Електроприлад вакуумний вимикач - це пристрій, призначений для експлуатації в складі електричних високовольтних мереж. Свою назву він отримав від особливості конструкції - вакуумної камери, завдяки якій досягається моментное гасіння електричної дуги.
Прилад використовується в якості комутаторів, покликаних виконувати відключення обладнання на випадок аварійних ситуацій або в рамках поточної експлуатації. Давайте докладніше розглянемо, що собою являє вакуумний комутатор і для чого він потрібен.
Як діє високовольтний вакуумний комутатор?
Основою функціональності вакуумних камер, які застосовуються в конструкції вимикачів, є фізичні властивості газу, що знаходиться в розрядженому стані. При таких умовах властивість газу, що характеризується як електрична міцність, істотно змінюється в бік збільшення.
Цей ефект високої розрядженою середовища (діапазон від 10 -6 до 10 -8 Н / см 2) успішно використовується в конструкціях вимикачів, доповнених газовими вакуумними камерами, крізь які проходять електричні контактні групи.
Одна з моделей вакуумного вимикача - приладу, який використовується при експлуатації силових електричних мереж. Пристрій вважається більш сучасним і надійним в порівнянні з аналогічними пристроями, але іншого типу виконання
Поточний через контактні групи ток (в момент роз'єму контакту) формує електричний розряд - дугу. Горіння дуги проходить за рахунок часткової іонізації парів металу, неминуче утворюються від високої температури. Проходження струму між контактами через утворену плазму підтримується до моменту переходу струму до нульової шини.
Як тільки настає момент переходу через «нуль», електрична дуга гасне. Час загального процесу займає не більше 7-10 мікросекунд.
Пристрій вимикачів вакуумного виконання
Різноманітність вакуумних вимикачів, з урахуванням їх конструктивного виконання, досить велике. Тому складно видавати характеристику цих приладів в цілому. Тим часом, незалежно від конструктивних відмінностей, принцип дії залишається незмінним.
Структурна схема ВВ: 1 - верхній висновок; 2 - вакуумна камера; 3 - полімерний ізолятор; 4 - нижній висновок; 5 - стрічковий контакт; 6 - силова пружина; 7 - тяговий шток; 8 - пружина відключення; 9 - важіль передачі; 10 - вал приводу; 11 - расцепитель; 12 - корпус
Розглянемо для загального ознайомлення триполюсні вакуумний вимикач, оснащений пружинно-моторним приводом. Цей прилад розрахований під внутрішню установку або під інсталяцію на відкритому повітрі. У будь-якому випадку, його монтаж виконується всередині спеціальних розподільних металевих коробів.
Експлуатуватися прилади можуть в самих різних сферах народного господарства. Однак є деякі обмеження.
Так, вакуумні вимикачі не призначені для установки з подальшою експлуатацією в наступних умовах:
- приміщення, де пожежо-, вибухонебезпечна атмосфера;
- установки, конструктивно передбачають часту комутацію;
- установки мобільного (пересувного) типу;
- енергетичні системи морських і річкових суден.
Вимикачів вакуумного типу зазвичай притаманні два типи виконання конструкції:
- Під стаціонарну інсталяцію.
- Під інсталяцію з апаратної візком.
Незалежно від виконання, корпусні область приладу містить три полюси, оснащених дугогасильними камерами.
Усередині вакуумних камер працюють рухливі контактори, які приводяться в дію пружинно-моторним механізмом. Корпус приладу доповнюється фронтальною панеллю, де містяться елементи індикації вузли знаходяться.
Зовнішні головні елементи вимикача: 1 - полюси приладу; 2 - механізм блокування включення; 3 - вікно для підйому; 4 - рукоятка механіки, яка блокує зовнішні ланцюга
Три полюса головного ланцюга виконані у формі колон. Розташування полюсів, як правило, на задній частині шасі пружинно-моторного приводу. Кожен полюс доповнений камерою гасіння дуги, яка міститься всередині полімерного ізолятора. З метою посилення електричної міцності корпус ізолятора має ребристу форму.
Усередині кожної вакуумної камери змонтована контактна група з двох елементів - рухомого, нерухомого. Елемент рухомого контакту через тяговий ізолятор пов'язаний з механізмом перемикання. Далі зв'язок з нижнім контактним висновком. А нерухомий контакт через конусну посадку з'єднується з верхнім контактним висновком приладу.
Як працює привід вимикача?
Рухливі контакти вакуумних камер механічним способом з'єднані з валом пружинно-моторного приводу. За рахунок силової пружини, попередньо зведеним (встановленої в стан розтягування), привід легко привести в дію простим натисненням кнопки управління або іншим механізмом.
