Вакуумный выключатель – это электротехническое устройство, применяемое для отключения электрической цепи при превышении номинального значения тока.
Принцип работы вакуумного выключателя основан на изоляции электрической цепи от окружающего пространства путем создания вакуума внутри его корпуса. Когда номинальный ток превышается, контакты выключателя разъединяются, прерывая электрическую цепь и предотвращая повреждение системы. Кроме того, вакуумный выключатель имеет механизмы защиты от короткого замыкания и перегрузок.
Одним из преимуществ вакуумного выключателя является его высокая эффективность при больших токах: он способен быстро и точно прерывать электрическую цепь при превышении допустимых значений. Также вакуумные выключатели требуют меньше электроэнергии для работы, чем выключатели, работающие в среде с воздухом.
Вакуумные выключатели выходят в лидеры по мере вытеснения конкурентов и увеличения доли на рынке. Это надежное и эффективное устройство, которое позволяет безопасно управлять электрическими системами. Благодаря своей конструкции, он выдерживает большие токи и требует меньше энергии для работы, чем другие типы выключателей.
Рис. 1. Вакуумный выключатель
Как работает вакуумный выключатель
Вакуумный выключатель — это устройство, использующее электрический разряд в вакууме для передачи тока. При размыкании контактов происходит испарение металла и образование проводящего элемента в виде плазмы. Такой выключатель применяется при высоких напряжениях и больших токах, так как не имеет подвижных частей и является более надежным и долговечным. Уменьшение тока приводит к исчезновению дуги и конденсации металлических паров внутри прибора, что увеличивает электрическую прочность вакуума. Этот процесс предотвращает пробои и протекания тока, сохраняя работоспособность прибора на высоком уровне.
Вакуумный выключатель состоит из нескольких основных элементов, каждый из которых имеет свою роль:
- контакты, которые открываются или закрываются в процессе работы выключателя;
- оболочка, которая создает вакуумное пространство внутри выключателя и защищает контакты от окружающей среды;
- привод, который открывает и закрывает контакты;
- система управления, которая контролирует работу выключателя.
В зависимости от предназначения и условий эксплуатации контакты выключателя изготавливают из меди, бронзы, латуни, серебра и других материалов с высокой электропроводимостью и стабильностью при повышенных температурах.
Оболочка изготавливается из металла или пластика и служит для создания вакуумного пространства внутри выключателя. Данное пространство позволяет уменьшить воздействие окружающей среды на контакты, что повышает надежность работы.
Привод выключателя может быть механическим, электрическим или гидравлическим. В зависимости от типа привода выключатель может иметь более или менее высокую точность коммутации.
Система управления позволяет контролировать работу выключателя и управлять им в зависимости от потребностей процесса. Система управления может быть встроена в сам выключатель или работать отдельно.
Типы вакуумных выключателей
Вакуумные выключатели можно классифицировать по классу напряжения: на устройства:
- на 6–10 кВ,
- на 35 кВ,
- на 110–220 кВ.
Устройства на напряжения до 35 кВ имеют три полюса, в каждом расположена камера и узел поджатия контактов (тяги), а пружинный привод.
По месту расположения выключатели подразделяются на:
- Выключатели наружной установки
- Выключатели внутренней установки.
Также существуют вакуумные выключатели нагрузки.
По варианту установки внутри распределительных устройств также могут отличаться и иметь два варианта исполнения – стационарное и выкатное.
Рис. 2. Функциональные блоки вакуумного выключателя
Для наиболее эффективной работы вакуумных выключателей необходимо выбирать выключатели, которые соответствуют конкретным требованиям, таким как класс напряжения и ток, а также мощность установленных электрических машин. Это поможет снизить вероятность отказа выключателя и обеспечит безопасную работу всей системы. Группа СВЭЛ может предоставить полную консультацию по выбору нужного типа вакуумного выключателя.
Преимущества вакуумных выключателей
- Беззвучность. Их работа не сопровождается шумом и не приводит к вибрациям, что повышает уровень комфорта для операторов и позволяет использовать их даже в помещениях, где не допускается излишний шум.
- Отсутствие выбросов и загрязнения окружающей среды. Вакуумные выключатели не используют масел или газов, так что не выделяют вредных веществ в атмосферу, что означает, что их можно использовать в любом месте.
- Повышенная прочность. Они способны выдерживать большие нагрузки и имеют высокую степень защиты от перегрузок и коротких замыканий. Вакуумные выключатели требуют минимального технического обслуживания.
- Вакуумные выключатели надежнее масляных и воздушных, так как вакуумная среда исключает возможность возгорания или взрыва.
- Не нуждаются в замене жидкости или газа после определенного периода времени. Это может быть особенно полезно в случаях, когда выключатель находится в труднодоступном месте или используется в условиях, когда обслуживание будет затруднительным или опасным.
- Скорость коммутации выше, чем у других типов выключателей.
- Вакуумные выключатели не подвержены коррозии и окислению.
- Устройства можно установить на небольших площадях благодаря компактным размерам.
Рис. 3. Устройство вакуумного выключателя
Своевременная диагностика и обслуживание вакуумного выключателя позволяют продлить срок его службы до 30 лет и более.
Профилактическое обслуживание включает в себя ряд мероприятий, направленных на увеличение срока использования и предотвращение поломок выключателя. Оно проводится на основании этапов диагностики, а именно визуального осмотра, измерения параметров, поиска и устранения неисправностей.
Текущее обслуживание сводится к ежедневной проверке параметров его работы и смены поврежденных элементов. Необходимо отметить, что проведение профилактического и текущего обслуживания должно осуществляться только профессионалами.
Применение вакуумных выключателей
Обновление технического оборудования в электрических сетях и подстанциях является необходимостью. Устаревшие выключатели, не соответствующие современным требованиям производительности и безопасности, должны быть заменены на более совершенные аналоги.
В последние годы вакуумные выключатели получили широкое распространение в различных отраслях промышленности и считаются одними из самых надежных устройств для защиты электрооборудования от повреждений и аварий. Однако стоит учитывать, что они не могут использоваться в экстремальных условиях, таких как очень высокие или низкие температуры и экстремальная влажность. Поэтому при замене устаревшего оборудования нужно учитывать особенности работы и условия эксплуатации вакуумных выключателей.
