Vakuový spínač: zařízení a princip činnosti + nuance výběru a připojení

Elektrické zařízení, vakuový jistič, je zařízení určené k provozu jako součást elektrických sítí vysokého napětí.Svůj název získal podle konstrukčního prvku - vakuové komory, díky které je dosaženo okamžitého zhasnutí elektrického oblouku.

Zařízení se používá jako spínače určené k odstavení zařízení v případě havarijních situací nebo v rámci běžného provozu. Podívejme se blíže na to, co je vakuový komutátor a proč je potřeba.

Jak funguje vysokonapěťový vakuový spínač?

Základem funkčnosti vakuových komor používaných při návrhu spínačů jsou fyzikální vlastnosti plynu ve vybitém stavu. Za takových podmínek se vlastnost plynu, charakterizovaná jako elektrická pevnost, výrazně mění směrem ke zvýšení.

Tento efekt vysoce vzácného prostředí (rozsah od 10^-6 do 10^-8 N/cm²) se úspěšně používá v provedeních spínačů doplněných o plynové vakuové komory, kterými procházejí skupiny elektrických kontaktů.

Jedním z modelů vakuového vypínače je zařízení, které se používá při provozu silových elektrických sítí. Zařízení je považováno za modernější a spolehlivější ve srovnání s podobnými zařízeními, ale jiného typu.

Proud procházející skupinami kontaktů (v okamžiku rozpojení kontaktu) tvoří elektrický výboj - oblouk.Ke spalování oblouku dochází v důsledku částečné ionizace kovových par, které se nevyhnutelně tvoří při vysoké teplotě. Průchod proudu mezi kontakty vytvořeným plazmatem je udržován až do přechodu proudu na nulovou sběrnici.

Jakmile nastane okamžik přechodu přes „nulu“, elektrický oblouk zhasne. Celkový proces netrvá déle než 7-10 mikrosekund.

Návrh vakuových spínačů

Rozmanitost vakuových vypínačů, s přihlédnutím k jejich konstrukci, je poměrně velká. Proto je obtížné uvést charakteristiky těchto zařízení jako celku. Mezitím, bez ohledu na konstrukční rozdíly, zůstává princip fungování nezměněn.

Blokové schéma trhaviny: 1 – horní terminál; 2 – vakuová komora; 3 – polymerní izolant; 4 – nižší výkon; 5 – páskový kontakt; 6 – tažná pružina; 7 – tažná tyč; 8 – vypínací pružina; 9 – řadící páka; 10 – hnací hřídel; 11 – uvolnění; 12 - tělo

Podívejme se na obecné informace třípólový vakuový spínač, vybavené pružinovým motorovým pohonem. Toto zařízení je určeno pro vnitřní nebo venkovní instalaci. V každém případě se jeho instalace provádí uvnitř speciálních rozvodných kovových krabic.

Zařízení lze použít v různých oblastech národního hospodářství. Existují však určitá omezení.

Vakuové vypínače tedy nejsou určeny k instalaci a následnému provozu za následujících podmínek:

• místnosti, kde je oheň nebo výbušná atmosféra;
• instalace, které jsou navrženy tak, aby umožňovaly časté přepínání;
• instalace mobilního (mobilního) typu;
• energetické systémy námořních a říčních plavidel.

Vakuové jističe mají obvykle dva typy provedení:

1. Pro trvalou instalaci.
2. Pro instalaci pomocí hardwarového vozíku.

Bez ohledu na konstrukci obsahuje tělo zařízení tři póly vybavené zhášecími komorami.

Uvnitř vakuových komor jsou pohyblivé stykače poháněné mechanismem pružinového motoru. Tělo zařízení je doplněno předním panelem, který obsahuje zobrazovací prvky a ovládací zařízení.

Vnější hlavní prvky spínače: 1 – póly zařízení; 2 – uzamykací mechanismus aktivace; 3 – okno pro zvedání; 4 – mechanická rukojeť, která blokuje vnější obvody

Tři póly hlavního okruhu jsou vyrobeny ve formě sloupků. Umístění pólů je obvykle v zadní části podvozku s pružinovým motorem. Každý sloup je vybaven zhášecí komorou, která je uzavřena uvnitř polymerového izolátoru. Pro zvýšení elektrické pevnosti má tělo izolátoru žebrovaný tvar.

Uvnitř každé vakuové komory je namontována kontaktní skupina dvou prvků - pohyblivého a pevného. Pohyblivý kontaktní prvek je spojen se spínacím mechanismem přes trakční izolátor. Následuje spojení se spodním kontaktním kolíkem. A pevný kontakt je připojen kónickým uložením k horní kontaktní svorce zařízení.

Jak funguje přepínač?

Pohyblivé kontakty vakuových komor jsou mechanicky spojeny s hřídelí pružinového pohonu. Díky silové pružině, která je předepnuta (nastavena do napnutého stavu), lze pohon snadno aktivovat pouhým stisknutím ovládacího tlačítka nebo jiného mechanismu.

