Vákuový spínač: zariadenie a princíp činnosti + nuansy výberu a pripojenia

Elektrické zariadenie, vákuový istič, je zariadenie určené na prevádzku ako súčasť elektrických sietí vysokého napätia.Svoj názov dostal podľa konštrukčného prvku - vákuovej komory, vďaka ktorej sa dosiahne okamžité zhasnutie elektrického oblúka.

Zariadenie sa používa ako spínače určené na vypnutie zariadenia v prípade núdzových situácií alebo v rámci bežnej prevádzky. Pozrime sa bližšie na to, čo je vákuový komutátor a prečo je potrebný.

Ako funguje vysokonapäťový vákuový spínač?

Základom funkčnosti vákuových komôr použitých pri návrhu spínačov sú fyzikálne vlastnosti plynu vo vybitom stave. Za takýchto podmienok sa vlastnosť plynu, charakterizovaná ako elektrická pevnosť, výrazne mení smerom k zvýšeniu.

Tento efekt veľmi riedkeho prostredia (rozsah od 10^-6 do 10^-8 N/cm²) sa úspešne používa v konštrukciách spínačov doplnených o plynové vákuové komory, cez ktoré prechádzajú skupiny elektrických kontaktov.

Jedným z modelov vákuového ističa je zariadenie, ktoré sa používa pri prevádzke silových elektrických sietí. Zariadenie sa považuje za modernejšie a spoľahlivejšie v porovnaní s podobnými zariadeniami, ale iného typu.

Prúd pretekajúci kontaktnými skupinami (v momente rozpojenia kontaktu) vytvára elektrický výboj - oblúk.Oblúkové horenie nastáva v dôsledku čiastočnej ionizácie kovových pár, ktoré sa nevyhnutne tvoria pri vysokej teplote. Prechod prúdu medzi kontaktmi cez vytvorenú plazmu sa udržiava, kým prúd neprejde na nulovú zbernicu.

Akonáhle nastane okamih prechodu cez „nulu“, elektrický oblúk zhasne. Celkový proces netrvá dlhšie ako 7-10 mikrosekúnd.

Dizajn vákuových spínačov

Rozmanitosť vákuových ističov, berúc do úvahy ich dizajn, je pomerne veľká. Preto je ťažké poskytnúť charakteristiky týchto zariadení ako celku. Medzitým, bez ohľadu na konštrukčné rozdiely, princíp fungovania zostáva nezmenený.

Bloková schéma trhaviny: 1 – horný terminál; 2 – vákuová komora; 3 – polymérový izolátor; 4 – nižší výkon; 5 – kontakt pásu; 6 – hnacia pružina; 7 – ťažná tyč; 8 – vypínacia pružina; 9 – radiaca páka; 10 – hnací hriadeľ; 11 – uvoľnenie; 12 - telo

Zoberme si všeobecné informácie trojpólový vákuový spínač, vybavené pružinovým motorovým pohonom. Toto zariadenie je určené pre vnútornú alebo vonkajšiu inštaláciu. V každom prípade sa jeho inštalácia vykonáva vo vnútri špeciálnych distribučných kovových boxov.

Zariadenia môžu byť použité v rôznych oblastiach národného hospodárstva. Existujú však určité obmedzenia.

Vákuové ističe teda nie sú určené na inštaláciu a následnú prevádzku v nasledujúcich podmienkach:

• miestnosti, kde je požiar alebo výbušná atmosféra;
• inštalácie, ktoré sú navrhnuté tak, aby umožňovali časté spínanie;
• mobilné (mobilné) inštalácie;
• energetické systémy námorných a riečnych plavidiel.

Vákuové ističe majú zvyčajne dva typy konštrukcie:

1. Pre trvalú inštaláciu.
2. Na inštaláciu pomocou hardvérového vozíka.

Bez ohľadu na dizajn obsahuje telo zariadenia tri póly vybavené zhášacími komorami.

Vo vnútri vákuových komôr sú pohyblivé stykače poháňané mechanizmom pružinového motora. Telo zariadenia je doplnené o predný panel, ktorý obsahuje zobrazovacie prvky a ovládacie zariadenia.

