Augstsprieguma vakuuma slēdži — konstrukcija un darbības princips

Starp modernajām augstsprieguma iekārtām, kas paredzētas elektrisko ķēžu pārslēgšanai elektrībā, īpaša vieta ir vakuuma slēdžiem. Tos plaši izmanto tīklos no 6 līdz 35 kV un retāk shēmās no 110 vai 220 kV ieskaitot.

To nominālā pārrāvuma strāva var būt no 20 līdz 40 kA, un to elektrodinamiskā pretestība ir aptuveni 50 ÷ 100. Šāda ķēdes pārtraucēja vai atteices kopējais atslēgšanas laiks ir aptuveni 45 milisekundes.

Katra ķēdes fāze ir droši atdalīta ar izolatoriem, un tajā pašā laikā visas iekārtas ir strukturāli samontētas uz viena kopīga diska. Apakšstacijas kopnes ir savienotas ar slēdža ieejas spailēm, bet izejas savienojums ar izejas spailēm.

Strāvas kontakti darbojas vakuuma slēdžā, kas ir saspiesti kopā, lai nodrošinātu minimālu kontaktu pretestību un drošu slodzes un avārijas strāvas pāreju.

Kontaktu sistēmas augšējā daļa ir pastāvīgi fiksēta, un apakšējā daļa virzošā spēka ietekmē spēj stingri pārvietoties aksiālā virzienā.

Attēlā redzams, ka kontaktplāksnes atrodas vakuuma kamerā un tiek darbinātas ar stieņiem, ko kontrolē elektromagnētu atsperu un spoļu spriegošanas spēki. Visa šī struktūra atrodas izolatoru sistēmā, izņemot noplūdes strāvu rašanos.

Vakuuma kameras sienas ir izgatavotas no attīrītiem metāliem, sakausējumiem un īpašām keramikas kompozīcijām, kas nodrošina darba vides hermētiskumu vairākus gadu desmitus. Lai izslēgtu gaisa iekļūšanu kustīgā kontakta kustību laikā, ir uzstādīta uzmavas ierīce.

Līdzstrāvas elektromagnēta armatūra var pārvietoties, lai aizvērtu strāvas kontaktus vai tos salauztu, jo mainās spolei pievadītā sprieguma polaritāte. Piedziņas konstrukcijā iebūvēts pastāvīgais apļveida magnēts notur kustīgo daļu jebkurā iedarbinātā pozīcijā.

Atsperu sistēma nodrošina optimālu armatūras kustības ātrumu radīšanu komutāciju laikā, kontakta atsitiena izslēgšanu un sabrukšanas iespēju sienas konstrukcijā.

Slēdža korpusa iekšpusē ir samontētas kinemātiskās un elektriskās ķēdes ar sinhronizācijas vārpstu un papildu palīgkontaktiem, nodrošinot iespēju uzraudzīt un kontrolēt slēdža stāvokli jebkurā stāvoklī.

Pieraksts

Funkcionālo uzdevumu ziņā vakuuma slēdzis neatšķiras no citiem augstsprieguma iekārtu analogiem. Nodrošina:

1.Uzticama nominālās elektriskās jaudas pāreja nepārtrauktas darbības laikā;

2. iespēja garantēt iekārtu pārslēgšanu, ko veic elektropersonāls manuālā vai automātiskā režīmā operatīvās pārslēgšanas laikā, lai mainītu darba ķēdes konfigurāciju;

3. automātiska jaunu negadījumu novēršana pēc iespējas īsākā laikā.

Galvenā atšķirība starp vakuuma slēdžiem ir elektriskā loka dzēšanas metode, kas rodas, kad izslēgšanas laikā tiek atvienoti kontakti. Ja tā analogi rada vidi saspiestam gaisam, eļļai vai SF6 gāzei, tad šeit darbojas vakuums.

Loka dzēšanas princips strāvas ķēdē

Abas kontaktplāksnes darbojas vakuuma vidē, kas veidojas, sūknējot gāzes no loka teknes trauka līdz 10-6÷10-8 N / cm2. Tas rada augstu dielektrisko izturību, ko raksturo uzlabotas dielektriskās īpašības.

