Принцип анализа|Глубокий анализ вакуумных выключателей

1, изоляционные характеристики вакуума

Вакуум обладает сильными изоляционными свойствами. В вакуумных выключателях газ очень разреженный, а свободное перемещение молекул газа относительно велико, в результате чего вероятность столкновения друг с другом мала. Таким образом, столкновительная диссоциация не является основной причиной истинного пробоя пространственного промежутка, а частицы металла, оседающие на электродах под действием электрического поля высокой напряженности, являются основными факторами, вызывающими повреждение изоляции.

Прочность изоляции в вакуумном зазоре зависит не только от размера зазора и однородности электрического поля, но и от свойств и состояния поверхности материала электрода. Вакуумный зазор имеет более высокие изоляционные характеристики, чем воздух под высоким давлением и газ SF6 при небольших зазорах (2-3 миллиметров), поэтому расстояние размыкания контактов вакуумных выключателей обычно невелико.

Влияние материалов электродов на напряжение пробоя в основном проявляется в механической прочности (пределе прочности) материала и температуре плавления металлического материала. Чем выше предел прочности при растяжении и температура плавления, тем выше прочность изоляции электрода в условиях вакуума.

Эксперимент показывает, что чем выше степень вакуума, тем выше напряжение пробоя газового промежутка, но оно остается практически неизменным выше 10—4 торрес. Поэтому для сохранения прочности изоляции вакуумного прерывателя его степень вакуума должна быть не менее 10–4 торрес.

2, Формирование и гашение электрических дуг в вакууме

Существует значительная разница между явлением вакуумной дуги и газовым дуговым разрядом, о котором мы узнали ранее. Диссоциация газа не является основным фактором возникновения дуги, а вакуумный дуговой разряд формируется в парах металла, испаряющихся с контактного электрода. При этом характеристики работы дуги изменяются в зависимости от величины тока отключения. Мы обычно классифицируем его на вакуумную дугу с низким током и вакуумную дугу с высоким током.

1. Слаботочная вакуумная дуга

При размыкании контакта в вакууме образуется катодное пятно с высокой концентрацией тока и энергии, из катодного пятна испаряется большое количество паров металла. Плотность атомов металла и заряженных частиц в пятне велика, в нем горит дуга. В то же время пары металла и заряженные частицы внутри столба дуги продолжают диффундировать наружу, а электрод также непрерывно испаряет новые частицы для пополнения. При переходе тока через нуль энергия дуги уменьшается, температура электрода уменьшается, эффект испарения уменьшается, а плотность частиц внутри столба дуги уменьшается. Наконец, когда ток достигает нуля, катодное пятно исчезает и дуга гаснет.

Иногда испарение не может поддерживать скорость диффузии столба дуги, и дуга внезапно гаснет, что приводит к перехвату потока.

2. Сильноточная вакуумная дуга

Когда контакт отключает большой ток, энергия дуги увеличивается, а анод также сильно нагревается, образуя сильный концентрированный столб дуги. В то же время роль электродинамики также очевидна, поэтому для сильноточных вакуумных дуг распределение магнитного поля между контактами оказывает решающее влияние на стабильность и дугогасящую способность дуги. Если ток слишком высок и превышает предельный ток отключения, это приведет к отказу отключения. В этот момент контакт сильно нагревается, и даже после того, как ток проходит через нуль, он все равно испаряется, что затрудняет восстановление среды и не позволяет отключить ток.

3, Структура и принцип работы автоматических выключателей

Существует множество производителей и моделей вакуумных выключателей. По условиям использования делится на два типа: закрытый (ZNx - * *) и открытый (ZWx - * *). Он в основном состоит из рамной части, части камеры гашения дуги (вакуумный пузырь) и части рабочего механизма.

Корпус автоматического выключателя состоит из токопроводящей цепи, системы изоляции, уплотнений и кожуха. Общая структура представляет собой трехфазную общую коробчатую конструкцию. Токопроводящая петля образована путем соединения токопроводящих полюсов входящей и отходящей линии, изоляционных опор входящей и отходящей линии, токопроводящих зажимов и мягких соединений с вакуумной дугогасительной камерой.

Механизм аккумулирует электроэнергию, электрическое открытие и закрытие, а также имеет ручную функцию. Вся конструкция состоит из включающих пружин, систем накопления энергии, расцепителей максимального тока, катушек отключения и включения, систем ручного отключения и закрытия, вспомогательных переключателей, индикаторов накопления энергии и других компонентов.

Принцип работы

Когда вакуумный выключатель использует воздушный поток высокой точности для протекания через ноль, плазма быстро рассеивается и гасит дугу, завершая цель отключения тока.