Vonkajšie hlavné prvky spínača: 1 – póly zariadenia; 2 – aktivačný blokovací mechanizmus; 3 – okno na zdvíhanie; 4 – mechanická rukoväť, ktorá blokuje vonkajšie obvody

Tri póly hlavného okruhu sú vyrobené vo forme stĺpov. Umiestnenie pólov je zvyčajne v zadnej časti podvozku s pružinovým motorom. Každý stĺp je vybavený zhášacou komorou, ktorá je uzavretá vo vnútri polymérového izolátora. Na zvýšenie elektrickej pevnosti má teleso izolátora rebrovaný tvar.

Vo vnútri každej vákuovej komory je namontovaná kontaktná skupina dvoch prvkov - pohyblivá a pevná. Pohyblivý kontaktný prvok je spojený so spínacím mechanizmom cez trakčný izolátor. Ďalej nasleduje spojenie so spodným kontaktným kolíkom. A pevný kontakt je pripojený kužeľovým uložením k hornej kontaktnej svorke zariadenia.

Ako funguje pohon spínača?

Pohyblivé kontakty vákuových komôr sú mechanicky spojené s hriadeľom pohonu pružinového motora. Vďaka silovej pružine, ktorá je prednapnutá (nastavená do napnutého stavu), je možné pohon jednoducho aktivovať jednoduchým stlačením ovládacieho tlačidla alebo iného mechanizmu.

Bloková schéma vákuovej komory: 1 – svorkovnica s pevným kontaktom; 2 – pevný kontakt; 3 – pohyblivý kontakt; 4 – kovová clona; 5 – keramický (polymérový) izolant; 6 – mech; 7 – svorkovnica pohyblivého kontaktu

Pružina (zvyčajne dve pružiny) je nabitá reťazovým pohonom. Normálny prevádzkový režim zariadenia zahŕňa nabíjanie pružiny pomocou elektromotora vybaveného prevodovkou. Zároveň je tu ručná naťahovacia rukoväť, ktorá sa používa v prípade nehôd alebo straty výkonu.

Natiahnutá pružina je upevnená spúšťovým mechanizmom. Tento mechanizmus sa ovláda cez elektromagnetický pohon alebo cez tlačidlo napájania. Akonáhle je aktivačný režim aktivovaný, blokovanie sa uvoľní, ťažná sila pružiny aktivuje vačkový mechanizmus. To zase pôsobí na hriadeľ, ktorý je mechanicky spojený so spínacím mechanizmom pohyblivých kontaktov vákuových komôr.

Operácia vypnutia vákuového ističa sa vykonáva aktiváciou režimu „Vyp“ - pomocou elektromagnetu alebo tlačidla. Postupnosť akcií je takmer rovnaká ako v prvom režime. Tu sú zapojené aj vypínacie pružiny, ktorých stav sa nastavuje vypínacou spúšťou.

Ovládací panel a signalizačné prvky: 1 – režim „zapnuté“; 2 – režim „vypnuté“; 3 – natiahnutý stav pružiny; 4 - stav uvoľnenej pružiny

Pohodlie obsluhy a ovládanie chodu zariadenia zabezpečuje ovládací panel. Pozdĺž prednej strany panelu sú prvky: počítadlo cyklov, indikátor stavu nabíjacej pružiny a indikátor stavu vákuového spínača.

Vlastnosti výsuvných štruktúr

Výsuvné zariadenie sa montuje na základe špeciálneho vozíka. Pomocou tohto príslušenstva sa vypínač vloží do skrinky alebo z nej.

Hardvérový vozík slúži nielen ako transport pre zariadenie, ale slúži aj ako ovládač pre prepnutie zariadenia do testovacieho režimu alebo do prevádzkového režimu hneď po zasunutí spínača do skrine.

