ut. Mer information om plintar för anslutning av ledningar finns i detta material.

Externa ledare är anslutna till terminalerna på vakuumomkopplaren på ett sådant sätt att inga mekaniska krafter skapas på enhetens terminaler från de externa ledarna. Anslutningar görs med hjälp av en bultkoppling med platta elastiska metallbrickor.

Hur går jordningen till?

Stationära enheter ansluts till "jord"-plattformen med hjälp av en skruvförband (M12) direkt vid punkten märkt "Jordning".

Strukturella delar av utrustningsvagnen och switchchassi genom vilka enheten är jordad. Dessa punkter är som regel markerade med ett motsvarande tecken bredvid elementet

Området för kontaktpunkten "Jordning" måste avfettas före anslutning. Jordledaren bör vara en buss med tillräckligt tvärsnitt (elektriska installationsregler), en flexibel tråd eller en flätad ledare. Innan du placerar ledaren på kontaktdynan, smörj kontaktytorna med ett speciellt smörjmedel (CIATIM-203).

Designen av utdragstyp är jordad med hjälp av utrustningsvagnens delar. Jordning av vakuumbrytaren utförs genom strukturen på hårdvaruvagnen, för vilken det också finns fästelement.

Att sätta enheten i drift

Enheten tas i drift efter en ytterligare kontroll av den installerade och förberedda utrustningen. I synnerhet kontrolleras tillförlitligheten av jordning, tillståndet för infästning av monteringskomponenter och kylmediets åtkomst till potentiella värmeelement.

Ytorna på de strömförande stavarna i kontakt med lamellerna i rosettkontaktgrupperna måste behandlas med en liten mängd CIATIM-smörjmedel. I allmänhet är det nödvändigt att utföra alla procedurer som föreskrivs av PES vid acceptanstest och se till att driftspänningen motsvarar de tillåtna gränserna.

Installation av en vakuumbrytare. Installationsarbetet utförs endast av kvalificerad personal. Samma krav gäller för personal som väljs ut att serva högspänningsutrustning.

Personal som har tillstånd att serva elektriska installationer som arbetar vid spänningar över 1000 volt får manövrera vakuumbrytaren. Den godkända åtkomstgruppen för servicepersonal får inte vara lägre än trean. Innan man börjar arbeta med utrustning genomgår personalen ett tekniskt minimum för att studera krångligheterna hos en specifik utrustningsmodell.

Hur väljer man en vakuumbrytare?

Enheten väljs med hänsyn till dess nominella parametrar, som beaktas i förhållande till parametrarna för det befintliga nätverket på installationsplatsen. Valet görs enligt kriteriet för de maximalt belastade driftlägen som förväntas för driftsförhållanden.

Vakuumbrytarens märkspänning tillåts vara lika med (eller ökad) i förhållande till märkspänningen för systemet som drivs genom strömbrytaren.

Märkvärden för långtidsströmmen väljs högre än märkströmmen för det medföljande systemet. Den nominella brytströmsparametern väljs över maxvärdet märkström Kortslutning (kontaktmomentet beaktas).

Den tekniska specifikationsskylten är det första du uppmärksammar när du väljer en strömbrytare. Baserat på parametervärdena kan du redan avgöra om enheten är lämplig för en specifik installation eller inte

Ur synvinkel av möjliga kortslutningsförhållanden görs valet med hänsyn till de svåraste förhållandena.

Det aperiodiska komponentvärdet beräknas med hänsyn till kortslutningsförhållandena med nollspänning i någon av fasledningarna. I detta fall bör den aperiodiska strömparametern som ställts in av utrustningstillverkaren beaktas.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Du kan lära dig ännu mer material om design, funktionsprincip och installationsvillkor för en vakuumbrytare från följande video:

Vakuumbrytare skiljer sig från andra typer av enheter i sin relativt enkla och pålitliga struktur. Därför tjänar denna typ av utrustning under lång tid utan några klagomål. Den naturliga livslängden bestäms av antalet operationer lika med minst 20 000. Förutsatt att underhållet utförs i rätt tid, ökar denna livslängd med 5-10%.Samtidigt är explosivt underhåll begränsat till ett litet antal lätta operationer.

Om du, medan du läser informationen, har frågor om ämnet för artikeln eller har värdefull information som du kan dela med våra läsare, vänligen lämna dina kommentarer, dela din erfarenhet och ställ frågor i blocket under artikeln.