Vacuümschakelaar: apparaat en werkingsprincipe + nuances van selectie en aansluiting

Een elektrisch apparaat, een vacuümstroomonderbreker, is een apparaat dat bedoeld is om te worden gebruikt als onderdeel van elektrische hoogspanningsnetwerken.Het dankt zijn naam aan een ontwerpkenmerk: een vacuümkamer, waardoor de elektrische boog onmiddellijk wordt uitgedoofd.

Het apparaat wordt gebruikt als schakelaars die zijn ontworpen om apparatuur uit te schakelen in geval van noodsituaties of als onderdeel van routinematig gebruik. Laten we eens nader bekijken wat een vacuümcommutator is en waarom deze nodig is.

Hoe werkt een hoogspanningsvacuümschakelaar?

De basis voor de functionaliteit van vacuümkamers die worden gebruikt bij het ontwerp van schakelaars zijn de fysieke eigenschappen van het gas in ontladen toestand. Onder dergelijke omstandigheden verandert de gaseigenschap, gekarakteriseerd als elektrische sterkte, aanzienlijk in de richting van een toename.

Dit effect van een zeer ijle omgeving (variërend van 10^-6 tot 10^-8 N/cm²) wordt met succes gebruikt in schakelaarontwerpen aangevuld met gasvacuümkamers waar elektrische contactgroepen doorheen gaan.

Een van de modellen van een vacuümstroomonderbreker is een apparaat dat wordt gebruikt bij de werking van elektrische stroomnetwerken. Het apparaat wordt als moderner en betrouwbaarder beschouwd in vergelijking met vergelijkbare apparaten, maar van een ander type.

De stroom die door de contactgroepen vloeit (op het moment dat het contact wordt verbroken) vormt een elektrische ontlading - een boog.Boogverbranding vindt plaats als gevolg van gedeeltelijke ionisatie van metaaldampen, onvermijdelijk gevormd door hoge temperaturen. De stroomdoorgang tussen de contacten door het gevormde plasma wordt gehandhaafd totdat de stroom overgaat naar de nulbus.

Zodra het moment van overgang door “nul” komt, gaat de elektrische boog uit. Het totale proces duurt niet meer dan 7-10 microseconden.

Ontwerp van vacuümschakelaars

De verscheidenheid aan vacuümstroomonderbrekers is, rekening houdend met hun ontwerp, vrij groot. Daarom is het moeilijk om kenmerken van deze apparaten als geheel te geven. Ondertussen blijft het werkingsprincipe, ongeacht de ontwerpverschillen, ongewijzigd.

Blokschema van het explosief: 1 – bovenste aansluiting; 2 – vacuümkamer; 3 – polymeerisolator; 4 – lagere output; 5 – stripcontact; 6 – krachtveer; 7 – trekstang; 8 – reis lente; 9 – versnellingspook; 10 – aandrijfas; 11 – vrijgave; 12 - lichaam

Laten we eens kijken naar algemene informatie driepolige vacuümschakelaar, voorzien van een veermotoraandrijving. Dit apparaat is ontworpen voor installatie binnen of buiten. In ieder geval wordt de installatie ervan uitgevoerd in speciale metalen verdeelkasten.

De apparaten kunnen op verschillende gebieden van de nationale economie worden gebruikt. Er zijn echter enkele beperkingen.

Vacuümstroomonderbrekers zijn dus niet bedoeld voor installatie en daaropvolgende werking onder de volgende omstandigheden:

• ruimtes waar brand of explosieve atmosfeer heerst;
• installaties die zijn ontworpen om frequent schakelen mogelijk te maken;
• mobiele (mobiele) installaties;
• energiesystemen van zee- en rivierschepen.

Vacuümstroomonderbrekers hebben meestal twee soorten ontwerpen:

1. Voor permanente installatie.
2. Voor installatie met een hardwarewagen.

Ongeacht het ontwerp bevat het lichaamsgedeelte van het apparaat drie palen uitgerust met boogdovende kamers.

Binnenin de vacuümkamers bevinden zich beweegbare contactors, aangedreven door een veermotormechanisme. De behuizing van het apparaat wordt aangevuld met een frontpaneel, dat weergave-elementen en bedieningsapparaten bevat.

