Устройство и принцип работы вакуумного выключателя
3.1 Ниже приведены вакуумные выключатели ВРС-10 в соответствуют техническим условиям ТУ У 31.2-0213434-024-2004 соответственно, а также ГОСТ 687-78, ГОСТ 18397-86 и предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока частоты 50 Гц с номинальным напряжением 10 кВ для систем с изолированной и частично заземленной нейтралью. Основные преимущества выключателей, это: высокий механический ресурс до 100 000 циклов ВО; высокий гарантийный срок эксплуатации 4 года ;отсутствие обслуживания; универсальность.
3.2 Характерной особенностью вакуумных камер является то, что они имеют простые торцевые контакты. Выключатели с другими способами дугогашения требуют применения более сложных скользящих и других контактов с использованием контактных пружин, которые ненадежны и подвергаются нежелательному высокотемпературному отжигу при коммутациях. Кроме того, в вакууме исключена возможность окисления и загрязнения контактов, а минимальное их выгорание гарантирует долговечность использования и высокую коммутационную износостойкость. Эти условия являются гарантией эксплуатации коммутационных аппаратов без ухода за вакуумными камерами.
3.3 Серия литых полюсов вакуумных выключателей типа ВРС-10 наделяет выключатели еще одним рядом преимуществ. Залитые эпоксидным компаундом вакуумные камеры надежно защищены от механических и электрических повреждений. Трубообразная конструкция изоляции полюсов обеспечивает оптимальное распределение электрического поля, при которой величина расстояния между полюсами, а также до заземленных частей конструкции выключателей и распределительных устройств может быть минимальной. Удачно выбранная конструкция полюсов препятствует накоплению пыли на изоляционной поверхности.
3.4 Электромагнитный привод вакуумных выключателей типа ВРС-10 выполняет следующие функции:
- обеспечивает надежное и стабильное включение с нормированными параметрами;
- обеспечивает надежное и стабильное отключение с нормированными параметрами, что позволило впервые упразднить традиционный элемент для всех выключателей - отключающую пружину и тем самым значительно снизить энергоемкость привода и повысить его надежность;
- надежно фиксирует выключатель с помощью “магнитной защелки” в обоих крайних положениях “Включено” и “Отключено”;
- обеспечивает ручное нормированное отключение.
Многофункциональность электромагнитного привода и простота его конструкции позволила резко увеличить надежность и ресурс выключателей. Кроме того, это дало следующие преимущества:
- малое потребление электроэнергии при включении и отключении;
- возможность управления, по цепям оперативного постоянного тока.
- минимальный вес и габариты;
- отсутствие буферов и регулировок;
- отсутствие необходимости проведения ремонтов в течение всего срока
службы.
Электромагнитный привод имеет унифицированный ряд исполнений в зависимости от выполняемой работы, что позволяет выполнить ВРС-10 ту расчетную минимальнонеобходимую работу, которую требуется выполнить каждому из них для обеспечения нормальной коммутации.
3.5 Блок (схема) управления вакуумных выключателей составляет единое целое с ним и размещен в корпусе выключателя. При этом управление осуществляется постоянным оперативным током.
Структура условного обозначения вакуумного выключателя. (пример)
ВРС10-40/4000 У2
ВРС- торговая марка вакуумного выключателя с электромагнитным приводом.
10- номинальное напряжение в киловольтах.
40- номинальный ток отключения в килоамперах.
4000- номинальный ток в амперах.
У2- климатическое исполнение.
3. Конструкция и принцип работы выключателей с электромагнитным приводом.
4.1. Выключатели состоят из блок-контактов положения выключателя, указателя, блока коммутации, тумблера разрядки конденсатора, платы управления, электромагнита, конденсатора, механизма ручного отключения, счетчика, трех полюсов, механизма блокировки, вала, рамы и клеммного ряда. В фасадном листе выключателя имеется окно счетчика, окна указателя положения выключателя и окно для рычага ручного отключения.
4.2. Вал установленный в раме на подшипниках, служит для кинематических связей электромагнита с механизмом отключения блок-контактами и полюсами, а также для обеспечения блокировок.
4.3. Указатель включенного и отключенного положения выключателя представляет собой кронштейн с табличками “ВКЛ” или “ I ” красного цвета и “ОТКЛ” или “О” зеленого цвета. В зависимости от положения выключателя в окне фасадной крышки появляется соответствующая надпись.
4.4. Каждый полюс выключателей состоит из тяги изоляционной с механизмом поджатия, токосъема в виде гибкой связи или скользящего контакта, нижнего и верхнего контактов, вакуумной дугогасительной камеры и изоляционного корпуса. На полюсах выключателей на номинальные токи 3150А и 4000 установлен радиатор охлаждения.
4.5. Электромагнит показан постоянные магниты удерживают выключатель в крайних положениях “Включено” и “Отключено” за счет “магнитной защелки”, а именно замыкания магнитной цепи включения или отключения якорем.Электромагнит состоит из: листа опорного катушки отключения , постоянного магнита, якоря, магнитопровода, катушки включения; призмы, штоков.