Принцип действия

Процесс накопления энергии: когда двигатель 14 накопителя энергии подключен к источнику питания, двигатель приводит во вращение эксцентриковое колесо, а ролик 10 рядом с эксцентриковым колесом приводит в движение кривошип 9 и соединительную пластину 7, толкая энергию собачка 6 качается, вызывая вращение храповика 11. Когда штифт на храповом механизме 11 упирается в пластину втулки 32 вала накопления энергии, они перемещаются вместе, вызывая удлинение закрывающей пружины 21, подвешенной на втулке 32 вала накопления энергии. Втулка 32 вала накопления энергии фиксируется установочным штифтом 13 для сохранения состояния накопления энергии. В то же время кривошип на втулке 32 вала накопления энергии нажимает переключатель хода 5, чтобы отключить питание двигателя 14 накопления энергии, и собачка накопителя энергии поднимается для надежного отсоединения от храпового колеса.

Процесс закрытия: когда механизм получает сигнал закрытия (переключатель находится в отключенном состоянии и состоянии накопленной энергии), железный сердечник замыкающего электромагнита 15 всасывается вниз, а позиционирующий компонент 13 тянется, чтобы вращаться против часовой стрелки, чтобы высвободить энергию. техническое обслуживание хранилища. Замыкающая пружина 21 приводит втулку 32 вала накопления энергии во вращение против часовой стрелки, а ее кулачок давит на втулку 30 трансмиссионного вала, приводя в движение соединительную пластину 29 и коромысло 27, в результате чего коромысло 27 изгибается на полуоси 25, заставляя механизм находиться в закрытом состоянии. В этот момент блокировочное устройство 28 блокирует позиционирующий компонент, предотвращая вращение позиционирующего стержня против часовой стрелки, достигая цели соединения механизма и гарантируя, что механизм не может быть закрыт в закрытом положении.

Процесс размыкания: после замыкания автоматического выключателя размыкающий электромагнит получает сигнал, железный сердечник втягивается внутрь, и верхний стержень в размыкающем расцепителе 19 перемещается вверх, вызывая вращение расцепляющего вала 16, приводя в движение верхний стержень 18. двигаться вверх, нажимая на изгибающую пластину 26 и заставляя полуось 25 вращаться против часовой стрелки.

Полуось 25 и коромысло 27 освобождаются, и под действием отключающей пружины выключатель завершает операцию отключения.

4, Отладка автоматических выключателей

Измерение расстояния срабатывания и перебега автоматического выключателя может быть основано на рисунке 3. Разница между значением X, измеренным в разомкнутом и замкнутом состоянии, представляет собой расстояние срабатывания автоматического выключателя, а разница между значением Y представляет собой перебег автоматического выключателя. Способ регулировки заключается в удлинении или укорочении изолированного рабочего штока 3 или соединительного штока между механизмом и шпинделем.

Регулировка открывающего и закрывающего механизма

1. Величина соединения между коромыслом 27 и полуосью 25 составляет 1,5-2,5 мм, что может быть достигнуто с помощью регулировочного винта 24.

2. Когда втулка трансмиссионного вала поворачивается на максимальный угол, между коромыслом 27 и полуосью должен быть зазор 1,5-2 мм, чтобы при падении втулки трансмиссионного вала обратно в закрытое положение положение, коромысло 27 может автоматически защелкнуться на полуоси 25, которая регулируется винтом 31.

3. Преобразование вспомогательного переключателя 2 должно быть точным и надежным, чего можно добиться регулировкой положения кривошипа 3 и длины рычага 4 вспомогательного переключателя 2.

4. В процессе накопления энергии, когда собачка достигает высшей точки последнего зуба, следует убедиться, что кривошип на втулке 32 вала накопления энергии может надежно переключать контакты выключателя хода, отключая питание двигателя. питания, и добейтесь этого, регулируя верхнее, нижнее, переднее и заднее положения переключателя хода 5.

5. Отрегулируйте длину предварительного натяжения размыкающей и замыкающей пружины, чтобы обеспечить надежное размыкание и замыкание автоматического выключателя, а также убедитесь, что скорость размыкания и замыкания достигает указанного значения.

5, цепь управления автоматическим выключателем

В стандартной подстанции 35 кВ сельской электросети Китая принят принцип разделения шин управления и замыкающих шин.

Подключить пару нормально разомкнутых контактов выключателя хода накопителя энергии автоматического выключателя последовательно в цепь управления между вспомогательным нормально замкнутым контактом автоматического выключателя и замыкающей катушкой. Таким образом, операция включения не может быть выполнена без накопления энергии в выключателе. Он предотвращает включение без аккумулирования энергии в выключателе, поддерживает замыкающую цепь и сжигает замыкающую катушку.

