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.
Кроме конструкции дугогасительной камеры (ВДК) принципиальных отличий от выключателей других типов нет.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
Есть выкатные выключатели и устанавливаемые стационарно.
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.
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.
Также выпуском вакуумных выключателей успешно занимается компания КЭАЗ.
В линейке продукции есть модели под брендом OptiMat BB напряжением до 35 кВ и аксессуары для них.
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
Загрузка...
