Výběrový průvodce vakuovým vypínačem: Parametry a aplikace

I. Výběr vakuumových vypínačů

Vakuumové vypínače by měly být vybírány na základě jmenovitého proudu a jmenovitého krátkozavodního proudu, s ohledem na skutečnou kapacitu elektrické sítě. Mělo by se vyhnout příliš vysokým bezpečnostním koeficientům. Příliš konzervativní výběr nejen vedeme k neekonomickému "přetypování" (velký vypínač pro malé zatížení), ale také ovlivňuje schopnost vypínače přerušit malé induktivní nebo kapacitivní proudy, což může způsobit nadnapětí při přerušení proudu.

Podle relevantní literatury má přibližně 93,1 % distribučních okruhů 10 kV v provozních elektrických sítích v Číně jmenovitý proud 2000 A nebo nižší. Proto by měl být výběr jmenovitého pracovního proudu zaměřen hlavně na hodnoty 2000 A a nižší. Výběr maximálního krátkozavodního proudu by měl sledovat požadavky "Směrnice pro plánování a rekonstrukci městských sítí", aby se zabránilo slepému honbě za příliš vysokými bezpečnostními rezervami.

V současné době na čínském trhu jsou běžně používány importované vypínače značek Schneider (HVX), ABB (VD4) a Siemens (3AE série). Domácí značky zahrnují Changshu Switchgear (CV1), Shanglian (RMVS1) a Baoguang (ZN172 série). Rozdíl v kvalitě mezi domácími a importovanými značkami je nyní zanedbatelný.

II. Vakuumové vypínače a jejich charakteristiky

Vypínač je spínací zařízení vybavené speciálním komorou pro uhašení oblouku. Může uzavírat, náklad nést a přerušovat proudy pod normálními podmínkami obvodu a může uzavírat, náklad nést a přerušovat nestandardní podmínky obvodu (např. krátké spojení) v určených časových intervalech. Je vhodný pro elektrické sítě s frekvencí 50 Hz a napětím 3,6 kV a vyšším, kde se používá pro zapínání a vypínání zátěžových proudů (obvykle nevíce než 4000 A), přetížení proudů a jmenovitého krátkozavodního proudu (obvykle nevíce než 63 kA).

Může být také použit v speciálních aplikacích pro zapínání a vypínání nezatížených dlouhých přenosových linií, nezatížených transformátorů, kondenzátorových bank atd., a pro náklad krátkozavodních proudů (obvykle nevíce než 63 kA) v určených dobach (1 s, 3 s, 4 s), a také pro uzavírání na krátkozavodní proud (obvykle nevíce než 160 kA). Mechanický život vypínačů je obvykle 10 000 operací, speciální modely dosahují 30 000 nebo 60 000 operací. Když jsou vybaveny permanentním magnetickým poháněcím mechanismem, mohou dosáhnout až 100 000 operací. Podle CB1984-2014 je elektrický život vypínače 274 operací.

Vypínače obecně mají schopnost automatického znovuzapnutí, což umožňuje rychlé obnovení dodávky energie po odstranění poruchy a jsou obvykle používány v klíčových aplikacích. Avšak vypínače jsou relativně drahé (vyžadují odpovídající relé nebo mikroprocesorovou ochranu) a jejich doba přerušení poruchy je v rozmezí 80 ms (závisí na dobu odezvy ochranného relé, dobu vypnutí vypínače a dobu hoření oblouku). Rychlost přerušení poruchového proudu je pomalejší než u montážních jednotek, což vyžaduje, aby chráněné zařízení mělo dostatečnou schopnost snášet krátkodobé proudy.

III. Hlavní aplikace vypínačů

Vypínače jsou hlavně používány v průmyslových a hornických podnicích, elektrárnách a transformačních stanicích pro přijímání, řízení a ochranu elektrických systémů. Typická konfigurace (na příkladu 12 kV) se skládá ze dvou vstupních vypínačů a jednoho nebo více výstupních vypínačů (viz diagram). Proud vstupních vypínačů obvykle nepřesahuje 4000 A, s krátkozavodním přerušovacím proudem obvykle nepřesahujícím 50 kA. Jmenovitý proud výstupních vypínačů obvykle nepřesahuje 1600 A, s krátkozavodním přerušovacím proudem obvykle nepřesahujícím 40 kA.