Vozík na hardvér: 1 – valček (4 ks); 2 – základňa; 3, A – pohyblivá základňa; 4 – rukoväť (2 ks); 5 – zásuvka gombíka; 6 – blokovacia tyč; 7 – upevňovací prvok; 8 – konektor pre sekundárny okruh; 9 – mechanika uzamykania zariadenia; 10 – blokovanie kontaktov; 11 – skrutková upevňovacia lišta; B – pevná časť

Vákuový spínač je pripevnený priamo k pohyblivej časti vozíka. Upevnenie sa vykonáva pomocou skrutkových spojov. Medzitým má železiarsky vozík aj stacionárnu časť, kde je pevný pohon pohyblivej časti. Pohyb pohyblivého modulu voči stacionárnemu sa vykonáva skrutkou ovládacej rukoväte vozíka.

Pohyblivá časť je kovová základňa na štyroch kolieskach, ošetrená galvanickým povlakom. K dispozícii je vonkajšia mechanická aretácia (prítlačná lišta) uzemňovacej elektródy, zámok hnacej skrutky, blokové kontakty, mechanizmus aretácie spínača a ďalšie prvky zabezpečujúce pohyb alebo fixáciu.

Inštalácia a pripojenie zariadenia

Pred začatím inštalácie vákuového ističa je potrebné skontrolovať všetky zvonka prístupné prvky, aby ste sa uistili, že nie sú poškodené alebo poškodené. Potom sa izolačné plochy stĺpov očistia suchou handričkou, ktorá nepúšťa vlákna.

Nie je dovolené zavádzať zariadenie do systému, ak sú na izolačných povrchoch triesky, praskliny alebo deformované oblasti. Treba skontrolovať obvod sekundárnych okruhov, ako aj zapojenie zbernice podvozku.

Kontrola nainštalovaného zariadenia. Tu je dôležité starostlivo skontrolovať každý detail, každý upevňovací prvok. Vysokonapäťové zariadenia neodpustia ani najmenšiu chybičku

Pred inštaláciou treba skontrolovať funkčnosť vypínača ručným zapnutím (nečinnosť bez napájania) a uistiť sa, že kontrolky ústredne sú v správnej polohe. Potom musíte skontrolovať prítomnosť krytov pólov. Ak sa používa zariadenie s menovitým prúdom 1600 A a vyšším, pred inštaláciou musia byť odstránené ochranné kryty.

Pripojte sa priamo k sieti

Svorky kontaktných hrotov vodičov napájacieho kábla musia byť pred pripojením na svorky spínača očistené.

Postup odizolovania sa líši v závislosti od použitého koncového materiálu:

• Pri medených a hliníkových koncovkách bez dodatočného náteru sa čistenie vykonáva brúsnym papierom so zrnitosťou M20 alebo nižšou, po ktorom nasleduje odmastenie kovového povrchu.
• Ak sú svorky medené alebo hliníkové potiahnuté vrstvou striebra, možno ich jednoducho vyčistiť handričkou, ktorá nepúšťa vlákna.

Je neprijateľné používať káble, ktorých strieborný povlak na svorkách je poškodený na ploche väčšej ako 5%. V tomto prípade musí byť poškodený prvok vymenený. Viac informácií o svorkách na pripojenie vodičov nájdete v tento materiál.

Vonkajšie vodiče sa pripájajú na svorky vákuového spínača tak, aby na svorkách prístroja nevznikali mechanické sily od vonkajších vodičov. Spoje sa uskutočňujú pomocou skrutkovej spojky pomocou plochých elastických kovových podložiek.

Ako sa robí uzemnenie?

Stacionárne zariadenia sú pripojené k „zemnej“ plošine pomocou skrutkového spojenia (M12) priamo v bode označenom „Uzemnenie“.

Konštrukčné prvky vozíka zariadenia a podvozku spínača, cez ktoré je zariadenie uzemnené. Spravidla sú tieto body označené príslušným znakom vedľa prvku

Oblasť kontaktného bodu „Uzemnenie“ musí byť pred pripojením odmastená. Uzemňovacím vodičom by mala byť zbernica dostatočného prierezu (Pravidlá elektrickej inštalácie), ohybný drôt alebo opletený vodič. Pred umiestnením vodiča na kontaktnú podložku namažte kontaktné plochy špeciálnym mazivom (CIATIM-203).

