Вакуумный выключатель VM1 с магнитным приводом для распределительных сетей 6-24 кВ, 630-4000 А, 16-50 кА

Выключатель  VM1  – это первый вакуумный выключатель, использующий комбинацию заливаемых вакуумных дугогасительных камер, которые не нуждаются в техобслуживании, с магнитными приводом электронно управляющим устройством без требований по техобслуживанию, датчиками вместо вспомогательных переключателей. Поэтому выключатель  VM1 – выключатель, нуждающейся в минимальном техническом обслуживании.

Основные преимущества выключателя VM1:

Вакуумные выключатели  серии VM1  могут быть использованы как универсальные высоковольтные выключатели в целом ряде применений:

В выключателе VM1 впервые использовались полюсные части новой конструкции. Вакуумные дугогасительные камеры, для которых не нужно никакое техобслуживание, создают интегрированный блок с комплектной полюсной частью. Это было достигнуто путем применения специально разработанной технологии заливки, при которой вакуумная дугогасительная камера непосредственно помещена в эпоксидную смолу и образует полюсную часть выключателя. Благодаря этому, в большей мере, заранее исключено внешнее влияние на включающий элемент.

В автоматических выключателях VM1 используется вакуумные прерыватели, встроенные в полюса. Они прочны и защищены от ударов, скопления пыли и влажности. В каждом прерыватель состоит из контактов и прерывающей камеры. Срабатывание осуществляется магнитным приводом, управляемым положением датчика и электронным модулем.

Схема управления может поставляться в двух вариантах:

Они характеризуются:

Благодаря использованию встроенного прерывателя и магнитного привода автоматические выключатели ВМ1 гарантируют:

Автоматические выключатели VM1 доступны в стационарном и выкатном исполнении. Выдвижная версия доступна для КРУ UniGear и модулей PowerCube.

Автоматические выключатели VM1 взаимозаменяемы по размеру с автоматическими выключателями VD4, в которых используются такие же встроенные вакуумные прерыватели.

Выключатель VM1 производства компании ABB, содержащий корпус, закрепленные на корпусе три полюса с вакуумными дугогасительными камерами и расположенными внутри каждой из упомянутых камер неподвижным и подвижным контактами, последний из которых соединен с тяговым изолятором, оборудованным пружинами поджатия. Электромагнитный привод выполнен в виде неподвижного магнитопровода прямоугольной формы, подвижного штока, размещенного внутри магнитопровода вдоль его продольной оси, катушек включения и выключения и расположенных между ними двух постоянных магнитов. Длина подвижного штока меньше высоты магнитопровода на заданную величину хода штока. Перемещение подвижного штока внутри магнитопровода обеспечивается катушками включения и выключения, а фиксирование штока в крайних положениях при обесточенных катушках – постоянными магнитами. Подвижный шток своими торцевыми частями соединен с тягами включения и выключения. Электромагнитный привод закреплен в центральной части корпуса в вертикальном положении. Приводной механизм выполнен в виде вала с жестко закрепленными на нем боковыми одноплечими рычагами и центральным двуплечим рычагом, одно плечо которого шарнирно соединено со штоком электромагнитного привода, а второе плечо и боковые одноплечие рычаги шарнирно соединены с тяговыми изоляторами соответствующих подвижных контактов. Выключатель содержит дополнительную цепь питания конденсатора посредством токоограничивающего резистора, а конденсатор соединен с катушками включения и выключения электромагнитного привода через блок коммутации. Механизм ручного отключения расположен в верхней части корпуса и выполнен в виде горизонтального вала с кулачком, соединенного с тягой включения подвижного штока с возможностью его вертикального перемещения посредством упомянутого кулачка.

Выбор соответствующего внутреннего питания, подаваемого через выпрямитель, выключатель VM1 делает независимым от типа, а также в большинстве случаев от уровня вспомогательного напряжения. Внешняя потребляемая мощность меньше, чем 4 Вт, если выключатель находится во включенном положении или в отключенном положении.

После цикла повторного включения потребление тока от вспомогательного питания меньше, чем 2 А только в течение нескольких секунд. Накопленная энергия предоставляет не только необходимую электроэнергию для катушки, но также осуществляет питание электроники. Количество электроэнергии достаточно для выравнивающего контура в течение 200 сек при отказе вспомогательного питания. За состоянием зарядки, естественно, ведется контроль и это состояние отображается.

Новая компоновка привода значительно снижает количество деталей и полностью устраняет техобслуживание.

После успешного применения вакуумных дугогасительных камер в области выключателей высокого напряжения за последние 20 лет удалось найти их естественное объединение с технологией магнитного привода. Требования одной технологии оптимально приспособлены возможностям другой. Технология магнита естественно для вакуумной дугогасительной камеры дает соответствующие характеристики.

