K čemu slouží vakuový jistič?

Vakuový jistič elektrospotřebičů je zařízení určené pro provoz jako součást elektrických sítí vysokého napětí. Svůj název získal podle konstrukčního prvku – vakuové komory, díky které je dosaženo chvilkového uhašení elektrického oblouku.

Zařízení se používá jako spínače určené k odstavení zařízení v případě nouze nebo v rámci běžného provozu. Podívejme se blíže na to, co je vakuový spínač a k čemu slouží.

Jak funguje vysokonapěťový vakuový spínač?

Základem funkčnosti vakuových komor používaných při konstrukci jističů jsou fyzikální vlastnosti plynu ve vybitém stavu. Za takových podmínek se vlastnost plynu, charakterizovaná jako elektrická pevnost, výrazně mění ve směru nárůstu.

Tento efekt vysoce zředěného média (rozsah od 10 -6 do 10 -8 N/cm 2 ) je úspěšně využíván v konstrukcích jističů doplněných o plynové vakuové komory, kterými procházejí skupiny elektrických kontaktů.

Jedním z modelů vakuového vypínače je zařízení, které se používá při provozu silových elektrických sítí. Zařízení je považováno za modernější a spolehlivější ve srovnání s podobnými zařízeními, ale jiného typu provedení.

Proud procházející skupinami kontaktů (v okamžiku rozpojení kontaktu) tvoří elektrický výboj – oblouk. K hoření oblouku dochází v důsledku částečné ionizace kovových par, které se nevyhnutelně tvoří z vysokých teplot. Průchod proudu mezi kontakty vytvořeným plazmatem je udržován, dokud proud nepřejde na nulovou sběrnici.

Jakmile nastane okamžik přechodu přes „nulu“, elektrický oblouk zhasne. Celkový proces netrvá déle než 7-10 mikrosekund.

Zařízení pro vakuové vypínače

Rozmanitost vakuových vypínačů, s přihlédnutím k jejich konstrukci, je poměrně velká. Proto je obtížné charakterizovat tato zařízení jako celek. Mezitím, bez ohledu na konstrukční rozdíly, zůstává princip fungování nezměněn.

Strukturní schéma výbušnin: 1 – horní výstup; 2 – vakuová komora; 3 – polymerní izolátor; 4 – nižší výkon; 5 – páskový kontakt; 6 – silová pružina; 7 – tažná tyč; 8 – odpojit pružinu; 9 – páka převodovky; 10 – hnací hřídel; 11 – uvolnění; 12 – tělo

Zvažte obecné informace třípólový vakuový jistič, vybavené pružinovým motorovým pohonem. Tento spotřebič je určen pro vnitřní nebo venkovní instalaci. V každém případě se jeho instalace provádí uvnitř speciálních kovových rozvodných krabic.

Zařízení lze provozovat v různých sférách národního hospodářství. Existují však určitá omezení.

Vakuové vypínače tedy nejsou určeny k instalaci s následným provozem za následujících podmínek:

• prostory, kde je požár, výbušná atmosféra;
• instalace konstrukčně zajišťující časté spínání;
• instalace mobilního (mobilního) typu;
• energetické systémy námořních a říčních plavidel.

Vakuové jističe mají obvykle dva typy provedení:

1. Pro pevnou instalaci.
2. Pro instalaci pomocí hardwarového vozíku.

Bez ohledu na verzi obsahuje tělo zařízení tři tyče vybavené zhášecími komorami.

Uvnitř vakuových komor pracují pohyblivé stykače, které jsou poháněny mechanismem pružinového motoru. Tělo přístroje je doplněno předním panelem, který obsahuje zobrazovací prvky a ovládací zařízení.

Vnější hlavní prvky spínače: 1 – póly zařízení; 2 – blokovací mechanismus; 3 – okno pro zvedání; 4 – mechanika kliky, blokování vnějších obvodů

Tři póly hlavního okruhu jsou vyrobeny ve formě sloupků. Umístění pólů je obvykle na zadní straně podvozku pružinomotorového pohonu. Každý sloup je doplněn o zhášecí komoru, která je uzavřena v polymerovém izolátoru. Pro zvýšení elektrické pevnosti má tělo izolátoru žebrovaný tvar.

