Вакуумный выключатель: основы и работа

Вакуумные выключатели (VCB) являются важными устройствами в современных электрических системах. Они предназначены для безопасного прерывания потока электрического тока в случае неисправностей, таких как перегрузка по току или короткое замыкание. Основной особенностью, которая отличает VCB от других типов автоматических выключателей, является использование вакуума в качестве изолирующей среды, что позволяет эффективно гасить дуги и защищать электрооборудование. В этой статье будет подробно рассмотрен принцип работы, компоненты, преимущества и применение вакуумных выключателей, а также их роль в различных секторах, таких как энергосистемы, промышленное оборудование, источники питания зданий, железнодорожный транспорт, возобновляемые источники энергии, и нефтегазовая промышленность.

Что такое вакуумный выключатель?

Автоматический выключатель – это защитное устройство, предназначенное для прерывания прохождения тока при возникновении неисправности в электрической системе. Обычно это происходит из-за таких условий, как перегрузка по току, короткое замыкание или колебания напряжения. Когда автоматический выключатель срабатывает, он отключает электропитание, чтобы предотвратить повреждение как электрической системы, так и любого подключенного оборудования.

Вакуумный автоматический выключатель (VCB) — это тип автоматического выключателя, в котором для гашения электрической дуги, образующейся при размыкании контактов во время работы, используется вакуум. Вакуумная среда является отличным изолятором, позволяющим VCB быстро погасить дугу и вернуть систему в безопасное состояние.

В отличие от других типов автоматических выключателей, в которых для изоляции используется воздух, масло или элегаз, в VCB в качестве диэлектрической среды используется вакуум. Это делает их более эффективными, безопасными и экологически чистыми, поскольку они не выделяют вредные газы и не требуют частого обслуживания.

Компоненты вакуумного выключателя

VCB состоит из нескольких ключевых компонентов, которые работают вместе для обеспечения эффективной работы:

• Фиксированный контакт: Это неподвижная часть, через которую протекает электрический ток. Он остается на месте независимо от того, открыта или закрыта цепь.

• Подвижный контакт: Подвижный контакт подключен к электрической нагрузке. Во время работы подвижный контакт отодвигается от неподвижного, прерывая поток электричества. Именно это и создает дугу, которую необходимо погасить.

• Вакуумный прерыватель: Сердцем VCB является вакуумный прерыватель, отвечающий за гашение дуги. Дуга образуется между неподвижными и подвижными контактами и быстро гасится внутри вакуумной камеры.

• Приводной механизм: отвечает за перемещение подвижного контакта. При возникновении неисправности срабатывает исполнительный механизм, раздвигающий контакты и инициирующий образование дуги, которая впоследствии гасится вакуумом.

Принципы работы вакуумного выключателя

Работа VCB начинается, когда электрическая система обнаруживает неисправность, например перегрузку по току или короткое замыкание. В традиционных автоматических выключателях эта неисправность обычно обнаруживается с помощью теплового или магнитного расцепителя. При срабатывании системы подвижный контакт отделяется от неподвижного, образуя дугу.

Эта дуга, создаваемая ионизацией воздуха или паров металла, может привести к значительному повреждению электрических компонентов, если ее не погасить быстро. Однако в VCB дуга формируется в вакууме. Вакуум является высокоэффективной диэлектрической средой, а это означает, что он не позволяет электрической дуге поддерживать себя. Как только образуется дуга, вакуумный прерыватель поглощает энергию дуги, почти мгновенно гася ее.

Роль вакуумного прерывателя здесь имеет решающее значение, поскольку он позволяет ионизированным частицам конденсироваться на поверхности контактов, быстро восстанавливая диэлектрическую прочность системы. Такое быстрое гашение дуги гарантирует, что цепь может быть восстановлена ​​в безопасное состояние за короткий промежуток времени.

Конструкция вакуумного выключателя

Конструкция VCB аналогична конструкции других типов автоматических выключателей, но вместо традиционных изолирующих материалов в них используется вакуумный прерыватель. К основным компонентам относятся:

• Дуговая камера: Дугогасительная камера изготовлена ​​из стали и содержит неподвижные и подвижные контакты, а также вакуумную камеру. Эта камера предназначена для сдерживания и контроля дуги в условиях неисправности.