Все функции интегрированы в магнитном приводе выключателя «VM1». Это магнитная система с двумя устойчивыми состояниями, в которой переключение якоря в соответствующие концевые положения вызвано магнитным полем двух электрически возбуждаемых катушек. Якорь удерживается в концевых положениях с помощью двух постоянных магнитов. Переключение происходит при возбуждении одной из двух катушек в момент, когда удерживающая сила постоянных магнитов будет превышена. При потере вспомогательного напряжения можно в течение 200 с осуществлять электрическое управление. После этого выключатель можно отключить с помощью ручной аварийной системы управления.

Магнитный контур привода спроектирован таким образом, что якорь непосредственно через вал с рычагами может действовать на подвижный контакт дугогасительной камеры. В результате такого способа создания и переноса управляющей силы исключается износ. Техобслуживание и при чрезвычайно высоком количестве переключающих циклов остается в прошлом.

Магнитный привод и полюса закреплены к металлическому каркасу, который также является опорой для стационарного варианта автоматического выключателя. Компактная конструкция обеспечивает прочность и механическая надежность.

Помимо изолирующих контактов и шнура с вилкой для подключения вспомогательных цепей, выкатная версия укомплектована тележкой для вкатывания и выкатывания устройства с закрытой дверцей.

Составной частью системы является комплектная электроизоляция с внешней стороной. Оснащение важной электронной системы управления внутренним собственным контролем в настоящее время является вполне нормальным явлением.

Концепция системы управления выключателя без каких-либо вспомогательных переключателей позволяет применение датчиков для детектирования механических концевых положений. Используемые индуктивные бесконтактные датчики, реагирующие на приближение, прошли проверкой на практике и, естественно, также включены в систему автоматического мониторинга.

Все нужные входные и выходные сигналы, необходимые для данного применения, не зависят от вида вспомогательного напряжения.

Электронный блок управления с датчиками выполняет мониторинг всех функций выключателя и мониторинг своей собственной функциональной надежности.

Датчики выполняют функцию определения точного механического положения выключателя (разомкнутый или закрыт). Сигнал отправляется на электронный модуль управления.

Конденсатор (фиксируемого или выдвижного VM1) имеет функцию хранения необходимой энергии для полного цикла: открытие-закрытие-открытие, что обеспечивает рабочее состояние цепи в течение около 30 с, когда нет вспомогательного питания.

Если вакуумный выключатель не работает, требуется прерывание и изоляция. Фактически, прерыватель не содержит ионизирующего материала. В любом случае, при разъединении контактов электрическая дуга генерируется из расплавленных и испаряемых паров. Электрическая дуга поддерживается внешней энергией до тех пор, пока ток не снится до нуля. В этот момент происходит уменьшение нагрузки преобразуемое в быструю конденсацию металлического пара, что приводит к восстановлению диэлектрических свойств.

Таким образом, вакуумный прерыватель восстанавливает изолирующую способность, благодаря чему выдерживает переходные фазы напряжения до окончательного гашения дуги. Даже при высокой диэлектрической прочности в вакууме достигается минимальные расстояния и прерывание цепи гарантировано происходит за несколько миллисекунд. Особая геометрия контактов и материал, вместе с ограниченной продолжительностью и низким напряжением дуги гарантируют минимальный контактный износ и долгий срок службы.

Прерыватели в вакуумном выключателе электрическая дуга начинается в момент отделения контактов, сохраняется до нулевого тока и может подвергаться воздействию магнитного поля. Диффузные или сжатые вакуумные дуги после разъединения контактов образуют однократное плавление на поверхности катода, образуя точки. Это вызывает образование паров металлов, которые поддерживают саму дугу.

При номинальном токе вакуумного выключателя возникает электрическая дуга диффузного типа. При этом эрозия отсутствует, даже если количество прерываний тока очень велико. По мере увеличения значения прерываемого тока электрическая дуга имеет тенденцию трансформироваться сжатый тип из-за эффекта Холла. Начиная с анода, дуга сжимается, а по мере того, как ток поднимается концентрируется. Чтобы предотвратить перегрев и эрозию контактов, дуга остается вращающейся. При вращении дуга становится подобной движущемуся проводнику, по которому проходит ток.

Особая геометрия спиралей генерирует радиальное магнитное поле во всех областях столба дуги, сосредоточенной по окружности. Электромагнитная само генерируемая сила, действующая по касательной, вызывает быстрое вращение дуги вокруг контактной оси. Это означает, что дуга вынуждена задействовать большую площадь и контролируемо сжатся. 

Автоматические выключатели VM1 соответствуют требованиям IEC.62271-100, CEI 17-1 крупнейших промышленно развитых стран. ВМ1 прошли испытания, указанные в стандартах и гарантируют безопасность и надежность работы аппарата.