Выключатель ВВТЭ – 10–10/630У2

Преимущества и недостатки вакуумных выключателей

Вакуумные выключатели созданы на напряжения 6 – 110 кВ и, благодаря своим преимуществам, вытесняют воздушные и масляные выключатели.

Преимущества вакуумных выключателей:

· отсутствие необходимости в замене и пополнении дугогасящей среды, компрессорных установок и масляного хозяйства;

· высокая износостойкость при коммутации номинальных токов и токов КЗ;

· минимум обслуживания, снижение эксплуатационных затрат (почти в 2 раза по сравнению с существующими), срок службы 25 лет;

· быстрое восстановление электрической прочности (10 ¸ 50)·10³ В/мкс;

· полная взрыво – и пожаробезопасность;

· надежная работа в случае, когда в процессе отключения малого тока в цепи возникает ток КЗ (дугогасящие устройства масляных выключателей обычно разрываются);

· широкий диапазон температур окружающей среды, в котором возможна работа выключателей;

· повышенная устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам;

· произвольное рабочее положение вакуумного выключателя;

· бесшумность, чистота, удобство обслуживания, обусловленные малым выделением энергии в дуге;

· отсутствие загрязнения окружающей среды;

· сравнительно малые массы и габаритные размеры и небольшие динамические нагрузки на конструкцию и фундамент;

· высокое быстродействие;

· возможность организации высокоавтоматизированного производства.

Недостатками вакуумных выключателей являются:

· трудности разработки и изготовления, связанные с созданием специальных контактных материалов, сложностью вакуумного производства, склонностью материалов контактов к сварке в условиях вакуума;

· сравнительно небольшие номинальные токи и токи отключения, возможность коммутационных перенапряжении;

· при массовом производстве стоимость вакуумных выключателей всего на 5 – 15% больше стоимости маломасляных.

· большие капитальные вложения, необходимые для наладок массового производства.

Выключатель ВВТЭ – 10–10/630У2

Современные вакуумные выключатели рассчитаны на отключение токов в пределах от 1 кА до 31,5 кА.

Дугогасительная камера вакуумного выключателя представляет собой герметичный сосуд из металла и стекла, в котором поддерживается вакуум 10^-4 Па. Корпус камеры может быть изготовлен не только из стекла, но и из других изоляционных материалов, которые вакуумно – плотно свариваются с металлом. Вакуумная камера КДВ на напряжение 10 кВ имеет зазоры между контактами 4 –10 мм, поэтому габариты её малы, а скорости срабатывания высокие. Погасание электрической дуги удается получить при первом же прохождении тока через нуль, т.е. через 0,02 с, однако при отключении относительно большого тока случается, что погасание дуги происходит не при первом, а при втором или третьем подходе тока к нулю.

Рабочие контакты имеют вид полых усечённых конусов с радиальными прорезями. Такая форма контактов при размыкании создает радиальное электродинамическое усилие, действующее на возникающую дугу и заставляющее перемещаться её на дугогасительные контакты.

Контакты представляют собой диски, разрезанные спиральными прорезями на три сектора, по которым движется дуга. Материал контактов подобран так, чтобы уменьшить количество испаряющегося металла. Вследствие глубокого вакуума происходит быстрая диффузия заряженных частиц в окружающее пространство и при первом переходе тока через нуль дуга гаснет.

Наружное поверхность изоляторов имеет ребра для увеличения пути утечки по изоляции. Ход подвижного контакта камеры составляет 12 мм, средняя скорость хода при отключении 1,7 – 2,3 м/с, при включении 0,6 – 0,9 м/с, допустимый износ контактов - 4 мм.

При размыкании контактов выключателя число проводящих контактных точек уменьшается. Последняя точка вытягивается в расплавленный металлический мостик, быстро нагревается под действием тока и испаряется. В образовавшемся облаке возникает дуговой разряд. При горении вакуумной дуги происходит расплавление металла контактов, часть которого оседает на экранах, защищающих внутренние поверхности оболочки камеры от загрязнения. С увеличением тока эрозия быстро возрастает и является основной причиной, ограничивающей увеличение отключаемого тока. На ток отключения существенно влияет, материл контактов, его чистота, скорость размыкания контактов и состояние вакуума.

При включении вакуумного выключателя и сближении его главных контактов ещё до соприкосновения происходит пробой вакуумного промежутка и образуется электрическая дуга, поэтому медленное сближение контактов приводит к дополнительному, нежелательному выделению тепла, расплавлению металла контактов и их свариванию.

Вибрация контактов внутри камеры также недопустима, она приводит к распылению и разбрызгиванию металла, это уменьшает контактную поверхность, ухудшает их рабочие поверхности и увеличивает слой напыленного металла на внутренней поверхности оболочки. Это приводит к уменьшению электрической прочности и сокращению срока службы камеры.

Редкие отказы в гашении дуги в вакуумном выключателе, которые могут иметь место из-за механических или технологических дефектов, не приводят к серьезным разрушениям всего выключателя или близко расположенного другого оборудования КРУ.

Вакуумные выключатели имеют высокий коммутационный ресурс. Межревизионные интервалы вакуумных выключателей определяются механической стойкостью привода. Срок службы камеры очень велик, 100 – 250 тыс. операций.

На основе рассмотренной выше вакуумной дугогасительной камеры КДВ созданы выключатели на напряжение 10-110 кВ с поминальным током до 3200 А и током отключения до 31,5 кА.

В выключателях с поминальным напряжением 110 кВ и выше применяются несколько дугогасительных камер, включенных последовательно. Для равномерного распределения напряжения между ДУ необходимо устанавливать емкостные делители.

На рисунке 1.15 показан вакуумный выключатель ВВТЭ – 10–10/630УГ, предназначенный для коммутации электрических цепей 10 кВ в нормальных и аварийных режимах, встраиваемый в ячейки КРУ.

Рисунок 1.15 – Вакуумный выключатель ВВТЭ-10-10/630 У2

На раме 8 с помощью изоляционных каркасов 11 укреплены три дугогасительные вакуумные камеры 6. Вывод подвижного контакта 5 с помощью гибкой связи 4 соединен с верхним контактным ножом 1, укрепленным на изоляционной балке 2, неподвижный контакт камеры связан с нижним ножом 7. Электромагнитный привод 13 через систему тяг и изоляционную плиту 14 связан с подвижными контактами. Конечное контактное нажатие обеспечивают пружины 3. Стальная перегородка 10 предназначена для защиты постоянных магнитов, находящихся в приводе, от влияния электромагнитных полей главных цепей выключателя. Выключатель закрыт передней крышкой 12 с окнами для наблюдения за механическим указателем включенного и отключенного положений и счетчиком числа цикла ВО. Заземление осуществляется с помощью болта 9. Рассмотренный выключатель рассчитан на 2000 операций ВО при номинальном токе и 50 операций при токе КЗ 10 кА. Полное время отключения 0,05с.