Повний гід з принципів роботи високовольтних та середньовольтних вимикачів
Що таке пружинний привід у високовольтних і середньовольтних вимикачах?
Пружинний привід є важливою складовою частиною високовольтних і середньовольтних вимикачів. Він використовує потенційну енергію пружності, накопичену в пружинах, для виконання операцій відключення та ввімкнення вимикача. Пружину заряджає електродвигун. Коли вимикач спрацьовує, збережена енергія вивільняється для переміщення рухомих контактів.
Основні характеристики:
Пружинний привід використовує еластичну енергію, накопичену в пружинах.
Він ініціює операції відключення та ввімкнення вимикача.
Пружину заряджає двигун, який під час роботи вивільняє накопичену енергію для приведення в рух рухомих контактів.
Як працює гідравлічний привід у високовольтних вимикачах?
Гідравлічний привід у високовольтних вимикачах використовується для відкриття або закриття контактів вимикача. Він працює на основі гідравлічної динаміки рідини для керування рухом вимикача. Коли потрібно виконати операцію, вивільняється гідравлічний тиск, що призводить до відкриття або закриття контактів за необхідністю. Нестисливість і рухливість гідравлічних систем роблять їх ідеальними для забезпечення швидкого та потужного руху, необхідного для комутації високої напруги.
Примітка: нижче наведено схему принципу гідравлічно-пружинного приводу. Серія HMB є добре відомим новатором у цій технології.
Основні характеристики:
Гідравлічний привід використовує динаміку рідини для керування роботою вимикача.
Гідравлічний тиск вивільняється для відкриття або закриття контактів за потреби.
Нестисливість системи та характеристики потоку роблять її придатною для швидких операцій із високим зусиллям у ВВ застосуваннях.
Яка роль моторних приводів у високовольтних вимикачах?
Моторні приводи використовуються у високовольтних вимикачах для керування комутаційними операціями. Цей привід використовує електродвигун для зарядження пружини або безпосереднього приведення в рух рухомих частин. Двигун обертається, щоб накрутити пружину або перемістити компоненти, тим самим відключаючи або вмикаючи коло. Така конструкція забезпечує високу точність і контроль, що є важливим для управління системами високої напруги.
Примітка: після того, як ABB представила моторний привід, декілька вітчизняних компаній (наприклад, PG) розробили подібні конструкції понад десять років тому. Однак більшість таких проектів згодом були припинені і сьогодні майже не зустрічаються.
Основні характеристики:
Моторний привід використовує електродвигун для керування роботою вимикача.
Двигун заряджає пружину або безпосередньо переміщує компоненти для відключення або ввімкнення кола.
Він забезпечує високу точність і контроль, необхідні для застосувань у мережах високої напруги.
Магнітні приводи у середньовольтних вимикачах
Магнітний привід у середньовольтних вимикачах використовує магнітну силу для керування вимикачем. Він включає соленоїд — котушку, яка створює магнітне поле при проходженні через неї струму. Коли система активується, магнітне поле швидко відтягує контакти один від одного, перериваючи коло. Цей привід є надзвичайно надійним і забезпечує швидке спрацьовування, що робить його особливо придатним для застосувань у мережах середньої напруги.
Основні характеристики:
Магнітний привід використовує силу, створену магнітним полем, для керування вимикачем.
Він включає соленоїд (котушку), який створює магнітне поле при подачі живлення.
Магнітна сила швидко розділяє контакти, забезпечуючи швидку та надійну роботу, ідеальну для систем СН.
Як впливає вибір приводу на продуктивність вимикача?
Вибір приводу значно впливає на продуктивність вимикача. Кожен тип — пружинний, гідравлічний, моторний і магнітний — має унікальні переваги та підходить для різних рівнів напруги та застосувань.
Пружинні приводи широко використовуються завдяки своїй простоті та надійності.
Гідравлічні приводи забезпечують точне та потужне керування, ідеально підходять для застосувань у мережах високої напруги.
Моторні приводи забезпечують високу точність і програмованість.
Магнітні приводи є надзвичайно надійними з коротким часом реакції, ідеальні для вакуумних вимикачів середньої напруги.
Остаточно, вибір залежить від конкретних вимог застосування, включаючи рівень напруги, умови навантаження та екологічні фактори.
Підсумок:
Вибір механізму функціонування значно впливає на продуктивність автомату.
Кожен тип (пружинний, гідравлічний, приводимий в дію мотором, магнітний) має відмінні переваги для різних напруг і застосувань.
Вибір повинен базуватися на специфічних потребах застосування, а не лише на вартості.
