Принциповий аналіз|Глибокий аналіз вакуумних вимикачів

1, Ізоляційні характеристики вакууму

Вакуум має сильні ізоляційні властивості. У вакуумних вимикачах газ дуже тонкий, а вільний хід молекул газу відносно великий, що призводить до низької ймовірності зіткнення один з одним. Таким чином, дисоціація при зіткненні не є основною причиною справжнього пробою просторового зазору, але частинки металу, що осідають на електродах під дією електричного поля високої напруженості, є основними факторами, що викликають пошкодження ізоляції.

Міцність ізоляції у вакуумному зазорі залежить не тільки від розміру зазору та однорідності електричного поля, але також значною мірою залежить від властивостей і стану поверхні матеріалу електрода. Вакуумний зазор має вищі ізоляційні характеристики, ніж повітря під високим тиском і елегаз на невеликих зазорах (2-3 міліметрів), тому відстань розмикання контактів вакуумних вимикачів зазвичай невелика.

Вплив матеріалів електродів на напругу пробою в основному проявляється в механічній міцності (межі міцності) матеріалу та температурі плавлення металевого матеріалу. Чим вище міцність на розрив і температура плавлення, тим вище міцність ізоляції електрода під вакуумом.

Експеримент показує, що чим вищий ступінь вакууму, тим вище напруга пробою газового проміжку, але вона залишається в основному незмінною вище 10-4 торр. Таким чином, щоб зберегти міцність ізоляції вакуумного переривника, його ступінь вакууму не повинна бути меншою за 10-4 Торр.

2. Утворення та гасіння електричної дуги у вакуумі

Існує значна різниця між явищем вакуумної дуги та газового дугового розряду, про яку ми дізналися раніше. Дисоціація газу не є основним фактором, що викликає дугу, і в парах металу, що випаровується з контактного електрода, утворюється вакуумний дуговий розряд. При цьому характеристики роботи дуги змінюються в залежності від величини струму розриву. Зазвичай ми класифікуємо його на вакуумну дугу з малим струмом і вакуумну дугу з великим струмом.

1. Слаботокова вакуумна дуга

При роз'єднанні контакту у вакуумі утворюється катодна пляма з високою концентрацією струму і енергії, і з катодної плями випаровується велика кількість парів металу. Щільність атомів металу і заряджених частинок у плямі висока, і дуга в ньому горить. У той же час пари металу та заряджені частинки всередині стовпа дуги продовжують дифундувати назовні, а електрод також постійно випаровує нові частинки для доповнення. При проходженні струму через нуль енергія дуги зменшується, температура електрода знижується, ефект випаровування зменшується, а щільність частинок усередині стовпа дуги зменшується. Нарешті, коли струм переходить через нуль, катодна пляма зникає і дуга гасне.

Іноді випаровування не може підтримувати швидкість дифузії стовпа дуги, і дуга раптово гасне, що призводить до виникнення перекриття потоку.

2. Сильнострумна вакуумна дуга

Коли контакт відключає великий струм, енергія дуги збільшується, а анод також генерує сильне нагрівання, утворюючи сильний концентрований стовп дуги. У той же час, роль електродинаміки також очевидна, тому для вакуумних дуг із сильним струмом розподіл магнітного поля між контактами має вирішальний вплив на стабільність і ефективність гасіння дуги. Якщо струм занадто високий і перевищує граничний струм відключення, це спричинить несправність відключення. У цей момент контакт сильно нагрівається, і навіть після того, як струм перевищить нуль, він все ще випаровується, що ускладнює відновлення середовища та не може відключити струм.

3. Будова та принцип дії автоматичних вимикачів

Існує багато виробників і моделей вакуумних вимикачів. За умовами використання ділиться на два типи: внутрішні (ZNx - * *) і зовнішні (ZWx - * *). В основному він складається з рамної частини, частини камери для гасіння дуги (вакуумний міхур) і частини робочого механізму.

