VD4G – генераторный автоматический выключатель (GCB) с технологией вакуумного отключения для токов короткого замыкания до 63 кА, 15 кВ и номинальных токов до 3150 А с естественным охлаждением (4000 А с принудительным охлаждением), подходящим для генераторов мощностью до 90 МВт.
Основанный на хорошо зарекомендовавшей себя и высоконадежной платформе VD4 с более чем одним миллионом установок с 1986 года, VD4G протестирован на соответствие самым строгим требованиям IEEE и IEC для генераторов согласно IEEE C37.013 и новой редакции IEC / IEEE 62271- 37-013, единственные стандарты для GCB во всем мире.
VD4G способен отключать токи с задержкой перехода через нуль, что может произойти в случае неисправностей, поступающих от генератора, или неисправностей во время синхронизации с высоковольтной сетью. Его технология прерывания позволяет выдерживать серьезные переходные восстановительные напряжения (TRV) для защиты критически важного оборудования. Он отлично справляется с максимальным числом переключений и не требует обслуживания. Благодаря своим компактным размерам, VD4G подходит для установки в стандартные распределительные устройства среднего напряжения для получения наиболее экономичного решения.
Генераторный выключатель с вакуумной дугогасительной камерой VD4G отлично используется:
Главные характеристики
|
Тип выключателя
|
VD4G 25
|
VD4G 40
|
VD4G 50
|
VD4G 63
|
|
Номинальное напряжение
|
кВ
|
15
|
15
|
15
|
15
|
|
Номинальный нормальный ток
|
А
|
1250
|
2000
|
3150
|
4000
|
3150
|
4000
|
3150
|
4000
|
|
Номинальная частота
|
Гц
|
50
|
50
|
50
|
50
|
|
Выдерживаемое напряжение при 50 Гц
|
кВ
|
38
|
38
|
38
|
38
|
|
Выдерживаемое импульсное напряжение
|
кВ
|
95
|
95
|
95
|
95
|
|
Обеспечение тока
|
кА
|
68,5
|
115
|
137
|
173
|
|
Номинальный ток отключения системы-источника при коротком замыкании:
|
|
Симметричный ток короткого замыкания
|
кА
|
25
|
40
|
50
|
63
|
|
Постоянная составляющая номинального тока отключения при коротком замыкании
|
%
|
75
|
75
|
75
|
75
|
|
Асимметричный системный источник тока короткого замыкания
|
кА
|
36,5
|
58,5
|
73
|
92
|
|
Симметричный ток короткого замыкания
|
кА
|
16
|
25
|
50
|
50
|
|
Постоянная составляющая тока отключения при коротком замыкании генератор-источник
|
%
|
110
|
110
|
110
|
110
|
Описание и принцип работы
Выключатели VD4 используют механический привод с накоплением энергии и свободным расцеплением; эти характеристики позволяют выполнять операции включения и выключения вне зависимости от оператора. Механизм управления отличается простой конструкцией и эксплуатацией, а также возможностью привести его в соответствие с требованиями заказчика при помощи обширного ассортимента легко и быстро устанавливаемых дополнительных устройств. Такая простота обращения с выключателем означает наибольшую его надежность.
Рисунок 3. Схема перехода от распространенной дуги до сжатой в вакуумном прерывателе.
Выключатели серии VD4 – это вакуумные аппараты для закрытых помещений. Имеются следующие версии:
- фиксированная
- выкатная для КРУ UniGear ZS1 и ячеек PowerCube.
Привод и полюсы закреплены на металлическом шасси, которое является также опорой для фиксированной версии выключателя. Компактная структура обеспечивает механическую прочность и надежность.
Выкатная версия, помимо контактов секционирования и провода с вилкой для подключения вспомогательных цепей, комплектуется тележкой для вкатывания и выкатывания при закрытой двери КРУ или ячейки.
В результате размыкания контактов образуются отдельные точки плавления на поверхности катода. Это приводит к образованию паров металла, которые поддерживают дугу.
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.
Рисунок 4. Геометрия контакта с радиальным магнитным полем и вращающейся дугой в вакууме. Развитие тока и напряжения в течение одной фазы во время прерывания в вакууме.
Таким образом, дуга принуждается к вращению и к задействованию более обширной поверхности по отношению к дуге с фиксированным контактом.
Все это не только снижает тепловую перегрузку контактов, но и доводит до незначительного уровня эрозию контактов и, самое главное, позволяет контролировать процесс отключения, даже при очень высоком токе короткого замыкания.
Вакуумные прерыватели ABB – это устройства, размыкающиеся при естественном прохождении тока через ноль, таким образом предотвращающие повторное возникновение дуги после естественного прохождении тока через ноль.
Быстрое снижение плотности тока и быстрая конденсация паров металла одновременно с нулевым моментом тока позволяют восстановить максимальную диэлектрическую прочность между контактами прерывателя в течение нескольких тысячных долей секунды.