• Изоляционный сосуд: Контакты и дугогасительная камера заключены в изолирующий сосуд, изготовленный из таких материалов, как стекло или керамика. Сосуд герметизирован вакуумом, гарантирующим, что внутренняя среда остается свободной от воздуха, который в противном случае позволил бы дуге сохраняться.

• Контактные материалы: Неподвижные и подвижные контакты обычно изготавливаются из высококачественных материалов, таких как медно-хромовые или медно-висмутовые сплавы. Эти материалы обеспечивают эффективную электропроводность, а также выдерживают высокие температуры, возникающие во время образования дуги.

Преимущества вакуумных выключателей

Безопасность
Одним из основных преимуществ вакуумных выключателей (VCB) является их безопасность по сравнению с традиционными автоматическими выключателями. В отличие от автоматических выключателей с масляным или газовым изоляцией, VCB не использует горючие материалы для гашения дуги. Например, маслонаполненные гидромолоты несут значительный риск возгорания или взрыва в случае утечки или выхода масла из строя. Аналогичным образом, автоматические выключатели с элегазовой изоляцией, например, использующие элегаз, могут представлять угрозу для окружающей среды и безопасности в случае утечки газа. VCB же для гашения дуг использует вакуум, что исключает возможность возгорания или взрыва. Вакуум обеспечивает более безопасную среду как для системы, так и для персонала, работающего с ней, обеспечивая более надежную защиту в промышленных, жилых помещениях и объектах распределения электроэнергии.

Низкие эксплуатационные расходы
Еще одним важным преимуществом VCB являются низкие требования к техническому обслуживанию. Традиционные автоматические выключатели, особенно маслонаполненные, требуют регулярного технического обслуживания для проверки состояния масла или газа, а также для обеспечения целостности уплотнений и других компонентов. Однако вакуумная технология значительно снижает эти проблемы. Поскольку вакуумная камера герметизирована и защищена от внешней среды, она не разрушается со временем, как масло или газ, поэтому требует минимального обслуживания. В результате VCB имеет более длительный срок эксплуатации и снижает затраты на техническое обслуживание, что со временем может сэкономить предприятиям и электроэнергетическим компаниям значительные суммы денег.

Эффективное гашение дуги
VCB также очень эффективны при гашении дуг, что является одной из важнейших проблем при отключении электрических цепей. При возникновении неисправности и разрыве цепи между контактами образуется электрическая дуга. Вакуумная среда внутри прерывателя является очень эффективным диэлектриком, быстро гасящим дугу. Высокая диэлектрическая прочность вакуума позволяет ему быстро прерывать электрический ток, сводя к минимуму повреждение системы и предотвращая электрические пожары или деградацию оборудования. Такое быстрое гашение дуги обеспечивает возможность быстрого сброса выключателя, сокращая время простоя и повышая общую эффективность электрических систем.

Экологически чистый
Вакуумные автоматические выключатели являются гораздо более экологически чистым вариантом, чем их аналоги с элегазовой изоляцией. Газ SF6, обычно используемый в высоковольтных выключателях, является сильным парниковым газом и представляет опасность для окружающей среды в случае его утечки в атмосферу. Это делает элегазовые выключатели менее идеальными с экологической точки зрения. Однако компания VCB не использует какие-либо газы или химикаты, а вместо этого использует вакуум, что означает, что они не выделяют вредных газов или загрязняющих веществ. Это делает VCB более безопасным выбором для окружающей среды, способствуя созданию устойчивых и экологически чистых решений по управлению электропитанием. По мере того, как отрасли и правительства переходят к более экологичным технологиям, переход к VCB становится все более заметным.

Заключение

Вакуумные выключатели являются важными устройствами для защиты электрических систем в широком спектре отраслей, включая энергосистемы, промышленные применения, здания, железнодорожный транспорт, возобновляемые источники энергии и нефтегазовый сектор. Их способность быстро и безопасно гасить дуги, а также длительный срок службы и низкие потребности в обслуживании делают их надежным выбором для приложений среднего и высокого напряжения.

Для тех, кто ищет качественные и надежные вакуумные выключатели, компания Giant Electric предлагает широкий спектр решений, предназначенных для удовлетворения потребностей различных отраслей промышленности. Для получения дополнительной информации посетите www.giant-electric.com чтобы изучить наши продукты и связаться с представителем сегодня.