Das Gerät und das Funktionsprinzip von Vakuumschaltern

Um Abgriffe von Hochspannungsleitungen zu gestalten, werden traditionell spezielle Schaltgeräte verwendet. Ihr gebräuchlicher Name ist ein Vakuum-Leistungsschalter, was durch die Besonderheiten der Lichtbogenlöschkammer erklärt wird. Es ist möglich, diese Geräte erst nach dem Studium der Vorgeschichte ihres Auftretens im Detail kennenzulernen.

Historische Referenz

Zum ersten Mal wurden Vakuum-Leistungsschalter in den frühen 30er Jahren des 20. Jahrhunderts erwähnt, als Geräte zum Trennen von Stromkreisen mit relativ geringem Strom verwendet wurden, die unter Spannungen bis zu 40 kV betrieben wurden. Um zuverlässige Vakuumabsorber zu erhalten, die in Stromkreisen mit hohem Potenzial erhebliche Ströme abschalten können, war eine ganze Reihe von Studien erforderlich. Als sie etwa 1957 durchgeführt wurden, waren die beim Hochspannungslichtbogenbrennen beobachteten Prozesse vollständig untersucht und systematisiert. Es dauerte weitere zwei lange Jahrzehnte, um von Prototypen in Einzelexemplaren zur Massenproduktion moderner Geräte zu gelangen.

Funktionsprinzip

Das Prinzip der Lichtbogenlöschung beruht auf der aus der Physik bekannten hohen elektrischen Festigkeit und besonderen Isoliereigenschaften des künstlich erzeugten Vakuums. Beim Öffnen der Leistungsschütze in der Kammer, in der sie platziert sind, entsteht ein Lichtbogen, der durch von ihrer Oberfläche verdampfende Metallpartikel unterstützt wird. Das Fehlen von Bedingungen für seine Stabilisierung verhindert die Entwicklung des Prozesspeaks aufgrund der hohen dielektrischen Eigenschaften des Vakuummediums.

Aufgrund der hohen Spannungsfestigkeit des Vakuums verschiebt sich der Löschzeitpunkt des Lichtbogens zu einem Punkt vor dem Maximum seiner Entwicklung. In der Elektrotechnik wird dieses Phänomen als „Stromabschaltung“ bezeichnet. Sein Vorhandensein wirkt sich negativ auf elektrische Netze aus, da Schaltüberspannungen eine Folge dieses Prozesses sind.

Anwendungs- und Bedienungsmerkmale

In der Anfangsphase wurde dieser Leistungsschaltertyp als Gerät zum Einbau in Schaltschränke (in komplexen Geräten) entwickelt. Derzeit werden sie auch in offenen Verteilerstrukturen (OSG) installiert. Der moderne Vakuum-Leistungsschalter ist ein Schnellschaltgerät, das im Vergleich zu seinen Vorgängern in Öl- und Gasumgebungen auf eine lange Lebensdauer ausgelegt ist.

Die meisten modernen Energieanlagen haben veraltete Designs aufgegeben und sind schließlich auf neue Schalter umgestiegen, die eher kompakt sind und keine Wartung benötigen. Dies hat folgende Gründe:

• die Vakuumvorrichtung ist unprätentiös und erfordert keine regelmäßige Reinigung der Kontakte oder Erneuerung des Mediums;
• während des Betriebs des Ölgeräts leckt der Füller ständig;
• Laut den Angaben im Pass erreicht die Lebensdauer von Vakuumgeräten 20 Jahre, was viel höher ist als der gleiche Indikator für andere Arten von Leistungsschaltern.

Im Betrieb versagt der Antrieb oft im dafür ungünstigsten Moment. Um die Funktionsfähigkeit zu erhalten, verfügt das Gerät über eine spezielle Einheit zur manuellen Federspannung. Für diese Geräte ist das Vorhandensein eines Nottasters obligatorisch, der es ermöglicht, den Mechanismus zum Blockieren des Ausfahrens der Schaltanlagenmodule bei eingeschaltetem Schrank zu deaktivieren.Dieser Punkt betrifft die Sicherheit des Personals beim Bedienen von Geräten und erfordert besondere Aufmerksamkeit.

Design-Merkmale

Jedes Modell des Hochspannungs-Vakuumschalters hat individuelle Eigenschaften, da es für den Betrieb in Netzen mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften vorgesehen ist. Darüber hinaus nehmen die Hersteller auch einige Anpassungen am Design ihrer Produkte vor. Im Allgemeinen bleibt die Zusammensetzung der Komponenten dieser Geräte jedoch unverändert. Hauptelemente:

• Ein Gehäuse aus langlebigem Metall, in dem ein Auf- und Abtrieb montiert ist (er kann federbelastet oder von anderer Art sein).
• 3-poliger Stromabnehmer zum Anschluss an ein 380-Volt-Netz, der beim Überführen der Schaltanlage von der Betriebsart in die Einfahrstellung abgeschaltet wird.
• Ein Trolley zur Unterbringung im Koffer, der sich in seiner Ausführung von anderen ähnlichen Konstruktionen unterscheidet.