Externe hoofdelementen van de schakelaar: 1 – polen van het apparaat; 2 – activeringsvergrendelingsmechanisme; 3 – raam om te heffen; 4 – mechanische handgreep die externe circuits blokkeert

De drie polen van het hoofdcircuit zijn gemaakt in de vorm van kolommen. De locatie van de palen bevindt zich meestal aan de achterkant van het chassis met veermotoraandrijving. Elke paal is uitgerust met een boogdovende kamer, die is ingesloten in een polymeerisolator. Om de elektrische sterkte te vergroten heeft het isolatorlichaam een ​​geribbelde vorm.

In elke vacuümkamer is een contactgroep van twee elementen gemonteerd: beweegbaar en vast. Het bewegende contactelement is via een trekisolator verbonden met het schakelmechanisme. Het volgende is de verbinding met de onderste contactpin. En het vaste contact is via een conische pasvorm verbonden met de bovenste contactaansluiting van het apparaat.

Hoe werkt de wisselaandrijving?

De bewegende contacten van de vacuümkamers zijn mechanisch verbonden met de as van de veermotoraandrijving. Dankzij de krachtveer, die voorgespannen is (in spanning gezet), kan de aandrijving eenvoudig worden geactiveerd door simpelweg op een bedieningsknop of een ander mechanisme te drukken.

Blokschema van een vacuümkamer: 1 – aansluitblok met vast contact; 2 – vast contact; 3 – bewegend contact; 4 – metalen scherm; 5 – keramische (polymeer) isolator; 6 – balg; 7 – klemmenblok met bewegend contact

De veer (meestal twee veren) wordt opgeladen door een kettingaandrijving. De normale werkingsmodus van de apparatuur omvat het opladen van de veer met behulp van een elektromotor die is uitgerust met een versnellingsbak. Tegelijkertijd is er een handmatige spanhendel, die wordt gebruikt bij ongelukken of vermogensverlies.

De gespannen veer wordt gefixeerd door het trekkermechanisme. Dit mechanisme wordt bestuurd via een elektromagnetische aandrijving of via een aan/uit-knop. Zodra de activeringsmodus wordt geactiveerd, wordt de vergrendeling opgeheven, de trekkracht van de veer activeert het nokkenmechanisme. Dit werkt op zijn beurt in op de as, die mechanisch is verbonden met het schakelmechanisme van de bewegende contacten van de vacuümkamers.

De handeling om de vacuümstroomonderbreker uit te schakelen wordt uitgevoerd door de "Uit" -modus te activeren - met een elektromagneet of een knop. De volgorde van acties is bijna hetzelfde als in de eerste modus. Hierbij zijn ook tripkrachtveren betrokken, waarvan de toestand wordt ingesteld door de triptrigger.

Bedieningspaneel en indicatie-elementen: 1 – “aan”-modus; 2 – “uit”-modus; 3 – gespannen toestand van de veer; 4 - staat van vrijgegeven veer

Bedieningsgemak en controle over de werking van het apparaat worden geleverd door het bedieningspaneel. Langs de voorkant van het paneel bevinden zich elementen: een cyclusteller, een statusindicator voor de laadveer en een statusindicator voor de vacuümschakelaar.

Kenmerken van uittrekbare structuren

De uitrijdbare apparatuur wordt gemonteerd op basis van een speciale apparatuurwagen. Met dit accessoire wordt de schakelaar in of uit de kast gestoken.

De hardwarewagen fungeert niet alleen als transportmiddel voor het apparaat, maar fungeert ook als controller om het apparaat in de testmodus of in de bedrijfsmodus te zetten zodra de schakelaar in de kast wordt geschoven.

