Вакуумный выключатель переменного тока для наружной установки на объектах железнодорожного транспорта FSK II+ (МЭК)

Рисунок 1. Вид выключателя.

FSK II – это первый в мире серийно выпускаемый выключатель наружного применения для железнодорожного электроснабжения, в котором используется технология срабатывания. Преимущества этой технологии:

• снижение затрат на техническое обслуживание;
• повышенная надежность работы благодаря уменьшенному количеству компонентов и соответствующих настроек;
• применение интерфейсов с цифровыми входами, что уменьшает потребление энергии;
• быстрая простая замена любого основного компонента;
• полная взаимозаменяемость полюсов и компонентов.

Главные характеристики

Описание

Новые выключатели типа FSK II+ были разработаны для рынка железнодорожного переменного тока с наружным использованием в результате постоянного совершенствования прежнего поколения FSK I. Эта линейка продуктов основана на проверенных технологических компонентах и использует технологию прерывания в вакууме.

Ток прерывается в емкости с высоким вакуумом. При размыкании контактов между контактами возникает дуга из паров металла. Этот пар переносит ток до следующего нулевого значения тока. При нулевом токе она гаснет, а пары металла конденсируются на поверхностях в течение нескольких микросекунд. Это означает, что зазор очень быстро восстанавливает свою электрическую прочность благодаря быстрому прерыванию и низкому сопротивлению дуги. Контакты отличаются высокой надежностью, поэтому электрическая износостойкость очень высока. Эта технология хорошо подходит для железнодорожного транспорта, где условия эксплуатации предъявляют высокие требования.

Высоковольтный полюс

Полюс состоит из вакуумного прерывателя, заключенного в полые фарфоровые изоляторы. По заказу фарфоровые изоляторы меняют на силиконовые. Пространство между изолятором и вакуумным выключателем заполнено сухим азотом N₂ под давлением 0,5 бар (или элегазом по заказу).

1. Прерыватель
2. Фарфоровые изоляторы
3. Вакуумный прерыватель

Рисунок 2. Высоковольтный полюс.

Это гарантирует комфортную среду вокруг прерывателя, не содержащую влаги. На газ N₂ (или SF6) не влияет электрическая дуга, которая возникает только в вакууме, заключенном в полые фарфоровые изоляторы.

Магнитный привод

Магнитный привод – это современная концепция механизма хранить и контролировать свою электрическую энергию. Благодаря чему получается система, не требующая обслуживания, которая имеет еще более длительный срок службы, чем ее механические предшественники.

Тщательный отбор всех компонентов и надежная конструкция гарантируют максимальную надежность даже при высокой нагрузке. Технология магнитного привода ранее была успешно внедрена для трехфазных выключателей среднего напряжения. Учитывая опыт их эксплуатации, можно сделать вывод о надежности.

Привод представляет собой бистабильную магнитную систему, состоящую из двух постоянных магнитов, работающих в открытом или закрытом пространстве, и двух катушек с электрическим возбуждением. Операции переключения разрешаются при возбуждении одной из катушек до тех пор, пока удерживающая сила постоянных магнитов не будет превышена. Привод передает свое движение непосредственно на подвижный контакт вакуумного прерывателя.

Рисунок 3. Магнитный привод.

Плата управления

Плата управления состоит из двух основных элементов:

1. Источник питания.
2. Блок управления.

Источник питания

Все необходимые входные и выходные сигналы не зависят от типа вспомогательного напряжения в остальной части системы и интегрируются с помощью подключаемой технологии.

Подбор подходящего внутреннего питания с сетью преобразователя UC-DC делает выключатель независимым от уровня вспомогательного напряжения.

Источник питания имеет гальваническую изоляцию для защиты выключателя от внешних воздействий.

Блок управления

Блок управления представляет собой небольшой шкаф из нержавеющей стали, в котором размещены электронная плата, конденсатор, нагревательное сопротивление, кнопки и дополнительные контакты NO/NC без напряжения. Состоит в основном из входных каналов, блока обработки, выходов мощности и выходов сообщений.

Основными задачами блока управления являются:

• принятие входящих команд и операций от кнопок управления на выключателе или дистанционно;
• проверка состояния других входов, напряжения конденсатора и информации о положении;
• переключение напряжения конденсатора на соответствующую катушку;
• отсоединение катушки от конденсатора при достижении главным контактом своего конечного положения.

Логика блока обработки учитывает приоритет команд выключения и объединяет функции защиты от скачков и самодиагностики.

Входы и выходы

Несколько цифровых входов управляют автоматическим выключателем. Доступны два входа отключения, а также один вход блокировки включения. Входы оснащены фильтрами нижних частот для подавления помех в сети. Благодаря мостовидному выпрямителю сигналы с частотой 50 Гц могут подаваться на входы без какого-либо дополнительного интерфейса. Несколько цифровых выходов сообщают о состоянии автоматического выключателя. Доступны выходы «выключатель разомкнут» и «выключатель замкнут», а также один выход «готов» и один выход «не готов».

Рисунок 4. Габариты устройства.

Местное управление

Местное управление прерывателем осуществляется с помощью кнопок включения/выключения. Светодиодный индикатор показывает состояние готовности к работе.

Конденсаторная батарея

Конденсатор накапливает электрическую энергию, необходимую для полного цикла АПВ. Также обеспечивает подачу питания на электронику. Энергоемкости достаточно для времени буферизации 200 с при отказе вспомогательного источника питания.

После цикла автоматического повторного включения для перезарядки конденсаторной батареи требуется нескольких секунд и менее 100 Вт (среднее значение за время зарядки). Внешнее энергопотребление очень низкое.

Самоконтроль

Происходит отслеживание работы программируемой панели управления. Контролируются дополнительные условия:

• наличие внутреннего напряжения;
• положение датчиков конечного положения (XOR);
• уровень напряжения конденсатора.

Если эти четыре условия выполнены, светодиод готовности светится, выходной контакт Ready замкнут, а выходной контакт Not Ready разомкнут.