Изолятор для автоматического выключателя

Высоковольтные вакуумные выключатели — устройство и принцип работы

Среди современного высоковольтного оборудования, предназначенного для коммутации электрических цепей в энергетике, особое место отводится вакуумным выключателям. Они широко применяются в сетях от 6 до 35 кВ и реже в схемах 110 или 220 кВ включительно.

Их номинальный ток отключения может составлять от 20 до 40 кА, а электродинамической стойкости — порядка 50÷100. Общее время отключения таким выключателем нагрузки или аварии составляет около 45 миллисекунд.

Каждая фаза цепи надежно отделена изоляторами и в то же время все оборудование конструктивно собрано на едином общем приводе. Шины подстанции подключаются на входные вывода выключателя, а отходящего присоединения — на выводные.

Внутри вакуумной дугогасительной камеры работают силовые контакты, прижимаемые между собой так, чтобы обеспечить минимальное переходное сопротивление и надежное прохождение токов как нагрузки, так и аварии.

Верхняя часть контактной системы стационарно закреплена, а нижняя под действием усилия привода способна перемещаться строго в осевом направлении.

На картинке видно, что контактные пластины расположены в вакуумной камере и приводятся в движение тягами, управляемыми силами натяжения пружин и катушек электромагнитов. Вся эта конструкция расположена внутри системы изоляторов, исключающих возникновение токов утечек.

Стенки вакуумной камеры выполнены из очищенных металлов, сплавов и специальных составов керамики, обеспечивающих герметичность рабочей среды в течение нескольких десятилетий. Для исключения попадания воздуха при перемещениях подвижного контакта установлено сильфонное устройство.

Якорь электромагнита постоянного тока способен двигаться на замыкание силовых контактов или их разрыв за счет смены полярности подаваемого на обмотку напряжения. Постоянный круговой магнит, встроенный в конструкцию привода, удерживает подвижную часть в любом сработанном положении.

Система пружин обеспечивает создание оптимальных скоростей передвижения якоря при коммутациях, исключения дребезга контактов и возможностей пробоев конструкции стенок.

Внутри корпуса выключателя собрана кинематическая и электрическая схемы с синхронизирующим валом и дополнительными блок-контактами, обеспечивающими возможности контроля и управления положением выключателя в любом состоянии.

По своим функциональным задачам вакуумный выключатель ничем не отличается от других аналогов высоковольтного оборудования. Он обеспечивает:

1. надежное прохождение номинальных электрических мощностей при длительной работе;

2. возможности гарантированных коммутаций оборудования электротехническим персоналом в ручном или автоматическом режиме при оперативных переключениях для изменений конфигурации действующей схемы;

3. автоматическую ликвидацию возникающих аварий за минимально возможное время.

Принципиальное отличие вакуумного выключателя состоит в способе гашения электрической дуги, возникающей при разъединении контактов во время отключения. Если у его аналогов для этого создается среда сжатого воздуха, масла или элегаза, то здесь работает вакуум.

Принцип гашения дуги в силовой схеме

Обе контактных пластины работают в среде вакуума, образованного за счет откачки газов из сосуда дугогасительной камеры до 10 -6 ÷10 -8 Н/см2. При этом создается высокая электрическая прочность, характеризующаяся усиленными диэлектрическими свойствами.

С началом движения приводом контактов на разъединение между ними появляется промежуток, сразу содержащий вакуум. Внутри него начинается процесс испарения нагретого металла контактных площадок. Через эти пары продолжает протекать ток нагрузки. Он инициирует образование дополнительных электрических разрядов, создающих дугу в среде вакуума, продолжающую развиваться за счет испарения и отрыва паров металла.

Под действием приложенной разности потенциалов образованные ионы движутся в определенном направлении, создавая плазму.

В ее среде продолжается протекание электрического тока, идет дальнейшая ионизация.

Поскольку выключатель работает с переменным электрическим током, то его направление в течение каждого полупериода меняется на противоположное. При переходе синусоиды через ноль ток отсутствует. За счет этого дуга резко гаснет и обрывается, а отторгнутые ионы металла прекращают выделяться и за 7÷10 микросекунд полностью оседают на ближайших поверхностях контактов или остальных частях дугогасящей камеры.

