Вакуумный выключатель: основные требования, технические параметры

Вакуумный выключатель  — это выключатель, контакты которого размыкаются и замыкаются в оболочке с высоким вакуумом (определение согласно ГОСТ Р 52565-2006).

Вакуумный выключатель
Пример вакуумного выключателя

Основные (номинальные) параметры

К номинальным параметрам вакуумного выключателя относятся:

  • номинальное напряжение вакуумного выключателя — Uном (соответствующее ему наибольшее рабочее напряжение вакуумного выключателя — Uн.р);
  • номинальный ток вакуумного выключателя — Iном;
  • номинальный ток отключения вакуумного выключателя — Iо, ном;
  • номинальное напряжение цепей управления и вспомогательных цепей привода — Uп, ном.

Значения номинальных параметров вакуумного выключателя выбирают из ряда стандартных значений, приведенных в таблице 1.

Обозначение параметраЗначение параметра
Uном / Uн.р, кВ3/3,6; 6/7,2; 10/12; 15/17,5; 20/24; 24*/26,5; 27*/30; 35/40,5; 110/126; 150/172; 220/252; 330/363; 500/525; 750/787
Iном , А200; 400; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3150; 4000; 5000; 6300; 8000; 10000; 12500; 16000; 20000; 25000; 31500
Iо, ном , кА2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250
Uп, ном , ВДля постоянного тока — 24; 48; 110; 220
Для переменного тока (однофазного и трехфазного) частоты 50 Гц — 100**; 120; 230; 400

Примечания к таблице 1:

* Только для выключателей, предназначенных для цепей генераторов.

** Номинальное вторичное напряжение трансформатора напряжения, используемого для питания вспомогательных цепей выключателя (привода).

Технические требования

Требования к электрической прочности изоляции.

Нормированные испытательные напряжения изоляции вакуумных выключателей – по ГОСТ 1516.3.

Длина пути утечки внешней изоляции и степень загрязнения изоляции (I, II, II*, III, IV) по ГОСТ 9920 для вакуумных выключателей категории размещения 1 должны быть указаны в ТУ и эксплуатационных документах.

Требования к нагреву.

Требования в отношении нагрева вакуумных выключателей в продолжительном режиме — по ГОСТ 8024.

Установленные ГОСТ 8024 наибольшие допустимые температуры нагрева частей аппаратов и соответствующие превышения температуры не должны быть превышены при следующих условиях:

  • а) для главной цепи — при токе, равном Iном;
  • б) для обмоток электромагнитов цепей управления и вспомогательных цепей, предназначенных для продолжительного режима, и для обмоток минимальных расцепителей напряжения — при напряжении на выводах, равном 1,1 Uп, ном;
  • в) для обмоток максимальных расцепителей тока, встроенных в привод, при наименьшей уставке отключающего тока для данного исполнения расцепителя — при токе, равном: 5,5 А — для исполнения с наименьшей уставкой 5 А; 10 А — для исполнения с наименьшей уставкой 10 А и более;
  • г) для контактов, контактных зажимов и других элементов вспомогательных цепей, предназначенных для работы в продолжительном режиме, — при токе 10 А; для элементов цепей с малым потреблением (до 0,5 А) — при токе 1 А.

Наибольшие допустимые температуры и соответствующие превышения температур обмоток и других элементов вспомогательных цепей (кроме электродвигателей), предназначенных для кратковременного режима (только в процессе операции включения или отключения вакуумного выключателя), должны соответствовать требованиям ГОСТ 8024 после 10-кратного срабатывания при напряжении на выводах, равном 1,1 Uп, ном (для обмоток включающих электромагнитов приводов зависимого действия — при напряжении Uп, ном), при интервале между моментами подачи напряжения 10 с или, если конструкция не позволяет обеспечить интервал 10 с, — при минимально возможном интервале.

Если в цепи обмоток или в цепи таких элементов отсутствуют блок-контакты или другие коммутационные устройства, автоматически снимающие импульс на срабатывание, то обмотки должны выдерживать приложение напряжения 1,1 Uп, ном один раз в течение 15 с.

Наибольшие допустимые температуры и соответствующие превышения температур частей электродвигателей приводов должны соответствовать требованиям ГОСТ 183 после 10-кратного срабатывания привода при напряжении на зажимах двигателя, равном Uп, ном, с минимально возможными интервалами времени между моментами подачи напряжения.

Требования к механической работоспособности.

Вакуумный выключатель должен выполнять следующие механические операции и (или) циклы операций при условиях, указанных ниже, и с характеристиками работы механизма выключателя, обеспечивающими нормированные параметры коммутационной способности выключателя:

  • а) включение (В);
  • б) отключение (О);
  • в) включение-отключение (ВО), в том числе без преднамеренной выдержки времени между В и О;
  • отключение-включение (ОВ) при любой бесконтактной паузе, начиная от tбк, соответствующей tбт .
  • д) отключение-включение-отключение (ОВО) с интервалами между операциями согласно требованию перечислений в) и г).

Требуемые характеристики работы механизма вакуумного выключателя с предельными отклонениями от их нормированных значений должны указываться в ТУ и эксплуатационных документах.

Примечание — Требования перечислений г) и д) относятся только к вакуумным выключателям, предназначенным для работы при автоматическом повторном включении (АПВ).

