Gc-helper.ru

ГК Хелпер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Аварии с вакуумными выключателями

Вакуумный выключатель

Вакуумный выключатель — выключатель, в котором вакуум служит средой для гашения электрической дуги.
Вакуумные выключатели предназначены для коммутаций (операций включения-отключения) электрического тока — номинального и токов короткого замыкания (КЗ) в электроустановках.

История создания
История их развития говорит об исключительной сложности создания таких аппаратов. Идея коммутации тока в вакууме появилась ещё в XIX в., но первые серьезные исследования в этой области были предприняты лишь в 1923-1926 гг. Соренсоном и Менденхоллом из Калифорнийского технологического университета (США), создавшими ВВ (вакуумный выключатель), способный коммутировать токи до 1000 А при напряжениях до 40 кВ. Патентные права на использование разработок калифорнийских ученых приобрела General Electric (GE), но создать ВДК ( вакуумная дугогасительная камера ) с надежной контактной системой и получить аппараты, не требующие контроля вакуума и постоянного ремонта, не удавалось. Причиной этого были несовершенные на тот момент технологии по изготовлению ВВ. Лишь с 1960 г. GE был начат серийный выпуск ВДК для промышленных выключателей, и первым коммерческим продуктом на их основе стал вакуумный реклоузер (столбовой выключатель) на 15 кВ с номинальным рабочим током 600 А и током отключения 12 кА. Рыночный успех вакуумных продуктов GE подстегнул других производителей коммутационной техники к созданию ВВ. В СССР работа над ВВ велась под руководством профессора В.Л. Грановского в ВЭИ им. В.И. Ленина. Там были разработаны первые отечественные ВДК, которые в 1959-1962 гг. в составе выключателей поступили в эксплуатацию. Значимым событием стало открытие в Минусинске завода вакуумных аппаратов. В 1981 г. здесь были выпущены первые серийные ВВ типа ВВТЭ-10-10 и ВВТП-10-10. Но наиболее активно вакуумная коммутационная техника в России развивается с 1990 г. С этого момента над созданием ВВ начала работать Таврида Электрик и ряд других отечественных производителей («Контакт», «ЭЛВЕСТ»). Сначала объем выпускаемых ВВ был почти незаметен на фоне масляных выключателей. Но к 2006 г. ситуация кардинально изменилась и доля ВВ на российском рынке выключателей достигла 90%. Путь к таким позициям был непрост, и важную роль в популяризации новой техники сыграла компания Таврида Электрик.
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 50 кВ включительно). На рынке стоимость ВВ варьируется от 2500 до 25000$.
При массовом производстве стоимость вакуумных выключателей всего на 5-15% больше стоимости маломасляных и меньше стоимости электромагнитных. Большая экономия при эксплуатации делает эти выключатели высокоэффективными, что обуславливает их все более широкое распространение (в Японии 50% всех выключателей вакуумные).
Ведущие производители вакуумных выключателей сегодня это: Промышленная группа Таврида Электрик (ПГТЭ), компания General Electric, Нижнетуринский электроаппаратный завод («НТЭАЗ-Электрик»).

Принцип действия
Поскольку разрежённый газ 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 других деталей дугогасящей камеры, восстанавливая электрическую прочность вакуумного промежутка. В то же время на разведенных контактах восстанавливается приложенное к ним напряжение ( иллюстрация выключателя взята с ru.wikipedia.org).

Конструктивные особенности
Как уже ранее говорилось вакуумные выключатели — это коммутационные аппараты нового поколения, в основе принципа действия которых лежит гашение возникающей при размыкании контактов электрической дуги в глубоком вакууме, а фиксация контактов вакуумных дугогасительных камер (ВДК) в замкнутом положении осуществляется за счет остаточной индукции приводных электромагнитов («магнитная защелка»).В настоящее время ВВ также устанавливаются на тележках КРУ , что очень упрощает их ремонт.