4.6. Механизм отключений выключателей ВРС-10 служит для ручного отключения выключателя с помощью рычага ручного отключения. Отключение происходит за счет поворота кулачков вокруг своей оси против часовой стрелки, которые приводят к повороту основного вала и отключению выключателя.
4.7. Механизм блокировки выключателя, при установке выключателя на тележке шкафа серии КУ 10С, обеспечивает:
1) механическую блокировку, недопускающую перемещения включенного выключателя из контрольного положения в рабочее положение КРУ, а также с рабочего положения в контрольное;
2) механическую и электрическую блокировку недопускающую включения выключателя в промежуточном (между рабочим и контрольным) положении КРУ;
3) блокировку, недопускающую перемещения выключателя из контрольного положения в рабочее положение КРУ, а также из рабочего положения в контрольное положение КРУ при отсутствии разрешающего напряжения в цепи блокирующего электромагнита.
Подача напряжения в цепь блокирующего электромагнита на время более 1 минуты строго запрещается. Повторная подача напряжения в цепь блокирующего электромагнита должна производиться не ранее, чем через 5 минут. При проведении пуско-наладочных работ и отсутствии оперативного напряжения механизм блокировки выключателя должен быть разблокирован специальным штоком через отверстие, который входит в комплект поставки КРУ.
4.8. В отключенном положении выключателя контакты разомкнуты, а якорь электромагнита удерживается в крайнем отключенном положении с помощью “магнитной защелки”. В этом положении на якорь действуют силы: сила втягивания трех ВДК (атмосферное давление) и сила постоянных магнитов, направленная в противоположную сторону. В отключенном положении выключателя переключатели блок-контактов действием тяги, соединенной с валом, находятся в нажатом положении. При этом указатель в окне фасадного листа видна надпись “ОТКЛ”.
4.9. Во включенном положении выключателя якорь электромагнита удерживается силой притяжения постоянного магнита, то есть “магнитной защелкой”. В этом положении контакты ВДК замкнуты и поджаты пружинами механизмов поджатия. При этом на якорь действуют силы: сила втягивания ВДК, сила действия “магнитной защелки”, а также сила пружин механизмов поджатия, направленная в противоположную сторону. Выключатель надежно фиксируется во включенном положении даже в условиях ударов и вибраций. Во включенном положении выключателя вал повернут и переключатели блок-контактов находятся в отпущенном положении. При этом указатель в окне фасадного листа видна надпись “ВКЛ”.
5.0. Для включения выключателя необходимо через катушку включения пропустить постоянный ток, при котором сила действия в магнитной цепи включения, несмотря на большой зазор между якорем и магнитопроводом, превысит силу притягивания постоянными магнитами якоря в магнитной цепи отключения, где аналогичный зазор отсутствует. Как только сила тяги достигнет достаточной величины (величины трогания), якорь электромагнита начинает с ускорением двигаться и приводит к повороту основного вала выключателя через ось, серьги и пальцы. Вал в свою очередь приводит к движению изоляционные тяги с механизмами поджатия в полюсах вверх. После замыкания контактов ВДК пружины механизмов поджатия начинают сжиматься. Касание якорем магнитопровода указывает, что выключатель включен и происходит его фиксация в этом положении “магнитной защелкой”. Чем меньше становится зазор между якорем и магнитопроводом магнитной цепи, тем больше сила тяги постоянных магнитов. Следовательно, включение выключателя происходит в результате совместного действия магнитодвижущей силы катушки включения и действия постоянных магнитов, имеющих большую энергоемкость. При этом указатель перемещается и в окне фасадного листа появляется надпись “ВКЛ”.
5.1. Для отключения выключателя необходимо через катушку отключения электромагнита пропустить постоянный ток в направлении, при котором сила действия на якорь превысит результирующую силу удержания “магнитной защелки”. Сила удержания во включенном положении равняется разнице между силами притяжения постоянных магнитов, атмосферного втягивания трех ВДК и силой пружин трех механизмов поджатия полюсов выключателя. После того, как вышеуказанное происходит, якорь электромагнита начинает двигаться. На первом участке движения (приблизительно третья часть хода) контакты ВДК продолжают быть замкнутыми, а сжатые пружины механизмов поджатия разжимаются и тем самым обеспечивают необходимую начальную скорость главных контактов выключателя во время процесса дугогашения. После того как пружины механизмов поджатия разжались на величину хода пружин поджатия, начинают размыкаться контакты ВДК и начинает происходить процесс гашения электрической дуги. При этом блок-контакты переключаются. Процесс отключения заканчивается тем, что якорь электромагнита замыкает собой магнитную цепь отключения электромагнита и тем самым четко фиксирует выключатель в отключенном положении “магнитной защелкой”, которую обеспечивают постоянные магниты электромагнита. Указатель положения выключателя при этом перемещается и в окне фасадной перегородки появляется надпись “ОТКЛ”.
5.2. Ручное включение выключателя предусмотрено только специальным устройством для ручного включения. Попытка включить выключатель вручную иным способом может привести к выходу его из строя.