Выключатели VD4 оборудованы пружинным приводом типа EL. Привод EL разработан для модельного ряда выключателей, приведенного в таблице.
| Тип привода
|
Отключающая способность
|
| EL1 - EL2
|
до 31,5 кА
|
| EL3
|
до 40 кА – 24 кВ, 31,5 кА
|
| EL3-S
|
40 кА с полюсом PT2
|
| EL1 TWIN
|
до 50 кА (номинальный ток до 2000 А)
|
| EL2 TWIN
|
до 50 кА (номинальный ток ≥ 2500 А)
|
Использование для коммутации генераторов
Спрос на энергию в мире все больше и больше покрывается за счет децентрализованных силовых установок и восполняемых источников энергии небольших размеров. Ввиду того, что выработанная энергия подается в сеть повышающими трансформаторами и распределительными устройствами среднего напряжения, семейство вакуумных выключателей VD4G предлагает надежное и экономичное решение для защиты оборудования силовых установок. Необходимость защиты как сети, так и генератора от неисправностей наделяет генераторные выключатели чрезвычайно важной ролью. Специальные формы тока, встречающиеся в этом применении, требуют использования выделенных выключателей, испытанных на удовлетворение специальных глобальным стандартом по генераторным выключателям.
Рисунок 5. Типовая схема применения выключателя вместе с генератором.
Каждый генератор обладает особенными техническими характеристиками. Для выбора решения, наиболее подходящего для удовлетворения требований заказчика и обеспечения безопасности оборудования, необходим анализ пригодности генераторного выключателя.
Фиксированные выключатели
Фиксированный выключатель в базовом исполнении комплектуется каркасом и передним защитным экраном. В нижней части каркаса выполнены крепежные отверстия.
Для электрических подключений вспомогательных цепей имеются два типа подключений (выбираются клиентом при составлении заказа на закупку).
Винт заземления находится в задней части выключателя. Дополнительные детали приводятся в обозначениях рисунка 5.
-
Рычаг для ручного взведения включающей пружины
-
Сигнализация включенного/отключенного выключателя
-
Табличка с характеристиками
-
Кнопка отключения
-
Кнопка включения
-
Сигнализация взведенной/невзведенной включающей пружины
-
Счетчик операций
-
Терминалы
-
Винт заземления
-
Клеммная колодка
-
Соединение для кабельной проводки
Рисунок 6. Устройство фиксированного выключателя.
Выкатные выключатели
Выкатные выключатели до 24 кВ имеются для КРУ UniGear типа ZS1 и UniSec, ячеек PowerCube и для КРУ ZS8.4.
Выключатели на 36 кВ имеются для КРУ UniGear ZS2. Они состоят из тележки, на которой закреплена несущая конструкция выключателя. Выключатели для щитов UniGear ZS1, UniSec и модулей PowerCube .
Из соединения выходит кабель с разъемом (вилкой) для подключения электрических управляющих принадлежностей. В верхней части выключателя закреплены упоры для включения контактов (вкачен/выкачен), расположенных в КРУ.
По бокам выключателя закреплены спуски для привода в действие задвижек для изоляции контактов среднего напряжения ячейки или КРУ. Для выключателей для КРУ UniSec предусматриваются колеса.
На передней части тележки выключателя установлена балка с ручками для зацепления выключателя с целью выполнения вкатывания и выкатывания при помощи специального рычага управления.
Выключатель укомплектован размыкающими контактами. Выкатной выключатель комплектуется специальными блоками на передней балке, которые обеспечивают установку на соответствующих крепл е ниях КРУ.
Аксессуары
Выключатели VD4 обладают полной линейкой аксессуаров, позволяющих удовлетворять любые требования системы. Управление обладает унифицированной гаммой принадлежностей и запасных частей, которые легко определяются и заказываются.
Установка принадлежностей осуществляется удобно, с передней стороны выключателя. Электрическое подключение выполняется при помощи разъемов в виде вилки и розетки.
Использование, обслуживание и эксплуатация этого аппарата являются простыми и требуют ограниченного привлечения ресурсов.
- Рычаг для ручного взведения включающей пружины
- Сигнализация отключенного/включенного выключателя
- Табличка с характеристиками
- Кнопка отключения
- Кнопка включения
- Сигнализация взведенных/невзведенных включающих пружин
- Счетчик операций
- Контакты секционирования
- Направляющие для привода в действие шторок КРУ UniGear, PowerCube
- Тележка
- Блокировки для зацепления фиксированной части
- Упоры для привода в действие контактов, расположенных в ячейке
- Разъем (вилка)
- Соединение для кабельной проводки
- Рычаг управления вкатыванием/выкатыванием выключателя
- Ручки приведения в действие блокировок (11)
- Приводные колеса изолирующих шторок
Рисунок 7. Устройство выкатного выключателя.