Blokové schéma vakuové komory: 1 – svorkovnice s pevným kontaktem; 2 – pevný kontakt; 3 – pohyblivý kontakt; 4 – kovová zástěna; 5 – keramický (polymerový) izolant; 6 – měch; 7 – svorkovnice pohyblivého kontaktu

Pružina (obvykle dvě pružiny) je nabíjena řetězovým pohonem. Normální provozní režim zařízení zahrnuje nabíjení pružiny pomocí elektromotoru vybaveného převodovkou. Zároveň je zde ruční natahovací rukojeť, která se používá v případě nehody nebo ztráty výkonu.

Natažená pružina je fixována spouštěcím mechanismem. Tento mechanismus je ovládán pomocí elektromagnetického pohonu nebo pomocí tlačítka napájení. Jakmile je aktivován režim aktivace, aretace se uvolní, tažná síla pružiny aktivuje vačkový mechanismus. To zase působí na hřídel, která je mechanicky spojena se spínacím mechanismem pohyblivých kontaktů vakuových komor.

Vypnutí vakuového vypínače se provádí aktivací režimu „Vypnuto“ - pomocí elektromagnetu nebo tlačítka. Posloupnost akcí je téměř stejná jako u prvního režimu. Zde jsou zapojeny i vypínací pružiny, jejichž stav se nastavuje vypínací spouští.

Ovládací panel a indikační prvky: 1 – režim „zapnuto“; 2 – režim „vypnuto“; 3 – natažený stav pružiny; 4 - stav uvolněné pružiny

Pohodlí obsluhy a ovládání chodu zařízení zajišťuje ovládací panel. Na přední straně panelu jsou prvky: počítadlo cyklů, indikátor stavu nabíjecí pružiny a indikátor stavu vakuového spínače.

Vlastnosti výsuvných konstrukcí

Výsuvné zařízení je sestaveno na základě speciálního vozíku. Pomocí tohoto příslušenství se vypínač zasune do skříně nebo ze skříně.

Hardwarový vozík slouží nejen jako transport pro zařízení, ale také jako ovladač pro přepnutí zařízení do testovacího režimu nebo do provozního režimu, jakmile je spínač zatlačen do skříně.

Vozík na kování: 1 – válec (4 ks); 2 – základna; 3, A – pohyblivá základna; 4 – rukojeť (2 ks); 5 – zásuvka knoflíku; 6 – blokovací tyč; 7 – upevňovací prvek; 8 – konektor pro sekundární okruh; 9 – mechanika zamykání zařízení; 10 – blokování kontaktů; 11 – šroubová fixační lišta; B – pevná část

Podtlakový spínač je připevněn přímo k pohyblivé části vozíku. Upevnění se provádí pomocí šroubových spojů. Mezitím má železářský vozík také stacionární část, kde je pevný pohon pohyblivé části. Pohyb pohyblivého modulu vůči stacionárnímu se provádí šroubem ovládací rukojeti vozíku.

Pohyblivá část je kovová základna na čtyřech kolečkách, ošetřená galvanickým povlakem. K dispozici je vnější mechanická aretace (přítlačná lišta) zemnící elektrody, zámek hnacího šroubu, blokové kontakty, mechanismus aretace spínače a další prvky zajišťující pohyb nebo fixaci.

Instalace a připojení zařízení

Před započetím montáže vakuového jističe je nutné zkontrolovat všechny zvenčí přístupné prvky, zda nejsou poškozeny nebo závady. Poté se izolační povrchy sloupů očistí suchým hadříkem, který nepouští vlákna.

Není dovoleno zavádět zařízení do systému, pokud jsou na izolačních plochách třísky, praskliny nebo deformovaná místa. Musí se zkontrolovat obvod sekundárních obvodů a také připojení sběrnice podvozku.

Kontrola nainstalovaného zařízení. Zde je důležité pečlivě zkontrolovat každý detail, každý upevňovací prvek. Vysokonapěťová zařízení neodpustí ani sebemenší chybičku

Před instalací je třeba zkontrolovat funkčnost spínače ručním zapnutím (nečinnost bez napájení) a ujistit se, že kontrolky na ovládacím panelu jsou ve správné poloze. Poté je třeba zkontrolovat přítomnost krytů pólů. Pokud je použito zařízení s jmenovitým proudem 1600A a vyšším, musí být před instalací odstraněny ochranné kryty.

Připojte se přímo k síti

Svorky kontaktních hrotů vodičů silového kabelu je nutné před připojením ke svorkám spínače očistit.

Postup odizolování se liší v závislosti na použitém materiálu koncovky:

• U měděných a hliníkových svorek bez dodatečného nátěru se čištění provádí brusným papírem o zrnitosti M20 nebo nižší, následuje odmaštění kovového povrchu.
• Pokud jsou měděné nebo hliníkové koncovky potaženy vrstvou stříbra, stačí je očistit hadříkem, který nepouští vlákna.