Включение выключателя
Исходное разомкнутое состояние контактов 1,3 вакуумного выключателя вакуумной дугогасительной камеры выключателя обеспечивается за счет воздействия на подвижный контакт 3 отключающий пружины 7 через тяговый изолятор 5 . При подаче сигнала «ВКЛ» блок управления выключателя формирует импульс напряжения положительной полярности, который прикладывается к катушкам 9 электромагнитов . При в зазоре магнитной системы появляется электромагнитная сила притяжения, по мере своего возрастания преодолевающая усилие пружин отключения 7 и поджатия 6 , в результате чего под действием разницы указанных сил якорь электромагнита 11 вместе с тяговым изолятором 5 и подвижным контактом 3 вакуумной камеры 2 начинает движение в направлении неподвижного контакта 1 , сжимая при этом пружину отключения 7 .
После замыкания основных контактов якорь электромагнита продолжает двигаться вверх, дополнительно сжимая пружину поджатия 6 . Движение якоря продолжается до тех пор, пока рабочий зазор в магнитной системе электромагнита не станет равным нулю. Далее кольцевой магнит 10 продолжает запасать магнитную энергию, необходимую для удержания выключателя во включенном положении, а катушка 9 начинает обесточиваться, после чего привод оказывается подготовленным к операции отключения. Таким образом, выключатель становится на магнитную защелку, т.е. энергия управления для удержания контактов 1 и 3 в замкнутом положении не потребляется.
В процессе включения выключателя пластина 13 , входящая в прорезь вала 14 , поворачивает этот вал, перемещая установленный на нем постоянный магнит 15 и обеспечивая срабатывание герконов 16 , коммутирующих внешние вспомогательные цепи.

Отключение выключателя
При подаче сигнала «ОТКЛ» блок управления формирует импульс тока, который имеет противоположное направление по отношению к току включения и меньшее амплитудное значение. Магнит 10 при этом размагничивается, привод снимается с защелки, и под действием энергии, накопленной в пружинах отключения 7 и поджатия 6 якорь 11 перемещается вниз, в процессе движения ударяя по тяговому изолятору 5 , связанному с подвижным контактом 3 . Контакты 1 и 3 размыкаются, и выключатель отключает нагрузку.

Достоинства вакуумных выключателей
1. Высокая износостойкость при коммутации номинальных токов и токов КЗ.
2. Снижение эксплуатационных затрат, простота эксплуатации.
3. Быстрое восстановление электрической прочности.
4. Полная взрыво- и пожаробезопасность.
5. Повышенная устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам.
6. Произвольное рабочее положение вакуумной дугогасительной камеры (ВДК) в конструкции выключателя.
7. Широкий диапазон температур окружающей среды, в котором может работать ВДК (от -70° до + 200° С).
8. Безшумность, чистота, удобство обслуживания, обусловленные малым выделением энергии в дуге и отсутствием внешних эффектов при отключении токов КЗ.
9. Отсутствие загрязнения окружающей среды.
10. Высокое быстродействие, применение для работы в любых циклах АПВ.
11. Сравнительно малые массы и габариты, небольшие динамические нагрузки на конструкцию при работе из-за относительно малой мощности привода.
12. Легкая замена ВДК.
13. Отсутствие необходимости в замене и пополнении дугогасящей среды и масляного.

Недостатки вакуумных выключателей
1. Трудности при создании и изготовлении, связанные с созданием
контактных материалов, сложностью вакуумного производства,
склонностью материалов контактов к сварке в условиях вакуума.
2. Большие вложения, необходимые для осуществления технологии
производства, и поэтому большая стоимость.
3. Возможные коммутационные перенапряжения при отключении малых индуктивных токов.

Объявления

Если вы интересуетесь релейной защитой и реле, то подписывайтесь на мой канал

операции с выключателем вакуумным 10кВ

Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться

Сообщений 9

1 Тема от Brain 2014-08-04 13:29:20

  • Brain
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-01-20
  • Сообщений: 264
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Тема: операции с выключателем вакуумным 10кВ

Уважаемые коллеги, помогите с вопросом одним.
Не буду подвзяываться к конкретному типу выключателя пока, но объясните пожалуйста следующий момент.

Правильно ли, что перед включением я должен
— завести пружину включения (это может быть как от моторного двигателя,
так и вручную),
— после того как взведена пружина выключатель готов к включению.
— подаю команду на соленоид включения, который стягивает защелку и за счет
кинетической энергии пружины включения защелкиваются силовые контакты и одновременно
заряжается пружина отключения
— далее по импулсу от соленоида отключения мы можем отключить выключатель за счет
наличия кинетической энергии в пружине отключения

Читать еще:  Текущий ремонт неисправных выключателей

Вопрос — можно ли цикл АПВ после первого отключения осуществить без включения мотора завода
пружины. Т.е. возможно ли что когда при первом включении я первый раз завел пружины и подал команду
на включение еще раз завести эту пружину.

Заранее благодарю за ответ, но понимаю что вопрос может быть не корректно сформулирован, поэтому уточню
к чему спрашиваю. Мне надо рассчитать мощность аккумуляторной батареи по техническому заданию при отсутствии
напряжения в течении некоторого времени и при этом, чтобы выключатель как минимум мог бы осуществить один цикл АПВ. Под
одним циклом АПВ я понимаю следующее — выключатель включнен в исходном положении, далее пропадает оперток и питание осуществляется
от АБ и мне надо отключить выключатель, далее снова включить и опять отключить. Надо ли в этом случае для мощности АБ учитывать толчковый ток
потребляемый мотором завода пружины?

