Вакуумные прерыватели среднего напряжения для контакторов VS

Рисунок 1. Вакуумные прерыватели.

Прерывание тока в вакууме признано идеальной технологией переключения в диапазоне среднего напряжения, а также применяется в приложениях высокого и низкого напряжения. Превосходные коммутационные возможности в сочетании с высочайшей надежностью, а также компактной конструкцией делают возможными наиболее экономичные решения для коммутационных устройств. Преимущества:

• компактная и прочная конструкция для самых высоких требований;
• новейшее производство и процессы, обеспечивающие высокую надежность и долгий срок службы;
• силиконовое литье для превосходных внешних диэлектрических свойств;
• высокий менеджмент качества в соответствии с DIN EN ISO 9001;
• доминирующая в мире коммутационная технология в диапазоне среднего напряжения;
• экологичность и необслуживаемость на весь срок эксплуатации;
• высокая диэлектрическая прочность без каких-либо дополнительных внешних мер предосторожности;
• оптимальная защита вакуумного прерывателя от влаги, пыли и внешних повреждений;
• пригодность к различным климатическим условиям и высоте площадки;
• высокая надежность и долгий срок службы;
• простая адаптация к выключателю;
• высокий стандарт качества и не требует обслуживания;
• эффективное повышение диэлектрической прочности без использования парниковых газов.

1. Генераторные выключатели
2. Предохранители
3. Разъединители и контакторы
4. Автоматические выключатели низкого напряжения
5. Переключатели для железнодорожного транспорта
6. Автоматические выключатели наружной установки
7. Автоматические выключатели для АПВ на открытом воздухе
8. Выключатели для конденсаторных батарей
9. Кольцевые основные блоки
10. РПН для силовых трансформаторов

Рисунок 2. Область применения вакуумных прерывателей.

Область применения

За последние три десятилетия вакуумные камеры более чем доказали свою надежность. Текущее поколение автоматических выключателей ABB рассчитано на сетевое напряжение от 12 до 38 кВ, токи короткого замыкания до 63 кА и номинальные токи до 4000 А. В конце 2004 года серия выключателей VG была расширена с 31,5 кА до 40,5 кВ. Кроме того, был создан переключатель меньшего размера VGE5 для токов от 16 кА до 12 кВ.

Условия окружающей среды сильно влияют на переключатели. Накопление пыли, грязи, химикатов и влаги на внешней поверхности снижает нагрузку. При использовании на открытом воздухе дождь и лед имеют аналогичный эффект.

Циклы температур, внешние удары и вибрация предъявляют очень строгие требования к механической устойчивости. Грозовые разряды и переходные процессы, возникающие при переключении, вызывают перенапряжения, которые приводят к перегрузке изоляции. Компания ABB решила эти проблемы, заключив переключатели в эпоксидную смолу. Этим путем формируется цельный полюс.

Полная серия инкапсулированных полюсов вакуумных прерывателей внутри и снаружи помещений обеспечивает подходящую платформу для многих применений в распределительных устройствах внутри и снаружи. Эти устройства гарантируют высокую устойчивость к воздействиям окружающей среды и не требуют обслуживания. Эта серия устройств недавно была расширена за счет опоры, разработанной для внутренних устройств в диапазоне 36 кВ. Эффект герметизации на полюсах вне помещения еще больше, поскольку можно интегрировать измерительные катушки внутри полюса.

Показатели

Описание

Горячие или холодные, штормовые или умеренные, вакуумные камеры должны выдерживать все виды условий окружающей среды, как в помещении, так и на открытом воздухе. Частицы грязи и пыли, которые скапливаются снаружи, также представляют опасность, поскольку они снижают уровень поддерживаемой нагрузки.

1. Верхний терминал
2. Выключатель
3. Смола
4. Движущийся стержень
5. Нижний терминал
6. Гибкое соединение
7. Контактные пружины
8. Толкатель
9. Монтажные вставки

Рисунок 3. Конструкция вакуумных прерывателей.