Корпус автоматичного вимикача складається з провідного контуру, системи ізоляції, ущільнювачів і оболонки. Загальна конструкція являє собою трифазну звичайну коробку. Провідна петля утворюється шляхом з’єднання провідних полюсів вхідної та вихідної лінії, ізоляційних опор вхідної та вихідної лінії, провідних затискачів і м’яких з’єднань із камерою вакуумного дугогасіння.

Механізм є накопичувачем електричної енергії, електричним відкриттям і закриттям, а також має ручну функцію. Вся конструкція складається із замикаючих пружин, систем накопичення енергії, розчіплювачів надструму, котушок відкриття та закриття, систем ручного відкривання та закриття, допоміжних перемикачів, індикаторів накопичення енергії та інших компонентів.

принцип роботи

Коли вакуумний вимикач використовує повітряний струм високої точності для проходження через нуль, плазма швидко дифундує та гасить дугу, завершуючи мету відсікання струму.

Принцип дії

Процес накопичення енергії: коли накопичувальний двигун 14 енергії підключений до джерела живлення, двигун приводить в обертання ексцентричне колесо, а ролик 10 поруч із ексцентричним колесом приводить в рух кривошип 9 і з’єднувальну пластину 7, що обертається, штовхаючи енергію. собачка 6 для зберігання коливається, змушуючи храповик 11 обертатися. Коли штифт храповика 11 прилягає до пластини втулки 32 вала накопичувача енергії, вони рухаються разом, змушуючи замикаючу пружину 21, що висить на втулці 32 вала накопичувача енергії, подовжуватися. Втулка 32 вала накопичувача енергії фіксується позиціонуючим штифтом 13 для підтримки стану накопичення енергії. У той же час кривошип на втулці 32 вала накопичувача енергії натискає на перемикач 5 ходу, щоб відключити живлення двигуна 14 накопичувача енергії, а собачка накопичувача енергії піднімається, щоб надійно від'єднатися від храпового колеса.

Процес замикання: коли механізм отримує сигнал замикання (перемикач знаходиться в роз’єднаному та накопиченому стані енергії), залізний сердечник замикаючого електромагніту 15 всмоктується вниз, а позиціонуючий компонент 13 тягнеться для обертання проти годинникової стрілки для вивільнення енергії. обслуговування зберігання. Замикаюча пружина 21 приводить в рух втулку 32 накопичувача енергії проти годинникової стрілки, а її кулачок натискає на втулку 30 трансмісійного вала, щоб рухати сполучну пластину 29 і коромисло 27, змушуючи коромисло 27 згинатися на піввісі 25, в результаті чого механізм перебуває в закритому стані. У цей момент блокувальний пристрій 28 блокує позиціонуючий компонент, запобігаючи обертанню позиціонуючого ковпака проти годинникової стрілки, досягаючи мети з’єднання механізму та гарантуючи, що механізм не може бути закритий у закритому положенні.

Процес розмикання: після того, як автоматичний вимикач замкнено, електромагніт розмикання отримує сигнал, залізний сердечник втягується, і верхній стрижень у розблокуванні 19 переміщується вгору, змушуючи вал 16 розблокування обертатися, приводячи верхній стрижень 18 до рухайтеся вгору, штовхаючи пластину для згинання 26 і приводячи півось 25 до обертання проти годинникової стрілки.

Піввісь 25 і коромисло 27 відпускаються, і під дією розмикаючої пружини автоматичний вимикач завершує розмикання.

4, Налагодження автоматичних вимикачів

Вимірювання відстані розмикання та переміщення вимикача може базуватися на малюнку 3. Різниця між значенням X, виміряним у розімкненому та закритому стані, є відстанню розмикання вимикача, а різниця між значенням Y є перехід вимикача. Спосіб регулювання полягає в подовженні або вкороченні ізольованої робочої тяги 3 або шатуна між механізмом і шпинделем.