2 Ответ от SVG 2014-08-04 18:18:16

  • SVG
  • guest
  • Неактивен
  • Откуда: Гондурас
  • Зарегистрирован: 2011-01-07
  • Сообщений: 3,592
Re: операции с выключателем вакуумным 10кВ

Не буду подвзяываться к конкретному типу выключателя

правильнее привязаться к типу привода.

кинетической энергии пружины включени

Пружина запасает потенциальную энергию, которая преобразуется в кинетическую при срабатывании привода. 😉

возможно ли что когда при первом включении я первый раз завел пружины и подал команду
на включение еще раз завести эту пружину.

Обычно так и делается. Цепочка завода пружин собирается из последовательно соединённых НО БК вала и НЗ БК пружин. Т.е. пружины заводятся только при включенном выключателе. У многих приводов энергии пружины хватает на две операции включения.
Можно просто всегда заводить пружины, независимо от положения выключателя. Тогда команда включения должна идти через БК пружин.

Надо ли в этом случае для мощности АБ учитывать толчковый ток
потребляемый мотором завода пружины?

Моторы запитывать от АБ? Бррр

3 Ответ от Brain 2014-08-04 18:26:54 (2014-08-04 18:32:25 отредактировано Brain)

  • Brain
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-01-20
  • Сообщений: 264
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: операции с выключателем вакуумным 10кВ

))) я пока уточняю ) если без завода пружин можно выполнить циклы при предварительно
включенном выключатели О-ВО, то тогда
это не полнадобится.

Если я привяжусь к выключателю ВВ-БЭМН? или же к BB-TEL.
Вопрос просто задаю к следующему тексту по ТЗ «предусмотреть цикл О-ВО вакуумного выключателя
по ТУ от АКБ при отсутствии опертока 3 часа». И следовательно вопрос этот и задаю, необходимо ли при
осуществлении данного циекла завода пружин, если нужна, то следовательно я подключу мотор к АКБ, если
не надо — то будет висеть в обход от АКБ.

4 Ответ от SVG 2014-08-04 18:56:32

  • SVG
  • guest
  • Неактивен
  • Откуда: Гондурас
  • Зарегистрирован: 2011-01-07
  • Сообщений: 3,592
Re: операции с выключателем вакуумным 10кВ

«предусмотреть цикл О-ВО вакуумного выключателя
по ТУ от АКБ при отсутствии опертока 3 часа

А оперток катушки включения откуда возьмётся? Что значит «от АКБ при отсутствии опертока 3 часа» ? У меня диссонас случился. Если есть АКБ — есть оперток. Нет опертока — нет и АКБ. Или имелось в виду отсутствие подзаряда? Но ведь подзарядные устройства не являются источником опертока. РЭСовские «специалисты» небось писали ТЗ, с РЗА знакомые по наслышке.

Речь идёт о телемеханике и вакуумниках ТП?

5 Ответ от SVG 2014-08-04 19:00:29

  • SVG
  • guest
  • Неактивен
  • Откуда: Гондурас
  • Зарегистрирован: 2011-01-07
  • Сообщений: 3,592
Re: операции с выключателем вакуумным 10кВ

Если я привяжусь к выключателю ВВ-БЭМН? или же к BB-TEL.

BB-TEL нет мотора, нет привода, нет ничего ))

6 Ответ от KPV 2014-08-04 20:12:55

  • KPV
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2013-12-05
  • Сообщений: 70
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: операции с выключателем вакуумным 10кВ

BB-TEL нет мотора, нет привода, нет ничего ))

100_6930.JPG 1.26 Мб, 1 скачиваний с 2014-08-04

You don’t have the permssions to download the attachments of this post.

7 Ответ от SVG 2014-08-04 20:35:31

  • SVG
  • guest
  • Неактивен
  • Откуда: Гондурас
  • Зарегистрирован: 2011-01-07
  • Сообщений: 3,592
Re: операции с выключателем вакуумным 10кВ

Ну три электромагнита привода полюсов и вал привода блок-контактов и блокировки (синхронизирующий вал или как там он по документации зовётся) в нем, конечно, есть 🙂 Но моторов, включающих пружин, катушек включения и отключения — нету.

А вот новые блоки управления позволят ли выполнить операцию «отключить» через сутки после исчезновения опертока, как это позволяли сделать BU02 и BU05 — большой вопрос.

PS На фотке старый ВВ ТЕЛ, с герконами.