1. Верхний терминал
2. Выключатель
3. Смола
4. Движущийся стержень
5. Нижний терминал
6. Гибкое соединение
7. Контактные пружины
8. Толкатель
9. Монтажные вставки

Рисунок 4. Конструкция вакуумных прерывателей.

Электрическое короткое замыкание и импульсные токи, механические удары и вибрация дополняют форму и функции. Интеграция вакуумных прерывателей путем их заключения в эпоксидную смолу повышает надежность для внутреннего и наружного применения.

ABB применяет инновационную технологию заключения переключателя в эпоксидную смолу, чтобы сформировать цельный полюс. Эти герметизированные опоры, которые не требуют обслуживания в течение всего срока службы, имеют модульную конструкцию и имеют компактную и прочную конструкцию.

Это также позволяет включать устройства обнаружения и измерения и упрощает и установку устройств. Никогда еще вакуумный выключатель не был так защищен.

Форма и функция

Потребность в выключателях во всем мире растет из-за растущего спроса на электроэнергию. Хотя клиенты считают цену основным фактором при выборе продукта, затраты на жизненный цикл становятся равными или даже более важными, чем начальная цена.

Рисунок 5. Всепогодные герметизированные прерыватели на 15–27 кВ / 1000 A / 12 кA (слева) и 38 кВ / 1000 A / 16 кA (справа).

Когда дело доходит до выбора переключателя, среди прочего должны применяться следующие критерии:

Надежность передачи электроэнергии и прерывания

• нет воздействия факторов окружающей среды на электрический ток;
• нет необходимости в обслуживании на протяжении всего срока службы продукта;
• простота использования, в основном за счет встроенного в оборудование интеллекта.

Вакуумные прерыватели и герметизированные полюса имеют минимально возможное количество подвижных или неподвижных соединительных элементов и не требуют технического обслуживания в течение всего срока службы. Для пружинных механизмов с большим количеством движущихся частей рекомендуется проводить обслуживание после 10 000 операций. ABB предлагает магнитные приводы для очень высоких частот переключения внутри и снаружи помещений, увеличивая количество операций между периодами технического обслуживания до 100 000, так что в этом практически нет необходимости. Вакуумный прерыватель обычно является частью защиты, которая оснащена функциями измерения, обнаружения и регистрации токов и напряжений, а также электронным блоком оценки. Полная интеграция является обязательной для наружных применений и очень выгодна для внутренних.

Инкапсулированные полюса в переключателях

Проведение и отключение токов короткого замыкания предъявляют очень строгие требования к вакуумным прерывателям. Однако его прочная конструкция гарантирует безотказную и не требующую обслуживания работу на долгие десятилетия. Инкапсуляция в эпоксидной смоле не только защищает их от внешних повреждений, но также обещает долгий срок службы и высокую надежность. Эпоксидная смола более чем соответствует требованиям по механической прочности и диэлектрической прочности. ABB производит герметизированные опоры с помощью процесса автоматического гелеобразования под давлением (APG). Эпоксидная смола вводится в предварительно нагретую форму, в которой есть вакуумный выключатель.

После затвердевания смолы переключатель остается в фиксированном положении без необходимости какой-либо установки или фиксации. В конструкции учитываются различные коэффициенты расширения смолы и деталей, вводимых в форму. Все опоры проходят испытания, подвергая их быстрому циклическому изменению температуры (от + 50 ° до –60 ° C), что демонстрирует их применимость в суровых климатических условиях. Новый залитый полюс для напряжения 36–40,5 кВ также соответствует требованиям стандартов МЭК. Это строгий стандарт Великобритании, который предписывает переменное испытательное напряжение 95 кВ и грозовой скачок 185 кВ, даже через герметизированные опоры для защиты от атмосферных воздействий на 15–27 кВ/1000 A/12 кA и 38 кВ/1000 A/16 кA.

Рисунок 6. Геометрия контакта с радиальным магнитным полем и вращающейся дугой в вакууме. Развитие тока и напряжения в течение одной фазы во время прерывания в вакууме.