Майбутні тенденції в механізмах функціонування автоматів
З поступовим розвитком технологій можна очікувати інновацій, які визначать майбутнє механізмів функціонування:
Наукові досягнення в області матеріалознавства можуть призвести до створення більш довговічних та ефективних пружин для пружинних механізмів.
Покращення гідравлічних технологій можуть забезпечити більш точні та надійні системи.
Технології двигунів можуть дозволити створення менших, більш енергоекономних приводів.
Магнітні технології можуть бути покращені для швидшого та більш надійного актування.
Ці досягнення призведуть до створення більш ефективних, компактних та надійних механізмів функціонування.
Підсумок:
Технологічний прогрес визначатиме майбутнє механізмів функціонування.
Досягнення в області матеріалів, гіdraulіки, двигунів та магнетики покращать продуктивність.
Майбутні механізми будуть більш ефективними, надійними та компактними.
Вимоги до обслуговування різних механізмів функціонування автоматів
Необхідності у обслуговуванні залежать від типу механізму:
Пружинні механізми: Потрібна регулярна перевірка та змащення для забезпечення цілісності пружини та механічної плавності.
Гідравлічні механізми: Необхідні періодичні перевірки на предмет витоку масла та стану робочої рідини; ущільнення та клапани можуть вироблятися з часом.
Приводимі в дію мотором механізми: Потрібна перевірка стану двигуна, щіток (якщо застосовуються) та електричних з'єднань.
Магнітні механізми: Зазвичай малообслуговувані, але соленоїд та електричні з'єднання слід перевіряти періодично.
Підсумок:
Вимоги до обслуговування залежать від типу механізму.
Пружинні та гідравлічні механізми потребують більше механічного догляду; приводимі в дію мотором одиниці потребують електричних перевірок.
Магнітні механізми малообслуговувані, але все ж треба проводити періодичну перевірку.
Як механізм функціонування впливає на вартість автомата?
Тип механізму безпосередньо впливає на вартість автомата:
Пружинні механізми зазвичай мають нижчу вартість завдяки своїй простій та надійній конструкції.
Гідравлічні, приводимі в дію мотором та магнітні механізми більш складні та, як правило, дорожчі.
Проте, вибір не повинен базуватися лише на вартості. Фактори, такі як рівень напруги, профіль навантаження, екологічні умови та вимоги до надійності, повинні враховуватися. Пружинні механізми, як правило, мають нижчу енергію функціонування, тоді як гідравлічні механізми забезпечують більшу силу функціонування.
Підсумок:
Тип механізму впливає на загальну вартість.
Пружинні механізми економічні; гідравлічні, приводимі в дію мотором та магнітні типи дорожчі.
Вибір повинен базуватися на технічних вимогах, а не лише на початковій вартості.
Екологічний вплив різних механізмів функціонування автоматів
Різні механізми мають різний екологічний вплив:
Пружинні механізми: Мінімальний екологічний вплив — вони спираються на механічну енергію без рідин чи викидів.
Гідравлічні механізми: Ризик витоку масла, що може призвести до забруднення ґрунту та води. Виділення гідравлічної рідини повинно контролюватися.
Механізми, приводжені в рух електродвигуном: Споживають електроенергію, що сприяє зростанню операційного використання енергії та вуглецевого відбитку.
Магнітні механізми: Зазвичай екологічно безпечні, але для генерації магнітного поля потрібна енергія.
Підсумок:
Вплив на навколишнє середовище залежить від механізму.
Гіdraulic systems pose leakage risks; motor-driven systems increase energy consumption.
Магнітні механізми є екологічно безпечними, хоча використання енергії повинно враховуватися.
Підсумок: Надійність пружинних механізмів у високонапільній апаратурі (35 кВ і вище)
Для високонапільних вимикачів (35 кВ і вище) пружинні механізми мають просту конструкцію і теоретично більш надійні. Однак, недавні досвід експлуатації електромереж показує, що пружинні механізми не позбавлені проблем, включаючи:
Втома пружин, що призводить до неповного відкриття/закриття
Заклинивання компонентів захоплення, що призводить до невдалого функціонування
Деформація отворів валів, що змінює характеристики відключення, що призводить до неправильного функціонування або невдачі
Крім того, в ряді BLK-серії звивальні пружини показали випадки розриву пружин через погану стійкість до неблагоприятних умов (наприклад, температура, вологість).
Для виявлення дефектів у вимикачах та їх механізмах під час звичайних перевірок по всьому світу проводяться розширени дослідження. Хоча існує багато тестових пристроїв та аналітичних методів, використання тестових сигналів та сучасного аналізу для оцінки та покращення надійності механізмів залишається складною та тривалою задачею.