8 Ответ от Brain 2014-08-05 10:02:20 (2014-08-05 11:03:34 отредактировано Brain)

  • Brain
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-01-20
  • Сообщений: 264
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: операции с выключателем вакуумным 10кВ

А оперток катушки включения откуда возьмётся? Что значит «от АКБ при отсутствии опертока 3 часа» ? У меня диссонас случился. Если есть АКБ — есть оперток. Нет опертока — нет и АКБ. Или имелось в виду отсутствие подзаряда? Но ведь подзарядные устройства не являются источником опертока. РЭСовские «специалисты» небось писали ТЗ, с РЗА знакомые по наслышке.

Речь идёт о телемеханике и вакуумниках ТП?

не так пояснил. Тут действительно больше всего относится не к РЗА, а к ТМ вакуумных выключателей. Но правда сейчас прочел внимательнее про ВВ-БЭМН нашел все-таки ответ на свой вопрос. спасибо за ответы.

9 Ответ от Solovey 2014-08-05 11:27:33

  • Solovey
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-03-06
  • Сообщений: 438
  • Репутация : [ 0 | 0 ]
Re: операции с выключателем вакуумным 10кВ

Вопрос — можно ли цикл АПВ после первого отключения осуществить без включения мотора завода
пружины. Т.е. возможно ли что когда при первом включении я первый раз завел пружины и подал команду
на включение еще раз завести эту пружину.

На сколько я помню выключатели 6-10кВ которые мне попадались. Включаешь выключатель, заводится пружина. Далее если с пружины питалово снять, то заряда пружины всегда хватало на Откл-Вкл-Откл (получается на цикл неуспешного АПВ)

Эмм, может я и неправ и скажу глупость (просто сейчас схем под рукой нет никаких).
Но разве такую ерунду как «завод пружины» не от переменки запитывают? Нафига таким неответственным механизмом АКБ грузить?

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ КОММУТАЦИИ ИНДУКТИВНЫХ ТОКОВ ВАКУУМНЫМИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ

7. ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ КОММУТАЦИИ ИНДУКТИВНЫХ ТОКОВ ВАКУУМНЫМИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ

Особенностью дуги в вакууме является ее нестабильность при малых токах. Прекра­щение разряда в вакууме приводит к срезу тока до его естественного перехода через нуль. Ток среза зависит от свойств приме­няемых контактных материалов, а также от параметров контура тока.

Камеры современных вакуумных выклю­чателей, благодаря специальному подбору контактных материалов, имеют относительно малые токи среза, вполне сопоставимые с токами среза выключателей, имеющих дру­гую дугогасительную среду. С другой сторо­ны, для ВДК характерны большие скорости восстановления электрической прочности межконтактного промежутка, что позволяет им отключать высокочастотные токи с боль­шими скоростями изменения тока вблизи нулевого значения. Последнее обстоятель­ство приводит к многократным повторным зажиганиям и отключениям высокочастот­ного тока в процессе одной коммутации включения — отключения индуктивной на грузки, которые могут существенно влиять на уровень коммутационных перенапряжений.

При коммутациях индуктивных токов вакуумных выключателей могут возникать перенапряжения, обусловленные: срезом то­ка, многократными повторными зажигания­ми и трехфазным одновременным отключе­нием. Перенапряжения эти, вследствие вероятностного характера процессов в выклю­чателе, определяются статистическими соот­ношениями, зависящими от схемы и пара­метров коммутируемой сети.

Силовые трансформаторы с облегчен­ным уровнем изоляции по ГОСТ 1516.1—76* (сухие, с литой изоляцией) рассчитаны на импульсные перенапряжения с максималь­ным значением 23 и 34 кВ, соответственно для классов напряжения 6 и 10 кВ, что без применения защиты может оказаться не­достаточным для выдерживания максималь­ных перенапряжений.

Наибольшую опасность представляют собой коммутационные перенапряжения для электродвигателей, имеющих пониженные, по сравнению с трансформаторами, уровни изо­ляции и в особенности пониженную им­пульсную прочность обмотки при воздей­ствии волн с крутым фронтом.

Читать еще:  Схема подключению двух полюсного выключателю

Волновые сопротивления двигателей примерно на два порядка ниже, чем у трансформаторов, поэтому уровни перена­пряжении при обычном срезе тока также значительно ниже. Однако включение двига­теля или отключение его пускового тока, как правило, сопровождается многократны­ми повторными зажиганиями и воздействия­ми волн перенапряжений с крутым фронтом. При определенном сочетании параметров схемы и начальных условий наблюдается постепенное нарастание максимумов волн (эскалация напряжений), при котором они могут достигать 5-кратных значений по от­ношению к фазному напряжению двигателя.

ВЭИ имени В. И. Ленина предложены следующие технические решения по схемам защиты от перенапряжений электрооборудо­вания 6—10 кВ, коммутируемого вакуумны­ми выключателями, в установках промыш­ленных предприятий:

1. Для защиты трансформаторов обще­го назначения с облегченной изоляцией по ГОСТ 1516.1—76* (сухие, литые) у вводов трансформатора между каждой фазой и зем­лей должен быть подсоединен разрядник I группы по ГОСТ 16357—83* для соответ­ствующего класса напряжения.