Uvnitř každé vakuové komory je namontována kontaktní skupina dvou prvků – pohyblivého a pevného. Pohyblivý kontaktní prvek je spojen se spínacím mechanismem přes trakční izolátor. Dále komunikace se spodním kontaktním výstupem. A pevný kontakt je připojen kónickým uložením k horní kontaktní svorce zařízení.

Jak funguje pohon jističe?

Pohyblivé kontakty vakuových komor jsou mechanicky spojeny s hřídelí pružinového pohonu. Díky silové pružině, předem nabité (nastavené do napjatého stavu), lze aktuátor snadno ovládat pouhým stisknutím ovládacího tlačítka nebo jiného mechanismu.

Konstrukční schéma vakuové komory: 1 – svorkovnice s pevným kontaktem; 2 – pevný kontakt; 3 – pohyblivý kontakt; 4 – kovová obrazovka; 5 – keramický (polymerový) izolant; 6 – měch; 7 – pohyblivá kontaktní svorkovnice

Pružina (obvykle dvě pružiny) je nabíjena pomocí řetězového pohonu. Normální režim provozu zařízení zajišťuje nabíjení pružiny pomocí elektromotoru vybaveného převodovkou. Zároveň je zde ruční natahovací rukojeť, která se používá v případě nehod nebo výpadku napájení.

Natažená pružina je fixována spouštěcím mechanismem. Tento mechanismus je ovládán pomocí elektromagnetického pohonu nebo pomocí tlačítka napájení. Jakmile je aktivován režim aktivace, aretace se uvolní, tažná síla pružiny pohání vačkový mechanismus. To zase působí na hřídel, která je mechanicky spojena s mechanismem spínání pohyblivých kontaktů vakuových komor.

Operace k otevření vakuového jističe se provádí aktivací režimu “Vypnuto” – elektromagnetem nebo tlačítkem. Posloupnost akcí je téměř podobná prvnímu režimu. Součástí jsou také vypínací pružiny, jejichž stav se nastavuje vypínací spouští.

Ovládací panel a prvky displeje: 1 – režim „zapnuto“; 2 – “deaktivovaný” režim; 3 – natažený stav pružiny; 4 – stav uvolněné pružiny

Ovládací panel poskytuje snadné použití a ovládání provozu zařízení. Na přední straně panelu jsou prvky: počítadlo počtu cyklů, indikátor stavu napínací pružiny, indikátor stavu vakuového vypínače.

Vlastnosti roll-out konstrukcí

Výsuvné zařízení je sestaveno na základě speciálního vozíku. Pomocí tohoto příslušenství se jistič zasouvá do skříně nebo ze skříně.

Vozík zařízení slouží nejen jako transport zařízení, ale také jako ovladač pro přepnutí zařízení do testovacího režimu nebo do provozního režimu, jakmile je spínač zatlačen do skříně.

Vozík na kování: 1 – válec (4 ks); 2 – základna; 3, A – pohyblivá základna; 4 – rukojeť (2 ks); 5 – objímka límce; 6 – závora zámku; 7 – upevňovací prvek; 8 – konektor pro sekundární okruh; 9 – mechanika blokování zařízení; 10 – blokování kontaktů; 11 – šroubová upevňovací lišta; B – pevná část

Podtlakový spínač je připevněn přímo k pohyblivé části vozíku. Upevnění se provádí šroubovými spoji. Mezitím má železářský vozík také pevnou část, kde je pevný pohon pohyblivé části. Pohyb pohyblivého modulu vůči pevnému se provádí šroubem ovládací rukojeti vozíku.

Pohyblivá část je kovová základna na čtyřech kolečkách, ošetřená pozinkovaným nátěrem. Zde se nachází vnější mechanické blokování (tlaková tyč) uzemňovače, zámek hnacího šroubu, pomocné kontakty, mechanismus zámku vypínače a další prvky zajišťující pohyb nebo fixaci.

Instalace a připojení zařízení

Před zahájením montáže vakuového vypínače je nutné zkontrolovat všechny zvenčí přístupné prvky, aby nedošlo k poškození nebo závadám. Poté se izolační plochy sloupů očistí suchým hadříkem, který nepouští vlákna.

Není dovoleno zavádět zařízení do systému, pokud jsou na izolačních plochách třísky, praskliny, deformovaná místa. Nezapomeňte zkontrolovat schéma sekundárních obvodů a také připojení sběrnice karoserie.

