В электроэнергетике для коммутации электрических цепей высокого напряжения применяются специальные устройства – высоковольтные выключатели. По принципу гашения электрической дуги они подразделяются на масляные, воздушные, элегазовые и вакуумные выключатели.
Среди вышеперечисленных типов коммутационных аппаратов вакуумный выключатель занимает особое место. По характеристикам быстродействия, надёжности и долговечности он превосходит высоковольтные выключатели других типов. Разберём подробно, как устроены и где применяются эти коммутационные аппараты.
Определение, назначение и сфера применения
Начнём с определения. Высоковольтный вакуумный выключатель – коммутационный аппарат, в котором средой для гашения дуги служит сильно разреженный газ плотностью от 10 -6 до 10 -8 Н/см2. Говоря проще, это технический вакуум.
![Что такое вакуумный выключатель и как он устроен](https://lampaexpert.ru/wp-content/uploads/2024/01/blobid1702197081586-670x438.png)
Кроме конструкции дугогасительной камеры (ВДК) принципиальных отличий от выключателей других типов нет.
![Что такое вакуумный выключатель и как он устроен](https://lampaexpert.ru/wp-content/uploads/2024/01/blobid1702197110258-521x670.jpg)
Поэтому по назначению данный коммутационный аппарат тоже не отличается от своих аналогов. Он предназначен для обеспечения гарантированного разрыва электрической цепи в автоматическом или ручном режиме управления и для надёжного прохождения тока при длительной работе.
![Что такое вакуумный выключатель и как он устроен](https://lampaexpert.ru/wp-content/uploads/2024/01/blobid1702197173307-670x534.jpg)
Вышеописанные качества позволяют ответить на вопрос, в сетях с каким напряжением используются вакуумные выключатели. Данные коммутационные аппараты применяются в электрических сетях 6-35 кВ и успешно внедряются в сетях 110 кВ. Хотя доля выключателей на напряжение 110 кВ пока низкая.
![Что такое вакуумный выключатель и как он устроен](https://lampaexpert.ru/wp-content/uploads/2024/01/blobid1702197221590-444x670.jpg)
Для примера: начало разработки отечественного выключателя 110 кВ приходится на 2007 г., а первый опытный образец был изготовлен в 2009 г. саратовским ОАО «Контакт». Серийный выпуск был начат только в 2010 г.
Выключатели напряжением 6-10 кВ успешно применяются в распределительных устройствах на подстанциях местного назначения, питающих линии электропередач, которые обеспечивают электроэнергией небольшие промышленные предприятия, в том числе высоковольтные электродвигатели и трансформаторные подстанции 6 (10)/0,4 кВ.
![Что такое вакуумный выключатель и как он устроен](https://lampaexpert.ru/wp-content/uploads/2024/01/blobid1702197292920-377x670.jpg)
Коммутационные аппараты 35 кВ применяют в распредустройствах, к которым подключены линии электропередач районного значения. Соответственно, выключатели 110 кВ используют для коммутации линий значительной протяжённости, обеспечивающих подачу напряжения в региональные сети.
к содержанию ↑Устройство и принцип действия
Вакуум необходим только для гашения электрической дуги, поэтому вакуумная дугогасительная камера (ВДК) занимает небольшой объём от общей конструкции вакуумного выключателя.
![Что такое вакуумный выключатель и как он устроен](https://lampaexpert.ru/wp-content/uploads/2024/01/blobid1702197353144-670x500.jpg)
Для обеспечения надёжной работы стенки камеры изготавливают из специальной керамики и металлических сплавов. Это необходимо для обеспечения надёжного функционирования в течение длительного времени – нескольких десятков лет.
![Что такое вакуумный выключатель и как он устроен](https://lampaexpert.ru/wp-content/uploads/2024/01/blobid1702197406303-670x377.jpg)
Внутри этой камеры – два силовых контакта (1 и 2). Верхний контакт надёжно закреплён, а нижний может перемещаться. На величину переходного сопротивления влияет и сила прижатия, поэтому конструкция обязательно включает механизм, обеспечивающий надёжное прижатие контактов (4).
![Что такое вакуумный выключатель и как он устроен](https://lampaexpert.ru/wp-content/uploads/2024/01/blobid1702197469047-670x500.jpg)
Кроме дугогасительной камеры, где находятся силовые контакты (1 и 2) с выводами, в состав входит сильфонное устройство (6). Оно необходимо для исключения проникновения внутрь воздуха при перемещении нижнего контакта. Передача движения от привода нижнему контакту производится через тяговый изолятор посредством электромагнитного привода (3) с магнитной защёлкой (7).
Разберём принцип работы дугогасительной камеры. При включённом состоянии контакты плотно прижаты друг к другу.