Регулювання механізму відкривання та закривання

1. Розмір з’єднання між коромислом 27 і півосі 25 становить 1.5-2.5 мм, цього можна досягти за допомогою регулюючого гвинта 24.

2. Коли втулка 30 трансмісійного вала повертається на максимальний кут, між коромислом 27 і півосі має бути проміжок 1.5-2 мм, щоб гарантувати, що коли втулка трансмісійного вала падає назад у закрите положення положенні коромисло 27 може автоматично закріплюватися на півосі 25, яке можна регулювати гвинтом 31.

3. Перетворення допоміжного перемикача 2 повинно бути точним і надійним, чого можна досягти шляхом регулювання положення кривошипа 3 і довжини важеля 4 допоміжного перемикача 2.

4. Під час процесу накопичення енергії, коли собачка досягає найвищої точки останнього зуба, слід переконатися, що кривошип на втулці 32 валу накопичувача енергії може надійно перемикати контакти перемикача ходу, відключати живлення двигуна і досягайте цього, регулюючи положення перемикача ходу 5 вгору, вниз, спереду та ззаду.

5. Відрегулюйте довжину попереднього натягу пружини розмикання та замикання, щоб забезпечити надійне розмикання та замикання автоматичного вимикача, і переконайтеся, що швидкість розмикання та замикання досягає вказаного значення.

5, Схема керування вимикачем

У стандартизованій підстанції 35 кВ китайської сільської електромережі прийнято принцип поділу шини керування та шини закриття.

Підключіть пару нормально відкритих контактів перемикача ходу накопичувача енергії автоматичного вимикача послідовно в ланцюг керування між допоміжним нормально замкнутим контактом автоматичного вимикача та котушкою замикання. Таким чином, операція вмикання не може бути виконана без накопичення енергії в автоматичному вимикачі. Це запобігає замиканню без накопичення енергії в автоматичному вимикачі, зберігаючи ланцюг замикання та спалюючи котушку замикання.

Водночас під час підключення важливо переконатися, що полярність між шиною замикання та шиною керування в контактах перемикача ходу накопичувача енергії є узгодженою, щоб запобігти прориву дуги в ланцюзі замикання через перемикач ходу під час накопичення енергії, що спричиняє перегорання запобіжника керування або спрацьовування перемикача повітря керування.

Особливо це слід відзначити в підстанціях комплексної автоматизації.

6, Технічне обслуговування та ремонт

Вакуумні автоматичні вимикачі мають короткий час горіння дуги, високу міцність ізоляції, довгий електричний термін служби, малу контактну відстань і хід, а також низьку робочу енергію, отже, їх механічний термін служби також високий. У повсякденній роботі навантаження на технічне обслуговування дуже невелике, головним чином перевірка зносу рухомих частин механізму, чи не ослаблені кріплення, видалення пилу з поверхні ізоляції та впорскування мастила в рухомі частини.

Під час профілактичного випробування пружинного огляду перевірку опору постійного струму перемикача слід порівняти з історичними даними, а проблеми слід негайно усунути та замінити. Випробування руйнування за допомогою витримуваної напруги промислової частоти є ефективним методом перевірки, чи витікає вакуумна бульбашка. (Внутрішні вакуумні вимикачі можуть посилатися на колір миготливого світла всередині вакуумної бульбашки, коли навантаження від’єднано, щоб попередньо визначити ступінь вакууму в вакуумній бульбашці. Коли колір темно-червоний, це вказує на зниження ступеня вакууму та коли колір світло-блакитний, це вказує на хороший рівень вакууму.) Під час перевірки захисту та встановлення автоматичного вимикача проводиться тест на низьку напругу, щоб перевірити, чи надійно працює вимикач, коли напруга падає під час несправності шини стан.