Отключение вакуумного выключателя должно обеспечиваться при напряжении на зажимах цепи управления отключением в диапазоне, ограниченном нижним и верхним пределами (в процентах номинальных значений указанных величин):

  • а) при питании электромагнитов постоянным током — от 70% до 110%;
  • б) при питании электромагнитов переменным током, а также постоянным током при подключении электромагнитов к сети переменного тока через выпрямительные устройства — от 65% до 120%.

Собственные времена отключения и включения вакуумного выключателя, разновременность замыкания и размыкания контактов полюсов и разрывов следует указывать в эксплуатационных документах.

При отсутствии специальных указаний наибольшая разница между моментами замыкания контактов полюсов при включении не должна превышать 0,005 с, наибольшая разница между моментами размыкания контактов полюсов вакуумных выключателей при отключении не должна превышать 0,0033 с, наибольшая разница между моментами размыкания контактов разрывов одного полюса для вакуумных выключателей с несколькими разрывами при отключении не должна превышать 0,0025 с.

При необходимости в ТУ и эксплуатационных документах следует также указывать требуемые значения с допустимыми отклонениями для скоростей включения и отключения вакуумного выключателя, электрических сопротивлений и токов потребления электромагнитов включения и отключения, контактного нажатия пружин размыкаемых контактов, а также минимального напряжения, минимального давления и минимального натяжения пружин, при которых обеспечивается выполнение вакуумным выключателем операций отключения и включения.

Вакуумные выключатели категории размещения 1 должны нормально работать в условиях гололеда при толщине корки льда до 20 мм и ветре скоростью до 15 м/с, а при отсутствии гололеда — при ветре со скоростью до 40 м/с.

Требования к стойкости при сквозных токах короткого замыкания.

Вакуумный выключатель во включенном положении должен выдерживать без повреждений, могущих препятствовать его исправной работе, электродинамическое и термическое воздействие сквозных токов короткого замыкания с параметрами вплоть до следующих нормированных значений:

  • а) наибольший пик (ток электродинамической стойкости) iд , значение которого должно быть не менее 2,5 Iо, ном;
  • б) среднеквадратичное значение тока за время его протекания (ток термической стойкости) IТ, значение которого должно быть не менее Iо, ном;
  • в) время протекания тока (время короткого замыкания) tк,з, которое рекомендуется выбирать из ряда: 1, 2 или 3 с.

Обмотки и другие элементы цепей максимального расцепителя тока, встроенных в привод, должны при подтянутом якоре выдерживать без повреждений протекание тока, равного 150 А, в течение 1 с — для расцепителей мгновенного действия на уставке отключающего тока менее 80 А и в течение 2 с — для расцепителей с выдержкой времени, а обмотки электромагнитов расцепителей мгновенного действия на уставке отключающего тока 80 А и более должны выдерживать протекание тока 250 А в течение 1 с.

Требования к конструкции.

  • Контактные зажимы выводов вакуумного выключателя должны соответствовать требованиям ГОСТ 10434, ГОСТ 21242 и ГОСТ 24753.
  • Выключатель (полюс выключателя) должен иметь контактную площадку для подсоединения заземляющего проводника и заземляющий зажим (зажимы) по ГОСТ 21130 и ГОСТ 12.2.007.3 с указанием знака заземления.
  • Металлические части, подвергающиеся воздействию климатических факторов внешней среды, при необходимости должны иметь защитные покрытия с учетом условий эксплуатации по ГОСТ 15150 и срока службы изделия.
  • Выключатель (полюс выключателя) должен иметь указатель включенного и отключенного положений, выполненный в соответствии с ГОСТ 12.3.007.3.
  • В выключателях должны быть установлены счетчики числа срабатываний.
  • Вакуумные выключатели должны иметь коммутирующие контакты для внешних вспомогательных цепей в количестве не менее 12, установленные в местах, доступных для осмотра и ремонта.
  • Конструкция вакуумных выключателей климатических исполнений ХЛ и УХЛ должна в дополнение к требованиям настоящего стандарта соответствовать требованиям ГОСТ 17412.
  • Внутренние элементы вакуумных выключателей категории размещения 1 (изоляции, механизмы, электрические устройства и др.) должны быть защищены от попадания в них атмосферных осадков.
  • Вакуумные выключатели категории размещения 1 или 2, имеющие внутренние изоляционные полости, не заполненные постоянно изоляционной жидкостью или сжатым газом, должны иметь устройства (например вентиляционное, нагревательное или осушительное) для исключения конденсации влаги (при колебаниях температуры окружающего воздуха), которая может вызвать перекрытия изоляции.
  • Выключатели, требующие применения подогрева при пониженных температурах окружающего воздуха, должны иметь подогревательные устройства – одно- или многоступенчатые и средства для их ручного или автоматического включения и отключения. Температура окружающего воздуха, при которой включают эти устройства (ступени), должна быть указана изготовителем в эксплуатационных документах.

Число коммутирующих контактов для внешних цепей, в том числе замыкающих, размыкающих и переключающих, должно быть указано в ТУ и в эксплуатационных документах изготовителя.

В вакуумных выключателях герметичность дугогасительных камер и необходимое давление остаточных газов в них должны обеспечиваться конструкцией и технологией изготовления, в результате чего достигается сохранение электрической прочности между разомкнутыми контактами в течение всего срока службы и не требуется постоянного автоматического контроля вакуума.

Значения остаточного давления газов в вакуумных дугогасительных камерах должны быть указаны в технических документах.

Список использованной литературы

  • ГОСТ Р 52565-2006