![Что такое вакуумный выключатель и как он устроен](https://lampaexpert.ru/wp-content/uploads/2024/01/blobid1702197514622-670x505.jpg)
Когда контакты размыкаются, между ними образуется дуговой разряд, который быстро гаснет за счёт того, что в вакууме отсутствуют носители электрических зарядов.
Внимательный читатель может возразить: раз нет носителей зарядов, значит, и дуга гореть не должна. Однако на самом деле в вакууме горение дуги поддерживается за счёт испарения металла с поверхности контактов. После отключения частицы испарившегося металла конденсируются на внутренних стенках камеры.
к содержанию ↑Разновидности
Все виды вакуумных выключателей разделяют на выключатели низкого напряжения (6–10 кВ), среднего (35 кВ) и высокого (110 кВ). По месту установки различают выключатели, предназначенные для размещения на открытом воздухе, и для закрытых распределительных устройств.
![Что такое вакуумный выключатель и как он устроен](https://lampaexpert.ru/wp-content/uploads/2024/01/blobid1702197694182-670x590.jpg)
Согласно требованиям Правил охраны труда при эксплуатации электроустановок при выводе электроустановки выше 1000 В в ремонт заземлённые токоведущие части должны быть отделены от токоведущих частей, находящихся под напряжением, видимым разрывом. Это означает, что видимый разрыв создаётся либо отключением разъединителей, либо выкатыванием выкатного элемента выключателя в ремонтное положение.
![Что такое вакуумный выключатель и как он устроен](https://lampaexpert.ru/wp-content/uploads/2024/01/blobid1702197725362-670x348.jpg)
Есть выкатные выключатели и устанавливаемые стационарно.
![Что такое вакуумный выключатель и как он устроен](https://lampaexpert.ru/wp-content/uploads/2024/01/blobid1702197746280-670x445.jpg)
Конструкция выкатных тележек зависит от производителя распределительного устройства. Учитывая, что таких приборов разных типов много, подробно рассматривать их нет смысла. Только отметим, что производители предлагают вакуумные выключатели для ретрофита – замены устаревших выключателей, используя прежнее распредустройство.
к содержанию ↑Преимущества и недостатки
Вакуумные выключатели – наиболее технически совершенные коммутационные аппараты. К их преимуществам относят:
- Простую и надёжную конструкцию.
- Возможность замены отдельных блоков, например, только дугогасительной камеры.
- Устойчивость к большим токам отключения.
- Быстродействие.
- Низкий уровень шума при работе.
- Стойкость к пожарам и взрывам.
- Небольшие габариты.
- Простой монтаж.
- Экологичность.
Есть и недостатки:
- Риск генерации перенапряжений при коммутации индуктивно-ёмкостной нагрузки (ненагруженных трансформаторов, электродвигателей).
Какие отечественные производители выпускают их в 2023 году
Первые серийно выпускавшиеся вакуумные выключатели были произведены отечественной компанией «Таврида Электрик». Продукция этой фирмы эталонная по многим параметрам. Компания входит в тройку ведущих производителей.
![Что такое вакуумный выключатель и как он устроен](https://lampaexpert.ru/wp-content/uploads/2024/01/blobid1702197859667-670x418.jpg)
Продукция под брендами BB\TEL, SMART, ELATON давно известна специалистам. О её качестве говорит тот факт, что на вакуумные выключатели бренда BB\TEL производитель даёт пожизненную гарантию.
![Что такое вакуумный выключатель и как он устроен](https://lampaexpert.ru/wp-content/uploads/2024/01/blobid1702197895589-670x373.jpg)
Также выпуском вакуумных выключателей успешно занимается компания КЭАЗ.
![Что такое вакуумный выключатель и как он устроен](https://lampaexpert.ru/wp-content/uploads/2024/01/blobid1702197933664-670x444.jpg)
В линейке продукции есть модели под брендом OptiMat BB напряжением до 35 кВ и аксессуары для них.
![Что такое вакуумный выключатель и как он устроен](https://lampaexpert.ru/wp-content/uploads/2024/01/blobid1702197966318-670x607.jpg)
Компания «Электрощит Самара» выпускает не только вакуумные коммутационные аппараты марки ВВУ-СЭЩ, но и комплектные распределительные устройства. При этом уровень локализации – более 90%.
Саратовское научно-производственное предприятие «Контакт» выпускает вакуумную коммутационную аппаратуру под марками ВВА, ВБ, ВБЭ, ВБЭМ, ВБПП на разные классы напряжений – от 1,14 до 110 кВ. Также предприятие разрабатывает и производит открытые распределительные устройства 35 кВ и комплектные РУ 10 кВ.
Заключение
Благодаря уникальным свойствам вакуумные коммутационные аппараты в ближайшее время займут ведущее место в электроустановках разного назначения. Также производители постоянно совершенствуют продукцию, постепенно добиваясь устранения недостатков. Благодаря этому становится возможным использование вакуумных выключателей и для модернизации существующих распределительных устройств на подстанциях.
Предыдущая