Аналіз розробки та роботи вакуумних вимикачів

1, Спеціальний вакуумний вимикач

Зіштовхнувшись із надзвичайно різними завданнями відключення, з’явилися нові спеціалізовані автоматичні вимикачі. Якщо вакуумний вимикач надвеликої потужності (зі струмом відключення короткого замикання 63-80кА або вище) використовується для автоматичного вимикача захисту генератора, стандартний вакуумний вимикач (зі струмом відключення короткого замикання {{ 3}} кА), економічний вакуумний вимикач (зі струмом короткого замикання 16-25 кА), частий вакуумний вимикач (з частотою спрацьовування від 50 000 до 60 000 разів), надчастий і комплексний вакуумний вимикач (з частотою спрацьовування від 100000 до 150000 раз). Наприклад, автоматичні вимикачі Siemens серії 3AH поділяються на п’ять моделей залежно від їх використання. Моделі 3AH1 і 3AH3 стандартні з 10 000 операцій, модель 3AHZ є частою з 60 000 операцій, модель 3AH4 розганяється з 120 000 операцій, а модель 3AH5 є економічною з низькою ціною.

2, Вакуумний вимикач типу низької перенапруги

Як відомо, вакуумні автоматичні вимикачі можуть спричинити відключення напруги через відключення струму, особливо при перериванні малих індуктивних негативних переривань, таких як електродвигуни. Загалом пристрої поглинання перенапруги, такі як Sic, RC-ланцюг, блискавкозахист ZnO тощо, обладнані для обмеження перенапруги у вакуумних вимикачах, що робить структуру вимикача великою та складною, а деякі обмеження перенапруги не ідеальні.

Кілька японських компаній пішли іншим шляхом і розробили вакуумні вимикачі низької перенапруги. Він не потребує додавання пристроїв поглинання перенапруги та використовує нещодавно розроблені контактні матеріали для обмеження перенапруги до однієї десятої від звичайного значення. Матеріал контактів із низьким рівнем перенапруги: Toshiba – це AgWC, Hitachi – Co Ag Se, а Mitsubishi – Cu Cr Bi - , Fuji – CuCr плюс високопаровий матеріал. Ці компанії зазвичай досягають 20 кА при 7,2 кВ, лише Toshiba досягає 40 кА при 7,2 кВ.

3, Багатофункціональний вакуумний вимикач

Як відомо, вакуумні автоматичні вимикачі досі виконували завдання замикання та розмикання в двох положеннях I (тобто замикання та розмикання). Зараз з’явилися багатофункціональні вакуумні автоматичні вимикачі, що надають їм кілька функцій, наприклад, замикання, розмикання, ізоляція, заземлення тощо. Такі вироби мають Siemens, Alstom і Hitachi. Останній модульний вакуумний вимикач NXACT від Siemens має кілька функцій: інтеграція вмикання, відключення, ізоляції, заземлення та блокування. Вакуумний вимикач, обладнаний фірмою Alstom з розподільним пристроєм VISAX, знаходиться в трьох I положеннях (замикання відкривання ізоляції). Вакуумний вимикач на 24 кВ, розроблений компанією Hitachi у співпраці з Tokyo Electric Power Company, має чотири положення I (замикання, розмикання, ізоляційне заземлення).

Для того, щоб зробити продукт багатофункціональним, існує два методи з точки зору існуючих продуктів: по-перше, фазовий стовпчик вакуумного вимикача рухається або обертається після розмикання, утворюючи ізоляцію та заземлення; Інший - обертання контактів у камері вакуумного дугогасіння до повної ізоляції та заземлення. Продукція Siemens NXACT завершує ізоляцію та заземлення шляхом переміщення фазного стовпа після від’єднання, тоді як Alstom завершує завдання ізоляції шляхом обертання фазного стовпа після від’єднання, а Hitachi завершує завдання ізоляції та заземлення шляхом обертання контакту в камері гасіння дуги.