Kontrola nainstalovaného zařízení. Zde je důležité pečlivě zkontrolovat každý detail, každý upevňovací prvek. Vysokonapěťová zařízení neodpustí ani sebemenší chybičku

Před instalací je třeba zkontrolovat funkčnost spínače ručním zapnutím (nečinnost bez napájení) a ujistit se, že kontrolky na ovládacím panelu jsou ve správné poloze. Poté je třeba zkontrolovat přítomnost krytů pólů. Pokud je použito zařízení s jmenovitým proudem 1600A a vyšším, musí být před instalací odstraněny ochranné kryty.

Připojení přímo k síti

Svorky hrotů kontaktů vodičů silových kabelů musí být před připojením ke svorkám spínače odizolovány.

Postup odizolování se liší v závislosti na použitém materiálu koncovky:

• U měděných a hliníkových svorek bez dodatečného nátěru se čištění provádí brusným papírem o zrnitosti M20 nebo nižší s následným odmaštěním kovového povrchu.
• Pokud jsou měděné nebo hliníkové koncovky pokryty vrstvou stříbra, stačí je očistit hadříkem, který nepouští vlákna.

Je nepřípustné používat kabely, jejichž stříbrný povlak svorek je poškozen v oblasti více než 5%. V tomto případě musí být poškozený prvek vyměněn. Více o svorkách pro připojení vodičů si můžete přečíst v tomto materiálu.

Externí vodiče se připojují ke svorkám vakuového jističe tak, aby ze strany vnějších vodičů nevznikaly na svorky přístroje mechanické síly. Spojení se provádí pomocí šroubového závěsu pomocí plochých elastických kovových podložek.

Jak se provádí uzemnění?

Pevně ​​montovaná zařízení se připojují k místu “uzemnění” pomocí šroubového spojení (M12) přímo v místě označeném “Uzemnění”.

Konstrukční prvky hardwarového vozíku a šasi jističe, přes které je zařízení uzemněno. Tyto body jsou zpravidla označeny odpovídajícím znakem vedle prvku.

Oblast kontaktního bodu “Uzemnění” musí být před připojením odmaštěna. Zemnícím vodičem by měla být sběrnice dostatečného průřezu (Pravidla elektrické instalace), ohebný vodič nebo opletený vodič. Před položením vodiče na kontaktní podložku namažte kontaktní plochy speciálním mazivem (CIATIM-203).

Konstrukce výsuvného typu je uzemněna pomocí prvků kování. Uzemnění vakuového vypínače se provádí prostřednictvím konstrukce vozíku kování, pro který jsou také upevňovací prvky.

Uvedení zařízení do provozu

Zařízení je uvedeno do provozu po dodatečné kontrole instalovaného a připraveného zařízení. Kontroluje se zejména spolehlivost uzemnění, stav upevňovacích prvků montážních součástí a přístup chladicího média k potenciálně topným tělesům.

Povrchy proudovodných tyčí v kontaktu s lamelami skupin zásuvkových kontaktů je nutné ošetřit malým množstvím maziva CIATIM. Obecně je nutné v případě přejímacích zkoušek dodržet všechny postupy uvedené v PES a ujistit se, že velikost provozního napětí je v přípustných mezích.

Instalace vakuového spínače. Instalační práce provádí pouze kvalifikovaný personál. Stejné požadavky platí pro personál, který je vybrán k údržbě vysokonapěťových zařízení.

Vakuový jistič může obsluhovat personál oprávněný k servisu elektrických instalací pracujících při napětí nad 1000 voltů. Schválená přístupová skupina pro účastníky nesmí být nižší než třetí. Před zahájením práce se zařízením prochází personál technickým minimem, aby si prostudoval složitosti konkrétního modelu zařízení.

Jak vybrat vakuový jistič?

Zařízení je vybráno s ohledem na jeho nominální parametry, které jsou uvažovány relativně k parametrům aktuální sítě v místě instalace. Volba se provádí podle kritéria maximálního zatížení provozních režimů předpokládaných pro provozní podmínky.

Jmenovité napětí vakuového vypínače může být stejné (nebo zvýšené) ve vztahu ke jmenovitému napětí systému napájeného přes vypínač.