2. Для защиты электродвигателей меж­ду зажимами каждой фазы двигателя и землей должны устанавливаться последова­тельные RС-цепочки с параметрами R = 50 Ом и С = 0,25 мкФ. Ниже приведены требования к основным электрическим харак­теристикам RС-цепочек:

Класс напряжения, кВ . ……………………………. 6 10

Номинальное напряжение конден­сатора, кВ . …..6,6 11

Мощность, рассеиваемая резисто­ром, Вт . . ….….15 40

Импульсная прочность между за­жимами резистора

на волне 1,2/ 50мкс,кВ. ………………………….…. 40 60

Между зажимами и землей у электро­двигателей выше 1000 кВт дополнительно к RС-цепочке должны устанавливаться раз­рядники I группы по ГОСТ 16357-83* для соответствующего класса напряжения.

3. Для электрооборудования напряже­нием 6-10 кВ с нормальной изоляцией по ГОСТ 1516.1-76* (маслонаполненные транс­форматоры) никаких дополнительных средств защиты не требуется.

Механическая прочность шкафов КРУ (число включений и отключений контактных соединений главных и вспомогательных це­пей, перемещений выдвижного элемента, открываний и закрываний шторок, включе­ния и отключения ножей заземления) соот­ветствует ГОСТ 14693-77* на КРУ напря­жением до 10 кВ.

В части требований безопасности шкафы КРУ соответствуют ГОСТ 12.2.007.0-75*. Они оборудованы блокировками (механиче­скими и электромеханическими), обеспечива­ющими безопасность работ при эксплуата­ции.

При локализации дуговых повреждений в шкафу КРУ предусмотрена дуговая защи­та, выполненная с помощью клапанов раз­грузки давления, соединенных с блок-контак­тами, обеспечивающими подачу команды на отключение защитного выключателя.

Предусмотрен шинный ввод сверху или снизу или кабельный ввод снизу, причем к одному шкафу с выключателем может быть подведено до шести однофазных ка­белей. При необходимости подключения большего числа кабелей следует использо­вать шкаф кабельных сборок, стыкуемый с вводным шкафом, в который можно под­вести до двенадцати однофазных кабелей.

Габариты шкафа КРУ (ширина, глубина, высота) — 1,5 х 2,3 х 3 м.

Выбор типа выключателя в КРУ (ва­куумный или элегазовый) производится исходя из следующего. При необходимости частых коммутационных операций (например, для коммутации электропечных трансформаторов) и активно-индуктивном характере нагрузки коммутируемой цепи следует использовать вакуумные выключатели. Для, коммутации цепей с емкостным характером нагрузки (конденсаторные батареи, фильтро-компенсирующие устройства, статические тиристорные компенсаторы) следует использо­вать элегазовые выключатели.

В связи с постоянной работой по совершенствованию изделия в его конст­рукцию могут быть внесены незначительные изменения, не отраженные в этом документе.

Прайс-лист на выключатели

Выкатное испонение для К-12, К-26, КРУ-2-10, К-13

Стационарное исполнение для КРН-III(IV), КРУН-6(10)Л и КСО

Выкатное испонение для К-IIIУ(VIУ), 4КВС, КРУ2-6(10),КВП-6(10),КВЭ-6(10),К-XII,К-XIII, К-XXVI, К-37; Польская ST-7,S9; Болгарская

** — Цена уточняются после получения бланка-заказа

Список использованной литературы

А.А.Федоров «Справочник по электроснабжению и электрооборудованию» (в двух томах, М.: Энергоатомиздат, 1987г.).

Ю.Г Барыбин. «Справочник по проектированию электроснабжения.», (М.: Энергоатомиздат, 1990 г., -576 с.:ил.).

Б.А. Соколов, Н.Б.Соколова «Монтаж электрических установок», (М.: Энергоатомиздат, 1991 г.,-592 с.:ил.).

Интернет http://craw.narod.ru , http://www.vakyym.ru .

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ______________________________4

ВАКУУМНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ 10, 35 KB ДЛЯ КРУ И 110 КВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК С ЧАСТЫМИ КОММУТАЦИЯМИ_________6

ВАКУУМНЫЕ И ЭЛЕГАЗОВЫЕ КОМПЛЕКТНЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА 35 KB____________________7

ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ВБТЭ-10-20______________________8

Вакуумные выключатели серии BB/TEL__________________9

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ КОММУТАЦИИ ИНДУКТИВНЫХ ТОКОВ ВАКУУМНЫМИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ__13

ПРАЙС- ЛИСТ__________________________________________________15 Список использованной литературы____________________

Открытое Акционерное Общество

«Магнитогорский металлургический комбинат»

«ОАО ММК» Цех электросетей и подстанций

По теме: «Вакуумные выключатели»

Выполнил: эл.монтер Муллагалиев Д.Д.

