Вакуумный выключатель bbф-27,5
Цель работы: изучение вакуумной камеры выключателя.
Назначение, область применения и технические данные
Выключатель ВВФ-27,5 (выключатель вакуумный фидерный на 27,5 кВ) предназначен для тяговых сетей однофазного переменного тока 27,5 кВ. В выключателе использованы камеры типа КДВ-10-1600-20УХЛ2. Выключатель рассчитан на максимальное напряжение 29 кВ. Его номинальный ток I600A, номинальный ток отключения и 4-секундный ток термической стойкости 20 кА. Время включения выключателя не более 0,1 с, а отключения - не более 0,05 с. Выключатель рассчитан на цикл работы: отключение, пауза 0,5 с, включение на КЗ с последующим отключением, пауза 5 с, включение на КЗ и отключение. Номинальное напряжение постоянного тока электромагнитов 110 или 220 В.
Отечественной промышленностью освоен выпуск выключателей ВБН-27,5, вакуумная камера которого размещена в баке, заполненном трансформаторным маслом, что повышает надежность его работы.
Конструктивное устройство вакуумной камеры выключателя
Основой вакуумного выключателя является дугогасительная камера. Вакуумная камера (см. рис.3) состоит из двухсекционного стакана изолятора 1, вакуумно-плотно приваренного к металлическим фланцам 3 и 13, на которых установлены неподвижный 10 и подвижный 9 контакты. Токоввод 4 подвижного контакта выведен наружу через гофрированную стальную трубку-сильфон 5, а токоввод 11 неподвижного контакта укреплен на фланце 13. Для защиты изолятора 1 от частичек металла, распыляемых дугой при отключении, контакты камеры окружены системой экранов, из которых 7 и 12 - потенциальные, 8 - беспотенциальный. Защитный экран 2 предохраняет от прожигания дугой трубку сильфона.
При изготовлении камера проходит специальную вакуумно-термическую обработку: ее прогревают и через патрубок 6 откачивают воздух; патрубок заваривают при разряжении в камере не выше 10-2 Па. Благодаря такой обработке, в течение всего времени эксплуатации в камере поддерживается достаточно высокое разряжение (вакуум).
В выключателе используется три камеры, соединенные последовательно и размещенные одна над другой. Основанием выключателя служит шкаф с электромагнитным приводом ПЭ-II. Изоляция камер от шкафа обеспечивается аппаратными изоляторами.
Для наблюдения за контактами камер при эксплуатации в камерах предусмотрены люки.
Из-за высоких изоляционных свойств вакуума ход подвижного контакта невелик и составляет 10-14 мм.
а) б) в)
Рис. 3. Вакуумная камера (а) и схемы, поясняющие движение
по контактам камеры дуги в момент ее образования (б)
и в процессе отключения (в)
Принцип действия вакуумного выключателя
Под действием атмосферного давления, действующего на подвижной контакт через сильфон, контакты камеры нормально замкнуты. Для размыкания их к токопроводу подвижного контакта прикладывают силу Fпр отключающей пружины. Гофры сильфона при этом сжимаются и подвижной контакт отрывается от неподвижного.
При размыкании контактов под током на месте последней контактной точки образуется расплавленный металлический мостик, который под действием выделяемого тепла быстро со взрывом испаряется, образуя ионизированное, проводящее ток облачко паров металла - дугу. Давление внутри дуги существенно выше, чем в разреженном окружающем ее пространстве, поэтому пары металла с большой скоростью распространяются по всему объему камеры (диффундируют). Это обеспечивает резкое уменьшение проводимости канала дуги вблизи перехода тока через нуль, или, другими словами, очень быстрое восстановление электрической прочности межконтактного промежутка (5-50 кВ/мкс). В результате уже после первого или максимально второго перехода через нуль ток через камеру прерывается.
Основные свойства камеры, а именно переходное сопротивление контактов, свариваемость контактов и их износ зависят от материала и формы контактов. Форма контактов ( рис.3, в) обеспечивает очень быстрое перемещение дуги после ее появления между контактными поверхностями (рис.3, б) на периферию, где она горит до погасания. При этом контактные поверхности не изнашиваются и не теряют свою форму. Перемещение дуги на периферию и ее вращение обеспечивается магнитным полем тока дуги, которое воздействует на контакты, имеющие дугообразные вырезы 14.
Как было отмечено выше, контакты выключателя нормально замкнуты под действием атмосферного давления, передающегося через сильфон на подвижной контакт 9. Однако этого, как правило, недостаточно, чтобы противостоять динамическим усилиям, возникающим в контактной системе камеры в момент протекания через нее больших токов КЗ, стремящихся отбросить контакты друг от друга.
В момент «отброса» контактов между ними возникает дуга, контакты интенсивно эрозируют, и камера может очень быстро оказаться неработоспособной по износу контактов. Для исключения отбросов подвижного контакта введена пружина.
В момент включения выключателя усилие, развиваемое соленоидом включения привода, через тяги передается на подвижные контакты всех трех камер.
Ресурс выключателя на конкретном участке определяется количеством числа отключений КЗ и величиной отключаемого тока.
Согласно ТУ неотключение вакуумным выключателем нормированного тока за два полупериода считается недопустимым, такой выключатель бракуют.