Je nepřípustné používat kabely, jejichž stříbrný povlak na svorkách je poškozen na ploše větší než 5 %. V tomto případě musí být poškozený prvek vyměněn. Více informací o svorkách pro připojení vodičů naleznete v tento materiál.

Externí vodiče se připojují ke svorkám vakuového spínače tak, aby na svorky přístroje nevznikaly mechanické síly od vnějších vodičů. Spoje jsou provedeny pomocí šroubové spojky pomocí plochých elastických kovových podložek.

Jak se provádí uzemnění?

Stacionární zařízení se připojují k „zemní“ platformě pomocí šroubového spojení (M12) přímo v místě označeném „Uzemnění“.

Konstrukční prvky vozíku zařízení a podvozku spínače, přes které je zařízení uzemněno. Tyto body jsou zpravidla označeny odpovídajícím znakem vedle prvku

Oblast kontaktu „Uzemnění“ musí být před připojením odmaštěna. Zemnícím vodičem by měla být sběrnice dostatečného průřezu (Pravidla elektrické instalace), ohebný vodič nebo opletený vodič. Před umístěním vodiče na kontaktní podložku namažte kontaktní plochy speciálním mazivem (CIATIM-203).

Provedení výsuvného typu je uzemněno pomocí prvků vozíku vybavení. Uzemnění vakuového vypínače se provádí přes konstrukci železářského vozíku, pro který jsou také upevňovací prvky.

Uvedení zařízení do provozu

Zařízení je uvedeno do provozu po dodatečné kontrole instalovaného a připraveného zařízení. Kontroluje se zejména spolehlivost uzemnění, stav upevnění součástí sestavy a přístup chladicího média k potenciálně topným tělesům.

Povrchy proudovodných tyčí v kontaktu s lamelami rozetových kontaktních skupin musí být ošetřeny malým množstvím maziva CIATIM. Obecně je nutné provést všechny postupy stanovené PES v případě přejímacích zkoušek a zajistit, aby provozní napětí odpovídalo přípustným limitům.

Instalace vakuového vypínače. Instalační práce provádí pouze kvalifikovaný personál. Stejné požadavky platí pro personál, který je vybrán k údržbě vysokonapěťových zařízení.

Pracovníci, kteří mají povolení k údržbě elektrických instalací pracujících při napětí nad 1000 voltů, mohou obsluhovat vakuový vypínač. Schválená přístupová skupina pro servisní personál nesmí být nižší než třetí. Před zahájením práce se zařízením prochází personál technickým minimem, aby si prostudoval složitosti konkrétního modelu zařízení.

Jak vybrat vakuový jistič?

Zařízení je vybíráno s ohledem na jeho jmenovité parametry, které jsou uvažovány ve vztahu k parametrům stávající sítě v místě instalace. Volba se provádí podle kritéria maximálního zatížení provozních režimů očekávaných pro provozní podmínky.

Jmenovité napětí vakuového vypínače smí být rovné (nebo zvýšené) ve vztahu ke jmenovitému napětí systému napájeného přes vypínač.

Parametr jmenovitého dlouhodobého proudu je zvolen vyšší než jmenovitý proud dodávaného systému. Parametr jmenovitého vypínacího proudu je zvolen nad maximální hodnotou jmenovitý proud Zkrat (započítává se moment divergence kontaktu).

Štítek s technickými údaji je první věcí, které byste měli věnovat pozornost při výběru vypínače. Na základě hodnot parametrů již můžete určit, zda je zařízení vhodné pro konkrétní instalaci či nikoliv

Z hlediska možných zkratových podmínek se volba provádí s ohledem na nejnáročnější podmínky.

Hodnota aperiodické složky se vypočítá s přihlédnutím ke zkratovým podmínkám s nulovým napětím v libovolném z fázových vedení. V tomto případě je třeba vzít v úvahu parametr aperiodického proudu nastavený výrobcem zařízení.

Závěry a užitečné video k tématu

Další materiál o zařízení, principu činnosti a podmínkách instalace vakuového vypínače se můžete dozvědět z následujícího videa:

Vakuové spínače se od ostatních typů zařízení liší relativně jednoduchou a spolehlivou strukturou. Proto tento typ zařízení slouží dlouhou dobu bez jakýchkoliv stížností. Přirozená životnost opotřebení je dána počtem operací rovných minimálně 20 000. Za předpokladu včasného provádění údržby se tato životnost zvyšuje o 5-10%.Mezitím je údržba výbušnin omezena na malý počet lehkých operací.

Pokud máte při čtení informací dotazy k tématu článku nebo máte cenné informace, o které se můžete podělit s našimi čtenáři, zanechte prosím své komentáře, podělte se o své zkušenosti a ptejte se v bloku pod článkem.