Магнитогорск

О возможности использования силы удержания привода как критерия оценки основных характеристик вакуумных выключателей

Применение вакуумной коммутационной техники для сетей среднего напряжения перестает быть эпизодическим в отечественной энергетике. В 2004 году уже шесть отечественных предприятий декларировали серийное производство вакуумных выключателей (для справки: в 2000 году таковых было только три).

Количество производителей комплектных распределительных устройств с применением вакуумных выключателей (ВВ) за последние три года практически удвоилось и приближается к двадцати. При таком многообразии предлагаемых типов и исполнений эксплуатационному персоналу отводится почетная роль выбора аппарата или КРУ из предлагаемых на рынке. Следует отметить, что эта задача далеко не простая, требующая достаточно высокой квалификации и знания нормативных документов. Проблема усугубляется еще и тем, что за последние 10 — 15 лет, на которые пришлось практическое внедрение вакуумной коммутационной техники, были окончательно утрачены годами сложившиеся научно-технические связи, прекратился обмен технической информацией. В лучшем случае, чем приходилось довольствоваться эксплуатационному персоналу, это руководствами по эксплуатации и методическими указаниями предприятий — изготовителей. Отсутствие системного подхода и требований привело к появлению различных методик по оценке параметров вакуумного коммутационного оборудования, зачастую противоречащих или несоответствующих действующим нормативным документам.

В последнее время появились методики и рекомендации некоторых предприятий, предлагающих оценку параметров ВВ на основе измеряемого усилия отрыва контактов предварительно включенного аппарата. У авторов настоящей статьи с учетом причастности к производству и эксплуатации свыше 120 тысяч вакуумных выключателей ВВТEL-10 на этот счет есть свое мнение, с которым и предлагается ознакомить читателей.

Проблема стойкости при сквозных токах короткого замыкания коммутационного аппарата любого типа не нова и является одной из основополагающих при его проектировании. Достаточно сказать, что такая механическая характеристика как сила удержания привода (в некоторых работах «контактное нажатие») обусловливает следующие основные параметры аппарата (по классификации [1]): номинальный ток, коммутационный ресурс, стойкость к воздействию токов к.з. и стойкость к воздействию механических факторов внешней среды.

Отброс (или самопроизвольное разведение) контактов обусловлен электромагнитным взаимодействием встречнонаправленных участков прохождения тока контактных систем и показан для торцевых и контактных систем с поперечным магнитным полем на рис.1.

Любая вакуумная дугогасительная камера (ВДК) характеризуется собственным контактным поджатием, зависящим от диаметра сильфона и составляющим 50—500 Н. В диапазоне номинальных токов, представляющих практический интерес (4—40 кА), этого значения для обеспечения стойкости коммутационного аппарата явно недостаточно.

Одним из наиболее известных подходов к оценке силы отброса контактов следует признать рекомендованный Холмом [1], который базируется на соотношении приведенного радиуса фактического контакта r и геометрического радиуса контакта R и может быть представлен в виде:

Нетрудно видеть, что при обеспечении контакта по всей поверхности электродов, сила отброса F стремится к нулю.

Поскольку на практике обеспечить указанное выше условие невозможно, а контакт электродов происходит в нескольких точках N, для ориентировочной оценки порядка величины можно использовать формулу [2]:

Последнее выражение наглядно демонстрирует преимущество многоконтактных систем, о чем упоминается в отечественной работе А.А. Чунихина [3]. Анализ известных формул [3,4] позволяет оценить силу отброса до 3000 Н при токах отключения, достигающих 30 кА. Даже простым расчетом одноточечной контактной системы с габаритными размерами, аналогичными размерам серийно выпускаемой ВДК (радиус контактов R=25—40 мм, приведённый зазор =0,05—0,1 мм), поперечным полем и торцевыми контактами по известной формуле [5]:

можно определить силу отброса такого же порядка.

Естественно, что для обеспечения нормального функционирования коммутационного аппарата должно выполняться неравенство:

где Fc — сила дополнительного контактного поджатия.