-
Блокировка с ключом (если предусматривается)(*)
-
Рычаг для ручного взведения включающей пружины
-
Гнездо рычага для управления выкатыванием
-
Кнопка отключения
-
Кнопка включения
-
Сигнализация включенного/отключенного выключателя
-
Сигнализация взведенной/невзведенной включающей пружины
-
Счетчик операций
-
Ручки для привода в действие блокировок тележки
-
Рычаг управления вкатыванием/выкатыванием выключателя
(*) Внимание! Для активации блокировки с ключом: отключите выключатель; удерживайте нажатой кнопку отключения, поверните ключ и выньте его из гнезда.
Рисунок 8. Управление выключателем.
Обслуживание
Операции обслуживания предназначены для обеспечения исправной работы аппарата как можно дольше. В соответствии с требованиями норм МЭК 61208/DIN 31 051 должны выполняться следующие операции:
- Осмотр: Определение реальных условий
- Капремонт: Выполнение мероприятий, предназначенных для сохранения специальных условий
- Ремонт: Выполнение мероприятий, предназначенных для восстановления специальных условий.
Вакуумные выключатели имеют простую, прочную и долговечную конструкцию. Привод не нуждается в обслуживании в течение всего срока эксплуатации, а лишь только в функциональном осмотре.
Вакуумные прерыватели не нуждаются в обслуживании в течение всего срока эксплуатации. Вакуумный прерыватель не образует вредного воздействия даже в случае частого прерывания при номинальном токе и при токе короткого замыкания.
Выполнение обслуживания и его цель определяется условиями окружающей среды, последовательностью операций и отключениями при коротком замыкании.
Примечание Для выполнения операций обслуживания соблюдайте следующие нормы:
- соответствующие спецификации, приведенные в главе «Нормы и спецификации»;
- нормы по безопасности на рабочем месте, приведенные в главе «Пуск в эксплуатацию и управление»;
- нормы и спецификации, действительные в стране установки данного аппарата.
Операции обслуживания могут выполняться только обученным персоналом, соблюдающим все правила безопасности. Кроме того, рекомендуется обращаться к персоналу АВВ хотя бы в случаях проверки рабочих характеристик и для ремонта. Во время обслуживания отключайте питание и обеспечивайте безопасность аппарата.
Перед выполнением любых операций убедитесь, что выключатель отключен, пружины не взведены, и питание отключено (цепь среднего напряжения и вспомогательные цепи).
Транспортировка
Выключатель поставляется в специальной упаковке, в отключенном состоянии, с невзведенными пружинами.
Каждый аппарат защищается пластиковым пологом, чтобы предотвратить попадание воды во время погрузки и разгрузки, а также чтобы защитить его от пыли во время складирования.
Перед выполнением какой-либо операции всегда проверяйте, чтобы пружины привода не были взведены, а сам аппарат находился в отключенном состоянии.
Для подъема и перемещения выключателя действуйте следующим образом:
- используйте специальное подъемное приспособление (не поставляется), оборудованное тросами с подъемными крюками;
- вставьте крюки в опоры, прикрепленные к раме выключателя, и поднимите. Зацепите крюки за отверстия опоры, в зависимости от типа аппарата;
- в конце операции (и, в любом случае, перед пуском в эксплуатацию) отцепите подъемное устройство и снимите опоры с рамы.
Во время перемещения обратите особенное внимание на то, чтобы не оказывать воздействие на изолирующие части и терминалы выключателя. Аппараты не должны перемещаться, вставляя подъемные средства непосредственно под сам аппарат.
В случае, если необходимо прибегнуть к этой технике, установите выключатель на поддон или прочную опорную поверхность. В любом случае, рекомендуется выполнять подъем, всегда используя опоры.
Проверка при получении
При получении проверьте состояние прибора, сохранность упаковки и соответствие данных паспортной таблички и данных, указанных в подтверждении заказа или же в транспортной накладной.
Убедитесь также, что в поставку включен весь материал, описанный в транспортной накладной. Если же при распаковке обнаруживается какой-либо ущерб или неправильность поставки, то как можно быстрее оповестите об этом фирму АВВ (непосредственно, через представителя или поставщика), в любом случае, в течение пяти дней с момента получения.
Прибор поставляется лишь только с теми принадлежностями, которые были указаны при составлении заказа, и одобрены в подтверждении заказа, направленном фирмой АВВ.
В упаковке содержится следующая сопроводительная документация:
- руководство по эксплуатации (данный документ);
- протокол испытаний;
- идентификационная карточка;
- копия грузоотправительной документации;
- электрическая схема.
Другими документами, предшествующими отправке аппарата, являются:
- подтверждение заказа;
- оригинал уведомления об отправке;
- чертежи или документы, касающиеся особенных конфигураций/условий.