В этот момент электрическая прочность промежутка между силовыми контактами, заполненная вакуумом, практически мгновенно восстанавливается, чем обеспечивается окончательное отключение тока нагрузки. В следующем полупериоде синусоиды электрическая дуга возникнуть уже не может.

Таким образом, для прекращения действия электрической дуги в среде вакуума при размыкании силовых контактов достаточно переменному току сменить свое направление.

Технологические особенности различных моделей

Конструкции вакуумных выключателей создаются для длительной работы на открытом воздухе или в закрытых сооружениях. Устройства наружной установки изготавливаются с цельнолитыми полюсами, выполненными с изоляцией из кремнийорганических материалов, а для внутренней работы применяют литые компаунды эпоксидных составов.

Вакуумные камеры в заводских условиях изготавливают съемными, оптимально настроенными для установки в литом корпусе. Внутри них уже размещены силовые контакты из специальных сортов легированных сплавов. Они, благодаря примененному принципу работы и конструкции, обеспечивают мягкое гашение электрической дуги, исключают возможности образования перенапряжений в схеме.

Универсальный электромагнитный привод используется во всех конструкциях вакуумных выключателей. Он удерживает силовые контакты в замкнутом или отключенном состоянии за счет энергии мощных магнитов.

Коммутация и фиксация контактной системы осуществляется положением «магнитной защелки», переключающей цепь магнитов на воссоединение или отключение подвижного якоря. Встроенные пружинные элементы позволяют осуществлять ручные переключения электротехническому персоналу.

Для управления работой вакуумным выключателем используются типовые релейные схемы или электронные, микропроцессорные блоки, которые могут быть расположены непосредственно в корпусе привода или выполнены выносными устройствами в отдельных шкафах, блоках или на панелях.

Преимущества и недостатки вакуумных выключателей

К достоинствам относят:

относительную простоту конструкции;

пониженное потребление электроэнергии для производства переключений;

удобство ремонта, заключающееся в возможности блочной замены, вышедшей из строя, дугогасительной камеры;

способность выключателя работать при любой ориентации в пространстве;

повышенную стойкость к коммутационным нагрузкам;

стойкость к возникновению пожара и взрывов;

тихую работу при переключениях;

высокую экологичность, исключающую загрязнение атмосферы.

Недостатками конструкций являются:

относительно низкие допустимые токи номинальных и аварийных режимов;

появление коммутационных перенапряжений во время отключений низких индуктивных токов;

пониженный ресурс дугогасящего устройства по отношению к ликвидации токов коротких замыканий.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Изоляторы и опции

АО «ПО Элтехника» производит и предлагает КРУ/ КСО-строительным заводам следующую номенклатуру для производства ячеек среднего напряжения:

Опорные изоляторы и опорные изоляторы с емкостным делителем на напряжение 10кВ;
Опорные изоляторы и опорные изоляторы с емкостными делителями на напряжение 17,5кВ;
Опорные изоляторы и опорные изоляторы с емкостным делителем на напряжение 20кВ;
Проходные изоляторы на токи 630А и 1250А;
Блок индикации напряжения и устройство для фазировки;
Проходные изоляторы для КРУ на токи до 3150А.

Изоляторы из эпоксидного компаунда, изготовленные АО «ПО Элтехника», обладают высокими техническими показателями:

Механической прочностью при изгибе и кручении;
Стойкостью к динамическим нагрузкам;
Электрической прочностью;
Гидрофобностью;
Стабильностью габаритно-присоединительных размеров.

Изолятор опорный типа ИО У3

Опорный изолятор ИО У3 предназначен для надежного удерживания токоведущих элементов в электротехнических устройствах среднего напряжения.

Изолятор опорный типа ИО-С УЗ

Опорный изолятор ИО-С У3 предназначен для надежного удерживания токоведущих элементов в электротехнических устройствах среднего напряжения. Благодаря емкостному делителю напряжения, встроенному в корпус, устройство позволяет получать сигнал о наличии напряжения на присоединенном токоведущем элементе. Данный сигнал отображается на блоке индикации напряжения.

Блок индикации напряжения

Блок индикации напряжения переменного тока сигнализирует о наличии рабочего напряжения в главных токоведущих цепях электротехнического устройства 6–10 кВ. Блок индикации напряжения применяется совместно с опорными изоляторами типа ИОС УЗ.

