Вакуумний вимикач - конструкція і принцип роботи

Вакуумний вимикач - це новітній високовольтний комутаційний апарат, який отримав широке поширення в розподільних мережах. Що це за пристрій?

Загальні відомості

Вакуумний вимикач – високовольтний апарат для комутації (періодичні відключення і включення) змінного електричного струму в робочих і аварійних режимах (короткі замикання). Електрична дуга, що виникає між контактами пристрою під час короткого замикання, гаситься. По всьому світу такий прилад, як вакуумний вимикач, завойовує все більшу популярність у порівнянні зі своїми попередниками (масляними і маломасляними апаратами). У мережах з напругою до 35 кіловольт у Китаї їх використання становить майже 100 %, в розвинених країнах Європи досягає 70%.

Конструкція

Вакуумний вимикач складається з двох основних елементів: рухомого та нерухомого контактів. У приладу є три полюси, на які встановлені пофазно вбудовані електромагнітні приводи. Вони розміщені на одній підставі. Фазні приводи, які розташовані всередині вимикача, з'єднані механічно між собою спільним валом, синхронизирующим фази, що оберігає від режимів неповних фаз, задействующим додаткові контакти. Також він механічно блокує сусідні розподільні пристрої, управляє індикацією положення контактів вимикача.

Принцип роботи

Вакуумний вимикач (10 кВ, 6 кВ, 35 кВ – не має значення) володіє певним принципом роботи. Коли розмикаються контакти, в проміжку (у вакуумі) струм комутації створює електричний розряд – дугу. Її існування підтримується за рахунок паркого металу з поверхні самих контактів в проміжок з вакуумом. Утворена парами іонізованого металу плазма – провідний елемент. Вона підтримує умови протікання електричного струму. В той момент, коли крива змінного струму проходить через нуль, електрична дуга починає гаснути, а пари металу фактично миттєво (за десять мікросекунд) відновлюють електричну міцність вакууму, конденсуючись на поверхнях контактів і нутрощах дугогасящей камери. В цей час відновлюється напруга на контактах, які до того моменту вже розведені. Якщо залишаються після відновлення напруги перегріті локальні ділянки, то вони можуть стати джерелами емісії заряджених частинок, що викличе пробій вакууму і протікання струму. Для цього використовують управління дугою, потік тепла рівномірно розподіляють на контактах.




Вакуумний вимикач, ціна на який залежить від фірми-виробника, завдяки своїм експлуатаційних властивостях, може заощадити значну кількість ресурсів. В залежності від напруги, виробника, ізоляції ціни можуть колебат від 1500 у.е. до 10000 в.е.

Переваги

Вакуумний вимикач 6 кВ – 35 кВ володіє безумовними перевагами перед іншими типами комутаційних пристроїв подібного призначення. Перерахуємо їх.

Безпека. Вакуумний вимикач 6 кВ – 35 кВ набагато більш легкий, ніж його аналоги (при рівних параметрах номінальних напруг і струмів). Малі динамічні навантаження, невелика енергія приводу, відсутність витоку газів і масла, безшумна робота роблять його зручним і абсолютно безпечним у плані екології та вибухових властивостей.

Автономна робота. Дугогасна вакуумна камера автономна, тобто немає необхідності поповнювати середу. Це знижує витрати, які йдуть на експлуатацію комутаційного пристрою.

Висока швидкодія, значний механічний ресурс. Основна причина – хід контактів (відстань між ними) в дугогасительной вакуумній камері становить всього десять міліметрів. У масляних вимикачів це ж відстань доходить до декількох сотень міліметрів. Природно, міцність самого вакууму на пробій набагато вище аналогічного показника повітряних і масляних середовищ гасіння дуги.

Крім того, обов'язково потрібно згадати і наступні параметри.

Комутаційна стійкість, високий ресурс, низькі витрати на обслуговування. Число відключень робочого струму без ремонтів і ревізій становить десятки тисяч. Вакуумний вимикач здатний відключати струми короткого замикання в межах від декількох десятків до декількох сотень разів (в залежності від виробника і величини ударного струму і його періодичної складової). Наприклад: масляні вимикачі потребували ревізії всього після кількох сотень відключень робочого струму і до десяти відключень струмів КЗ (короткого замикання). Повітряні вимикачі – відповідно від 1000 до 2000 і від 5 до 15.

Надійність експлуатації. Кількість відмов у «вакуумника» набагато нижче, ніж у традиційних вимикачів.