Parametr jmenovitého dlouhodobého proudu se volí vyšší než jmenovitá hodnota proudu napájené soustavy. Parametr jmenovitého vypínacího proudu se volí vyšší než maximální hodnota jmenovitého zkratového proudu (započítává se moment rozbíhavosti kontaktu).

Typový štítek je to první, na co se při výběru jističe díváte. Na základě hodnot parametrů je již možné určit, zda je zařízení vhodné pro konkrétní instalaci či nikoliv.

Z hlediska možných zkratových podmínek se volba provádí s ohledem na nejtěžší režimy.

Aperiodický člen je vypočítán s přihlédnutím k podmínkám zkratu s nulovým napětím v některém z fázových vedení. V tomto případě je třeba vzít v úvahu parametr aperiodického proudu nastavený výrobcem zařízení.

Závěry a užitečné video k tématu

Ještě více materiálu o zařízení, principu činnosti a podmínkách instalace vakuového jističe se můžete dozvědět z následujícího videa:

Vakuové jističe se liší od jiných typů zařízení v poměrně jednoduché a spolehlivé struktuře. Proto tento typ zařízení slouží dlouhou dobu bez jakýchkoliv stížností. Přirozený zdroj opotřebení je určen počtem operací rovnajícím se nejméně 20000 5. Při včasné údržbě se tento zdroj zvyšuje o 10–XNUMX %. Mezitím je údržba výbušnin omezena na malý počet lehkých operací.

Pokud při čtení informací vyvstanou otázky k tématu článku nebo existují cenné informace, které můžete sdílet s našimi čtenáři, zanechte prosím své komentáře, podělte se o své zkušenosti, položte otázky v bloku pod článkem.

Pro zlepšení kvality dodávané energie z elektrických sítí jsou rozváděče vybaveny moderními vysokonapěťovými jističi s vakuovým zhášecím médiem.

Vzhledem ke své kvalitativní odlišnosti od zastaralých vypínačů se vakuové vypínače používají jak pro nově budované rozvodny, tak pro výměnu spínacích zařízení ve stávajících.

Řada výhod vakuových zhášecích zařízení je dána účinnějším principem zhášení oblouku a vytváří předpoklady pro předcházení havarijním režimům energetické soustavy a může výrazně snížit náklady na údržbu.

Obrázek 1 – Celkový pohled na vakuový vypínač

Vakuový jistič je zařízení určené pro provoz jako součást elektrických sítí vysokého napětí. Své jméno zdědila po konstrukčním prvku – vakuové komoře, díky které je dosaženo okamžitého zhášení elektrického oblouku. Zařízení se používá jako spínače určené k odstavení zařízení v případě nouzových situací.

1. Účel

Vakuové vypínače jsou určeny pro spínání elektrických obvodů v normálním a nouzovém režimu v třífázových sítích střídavého proudu (kmitočet 50 Hz), jmenovité napětí do 10 kV s izolovaným, kompenzovaným, neutrálním uzemněním přes odpor nebo zhášecí tlumivku. jsou určeny pro instalaci do nových i rekonstruovaných kompletních rozváděčů stanic, rozvoden a dalších zařízení, která distribuují a spotřebovávají elektrickou energii ve všech odvětvích národního hospodářství, včetně těžby a zpracování ropy a plynu, petrochemického, chemického, těžebního a dalších odvětví.

2. Zařízení a princip činnosti

Vakuové vypínače jsou určeny k provádění spínacích operací ve vysokonapěťových napájecích sítích. Konstrukčně se vakuový vypínač skládá ze tří samostatných pólů nebo sloupů (jeden pro každou fázi). Všechny reproduktory jsou instalovány na jeden měnič pomocí nosného izolátoru z polymeru, porcelánu nebo textolitu. Každý z nich má dvě svorky pro připojení přípojnice. Zařízení se skládá ze dvou kontaktů připojených k odpovídajícím pólovým potenciálům.

Jeden z nich je pohyblivý a druhý je stacionární, jako u jiných typů spínačů. Napájecí kontakty vakuového vypínače jsou umístěny uvnitř utěsněné komory schopné udržet vakuum po dlouhou dobu. Proč jsou v komoře obsaženy speciální slitiny kovů a keramické přísady?

Pro neustálé udržování stavu prostředí vysoce zředěného plynu uvnitř vakuové komory je zařízení vybaveno vlnovcovou součástí. Eliminuje možnost vstupu vzduchu nebo jiného plynu do vakuové komory.