Устройство для фазировки

Устройство предназначено для проверки правильности подключения кабелей по фазам. Устройство подключается к стационарным блокам индикации напряжения. Устройство обеспечивает полную безопасность персонала при проведении фазировки кабелей под рабочим напряжением.

Читать еще: Выключатель закрыт шкафом что делать

Изолятор проходной типа Т 5-75 УЗ

Проходной изолятор Т 5-75 У3 с токопроводом предназначен для пропускания электрического тока напряжением до 10 кВ через металлическую перегородку, находящуюся под другим электрическим потенциалом. Изолятор поставляется в комплекте с латунными гайками для крепления токоведущих шин.

Изолятор проходной типа Д 5-75 У3

Проходной изолятор Д 5-75 У3 предназначен для изоляции токоведущих шин на напряжение до 10 кВ, проходящих через перегородку, имеющую другой электрический потенциал.

Изолятор проходной типа Д 1-75-1250 УЗ

Проходной изолятор Д 1-75-1250 У3 предназначен для изоляции разъемных соединений главных цепей в ячейках КРУ с выкатными элементами. Изолятор рассчитан на ток до 1250 А, ток термической стойкости 31,5 кА. Выпускается в двух вариантах исполнения центральной резьбовой втулки: М10 и М16.

Изолятор проходной типа Д 1-75-1600 УЗ

Проходной изолятор Д 1-75-1600 У3 предназначен для изоляции разъемных соединений главных цепей в ячейках КРУ с выкатными элементами. Изолятор рассчитан на ток до 1600 А, ток термической стойкости 40 кА.

Изолятор проходной типа Д 1-75-2000 УЗ

Проходной изолятор Д 1-75-2000 У3 предназначен для изоляции разъемных соединений главных цепей в ячейках ьКРУ с выкатными элементами. Изолятор рассчитан на ток до 2000 А, ток термической стойкости 40 кА. Выпускается в двух вариантах исполнения центральной резьбовой втулки: М16 и М20.

Изолятор проходной типа Д 1-75-3150 УЗ

Проходной изолятор Д 1-75-3150 У3 предназначен для изоляции разъемных соединений главных цепей в шкафах КРУ с выкатными элементами. Изолятор рассчитан на ток до 3150 А, ток термической стойкости 40 кА.

Шина для автоматов (Гребенки). Виды и применение. Особенности

Во время сборки и монтажа распределительных щитов возникает множество сложных моментов, особенно при подключении групп автоматов и защитных устройств. Существуют различные приспособления, значительно упрощающие эту работу, к примеру шина для автоматов (гребенка). До недавнего времени для подключения нескольких электрических автоматов в щитке от одной линии питания, электромонтеру приходилось изготавливать несколько перемычек из изолированного провода заданного сечения.

Соединения перемычками

Этот способ соединения между собой автоматов имеет серьезный недостаток в том, что при выходе из строя одной перемычки, следующие за ней автоматические выключатели, не будут получать электроэнергию. Такая ситуация может произойти в результате некачественного контакта перемычки и ее отгорания.

Также в качестве недостатков соединения самодельными перемычками можно отметить:

Значительное повышение времени установки, так как необходимо отмерять куски проводов по длине, изгибать их, очищать от изоляции, опрессовать наконечники.
Нарушение эстетики внешнего вида в распределительном щите из-за большого количества проводов.
Проводные перемычки часто мешают установке устройств, которые должны находиться выше автоматов на DIN-рейке.

Такую ситуацию может исключить шина для автоматов, которая специально разработана для соединения группы параллельных устройств в виде устройств защитного отключения или автоматических выключателей. Ее часто называют гребенкой или гребенчатой соединительной шиной, из-за ее внешнего вида.

Особенности конструкции и виды

Однополюсная шина для автоматов имеет простое устройство, состоящее из медной шины (а) и изолятора (b).

Гребенки делятся в зависимости от типа подключаемых устройств на следующие виды:

Однополюсные.

Двухполюсные.

Трехполюсные.

Четырехполюсные.

Количество пластин в гребенчатой шине соответствует числу полюсов. Каждый вид соединительных шин применяется для своих целей. Например, однополюсные соединители применяют для подключения 1-фазных автоматов, а 4-полюсные – для 3-фазных устройств на четыре полюса (3 фазы + ноль).