Между тем, во время процесса подключения важно обеспечить соответствие полярности между замыкающей шиной и управляющей шиной в контактах выключателя хода, чтобы предотвратить прорыв дуги в замыкающей цепи через выключатель хода во время аккумулирование энергии, что приводит к перегоранию предохранителя управления или срабатыванию переключателя управляющего воздуха.

Это следует особо отметить для подстанций с комплексной автоматизацией.

6, эксплуатационное техническое обслуживание и ремонтные испытания

Вакуумные автоматические выключатели имеют короткое время дугообразования, высокую прочность изоляции, большой электрический ресурс, малое расстояние контакта и ход, а также низкую энергию срабатывания, поэтому их механический срок службы также высок. При ежедневной эксплуатации рабочая нагрузка по техническому обслуживанию очень мала, в основном это проверка износа движущихся частей механизма, ослабление креплений, удаление пыли с поверхности изоляции и впрыскивание смазки в движущиеся части.

При профилактическом испытании проверки пружины испытание на сопротивление постоянному току переключателя следует сравнивать с историческими данными, а проблемы следует оперативно устранять и заменять. Испытание разрыва выдерживаемым напряжением промышленной частоты является эффективным методом проверки герметичности вакуумного пузыря. (Внутренние вакуумные выключатели могут относиться к цвету мигающего света внутри вакуумного пузыря, когда нагрузка отключена, чтобы предварительно определить степень вакуума вакуумного пузыря. Когда цвет темно-красный, это указывает на снижение степени вакуума, и светло-синий цвет указывает на хорошую степень вакуума.) При проверке защиты и установки автоматического выключателя проводится проверка включения-выключения низкого напряжения, чтобы проверить, надежно ли работает выключатель при падении напряжения во время неисправности сборной шины. состояние.

Анализ разработки и характеристик вакуумных выключателей

1, специальный вакуумный выключатель

Столкнувшись с совершенно разными задачами отключения, появились новые специализированные автоматические выключатели. Если в качестве автоматического выключателя защиты генератора используется вакуумный выключатель сверхвысокой мощности (с током отключения при коротком замыкании 63-80кА или выше), то стандартный вакуумный выключатель (с током отключения при коротком замыкании {{ 3}}кА), экономичный вакуумный выключатель (с током отключения 16-25кА), частый вакуумный выключатель (с частотой срабатывания от 50000 до 60000 раз), сверхчастый и комплексный вакуумный выключатель (с частотой срабатывания от 100000 до 150000 раз). Например, автоматические выключатели Siemens серии 3AH делятся на пять моделей в зависимости от их использования. Модели 3AH1 и 3AH3 стандартные с 10000 операций, модель 3AHZ частая с 60000 операций, модель 3AH4 разгонная с 120000 операций, а модель 3AH5 экономичная с низкими ценами.

2, вакуумный выключатель с низким перенапряжением

Как хорошо известно, вакуумные автоматические выключатели могут вызвать отключение напряжения из-за отключения тока, особенно при отключении небольших индуктивных отрицательных прерываний, таких как электродвигатели. Как правило, устройства поглощения перенапряжения, такие как Sic, RC-цепь, молниезащитный разрядник ZnO и т. д., оборудованы для ограничения перенапряжения в вакуумных автоматических выключателях, что делает структуру автоматического выключателя большой и сложной, а некоторые ограничивают перенапряжение неидеальными.

Несколько японских компаний пошли другим путем и разработали вакуумные выключатели с низким перенапряжением. Он не требует добавления устройств поглощения перенапряжения и использует недавно разработанные контактные материалы для ограничения перенапряжения до одной десятой от обычного значения. Материал контактов с низким перенапряжением: Toshiba — AgWC, Hitachi — Co Ag Se, Mitsubishi — Cu Cr Bi-, Fuji — CuCr плюс материал с высоким содержанием паров. Эти компании обычно достигают 20 кА при 7,2 кВ, и только Toshiba достигает 40 кА при 7,2 кВ.

3, многофункциональный вакуумный выключатель

Как хорошо известно, вакуумные выключатели до сих пор выполняли задачи включения и отключения в двух положениях I (т. е. замыкание и размыкание). Теперь появились многофункциональные вакуумные автоматические выключатели, которые наделяют их несколькими функциями, такими как замыкание, размыкание, изоляция, заземление и т. д. Такие продукты есть у Siemens, Alstom и Hitachi. Новейший модульный вакуумный выключатель Siemens NXACT выполняет множество функций: включает включение, размыкание, отключение, заземление и блокировку. Вакуумный выключатель, оборудованный компанией Alstom с распределительным устройством VISAX, находится в трех положениях I (замыкание, размыкание). Вакуумный выключатель на 24 кВ, разработанный Hitachi совместно с Tokyo Electric Power Company, имеет четыре положения I (замыкание, размыкание, изоляция, заземление).

