Что такое вакуумная коммутационная аппаратура?

Что такое вакуумная коммутационная аппаратура?

Определение вакуумной коммутационной аппаратуры

Вакуумная коммутационная аппаратура определяется как тип электрической коммутационной аппаратуры, использующей вакуум в качестве среды для гашения дуги, что обеспечивает высокую надежность и низкое техническое обслуживание.

Диэлектрическая прочность

Для заданного зазора между контактами вакуум обеспечивает диэлектрическую прочность примерно в восемь раз выше, чем воздух, и в четыре раза выше, чем SF6 при давлении в один бар. Благодаря высокой диэлектрической прочности, зазор между контактами вакуумного выключателя может быть очень маленьким. В этом маленьком зазоре безопасное гашение дуги возможно благодаря высокой диэлектрической прочности, а также быстрому восстановлению диэлектрических свойств вакуума после полного прерывания дуги до его полного значения диэлектрической прочности при нулевом токе. Это делает вакуумную коммутационную аппаратуру наиболее подходящей для переключения конденсаторов.

Низкая энергия дуги

Энергия, рассеиваемая во время дуги в вакууме, составляет примерно одну десятую от энергии, рассеиваемой в масле, и одну четвертую от энергии, рассеиваемой в SF6. Низкое рассеяние энергии обусловлено коротким временем прерывания и малой длиной дуги, которые являются результатом малого зазора между контактами. Это означает, что вакуумная коммутационная аппаратура испытывает минимальное изнашивание контактов, что делает ее практически не требующей технического обслуживания. Кроме того, для прерывания тока в вакуумном выключателе требуется меньше энергии по сравнению с воздушным выключателем и масляным выключателем.

Простой приводной механизм

В выключателях на SF6, масле и воздухе движение контактов сильно сопротивляется за счет высоко сжатой среды камеры гашения дуги. Однако в вакуумной коммутационной аппаратуре нет среды, и движение контактов значительно меньше из-за малого зазора между ними, поэтому требуется гораздо меньше энергии для привода. Поэтому простой пружинный механизм вполне достаточен для этой системы коммутационной аппаратуры, не требуется гидравлический или пневматический механизм. Простой приводной механизм обеспечивает высокий механический ресурс вакуумной коммутационной аппаратуры.

Быстрое гашение дуги

При открывании контактов в условиях протекания тока между ними образуется металлический пар, который обеспечивает путь для продолжения протекания электрического тока до следующего нулевого значения тока. Этот феномен также известен как вакуумная дуга. Эта дуга гаснет близко к нулевому значению тока, и проводящий металлический пар в течение микросекунд повторно конденсируется на поверхности контактов. Наблюдается, что только 1% пара повторно конденсируется на боковой стенке камеры дуги, а 99% пара повторно конденсируется на поверхности контактов, откуда он был испарен.

Из вышеизложенного становится ясно, что диэлектрическая прочность вакуумной коммутационной аппаратуры восстанавливается очень быстро, а износ контактов практически незначителен.

До 10 кА дуга в вакуумной коммутационной аппаратуре остается рассеянной, появляясь как паровая разрядка на всей поверхности контактов. При токах выше 10 кА дуга концентрируется в центре поверхности контактов из-за своего магнитного поля, вызывая перегрев. Эту проблему можно решить, спроектировав поверхности контактов таким образом, чтобы дуга могла перемещаться по всей площади. Производители используют различные конструкции для достижения этого, обеспечивая минимальное и равномерное изнашивание контактов.