IV. Kritéria pro výběr vypínačů

• Použijte vypínač pro řízení zátěžových proudů přesahujících 630 A.

• Použijte vypínač pro ochranu transformátorů s kapacitou větší než 1600 kVA na straně dodávky.

• Použijte vypínač pro ochranu motorů s kapacitou větší než 1200 kW.

• Použijte vypínač pro zapínání a vypínání kondenzátorových bank.

• Použijte speciální vypínač generátoru pro ochranu generátorů.

• Použijte vypínač pro ochranu elektrických linek nebo klíčového zařízení.

Příklady použití vypínačů

V. Opatření při obsluze vakuumových vypínačů

Během provozu by údržba vakuumových vypínačů měla být stanovena na základě podmínek použití a frekvence operací. Pro vypínače s nečastými operacemi (roční operace nejsou více než 1/5 mechanického života) stačí jedna rutinní kontrola ročně v rámci mechanického života. Pro často používané vypínače by mělo být počet operací mezi kontrolami nevíce než 1/5 mechanického života.

Pokud je frekvence operací velmi vysoká nebo se blíží konec mechanického nebo elektrického života, by měly být intervaly mezi kontrolami zkráceny. Kontrola a úpravy zahrnují hladinu vakuu, cestu, cestu kontaktů, synchronizaci, rychlost zapínání a vypínání, a také kontroly hlavních komponent poháněcího mechanismu, vnějších elektrických spojů, izolace a pomocných kontaktů zdroje řídicí energie.

Při obsluze vakuumových vypínačů by se měly brát v úvahu následující problémy:

(1) Problemy s nadnapětím

Vakuumové vypínače často produkuji vysoká nadnapětí při přerušování malých proudů, zejména malých induktivních proudů, jako jsou magnetizační proudy transformátorů, kvůli výraznému přerušení proudu. Kromě toho, při přerušování kapacitivních proudů kondenzátorových bank je těžko vyhnout se opětovnému zapalování oblouku; jakmile dojde k opětovnému zapalování, může to způsobit nadnapětí při opětovném zapalování. Proto by měly být instalovány vysokovýkonné metaloxidové ochranné přepážky nebo RC (odpor-kondenzátor) ochranná zařízení.

(2) Sledování integrity vakuu v přerušovací komoře

Úroveň vakuu uvnitř vakuumové přerušovací komory je obvykle udržována mezi 10⁻⁴ a 10⁻⁶ Pa. S postupným stárnutím přerušovače a akumulací více přepínacích operací, nebo vlivem externích faktorů, se úroveň vakuu postupně zhoršuje. Jakmile klesne pod kritickou hranici, bude kompromitována schopnost přerušování a dielektrická síla. Proto musí být úroveň vakuu uvnitř přerušovací komory pravidelně testována během provozu.

(3) Sledování opotřebení kontaktů

Plochy kontaktů vakuumové přerušovací komory se postupně opotřebují po mnoha přerušeních proudu. S rostoucím opotřebením kontaktů se zvětšuje cesta kontaktů, což zase zvětšuje pracovní zdvih gumového hadičkového mechanismu, což výrazně snižuje jeho životnost. Obvykle je maximální povolené elektrické opotřebení asi 3 mm. Jakmile kumulativní opotřebení dosáhne nebo překročí tuto hodnotu, degradují jak přerušovací vlastnosti, tak vodivost vakuumové přerušovací komory, což signalizuje konec její životnosti.

VI. Závěr

Při výběru vakuumových vypínačů by měla být plně zohledněna skutečná podmínka dodávky energie a skutečné charakteristiky zátěže na straně zátěže. Správný a rozumný výběr vypínačů hraje významnou roli v zlepšení bezpečného a spolehlivého chodu systému.