Hardwarewagen: 1 – rol (4 stuks); 2 – basis; 3, A – beweegbare basis; 4 – handvat (2 stuks); 5 – knopaansluiting; 6 – blokkeerbalk; 7 – bevestigingselement; 8 – connector voor het secundaire circuit; 9 – mechaniek van apparaatvergrendeling; 10 – contacten blokkeren; 11 – schroefbevestigingsstang; B – vast onderdeel

De vacuümschakelaar wordt rechtstreeks op het bewegende deel van de trolley bevestigd. De bevestiging gebeurt met behulp van boutverbindingen. Inmiddels heeft de hardwarewagen ook een stationair deel, waar de aandrijving van het bewegende deel vast zit. De beweging van de beweegbare module ten opzichte van de vaste module wordt uitgevoerd door de schroef van de trolleybedieningshendel.

Het bewegende deel is een metalen basis op vier wielen, behandeld met galvanische coating. Er is een externe mechanische vergrendeling (drukbalk) van de aardelektrode, een aandrijfschroefvergrendeling, blokcontacten, een schakelaarvergrendelingsmechanisme en andere elementen die beweging of fixatie garanderen.

Installatie en aansluiting van het apparaat

Voordat u begint met het installeren van een vacuümstroomonderbreker, is het noodzakelijk om alle extern toegankelijke elementen te inspecteren om er zeker van te zijn dat er geen schade of defecten zijn. Vervolgens worden de isolerende oppervlakken van de palen gereinigd met een droge, pluisvrije doek.

Het is niet toegestaan ​​apparatuur in het systeem te introduceren als er spanen, scheuren of vervormde plekken op de isolerende oppervlakken aanwezig zijn. Het circuit van de secundaire circuits moet worden gecontroleerd, evenals de aansluiting van de chassisbus.

Het geïnstalleerde apparaat controleren. Het is hierbij belangrijk om elk detail, elk bevestigingselement zorgvuldig te controleren. Hoogspanningsapparaten vergeven zelfs de kleinste fout niet

Vóór installatie moet de functionaliteit van de schakelaar worden gecontroleerd door handmatig in te schakelen (stationair zonder stroom) en ervoor te zorgen dat de indicatoren op het bedieningspaneel in de juiste positie staan. Dan moet u de aanwezigheid van de paalafdekkingen controleren. Als apparatuur met een vermogen van 1600A en hoger wordt gebruikt, moeten de beschermkappen vóór de installatie worden verwijderd.

Maak rechtstreeks verbinding met het netwerk

De klemmen van de contactpunten van de stroomkabelgeleiders moeten worden gereinigd voordat ze worden aangesloten op de schakelaarklemmen.

De stripprocedure verschilt afhankelijk van het gebruikte aansluitmateriaal:

• Voor koperen en aluminium aansluitingen zonder extra coating wordt het reinigen uitgevoerd met schuurpapier met korrel M20 of lager, gevolgd door het ontvetten van het metalen oppervlak.
• Als de aansluitingen van koper of aluminium zijn en voorzien zijn van een laagje zilver, kunnen ze eenvoudig worden schoongemaakt met een pluisvrije doek.

Het is onaanvaardbaar om kabels te gebruiken waarvan de zilveren coating op de aansluitingen over een oppervlak van meer dan 5% is beschadigd. In dit geval moet het beschadigde element worden vervangen. Meer informatie over klemmen voor het aansluiten van draden vindt u in dit materiaal.

Externe geleiders zijn zodanig met de klemmen van de vacuümschakelaar verbonden dat er geen mechanische krachten door de externe geleiders op de klemmen van het apparaat ontstaan. Verbindingen worden gemaakt door middel van een boutkoppeling met behulp van platte elastische metalen ringen.

Hoe gebeurt het aarden?

Vaste apparaten worden met het “aarde”-platform verbonden via een boutverbinding (M12) direct op het punt gemarkeerd met “Grounding”.

Structurele elementen van de apparatuurwagen en het schakelaarchassis waarmee het apparaat is geaard. In de regel worden deze punten gemarkeerd met een overeenkomstig teken naast het element

Het gebied van het “Grounding”-contactpunt moet vóór aansluiting worden ontvet. De aardgeleider moet een bus zijn met voldoende doorsnede (regels voor elektrische installatie), een flexibele draad of een gevlochten geleider. Voordat u de geleider op het contactvlak plaatst, smeert u de contactoppervlakken met een speciaal smeermiddel (CIATIM-203).