Obrázek 2 – Konstrukce vakuového vypínače

3. Princip zhášení elektrického oblouku

Při přerušení kontaktů mezi povrchy dochází k ionizaci prostoru. Vakuové jističe využívají jinou technologii než vzduchové a olejové jističe. Základní princip je založen na tom, že v ideálním vakuu neexistuje látka schopná uvolnit nabité částice. Proto je v okamžiku oddělení kontaktů kvůli rozdílu potenciálů jediným zdrojem ionizace pára horkého kovu. Pokračují v pohybu mezi kontaktními plochami, ale při průchodu sinusoidy elektrického proudu nulou nabité částice ztrácejí energii pro ionizaci a pohyb a jejich místo zaujímá prázdný prostor s vysokou elektrickou hustotou a oblouk se přeruší. Kovové ionty sousedí s nejbližším povrchem – kontakty nebo stěnami komory. Tento princip činnosti umožňuje zkrátit dobu zastavení hoření oblouku a poskytuje řadu výhod ve srovnání s jinými typy spínacích zařízení. Nadměrná spínací přepětí však mohou vést k deformaci povrchu, která zabrání normálnímu sepnutí kontaktu, zvýší přechodový odpor a způsobí přehřátí uvnitř vakuové komory.

4. Výhody a nevýhody vakuových vypínačů

• Malé rozměry ve srovnání s olejovými a vzduchovými jističi.
• Možnost rychlé výměny zejména ve výsuvných článcích.
• Relativně nízká hladina hluku.
• Ekologická kompatibilita.
• Nevyžadují pravidelnou kompenzaci úrovně pracovního prostředí, což snižuje množství údržbářských prací na minimum.
• Vysoká spolehlivost.

• Výskyt přepětí při přerušení malých indukčních proudů.
• Malý spínací zdroj pro vypínání nouzových proudů.

5. Vlastnosti provozu

I přes nenáročnost spínačů od 6 do 35 kV je nutné jejich kontrolu a údržbu provádět minimálně jednou za 1 roky.

Obecná doporučení zahrnují:

• Potřeba pravidelně kontrolovat rychlost odezvy;
• Použití pro instalaci elektrických zásuvek;
• Potřeba zkontrolovat správnou funkci po přepětí;
• V případě poruchy je nejprve nutné zkontrolovat stav kontaktů a kabeláže.

6. Volitelné vlastnosti

Vzhledem k vysoké poptávce po tomto typu spínačů si jejich výrobu založilo obrovské množství nezávislých firem. To vede k rozdílům v konstrukci a technických vlastnostech, a proto si vynucuje použití určitých kritérií výběru:

• Hodnoty napětí, výkonu, odporu.
• Hodnoty vypínacích proudů, dynamická stabilita.
• Hodnocení tepelného impulsu sítě.
• Princip činnosti palubního mikroprocesoru.
• Vstupní/výstupní hodnoty signálu.

7. Oblasti použití vakuových vypínačů

• V elektrických rozvodech elektráren a rozvoden.
• V metalurgii k napájení pecních transformátorů dodávajících zařízení pro tavení oceli.
• V ropném a plynárenském a chemickém průmyslu na čerpacích stanicích, spínacích místech a trafostanicích.
• Pro provoz primárních a sekundárních okruhů trakčních měníren v železniční dopravě napájí pomocná zařízení a netrakční spotřebiče.
• V těžebních podnicích pro napájení kombajnů, rypadel a jiných typů těžké techniky z kompletních transformoven.

Závěry

Vakuové jističe se jmenovitým napětím 6, 10 a 35 kV jsou dnes jedním z nejoblíbenějších typů spínacích zařízení pro vysokonapěťové sítě. Jsou spolehlivější v provozu, trvanlivé a bezpečné pro obsluhující personál a životní prostředí. Vakuové spínače se od ostatních typů zařízení liší relativně jednoduchou a spolehlivou strukturou. Proto tento typ zařízení slouží dlouhou dobu bez jakýchkoliv stížností.

Přirozená životnost opotřebení je dána počtem operací rovnajícím se minimálně 20000 5. Za předpokladu včasného provádění údržby se tato životnost zvyšuje o 10-XNUMX%. Mezitím je údržba výbušnin omezena na malý počet lehkých operací.