Существуют гребенки с разным шагом: 18 мм и 27 мм. С меньшим шагом служат для подключения одномодульных автоматов. Ширина одного модуля равна 18 мм. Гребенки с шагом 27 мм предназначены для подключения автоматических выключателей в 1,5 модуля (18 х 1,5 = 27 мм).

Соединительные шины рассчитаны на установку большого количества автоматов, и имеют число выводов от 12 до 60, ввиду чего их использование для соединения 2-х автоматических выключателей будет нецелесообразно и нерационально. Обычно шина для автоматов используется для сборки больших распределительных щитов.

Виды отводов

Существует два вида отводов соединительных гребенок:

Штыревые , обозначаются «pin». Такие отводы применяются значительно чаще, так как они подходят под большинство устройств.

Вилочные , маркируются «fork».

Вилочные отводы используют гораздо реже, так как для них необходим специальный зажим, имеющийся далеко не у всех подключаемых устройств.

Сечение отводов соединительных гребенок обычно составляет 16 мм 2 , чего вполне хватает для величины потребляемого тока в 63 ампера.

При выборе соединительных гребенок необходимо учитывать следующие особенности конструкции. Для каждого вида подключаемых устройств подходит только определенная модель шины. Если пытаться установить соединитель, который не соответствует устройству, то отводы могут не полностью войти в гнезда, и часть их будет открыта, что создает определенную опасность для человека. Например, устройства АВВ обычно производят двух серий: S200 и более простое исполнение S200L. Для каждого из них подходит своя шина для автоматов: для S200 подходит PSH, а для S200L лучше использовать PS.

Китайские соединительные гребенки могут не соответствовать стандартам по размеру шага отводов, что приведет к невозможности их установки. Поэтому не стоит экономить на качестве таких изделий. В таких случаях рекомендуется получить консультацию специалиста.

Достоинства:

В распределительном щите значительно уменьшается количество проводов, что отражается на внешнем виде и аккуратности установки устройств.
Упрощается ремонт и обслуживание электрических устройств в распределительном щите, так как проще отследить схему их соединения.
Выдерживает нагрузку величиной до 63 ампер.
Высокое качество соединений, исключающих чрезмерное нагревание мест контакта, и появление различных проблем.

Недостатки:

При проведении ремонта или обслуживания устройств требуется отключать питание всех подключенных устройств, что создает определенные неудобства.
Затруднительное проведение модернизации устройства щита. Если требуется установка дополнительного устройства, то нужна замена соединительной гребенки, либо установка переходной перемычки, что отрицательно повлияет на качество контакта.
Для замены одного сгоревшего автоматического выключателя потребуется ослабление крепления контактов на всех устройствах, иначе не получится демонтировать шину.
Необходимость в установке соединительных шин одного производителя совместно с подключаемым устройством, так как разные производители часто допускают расхождение в габаритных и установочных размерах отводов, что приведет к невозможности электрического подключения.
Подключение автоматов такой соединительной шиной обойдется гораздо дороже, по сравнению с применением самодельных перемычек из провода. Это в основном относится к продукции известных брендов.
Нецелесообразно использовать соединительную гребенку для подключения одного или двух автоматов, так как она рассчитана на число модулей более шести.

Как устанавливается шина для автоматов

Если вы хотите подключить меньше автоматических выключателей, чем имеется отводов у соединительной шины, то нужно отрезать лишние отводы. Это можно выполнить любым подручным инструментом, например, ножовкой по металлу. Изолятор и шины лучше отрезать по отдельности, так как изолятор лучше сделать несколько длиннее самой шины на пару сантиметров. Это даст возможность обеспечить защиту от короткого замыкания.
На края изолятора рекомендуется установить специальные заглушки, входящие в комплект набора соединительной шины. Если заглушек в комплекте не предусмотрено, то можно воспользоваться обычной изоляционной лентой.
Процедура подключения гребенки обычно не вызывает трудностей даже у начинающих электромонтеров. Шину необходимо вставить сверху подключаемых устройств. При этом все отводы должны вставиться в соответствующие контактные гнезда.

Далее следует затянуть винты крепления контактов. От этого зависит качество соединения и дальнейшая безопасная эксплуатация устройств.

Ввод питания подключается на одном из концов соединительной гребенки.
Затем подключают провода к потребителям энергии.
После проверки правильности всех подключений сотрудник энергоснабжающей организации должен подать питание на распределительный щит, после чего работа считается оконченной.