Konštrukcia výsuvného typu je uzemnená pomocou prvkov vozíka zariadenia. Uzemnenie vákuového ističa sa vykonáva cez konštrukciu hardvérového vozíka, pre ktorý sú tiež upevňovacie prvky.

Uvedenie zariadenia do prevádzky

Zariadenie je uvedené do prevádzky po dodatočnej kontrole inštalovaného a pripraveného zariadenia. Kontroluje sa najmä spoľahlivosť uzemnenia, stav upevnenia komponentov zostavy a prístup chladiaceho média k potenciálne vykurovacím telesám.

Povrchy tyčí s prúdom, ktoré sú v kontakte s lamelami kontaktných skupín rozety, musia byť ošetrené malým množstvom maziva CIATIM. Vo všeobecnosti je potrebné vykonať všetky postupy stanovené PES v prípade akceptačných skúšok a zabezpečiť, aby prevádzkové napätie zodpovedalo povoleným limitom.

Inštalácia vákuového ističa. Inštalačné práce vykonáva iba kvalifikovaný personál. Rovnaké požiadavky platia pre personál, ktorý je vybraný na obsluhu vysokonapäťových zariadení.

Vákuový istič môže obsluhovať personál, ktorý má povolenie vykonávať servis elektrických inštalácií pracujúcich pri napätí nad 1000 voltov. Schválená prístupová skupina pre servisný personál nesmie byť nižšia ako tretia. Pred začatím práce so zariadením sa personál podrobí technickému minimu, aby si preštudoval zložitosť konkrétneho modelu zariadenia.

Ako si vybrať vákuový istič?

Zariadenie sa vyberá s prihliadnutím na jeho nominálne parametre, ktoré sa berú do úvahy vo vzťahu k parametrom existujúcej siete v mieste inštalácie. Výber sa robí podľa kritéria maximálne zaťažených prevádzkových režimov očakávaných pre prevádzkové podmienky.

Menovité napätie vákuového ističa sa môže rovnať (alebo zvýšiť) vo vzťahu k menovitému napätiu systému napájaného cez istič.

Parameter menovitého dlhodobého prúdu je zvolený vyšší ako menovitý prúd dodávaného systému. Parameter menovitého vypínacieho prúdu je vybraný nad maximálnou hodnotou menovitý prúd Skrat (zohľadňuje sa moment divergencie kontaktu).

Štítok s technickými údajmi je prvá vec, na ktorú si pri výbere vypínača dávajte pozor. Na základe hodnôt parametrov už viete určiť, či je zariadenie vhodné pre konkrétnu inštaláciu alebo nie

Z hľadiska možných skratových podmienok sa výber robí s prihliadnutím na najnáročnejšie podmienky.

Hodnota aperiodickej zložky sa vypočíta s prihliadnutím na podmienky skratu s nulovým napätím v ktoromkoľvek z fázových vedení. V tomto prípade by sa mal brať do úvahy parameter aperiodického prúdu nastavený výrobcom zariadenia.

Závery a užitočné video na túto tému

Ešte viac materiálu o zariadení, princípe činnosti a podmienkach inštalácie vákuového ističa sa dozviete z nasledujúceho videa:

Vákuové spínače sa líšia od iných typov zariadení v ich relatívne jednoduchej a spoľahlivej štruktúre. Preto tento typ zariadenia slúži dlhú dobu bez akýchkoľvek sťažností. Prirodzená životnosť opotrebenia je určená počtom operácií rovných minimálne 20 000. Za predpokladu včasnej údržby sa táto životnosť zvyšuje o 5-10%.Medzitým je údržba výbušnín obmedzená na malý počet ľahkých operácií.

Ak máte pri čítaní informácií otázky k téme článku alebo máte cenné informácie, o ktoré by ste sa mohli podeliť s našimi čitateľmi, zanechajte nám svoje pripomienky, podeľte sa o svoje skúsenosti a pýtajte sa v bloku pod článkom.