Чтобы сделать продукт многофункциональным, есть два метода с точки зрения существующих продуктов: во-первых, фазовая колонна вакуумного выключателя перемещается или вращается после размыкания, образуя изоляцию и заземление; Другой – поворот контактов в вакуумной дугогасительной камере до полной изоляции и заземления. Продукты Siemens NXACT выполняют изоляцию и заземление, перемещая столбец фаз после отключения, в то время как Alstom выполняет задачу изоляции, поворачивая столбец фаз после отключения, а Hitachi выполняет задачу изоляции и заземления, поворачивая контакт в дугогасительной камере.

4, синхронный автоматический выключатель

Синхронные автоматические выключатели также известны как фазоселективные вакуумные выключатели или управляемые вакуумные выключатели. Основной принцип заключается в том, чтобы вакуумный выключатель замыкался или размыкался в наиболее благоприятный момент напряжения или тока.

По сравнению с обычными вакуумными выключателями синхронные выключатели имеют следующие преимущества: 1. снижение переходных перенапряжений в электросети; 2. Улучшено качество электроснабжения в электросети; 3. Увеличен электрический срок службы и производительность автоматического выключателя; 4. Упрощенная конструкция энергосистемы, что снижает общую стоимость системы.

Компания АББ разработала синхронные вакуумные выключатели с использованием цифровых электронных устройств и магнитных приводов, что является хорошим началом.

5, интеллектуальный вакуумный выключатель

Интеллектуальные функции вакуумных выключателей основаны на современной технологии датчиков и технологии цифрового управления. Иностранные компании-производители сделали свою продукцию интеллектуальной, что необходимо не только для автоматизации распределительных сетей, но и для управления и защиты самих автоматических выключателей. Например, программируемое цифровое устройство управления DCX компании Alstom, устройство управления и защиты REF542 компании ABB и цифровое устройство защиты второго поколения Siemens.

Из вышеизложенного видно, что вакуумные выключатели быстро развиваются. Хотя причин тому много, основных две: во-первых, развитие технологии вакуумных камер дугогашения; Во-вторых, это усовершенствование технологии рабочего механизма. Вакуумная дугогасительная камера является сердцем вакуумного выключателя. Прогресс вакуумных дугогасительных камер отражается в превращении материала контактов из CuBi в CuCr, что улучшает отключающую способность и снижает значение отсечки. В то же время магнитное поле смещается от поперечного к продольному магнитному полю, улучшая разрывную способность и уменьшая потери на сжигание контактов. С технологической точки зрения применение одноразового процесса герметизации значительно повышает производительность и надежность дугогасительной камеры.

Рабочий механизм называется центральной нервной системой вакуумного выключателя. Первоначально с использованием электромагнитных механизмов появились пружинные механизмы, а последними являются механизмы с постоянными магнитами. Пружинный механизм имеет сложную конструкцию с большим количеством деталей (до 200), высокими требованиями к точности обработки, а выходные характеристики пружинного механизма не соответствуют нагрузочным характеристикам вакуумного выключателя. Следовательно, необходимо разумно спроектировать его на кривой контура кулачка и конструкции шатуна. Механическая структура механизмов с постоянными магнитами особенно проста, с меньшим количеством компонентов, чем в любом другом механизме, а количество движущихся частей может быть уменьшено до одной, что обеспечивает особенно высокую механическую надежность. Более того, выходные характеристики механизмов с постоянными магнитами хорошо согласуются с нагрузочными характеристиками вакуумных выключателей. Механизм с постоянными магнитами использует замки с постоянными магнитами, конденсаторы (или источник питания экрана постоянного тока) для накопления энергии и управляется электронным способом. Механизмы с постоянными магнитами особенно подходят для частых операций, например, от 60 000 до 150 000 раз.

ФОТО ПРОДУКТА

ССЫЛКА НА ПРОДУКТ

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

Этот продукт обычно настраивается.
Мы являемся производителем и имеем профессиональный технический отдел, который может разрабатывать и предлагать решения в соответствии с потребностями клиентов.
Пожалуйста, свяжитесь с нашим персоналом по продажам, чтобы получить проектные чертежи

Вот примеры наших клиентов для справки

ЕСЛИ НУЖНА ПОДРОБНАЯ ИНФОРМАЦИЯ, ПОЖАЛУЙСТА, СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