Sākot kustību no kontaktu piedziņas, starp tiem parādās plaisa, kurā uzreiz ir vakuums. Tā iekšpusē sākas sakarsētā metāla iztvaikošanas process no kontaktu paliktņiem. Slodzes strāva turpina plūst caur šiem pāriem. Tas ierosina papildu elektrisko izlāžu veidošanos, radot loku vakuuma vidē, kas turpina attīstīties metāla tvaiku iztvaikošanas un izdalīšanās dēļ.

Pielietotās potenciālu starpības ietekmē izveidotie joni pārvietojas noteiktā virzienā, veidojot plazmu.

Tās vidē turpinās elektriskās strāvas plūsma, notiek tālāka jonizācija.

Tā kā slēdzis darbojas ar maiņstrāvu, tā virziens katrā pusciklā tiek mainīts.Kad sinusoidālais vilnis šķērso nulli, strāvas nav. Sakarā ar to loks pēkšņi nodziest un saplīst, un atgrūstie metāla joni pārstāj atdalīties un 7-10 mikrosekundēs pilnībā nosēžas uz tuvākajām kontaktvirsmām vai citām loka dzēšanas kameras daļām.

Šajā brīdī gandrīz nekavējoties tiek atjaunota spraugas starp strāvas kontaktiem, kas piepildīta ar vakuumu, dielektriskā izturība, kas nodrošina slodzes strāvas galīgo izslēgšanu. Nākamajā sinusoidālā viļņa pusciklā elektriskā loka vairs nevar rasties.

Tādējādi, lai pārtrauktu elektriskā loka darbību vakuuma vidē, kad tiek atvērti jaudas kontakti, pietiek ar to, ka maiņstrāva maina virzienu.

Dažādu modeļu tehnoloģiskās īpašības

Vakuuma automātiskie slēdži ir paredzēti nepārtrauktai darbībai ārpus telpām vai slēgtās konstrukcijās. Ārējās montāžas vienības ir izgatavotas no cietiem stabiem, kas izgatavoti ar silikona izolāciju, un iekšējiem darbiem tiek izmantoti epoksīda savienojumi.

Vakuuma kameras rūpnīcā tiek ražotas mobilās, optimāli iestatītas uzstādīšanai formētā korpusā. To iekšpusē jau ir ievietoti jaudas kontakti, kas izgatavoti no īpašiem leģētu sakausējumu veidiem. Tie, pateicoties pielietotajam darbības principam un konstrukcijai, nodrošina mīkstu elektriskā loka dzēšanu, izslēdz pārsprieguma iespēju ķēdē.

Universāls elektromagnētiskais izpildmehānisms tiek izmantots visās vakuuma slēdžu konstrukcijās. Tas uztur strāvas kontaktus slēgtā vai izslēgtā stāvoklī spēcīgu magnētu enerģijas dēļ.

Kontaktu sistēmas pārslēgšana un fiksēšana tiek veikta pēc «magnētiskā fiksatora» stāvokļa, kas pārslēdz magnētu ķēdi, lai atjaunotu vai atvienotu mobilo enkuru. Iebūvētie atsperu elementi ļauj manuāli pārslēgt elektrisko personālu.

Lai kontrolētu vakuuma pārtraucēja darbību, tipiskās releju shēmas vai elektronisko, mikroprocesoru bloki, ko var novietot tieši piedziņas korpusā vai izgatavot no attālinātām ierīcēm atsevišķos skapjos, blokos vai paneļos.

Vakuuma slēdžu priekšrocības un trūkumi

Ieguvumi ietver:

• relatīvā dizaina vienkāršība;

• samazināts elektroenerģijas patēriņš slēdžu ražošanai;

• ērtība remontā, kas sastāv no iespējas nomainīt salauztu loka tekni;

• slēdža spēja darboties jebkurā kosmosa orientācijā;

• augsta uzticamība;

• palielināta pretestība pārslēgšanas slodzēm;

• ierobežoti izmēri;

• izturība pret uguni un sprādzienbīstamību;

• klusa darbība pārslēgšanas laikā;

• augsta videi draudzīgums, izņemot atmosfēras piesārņojumu.

Dizaina trūkumi ir:

• relatīvi zemas pieļaujamās nominālo un avārijas režīmu strāvas;

• pārslēgšanās pārsprieguma rašanās zemu induktīvo strāvu pārtraukumu laikā;

• samazināts loka ierīces resurss īssavienojuma strāvu likvidēšanas ziņā.