Применяемые в большинстве отечественных вакуумных выключателей ВДК с поперечным магнитным полем за последние десятилетия не претерпели существенных изменений и при установке в ВВ требуют обеспечения приводом дополнительного контактного нажатия от 600 до 2500 Н. Примеры практической реализации ВВ с такими приводами и ВДК нашим читателям достаточно хорошо известны [6]. С учетом экономической целесообразности собственного производства ВДК при минимальном объеме не менее десятков тысяч изделий в год подавляющее большинство производителей ВВ вынуждено прибегать к закупке ВДК у сторонних производителей. Требуемое дополнительное контактное поджатие декларируется производителем ВДК в обязательном порядке, и именно, ее обеспечение является залогом успешной стойкости ВВ к сквозным токам к.з. Производитель ВВ свободен только в проектировании привода, что и вынужден делать. Ни один изготовитель ВВ не будет закладывать «лишнее» контактное поджатие, поскольку в конечном итоге существенно снизит эксплуатационные и технико-экономические показатели аппарата.

Читать еще:  Юсб хаб с выключателями портов

Таким образом, некоторые производители относят контактное поджатие к категории преимуществ ВВ, что является вынужденным, поскольку однозначно определено параметрами ВДК.

На протяжении более 10 лет предприятием «Таврида Электрик» серийно производятся ВДК с так называемым продольным магнитным полем (рис.2). Следует отметить, что в аппаратах серии ВВТEL-10 аксиальное расположения привода по отношению к подвижному контакту ВДК обусловливает равенство силы контактного поджатия электродов и усилия удержания привода.

Наряду с улучшенными характеристиками (высокая отключающая способность и коммутационный ресурс) контактные системы с продольным магнитным полем характеризуются наличием электродинамического поджатия, обусловленного взаимодействием тангенциальных составляющих векторов протекающего тока. Это достаточно известное явление [7], позволяющее, в частности, увеличить отключающую способность на 50% при уменьшении контактного нажатия в 1,6 раза. Оставляя без рассмотрения в настоящей статье детальный анализ данного явления, считаем необходимым обратить внимание, что это одна из причин, обусловливающих высокие энергетические показатели привода ВВ, в том числе серии ВВТEL-10. Преимущество ВДК с продольным магнитным полем иллюстрируется на рис.3 фрагментом замкнутых электродов контактной пары. Контакты ВДК данного типа могут быть чашеобразной формы с наклонными сквозными разрезами. Разрезы ограничивают растекание тока, тем самым уменьшая взаимодействие встречнопараллельных участков тока в различных электродах, и обеспечивают спиральную форму протекания тока.

Тангенциальные составляющие векторов тока сонаправлены и в соответствии с законом Ампера обеспечивают взаимное притяжение электродов контактной пары, снижая суммарное усилие отброса. Это одно из основных преимуществ контактных систем с продольным магнитным полем. Максимально эффект «электродинамического поджатия» проявляется при токах к.з.

Номинальный ток и контактное поджатие ВВ. Контактное поджатие стабилизирует и обеспечивает требуемое значение переходного сопротивления. ВДК любого типа в силу конструктивных особенностей не имеет возможностей для эффективного рассеивания выделяемого тепла. В большинстве типов камер контакты являются единственным средством теплоотвода из зоны контакта электродов. Несмотря на то, что эта величина составляет десятки ватт, в реальных эксплуатационных условиях в ВВ на номинальные токи от 1000—1600 А приходится прибегать к различным конструкторским решениям, существенно улучшающим теплообмен в КРУ (вплоть до установки радиаторов). Однако величина контактного поджатия в части обеспечения требуемого уровня переходного сопротивления в нормативных документах не указывается. Нормируется непосредственно значение переходного сопротивления (в условиях производителя при проведении приемо-сдаточных испытаний, в эксплуатационных условиях в соответствии с [8, 9, 10].

Стойкость к воздействию механических факторов внешней среды и контактное поджатие ВВ. Безусловен тот факт, что при большем контактном поджатии вибростойкость также возрастет. Однако вибростойкость аппарата определяется не только контактным поджатием. При одинаковых значениях контактного поджатия большей вибростойкостью будет обладать ВВ с меньшей массой свободных частей, связанных с подвижным контактом ВДК. Не оговаривая массу свободных подвижных частей привода, нормативные документы регламентируют проведение испытаний в соответствии с [8], без упоминания о контактном поджатии. Стандарт [8] нормирует вибростойкость на уровне класса М6 для выключателей, устанавливаемых в машинных залах. Испытания на стойкость к воздействию механических факторов внешней среды регламентируются ГОСТ 17516.1—90, и контактное поджатие также не используется в качестве критерия.