Der elektrische Teil des Produkts verfügt über spezielle Trennwände, die die Phasenabschnitte voneinander trennen. Es hat auch eine komplexe Struktur und enthält eine Reihe von Elementen, die im Pass beschrieben sind.

Verschiedene Vakuumschalter

Produkte werden in der Regel nach der Klasse des von ihnen geschalteten Potenzials klassifiziert.

Unter all der Vielfalt stechen folgende Typen hervor:

• Geräte zum Arbeiten mit Spannungen von 6-10 kV.
• Geräte zum Schalten höherer Ebenen - bis 35 kV.
• Geräte ausgelegt für Höchstspannung 110-220 kV.

Ein weiteres „funktionierendes“ Kriterium zur Klassifizierung von Leistungsschaltern ist die Leistung, die sie an die Last übertragen können. Gemäß diesem Parameter erfolgt ihre Aufteilung auf die gleiche Weise wie die Klassifizierung des Verbrauchers selbst.

Vorteile und Nachteile

Zu den Vorteilen von Geräten gehören:

• kleine Abmessungen;
• die Fähigkeit, einzelne Abschnitte schnell zu ersetzen;
• Geräuschlosigkeit und Unabhängigkeit von der Orientierung im Raum;
• Sicherheit für die Gesundheit des Servicepersonals.

Sie benötigen keine Auffrischung der Schutzumgebung und sind sehr zuverlässig. Aber auch diese Produkte waren in vielen Elektrogeräten nicht unproblematisch. Zu den Nachteilen von Vakuum-Leistungsschaltern gehören:

• begrenzte Arbeitsströme;
• „Tendenz“ zu Überspannung;
• kleine Schaltressource.

Trotz der bestehenden Mängel haben sich diese Geräte fest in der Liste der modernsten Schaltgeräte für Sprengstoffe etabliert.

Merkmale der Auswahl und Installation

Folgende wichtige Punkte werden bei der Auswahl berücksichtigt:

• die Schutzeigenschaften des Geräts müssen den Parametern des Netzes entsprechen, in dem es betrieben werden soll;
• der Schalter wird basierend auf den härtesten Betriebsbedingungen ausgewählt;
• Nennstrom und Nennspannung müssen die entsprechenden Parameter für das geschützte Netz überschreiten;
• Ausschaltstrom darf den vom Hersteller garantierten Wert nicht überschreiten.

Vor der Installation des Vakuum-Leistungsschalters müssen Sie den Installationsort sorgfältig inspizieren und sicherstellen, dass keine Beschädigungen oder Defekte vorliegen. Anschließend müssen Sie die isolierten Mastoberflächen mit einem trockenen Tuch reinigen.

Der Einbau neuer Geräte in eine Anlage, deren isolierende Oberflächen Späne, Risse und stark verformte Stellen aufweisen, ist nicht zulässig.

Der Sekundärschaltplan mit anschließendem Anschluss des „Masse“-Busses ist zwingend zu prüfen. Der Vakuum-Leistungsschalter selbst wird mit speziellen Schrauben direkt am beweglichen Teil des Wagens befestigt.

Die gängigsten Modelle

Unter den gängigsten Modellen von Vakuumkammern stechen folgende hervor:

• VVE-M-10–20.
• VVE-M-10-40.
• VVTE-M-10–20.

Fast alle Produktmuster aus dieser Liste sind eine Weiterentwicklung alter Ölschutzschalter und können in Wechsel- und Gleichstromkreisen betrieben werden. Installation, nachträgliche Justage und Inbetriebnahme von Hochspannungs-Vakuumgeräten sind zeitaufwendige Vorgänge, die deren weitere Funktionalität bestimmen. Daher werden die aufgeführten Operationen nur Spezialisten mit entsprechender Qualifikation anvertraut.

Bei der Installation des Geräts muss die Reihenfolge der Setup-Vorgänge eingehalten werden. Die Einhaltung dieser Anforderung ist die Grundlage für die Sicherheit des Bedienpersonals oder einer diensthabenden Elektrofachkraft, die berechtigt ist, mit Hochspannungsgeräten zu arbeiten.

Produkte der Kategorie Vakuum-Leistungsschalter bedürfen einer professionellen Auswahl und Bewertung, da ihr Betrieb mit hohen Spannungen verbunden ist.