Структурна схема вакуумної камери: 1 - клеммник нерухомого контакту; 2 - нерухомий контакт; 3 - рухливий контакт; 4 - металевий екран; 5 - ізолятор керамічний (полімерний); 6 - сильфон; 7 - клеммник рухомого контакту
Пружина (зазвичай дві пружини) зводиться за допомогою ланцюгової передачі. Нормальний режим роботи обладнання передбачає взвод пружини за допомогою електродвигуна, оснащеного редуктором. Разом з тим, є рукоятка ручного взводу, якою користуються на випадок аварій або втрати харчування.
Зведеному пружина фіксується спусковим механізмом. Цей механізм управляється через електромагнітний привід або через кнопку включення. Як тільки активований режим включення, фіксація знімається, сила розтягування пружини пускає в хід кулачковий механізм. Той, в свою чергу впливає на вал, який механічно з'єднаний з механізмом перемикання рухомих контактів вакуумних камер.
Операція на відключення вакуумного вимикача виконується активацією режиму «Відключено» - електромагнітом або кнопкою. Послідовність дій практично аналогічна першому режиму. Тут також задіяні силові пружини відключення, стан яких встановлює спусковий механізм відключення.
Панель управління і елементи індикації: 1 - режим «включено»; 2 - режим «відключено»; 3 - зведеному стані пружини; 4 - стан звільненій пружини
Зручність експлуатації і контроль роботи приладу забезпечує панель управління. По фронту панелі розташовуються елементи: лічильник числа циклів, індикатор стану пружини взводу, індикатор стану вакуумного вимикача.
Особливості викатних конструкцій
Апаратура викочування виконання зібрана на базі спеціальної апаратної візки. За допомогою цього аксесуара вимикач вводиться всередину шафи або виводиться з нього.
Апаратна візок діє не тільки як транспорт приладу, але також виконує функцію контролера включення приладу в режим тесту або в робочий режим, як тільки вимикач засунуть в шафу.
Апаратна візок: 1 - каток (4 шт.); 2 - підстава; 3, А - підстава рухливе; 4 - рукоятка (2 шт.); 5 - гніздо воротка; 6 - планка блокування; 7 - фіксуючий елемент; 8 - роз'єм для вторинної ланцюга; 9 - механіка блокування приладу; 10 - блокувальні контакти; 11 - планка фіксації гвинта; Б - нерухома частина
Вакуумний вимикач закріплюється безпосередньо до рухомої частини візка. Кріплення виконується болтовими з'єднаннями. Тим часом, апаратна візок має ще й нерухому частину, де закріплений привід рухомої частини. Рух рухомого модуля щодо нерухомого виконується за рахунок гвинта рукоятки управління візком.
Рухома частина - металеву основу на чотирьох колесах, оброблене гальванічним покриттям. Тут присутній зовнішня механічне блокування (нажимная планка) заземлювача, блокування гвинта приводу, блок-контакти, механізм блокування вимикача і інші елементи, якими забезпечується рух або фіксація.
Установка і підключення приладу
Перш ніж починати встановлювати вакуумний вимикач, необхідно провести огляд всіх зовні доступних елементів, щоб переконатися у відсутності пошкоджень та дефектів. Потім проводиться чистка ізоляційних поверхонь полюсів за допомогою сухої безворсовой дрантя.
Не допускається використання устаткування в систему, якщо на ізоляційних поверхнях присутні відколи, тріщини, деформовані ділянки. Обов'язково підлягає перевірці схема вторинних ланцюгів, а також підключення корпусних шини.
Перевірка встановленого приладу. Тут важливо ретельно перевірити кожну деталь, кожен елемент кріплення. Високовольтні апарати не прощають навіть найменшої помилки
Перед установкою працездатність вимикача слід перевірити методом ручного включення (вхолосту без харчування) і переконатися в правильності положення індикаторів панелі управління. Потім потрібно перевірити наявність кришок полюсів. Якщо застосовується апаратура під номінал 1600А і вище, кришки захисту перед монтажем потрібно зняти.
Підключення безпосередньо в мережу
Клеми контактних наконечників провідників силових кабелів перед приєднанням до висновків вимикача необхідно зачистити.
Процедура зачистки відрізняється в залежності від застосовуваного матеріалу клем:
- Для мідних і алюмінієвих клем без додаткового покриття зачистка здійснюється наждачним папером зернистістю М20 або нижче, з подальшим знежиренням поверхні металу.
- Якщо клеми мідні або алюмінієві покриті шаром срібла, їх досить очистити безворсовой тканиною.
Неприпустимо застосовувати кабелі, срібне покриття клем яких пошкоджено на площі понад 5%. В цьому випадку пошкоджений елемент потрібно замінити. Детальніше про клемах для з'єднання проводів можна прочитати в цьому матеріалі.
Зовнішні провідники підводяться до висновків вакуумного вимикача з таким розрахунком, щоб не створювалися механічні зусилля на висновки приладу з боку зовнішніх провідників. З'єднання проводяться за допомогою болтової зчіпки із застосуванням плоских пружних металевих шайб.
Як проводиться заземлення?
Прилади стаціонарного виконання підключаються до «земляний» майданчику за допомогою болтового з'єднання (М12) безпосередньо в точці, позначеної маркуванням «Заземлення».
Елементи конструкції апаратної візки і шасі вимикача, через які виконується заземлення пристрою. Як правило, ці точки відзначаються відповідним знаком, нанесеним поруч з елементом
Область контактної точки «Заземлення» перед з'єднанням потрібно знежирити. Заземлюючим провідником слід вибирати шину достатнього перетину (Правила улаштування електроустановок), гнучкий провід або провідник сплетений джгутом. До накладки провідника на контактну площадку поверхні контакту змастити спеціальним мастилом (ЦИАТИМ-203).
Конструкція викочування типу заземлюється за допомогою елементів апаратної візки. Заземлення вакуумного вимикача здійснюється через конструкцію апаратної візки, для чого також є елементи кріплення.
Введення пристрою в експлуатацію
Запуск пристрою в експлуатацію проводиться після додаткової перевірки встановленого і підготовленого обладнання. Зокрема, перевіряється надійність заземлення, стан кріплення складальних компонентів, доступ охолоджуючої середовища до потенційно нагрівається елементам.
Поверхні струмоведучих стрижнів, що контактують з ламелями розеткових контактних груп, необхідно обробити невеликим об'ємом мастила ЦИАТИМ. В цілому, необхідно виконати всі процедури, передбачені ШЕУ на випадок приймально-здавальних випробувань, і переконатися у відповідності величини оперативного напруги допустимим межам.
Установка вакуумного вимикача. Монтажні роботи проводить тільки кваліфікований персонал. Ті ж вимоги пред'являються до персоналу, який підбирається на обслуговування високовольтного обладнання
Управляти вакуумним вимикачем допускається персонал, що має дозвіл на обслуговування електроустановок, що функціонують під напругою понад 1000 вольт. Затверджена група допуску для обслуговуючих осіб повинна бути не нижче третьої. Перед початком роботи з обладнанням, персонал проходить техмінімум з метою вивчення тонкощів конкретної моделі обладнання.
Як вибрати вакуумний вимикач?
Прилад вибирають з урахуванням його номінальних параметрів, які розглядаються щодо параметрів діючої мережі за місцем установки. Вибір робиться за критерієм максимально навантажених режимів роботи, передбачуваних для умов експлуатації.
Номінальна напруга вакуумного вимикача допускається рівним (або збільшеним) по відношенню до номінальної напруги системи, живиться через вимикач.
Параметр номінального довготривалого струму вибирають вище номінального значення струму живиться системи. Параметр номінального струму відсічення вибирається вище максимального значення розрахункового струму КЗ (враховується момент розбіжності контактів).
Табличка з технічною характеристикою - перше, на що звертається увага при виборі вимикача. Спираючись на значення параметрів, вже можна визначити, підходить прилад під конкретну установку чи ні
З точки зору можливих умов КЗ вибір робиться з урахуванням найбільш важких режимів.
Аперіодична слагающая величина розраховується з оглядкою на умови КЗ з нульовим напругою в будь-який з фазних ліній. При цьому слід враховувати параметр апериодического струму, встановлений виробником обладнання.
Висновки і корисне відео по темі
Ще більше матеріалу про пристрій, принцип роботи та умови монтажу вакуумного вимикача ви можете дізнатися з наступного відеоролика:
Вакуумні вимикачі від інших видів пристроїв відрізняються відносно простий і надійною структурою. Тому цей вид устаткування служить тривалий час без особливих нарікань. Ресурс природного зносу визначається числом операцій, рівним не менше 20000. За умови своєчасного виробництва технічного обслуговування цей ресурс зростає на 5-10%. Тим часом, технічне обслуговування ВВ обмежується невеликою кількістю легких операцій.
Якщо при ознайомленні з інформацією з'явилися питання по темі статті або є цінна інформація, якою ви можете поділитися з нашими читачами, будь ласка, залишайте свої коментарі, діліться досвідом, задавайте питання в блоці під статтею.