Het uitrijdbare ontwerp is geaard met behulp van de elementen van de apparatuurwagen. Het aarden van de vacuümstroomonderbreker gebeurt via de structuur van de hardwarewagen, waarvoor ook bevestigingselementen aanwezig zijn.

Het apparaat in gebruik nemen

Het apparaat wordt in gebruik genomen na een extra controle van de geïnstalleerde en voorbereide apparatuur. In het bijzonder worden de betrouwbaarheid van de aarding, de staat van bevestiging van assemblagecomponenten en de toegang van het koelmedium tot mogelijke verwarmingselementen gecontroleerd.

De oppervlakken van de stroomvoerende staven die in contact komen met de lamellen van de rozetcontactgroepen moeten worden behandeld met een kleine hoeveelheid CIATIM-smeermiddel. Over het algemeen is het noodzakelijk om alle procedures uit te voeren die door de PES zijn voorgeschreven in het geval van acceptatietests en ervoor te zorgen dat de bedrijfsspanning overeenkomt met de toegestane limieten.

Installatie van een vacuümstroomonderbreker. Installatiewerkzaamheden mogen alleen door gekwalificeerd personeel worden uitgevoerd. Dezelfde eisen gelden voor personeel dat is geselecteerd om hoogspanningsapparatuur te onderhouden.

Personeel dat toestemming heeft om onderhoud te plegen aan elektrische installaties die werken op spanningen boven de 1000 volt, mag de vacuümstroomonderbreker bedienen. De goedgekeurde toegangsgroep voor onderhoudspersoneel mag niet lager zijn dan de derde. Voordat het personeel met apparatuur gaat werken, ondergaat het een technisch minimum om de fijne kneepjes van een specifiek apparatuurmodel te bestuderen.

Hoe kies je een vacuümstroomonderbreker?

Het apparaat wordt geselecteerd rekening houdend met de nominale parameters, die worden overwogen in relatie tot de parameters van het bestaande netwerk op de installatielocatie. De keuze wordt gemaakt op basis van het criterium van de maximaal belaste bedrijfsmodi die verwacht worden voor de bedrijfsomstandigheden.

De nominale spanning van de vacuümstroomonderbreker mag gelijk zijn aan (of verhoogd) ten opzichte van de nominale spanning van het systeem dat via de stroomonderbreker wordt gevoed.

De nominale langetermijnstroomparameter wordt hoger gekozen dan de nominale stroom van het geleverde systeem. De nominale uitschakelstroomparameter wordt boven de maximale waarde geselecteerd nominale stroom Kortsluiting (er wordt rekening gehouden met het moment van contactdivergentie).

Het technische specificatieplaatje is het eerste waar u op let bij het kiezen van een schakelaar. Op basis van de parameterwaarden kunt u al bepalen of het apparaat geschikt is voor een specifieke installatie of niet

Vanuit het oogpunt van mogelijke kortsluitingsomstandigheden wordt de keuze gemaakt rekening houdend met de zwaarste omstandigheden.

De aperiodische componentwaarde wordt berekend rekening houdend met de kortsluitomstandigheden bij nulspanning in een van de faselijnen. In dit geval moet rekening worden gehouden met de aperiodieke stroomparameter die is ingesteld door de fabrikant van de apparatuur.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

U kunt nog meer materiaal leren over het ontwerp, het werkingsprincipe en de installatievoorwaarden van een vacuümstroomonderbreker uit de volgende video:

Vacuümschakelaars verschillen van andere soorten apparaten door hun relatief eenvoudige en betrouwbare structuur. Daarom werkt dit type apparatuur lange tijd zonder klachten. De natuurlijke slijtagelevensduur wordt bepaald door het aantal handelingen gelijk aan minimaal 20.000. Mits tijdig onderhoud wordt uitgevoerd, neemt deze levensduur toe met 5-10%.Ondertussen blijft het explosievenonderhoud beperkt tot een klein aantal lichte operaties.

Als u tijdens het lezen van de informatie vragen heeft over het onderwerp van het artikel of waardevolle informatie heeft die u met onze lezers kunt delen, laat dan uw opmerkingen achter, deel uw ervaringen en stel vragen in het blok onder het artikel.