Читать еще: Защитные рамки двойной выключатель

Как выполнить ответвление кабеля в этажном щите?

При проектировании жилых домов нужно знать не только нормы проектирования, но и понимать, как монтажники будут выполнять то или иное проектное решение. В данной статье расскажу, как выполнить ответвление от магистрального провода в этажном щите.

Самое главное, что мы должны знать про ответвление проводов от магистральной распределительной линии в жилом доме, так это то, что ответвление должно выполняться без разрыва магистрального провода для повышения надежности электроснабжения.

Мне известны 2 способа реализации данной задачи без применения каких-либо эксклюзивных и дорогих изделий. Когда вы проектируете бюджетные объекты, то должны также ориентироваться в ценах на электромонтажные изделия и материалы.

1 Использование ответвительных сжимов (орехов).

Ответвительный сжим – самое дешевое решения для организации ответвления без разрыва магистрального проводника. Стоит ответвительный сжим около 0,5$. Для ответвления в этажном щите требуется 5 таких сжимов: L1, L2, L3, N, PE.

Ответвительный сжим (орех)

Однако, тема ответвления не заканчивается на ответвительном сжиме, нужно еще организовать подвод ко всем квартирам.

Обычно в каждом щите присутствуют шины N, PE и с подключением данных проводников не должно возникать проблем. Если этажный щит на 2-3 квартиры, то здесь тоже нет никаких трудностей завести отходящий фазный проводник на вводной коммутационный аппарат отдельной квартиры.

Обычно в этажном щите нет общего аппарата, который позволяет отключить все квартиры, хотя я считаю, что такой аппарат нужно ставить, т.к. он будет полезен в обслуживании этажного щита и упростит подключение квартир к магистрали, если потребуется подключить 2 квартиры к одной фазе. Например, ВН-32 3Р на 100А стоит около 5$.

Но, если у нас будет этажный щит на 4 квартиры, «шлейфом» подключать 2 квартиры – не самое лучшее решение.

В такой ситуации как раз может выручить вводной рубильник, подключив 2 провода на фазу. Но, куда его ставить в этажном щите? В отсеке со счетчиками достаточно места, думаю, не будет проблем его там установить. В общем, от идеи установки общего рубильника в этажном щите на 4 квартиры я отказался.

Щит этажный с вводным рубильником

В комментариях писали, что есть этажные щиты с общим отключающим аппаратом, если вы знаете такие, то напишите хотя бы производителя, именно щит, где предусмотрено специальное место для его установки.

Однако, в паспорте на этажный щит торговой марки ЕКФ я нашел очень интересную фразу в разделе комплектность: пластины на изоляторах для подключения магистральных проводников. Я стал уточнять, что из себя представляют данные пластины. И здесь техподдержка ЕКФ была просто на высоте. Во многом благодаря им и появилась данная статья. Мне ответили не только на все вопросы, но даже прислали фотографии этажного щита, где наглядно можно увидеть пластины для подключения квартир в щите.

Щит этажный с пластинами на изоляторах для подключения

Нижняя шина позволяет подключить 4 отходящих провода, т.е. является шиной N. Две шины имеют по одному зажиму и одна шина позволяет подключить 2 квартиры на одну фазу. Я считаю это отличное решение для этажного щита.

Кстати, должен сказать, что некоторые производители в комплект этажного щита включают даже ответвительные сжимы. Но я не надеюсь на то, что подрядная организация купит именно тот этажный щит, что заложен в проекте, поэтому ответвительные сжимы предусматриваю отдельно.

Клемма КСВ 16-50

Если в комплекте этажного щита отсутствуют пластины для подключения проводов, то, как вариант, можно применить двойные клеммы типа КСВ 16-50. Стоит одна такая клемма около 2,5$.

2 Использование распределительных блоков проходных РБП.

Ответвление без разрыва магистрального провода можно выполнить и при помощи распределительных блоков проходных типа РБП. Крепится он на дин-рейку и позволяет организовать 4 ответвления.

Распределительный блок проходной РБП

Шикарное решение для этажного щита. Единственный недостаток по сравнению с ответвительными сжимами – цена. 1 блок РБП стоит 4-7$ в зависимости от сечения магистральной линии.