4, Синхронний вимикач

Синхронні автоматичні вимикачі також відомі як фазоселективні вакуумні вимикачі або керовані вакуумні вимикачі. Основний принцип полягає в тому, щоб вакуумний вимикач замикався або відкривався в найбільш сприятливий момент напруги або струму.

Порівняно зі звичайними вакуумними вимикачами синхронні вимикачі мають такі переваги: ​​1. зниження перехідних перенапруг в електромережі; 2. Підвищення якості електропостачання в електромережі; 3. Покращено електричний термін служби та продуктивність автоматичного вимикача; 4. Спрощена конструкція електромережі, що зменшує загальну вартість системи.

АББ розробила синхронні вакуумні вимикачі з використанням цифрових електронних пристроїв і магнітних приводів, що є хорошим початком.

5, Інтелектуальний вакуумний вимикач

Інтелект вакуумних автоматичних вимикачів базується на сучасній сенсорній технології та технології цифрового керування. Іноземні компанії-виробники зробили свою продукцію інтелектуальною, яка необхідна не тільки для автоматизації розподілу, але й для управління та захисту самих вимикачів. Наприклад, програмований цифровий пристрій керування DCX від Alstom, пристрій керування та захисту REF542 від ABB та цифровий пристрій захисту другого покоління від Siemens.

Зі сказаного вище видно, що вакуумні вимикачі швидко розвиваються. Хоча для цього є багато причин, є дві основні: по-перше, прогрес технології камери вакуумного дугового гасіння; По-друге, це вдосконалення технології робочих механізмів. Вакуумна камера гасіння дуги є серцем вакуумного вимикача. Прогрес вакуумних дугогасних камер відображається в перетворенні контактного матеріалу з CuBi на CuCr, що покращує розривну здатність і знижує граничне значення. У той же час магнітне поле зміщується від поперечних до поздовжніх магнітних полів, покращуючи розривну здатність і зменшуючи втрати контакту при горінні. З точки зору технології, застосування одноразового процесу герметизації значно покращує продуктивність і надійність камери дугогасіння.

Механізм роботи вакуумного вимикача називається центральною нервовою системою. Спочатку використовували електромагнітні механізми, з'явилися пружинні механізми, а останнім є поява механізмів з постійними магнітами. Пружинний механізм має складну конструкцію з великою кількістю деталей (до 200), високими вимогами до точності обробки, вихідні характеристики пружинного механізму не відповідають навантажувальним характеристикам вакуумного вимикача. Тому необхідно розумно розробити його на кривій контуру кулачка та структурі шатуна. Механічна структура механізмів з постійними магнітами особливо проста, з меншою кількістю компонентів, ніж будь-який інший механізм, а кількість рухомих частин можна зменшити до однієї, що забезпечує особливо високу механічну надійність. Крім того, вихідна продуктивність механізмів з постійними магнітами добре узгоджується з характеристиками навантаження вакуумних вимикачів. Механізм із постійним магнітом використовує замки з постійним магнітом, конденсатори (або джерело живлення екрану постійного струму) для накопичення енергії та керується електронікою. Механізми з постійними магнітами особливо підходять для частих операцій, наприклад від 60 000 до 150 000 разів

ФОТО ТОВАРУ

ПОСИЛАННЯ НА ПРОДУКТ

http://www.switchgear-china.com/vacuum-circuit-breaker/indoor-vacuum-circuit-breaker/10kv-indoor-high-voltage-vacuum-circuit.html

Цей продукт зазвичай виготовляється на замовлення.
Ми є виробником і маємо професійний технічний відділ, який може розробляти та надавати рішення відповідно до потреб клієнтів.
Будь ласка, зверніться до нашого торгового персоналу, щоб отримати креслення

Ось приклади наших клієнтів для довідки

ЯКЩО ПОТРІБНО БІЛЬШЕ ДЕТАЛІВ, БУДЬ ЛАСКА, ЗВ’ЯЖІТЬСЯ З НАМИ