Прерывание дуги в вакууме

Распространенной дуге свойственно распространение по поверхности контакта и однородное распространение по поверхности теплового воздействия.

При номинальном значении тока электрическая дуга прерывателя всегда распространенного типа. Эрозия контакта очень небольшая, а количество размыканий очень высокое.

При увеличении силы прерываемого тока (сверх номинального значения) электрическая дуга преобразуется из распространенной в сжатую под действием эффекта Холла.

Начиная с анода, дуга сжимается, и по мере увеличения тока концентрируется. В соответствии с заинтересованной зоной возникает повышение температуры с вытекающей из этого тепловой перегрузкой контакта.

Для предотвращения перегрева и эрозии контактов, поддерживается вращение дуги. Благодаря вращению, дугу можно сравнить с подвижным проводником, через который проходит ток. Особенная геометрия спиральных контактов образует радиальное магнитное поле в любой зоне колонны концентрированной дуги на окружностях контактов. Самообразуется электромагнитная сила, действующая тангенциально, вызывая быстрое вращение дуги вокруг оси контактов.

Форма и функции открытого выключателя.

Чтобы обеспечить соответствие этим стандартам, внутреннее экранирование переключателя было адаптировано.

Внешняя изоляция переключателя по-прежнему полностью залита эпоксидной смолой. Дополнительные внешние эпоксидные покрытия между двумя выводами и между нижним выводом и землей увеличивают длину внешнего рассеивания и обеспечивают большую сопротивляемость конденсации и загрязнению. Для наружного применения особенно важна большая длина рассеивания. Покрытия должны быть намного больше и иметь особую форму, чтобы поведение в присутствии загрязнения было адекватным. Ток передается через верхний вывод, вакуумный переключатель, проводящее звено, которое поддерживает проводимость вдоль механического пути и нижнего вывода. Изолированный толкатель прочно прикреплен к нижнему подвижному выводу переключателя и обеспечивает соединение с приводным механизмом переключателя. Толкатель имеет внутренние пружины, которые гарантируют определенное контактное давление. В 2003 и 2004 годах ABB выпустила две герметизированные опоры для наружного применения, одну на 15–27 кВ и одну на 38 кВ, которые обеспечивают длину рассеивания не менее 35 мм/кВ и могут выдерживать IV уровень загрязнения в соответствии с IEC60815. Эти полюса также содержат небольшой трансформатор тока, расположенный на горизонтальном выводе. Это дает методу инкапсуляции одновременно реализовать прерывание и измерение.

Рисунок 7. Вакуумные прерыватели в выключателе.

Применение серии залитых полюсов универсально. Например, столб можно легко приспособить в качестве переключателя, чтобы операторы распределительного устройства могли использовать его в любых погодных условиях. Эти опоры обрабатываются как уникальные элементы и поэтому поставляются готовыми к использованию без необходимости специальных приспособлений.

Выключатель внутренней установки типа VM1 с магнитным приводом подходит для очень частых случаев эксплуатации. 100 000 операций до конца срока службы. Он доступен для диапазона 12–24 кВ и токов короткого замыкания до 50 кА и может быть интегрирован с распределительным устройством с воздушной изоляцией. Устрвойство на 36 кВ требует механизма, который обеспечивает больший ход контакта, и поэтому его размеры больше. В этом случае используется пружинный механизм. Особое внимание было уделено контурам клемм, чтобы облегчить изоляцию дополнительных соединений.

В качестве последнего примера применения упомянем так называемый открытый реклоузер. Это устройство можно открывать и закрывать за считанные секунды, чтобы восстановить неисправную линию. Это делается с помощью магнитного привода, который может срабатывать до четырех раз за 5 секунд. Рабочая энергия хранится в блоке, состоящем из конденсатора и батареи. Последовательность переключения обеспечивается электронным устройством управления и защиты, которое работает вместе с трансформаторами тока, встроенными в полюса.