Посібник з вибору вакуумного автоматичного вимикача: Параметри та застосування

I. Вибір вакуумних вимикачів

Вакуумні вимикачі повинні вибиратися згідно з номінальним струмом та номінальним короткозамкнутим струмом, використовуючи реальну пропускну здатність електромережі як основу. Потребується уникати надмірно високих коефіцієнтів безпеки. Занадто консервативний вибір не лише призводить до економічно невигідного "перерозміру" (великий вимикач для малих навантажень), але також впливає на можливості вимикача переривати малі індуктивні або ємнісні струми, що може спричинити перевищення напруги через обрізання струму.

Згідно з відповідною літературою, близько 93,1% ліній живлення на 10 кВ в робочих електромережах Китаю мають номінальний струм 2000 А або менше. Тому вибір номінального робочого струму повинен зосереджуватися на значеннях 2000 А і нижче. Вибір максимальної величини короткозамкнутого струму повинен відповідати вимогам "Рекомендацій з планування та реконструкції міських мереж", уникаймо сліпої погоні за надмірними запасами безпеки.

На сьогоднішній день на китайському ринку широко використовуються імпортовані вимикачі таких брендів, як Schneider's HVX, ABB's VD4 та Siemens' 3AE. Домашні бренды включають CV1 від Changshu Switchgear, RMVS1 від Shanglian та ZN172 серії від Baoguang. Різниця в якості між домашніми та імпортованими брендами тепер практично незначна.

II. Вакуумні вимикачі та їх характеристики

Вимикач - це комутаційний пристрій, оснащений спеціальною камерою гасіння дуги. Він може замикати, проводити та розривати струм при нормальному стані електромережі, а також може замикати, проводити та розривати аномальні стани електромережі (наприклад, коротке замкнення) протягом визначеного часу. Він призначений для електромереж з частотою 50 Гц та напругою 3,6 кВ і вище, для включення та відключення струмів навантаження (звичайно, не більше 4000 А), перегрузкових струмів та номінальних короткозамкнутих струмів (звичайно, не більше 63 кА).

Він також може використовуватися для спеціальних застосувань, таких як включення/відключення довгих порожніх ліній передачі, порожніх трансформаторів, банків конденсаторів тощо, а також для проводження короткозамкнутих струмів (звичайно, не більше 63 кА) протягом визначеного часу (1 с, 3 с, 4 с), а також для замикання на короткозамкнення (звичайно, не більше 160 кА). Механічний термін служби вимикачів загалом становить 10 000 операцій, з особливими моделями, що досягають 30 000 або 60 000 операцій. При оснащенні постійним магнітним приводом можна досягти до 100 000 операцій. Згідно з CB1984-2014, електричний термін служби вимикача становить 274 операції.

Вимикачі зазвичай мають можливість автоматичного повторного включення, що дозволяє швидко відновити живлення після усунення аварії, і вони зазвичай використовуються в важливих застосуваннях. Однак вимикачі є відносно дорогими (вимагають відповідної релейної або мікропроцесорної захисти), а час переривання аварійного струму становить до 80 мс (залежить від часу реакції релейної захисти, часу відключення вимикача та часу дуги). Швидкість переривання аварійного струму вимикачів повільніша, ніж у комутаційних пристроїв, тому захищене обладнання повинно мати достатню здатність витримувати короткотривалі струми.

III. Основні застосування вимикачів

Вимикачі головним чином використовуються в промислових та горнодобувних підприємствах, електростанціях та підстанціях для отримання, контролю та захисту електромереж. Типова конфігурація (на прикладі 12 кВ) складається з двох вхідних вимикачів та одного або кількох виходних вимикачів (див. діаграму). Струм вхідних вимикачів зазвичай не перевищує 4000 А, з короткозамкнутим струмом, який зазвичай не перевищує 50 кА. Номінальний струм виходних вимикачів зазвичай не перевищує 1600 А, з короткозамкнутим струмом, який зазвичай не перевищує 40 кА.

IV. Критерії вибору вимикачів

• Використовуйте вимикач для керування струмами навантаження, що перевищують 630 А.

• Використовуйте вимикач для захисту трансформаторів зі ступенем потужності більше 1600 кВА на стороні живлення.

• Використовуйте вимикач для захисту двигунів зі ступенем потужності більше 1200 кВт.

• Використовуйте вимикач для комутації банків конденсаторів.

• Використовуйте спеціальний генераторний вимикач для захисту генераторів.

• Використовуйте вимикач для захисту ліній передачі або важливого обладнання.

Приклади застосування вимикачів

V. Зауваження під час експлуатації вакуумних вимикачів

Під час експлуатації, технічне обслуговування вакуумних вимикачів повинно визначатися залежно від умов використання та частоти операцій. Для вимикачів з рідкісними операціями (не більше 1/5 механічного терміну служби на рік) достатньо рутинного огляду раз на рік протягом терміну механічної служби. Для часто операційних вимикачів, кількість операцій між оглядами не повинна перевищувати 1/5 механічного терміну служби.

При надзвичайно високій частоті операцій або коли механічний/електричний термін служби наближається до кінця, інтервали огляду повинні бути скорочені. Об'єкти огляду та регулювання включають вакуумний рівень, хід, хід контакту, синхронізацію, швидкість включення/відключення, а також перевірку ключових компонентів приводу, зовнішніх електричних з'єднань, ізоляції та допоміжних контактів живлення контролю.

При експлуатації вакуумних вимикачів слід звернути увагу на наступні питання:

(1) Проблеми з перевищенням напруги

Вакуумні вимикачі часто генерують високе перевищення напруги при перериванні малих струмів, особливо малих індуктивних струмів, таких як струми намагнічування трансформаторів, через значне обрізання струму. Крім того, при перериванні ємнісних струмів банків конденсаторів, дуга часто переходить, що може спричинити перевищення напруги при повторному включенні. Тому для захисту слід встановлювати високоякісні металево-оксидні грозозахисні пристрої або RC (резистор-конденсатор) захисні пристрої.

(2) Моніторинг цілісності вакууму в камері переривання

Рівень вакууму всередині вакуумної камери зазвичай підтримується на рівні від 10⁻⁴ до 10⁻⁶ Па. З віком камери переривання та збільшенням кількості комутацій, а також через зовнішні впливи, рівень вакууму поступово погіршується. Коли він опускається нижче критичного рівня, здатність переривання та електрична стійкість будуть ушкоджені. Тому рівень вакууму всередині камери переривання повинен регулярно перевірятися під час експлуатації.

(3) Моніторинг зношення контактів

Поверхні контактів вакуумної камери переривання поступово зносяться після численних переривань струму. По мірі збільшення зношення контактів, хід контактів збільшується, що в свою чергу збільшує робочий хід гофри, значно скорочуючи її термін служби. Зазвичай максимальне допустиме електричне зношення становить близько 3 мм. Коли кумулятивне зношення досягає або перевищує це значення, здатність переривання та провідність вакуумної камери переривання погіршуються, що свідчить про кінець її терміну служби.

VI. Висновок

При виборі вакуумних вимикачів слід враховувати фактичні умови живлення та реальні характеристики навантаження на сторонах навантаження. Правильний та раціональний вибір вимикачів має значний вплив на підвищення безпечного та надійного функціонування системи.