Вакуумный выключатель - это высоковольтный выключатель, в котором дуга гасится за счет внутренней среды- вакуум. Выключатель служит, как коммутационное устройство или устройство для предотвращения аварийных ситуаций.
Основные типы высоковольтных выключателей в зависимости от величины напряжения:
- Рассчитанные на 6-10 кВ.
- До 35 кВ.
- Выключатели до 110-220 кВ.
Принцип работы вакуумного выключателя:
Три полюса вакуумного выключателя содержат в себе так называемые дугогасительные камеры из-за того, что именно эта камера предотвращает возникновение электрической дуги. Гашение основано на свойстве разряженной среды с давлением. Внутри камеры вакуумная среда, которая имеет электрическую прочность в разы больше, чем у воздуха или других сред при нормальном давлении.
Защита от возникновения электрической дуги в камере и основана на свойствах вакуума выступать в роли диэлектрика. Во внутренней части камеры нет ничего, кроме контактов выключателя. Они образуют дугу с помощью ионизации заряженных частиц металла при высокой температуре. Но она сохраняется только до тех пор, пока при изменении синусоиды тока не теряется энергия заряженных частиц. Они быстро выпадают на контакты или стенки блока, а межконтактное пространство заполняется вакуумом. Таким образом, именно вакуум способствует быстрому (до 7-10 микросекунд) служит защитой от электрической дуги.
Устройство вакуумного выключателя
Вакуумный выключатель имеет разный конструктив в зависимости от требуемых защит, бюджета, класса напряжения и других технических характеристик. Но разберем один из самых встречаемых и современных решений в энергосетях.
Выключатель состоит из трёхполюсного блока коммутационного силового - 1 и блока управления - 2.
Работа силового блока основана на гашении электрической дуги в вакууме при размыкании контактов дугогасительной камеры. Электрическая дуга, ввиду высокой электропрочности вакуумного промежутка, при переходе тока через ноль, распадается и гаснет.
Блок управления является неотъемлемой частью выключателя и поставляется в виде отдельного устройства, устанавливаемого в релейных отсеках КРУ, на выкатных элементах КРУ, на панелях камер КСО. Блок управления обеспечивает включение (В) и отключение (О) от источника постоянного, выпрямленного и переменного оперативного тока, выполнение АПВ, блокировку от повторного включения ВВ, подпитывание от трансформаторов тока при отсутствии напряжения питания, а также ряд дополнительных функций.
Включение ВВ производится подачей с блока управления на электромагниты силового блока электрического импульса включения. Электромагниты, установленные пофазно на каждом полюсе, включают выключатель. Отключение производится пружиной сжатия, установленной в каждом электромагните привода силового блока и срабатывающей при подаче электрического импульса отключения с блока управления на силовой блок или механически, при ручном отключении.
Включение и отключение выключателя в условиях отсутствия оперативного питания производится подачей на вход блока управления постоянного тока напряжением 12 вольт от автономного источника, например аккумулятора и др.
Плюсы и минусы
Понимать сильные и слабые стороны важно, для правильной эксплуатации и применения.
Основные достоинства вакуумных выключателей:
- Простота конструкции и монтажа.
- Удобный ремонт путем замены неисправного блока.
- Надежность и износостойкость.
- Низкие энергозатраты и стоимость обслуживания.
- Возможность работы в любом положении в пространстве.
- Компактность.
- Тихая работа.
- Безопасность для экологии окружающей среды – нет вредных химических и других факторов.
К минусам можно отнести:
- Коммутационные перенапряжения.
- Небольшой ресурс на токи КЗ.
- Стоимость.
Область применения
Обновление технического оборудования является необходимостью. Вакуумный выключатель используется в:
- Распределительных подстанциях.
- В плавильных металлургических цехах.
- В трансформаторах нефтегазовой и химических отраслях.
- На электрических системах ЖД транспорта.
- На шахтах и рудниках.
Устаревшие выключатели, не соответствующие современным требованиям производительности и безопасности, должны быть заменены на более совершенные аналоги.
В последние годы вакуумные выключатели получают обширное распространение в отрасли энергетики, но нельзя забывать изучать особенности эксплуатации и условий работы при замене оборудования.