Стойкость при сквозных токах к.з. и контактное поджатие ВВ. Эти параметры являются максимально связанными между собой. Стойкость при сквозных токах к.з. включает в себя способность ВВ противостоять электродинамическому и термическому воздействию тока к.з. Электродинамическая стойкость ВВ реализуется силой поджатия привода, которая зависит от требуемого мгновенного значения тока для определенной контактной системы ВДК. В качестве примера можно привести рекомендованное А.А. Чунихиным [3] выражение для определения поджатия вольфрамовых торцевых контактов при минимальном токе отброса:

или приведенную в [2] зависимость поджатия контактной системы, выполненной на основе сплава Cu—Ве(7%), от мгновенного значения тока:

Наряду с электродинамическим отбросом контактов, который должен парироваться контактным поджатием, термическое воздействие тока к.з. приводит к свариванию электродов. Это предъявляет дополнительные требования к приводу ВВ, который должен разорвать такую сварку. Известно, что последствия термического воздействия тока к.з. (сварка контактов) могут быть уменьшены при увеличении контактного поджатия [1, 2, 4], а также применении оптимального состава материалов электродов [4, 12].

Вопросам стойкости при сквозных токах к.з. и отключающей способности ВВ посвящено достаточно много работ. Каждая, как правило, содержит рекомендации для конкретной контактной системы и материала контактов, но ни одна из них не отменяет обязательного выполнения типовых испытаний ВВ. Отечественные нормативные документы [8, 10] однозначно определяют критерием стойкости при сквозных токах к.з. только результаты испытаний.

Критерием чего, с учетом сказанного выше, может служить измеряемое, например, динамометром усилие отрыва контактов ВВ? Аналогичные измерения, по мнению авторов, могут являться косвенным методом оценки правильности сборки и механической работоспособности ВВ, использующих ВДК с торцевыми контактами или поперечным магнитным полем, в условиях предприятия-изготовителя при обязательном условии проведения испытаний, предусмотренных ГОСТ. На этапе исследовательских работ при проектировании новых ВВ любых типов такая процедура неизбежна, однако критерием основных электрических параметров коммутационного аппарата при проведении испытаний или в эксплуатационных условиях являться не может. Основным критерием по-прежнему должны оставаться результаты испытаний в соответствии с [8, 10].

Выводы

  1. Результаты измерения контактного поджатия предварительно включенного выключателя, использующего ВДК с продольным магнитным полем, не являются критерием оценки характеристик, поскольку не учитывают все факторы, воздействующие на контактную систему при протекании тока к.з., и противоречат требованиям нормативных документов [8, 10]. Критерием оценки основных электрических параметров являются результаты испытаний ВВ на нагрев, стойкость при сквозных токах к.з. и стойкость к воздействию механических факторов внешней среды в соответствии с ГОСТ [8] и Нормами испытаний [10].
  2. Не зависимо от применяемых типов вакуумных дугогасительных камер (с торцевыми контактами, с поперечным или продольным магнитным полем) результаты испытаний являются основным критерием эксплуатационной стойкости ВВ.

Литература

  1. Lee T.H. Physics and engineering of high power switching devices. Cambridge. The MIT Press, 1975.—542 p.
  2. Greenwood A. Vacuum Switchgear. IEEE Power series 18. London, Short Run Press Ltd., 1997.-278 p.
  3. Чунихин А.А., Жаворонков М.А. Аппараты высокого напряжения.-М.: Энергоатомиз дат, 1985.-432 с.
  4. Раховский В.И. Физические основы коммутации электрического тока в вакууме.- М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1970.-536 с.
  5. Кухлинг Х. Справочник по физике.М.: Мир, 1982.-520 с.
  6. Ведешенков Н.А. Электрические аппараты высокого напряжения. Выключатели. В 2-х томах. Справочник.М.: Информэлектро, 2001.- 120 с.
  7. Белкин Г.С., Лукацкая И.А., Перцев А.А., Ромочкин Ю.Г. Новые разработки ВЭИ в об ласти вакуумных дугогасительных камер//Электротехника. 2001.- №9.- с.17-23.
  8. Межгосударственный стандарт ГОСТ 687-78*. «Выключатели переменного тока на на пряжение свыше 1000 В. Общие технические условия».
  9. Объем и нормы испытаний электрооборудования. РД 34.45-51.300-97. РАО «ЕЭС России» / Под общ.ред. Б.А.Алексеева, Ф.Л. Когана, Л.Г. Мамикоянца.- 6-е изд.,- М.: Издво НЦ ЭНАС, 2004.-256 с.
  10. Нормы испытания электрооборудования. ГКД 34.20.302-2002.-Киев. ОЭП «ГРИФ РЭ», 2002.-216 с.
  11. Теория и конструкция выключателей. Пер. с англ./ Под ред. Ч.Х. Флершейма.-Л.: Энергоиздат, 1982.- 496 с.
  12. Вакуумные дуги. Пер. с англ./Под ред. Дж.Лафферти.- М.: Мир,1982.- 432 с.

Опубликовано: «Электрические сети и системы» № 6, 2005 г.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector