Do projektowania odczepów z linii przesyłowych wysokiego napięcia tradycyjnie stosuje się specjalne urządzenia przełączające. Ich wspólna nazwa to wyłącznik próżniowy, co tłumaczy się specyfiką komory gaszenia łuku. Możliwe jest szczegółowe zapoznanie się z tymi urządzeniami dopiero po przestudiowaniu prehistorii ich pojawienia się.
Odniesienie historyczne
Po raz pierwszy o wyłącznikach próżniowych wspomniano na początku lat 30. XX wieku, kiedy używano urządzeń do odłączania stosunkowo niskoprądowych obwodów pracujących pod napięciami do 40 kV. Aby uzyskać niezawodne absorbery próżniowe zdolne do wyłączania znacznych prądów w obwodach o wysokim potencjale, wymagany był cały szereg badań. Kiedy zostały przeprowadzone, około 1957 r., procesy obserwowane podczas wypalania łuku wysokonapięciowego zostały w pełni zbadane i usystematyzowane. Kolejne dwie długie dekady zajęło przejście od prototypów produkowanych w pojedynczych egzemplarzach do masowej produkcji nowoczesnych urządzeń.
Zasada działania
Zasada gaszenia łuku opiera się na fakcie wysokiej wytrzymałości elektrycznej i specjalnych właściwości izolacyjnych sztucznie uzyskanej próżni, znanej z fizyki. Po otwarciu styczników mocy w komorze, w której są umieszczone, powstaje łuk elektryczny, podtrzymywany przez cząsteczki metalu odparowujące z ich powierzchni. Brak warunków do jego stabilizacji zapobiega powstawaniu piku procesowego ze względu na wysokie właściwości dielektryczne ośrodka próżniowego.
Ze względu na znaczną wytrzymałość dielektryczną próżni moment wygaśnięcia łuku przesuwa się do punktu poprzedzającego maksimum jego rozwoju. W elektrotechnice zjawisko to nazywa się „odcięciem prądu”. Jego obecność negatywnie wpływa na sieci elektryczne, ponieważ konsekwencją tego procesu są przepięcia łączeniowe.
Funkcje aplikacji i działania
Większość nowoczesnych obiektów energetycznych porzuciła przestarzałe projekty i ostatecznie przeszła na nowe przełączniki, które są raczej kompaktowe i nie wymagają konserwacji. Wynika to z następujących powodów:
- urządzenie próżniowe jest bezpretensjonalne i nie wymaga regularnego czyszczenia styków ani wymiany medium;
- podczas pracy urządzenia olejowego wypełniacz stale przecieka;
- według danych paszportu żywotność urządzeń próżniowych sięga 20 lat, co jest znacznie wyższa niż ten sam wskaźnik dla innych typów wyłączników.
Podczas pracy mechanizm napędowy często ulega awarii w najbardziej nieodpowiednim do tego momencie. W celu utrzymania go w sprawności urządzenie posiada specjalny zespół do ręcznego naciągania sprężyn. Obowiązkowa dla tych urządzeń jest obecność przycisku awaryjnego, który umożliwia wyłączenie mechanizmu blokującego wysuwanie modułów rozdzielnicy, gdy szafa jest włączona.Ten punkt dotyczy bezpieczeństwa personelu obsługującego sprzęt i wymaga szczególnej uwagi.
Cechy konstrukcyjne
Każdy model przełącznika próżniowego wysokiego napięcia ma indywidualną charakterystykę, ponieważ jest przeznaczony do pracy w sieciach o różnych charakterystykach elektrycznych. Ponadto producenci wprowadzają również pewne poprawki w projektowaniu swoich produktów. Ogólnie jednak skład komponentów tych urządzeń pozostaje niezmieniony. Główne elementy:
- Obudowa wykonana na bazie wytrzymałego metalu, wewnątrz której zamontowany jest napęd włączania i wyłączania (może być sprężynowy lub innego typu).
- 3-biegunowy odbierak prądu przeznaczony do podłączenia do sieci 380 Volt i odłączany przy przejściu rozdzielnicy z trybu pracy do pozycji wycofanej.
- Wózek do umieszczenia wewnątrz walizki, który od innych podobnych konstrukcji różni się wykonaniem.
Część elektryczna produktu posiada specjalne przegrody, które oddzielają od siebie sekcje fazowe. Ma też złożoną strukturę i zawiera szereg elementów opisanych w paszporcie.
Odmiany przełączników próżniowych
Produkty są zwykle klasyfikowane według klasy potencjału, który przełączają.
Wśród wszystkich odmian wyróżniają się następujące typy:
- Urządzenia do pracy z napięciami 6-10 kV.
- Urządzenia do przełączania wyższych poziomów - do 35 kV.
- Urządzenia przeznaczone do bardzo wysokich napięć 110-220 kV.
Kolejnym „działającym” kryterium klasyfikacji wyłączników jest moc, jaką mogą przenieść na obciążenie. Zgodnie z tym parametrem ich podział odbywa się w taki sam sposób, jak klasyfikacja samego konsumenta.
Zalety i wady
Do zalet urządzeń należą:
- małe wymiary;
- możliwość szybkiej wymiany poszczególnych sekcji;
- bezszelestność i niezależność od orientacji w przestrzeni;
- bezpieczeństwo dla zdrowia personelu serwisowego.
Nie wymagają uzupełniania środowiska ochronnego i są wysoce niezawodne. Ale nawet te produkty nie były pozbawione problemów związanych z wieloma urządzeniami elektrycznymi. Wady wyłączników próżniowych obejmują:
- ograniczone prądy robocze;
- „Skłonność” do przepięcia;
- mały zasób przełączania.
Pomimo istniejących niedociągnięć, urządzenia te mocno zajęły swoje miejsce na liście najnowocześniejszych urządzeń przełączających do materiałów wybuchowych.
Cechy doboru i instalacji
W procesie selekcji brane są pod uwagę następujące ważne punkty:
- właściwości ochronne urządzenia muszą odpowiadać parametrom sieci, w której ma być eksploatowane;
- przełącznik jest wybierany na podstawie najtrudniejszych warunków pracy;
- prąd znamionowy i napięcie muszą przekraczać odpowiednie parametry dla chronionej sieci;
- prąd wyłączalny nie może przekraczać wartości gwarantowanej przez producenta.
Przed zainstalowaniem wyłącznika próżniowego należy dokładnie sprawdzić miejsce instalacji i upewnić się, że nie ma uszkodzeń ani wad. Następnie należy wyczyścić izolowane powierzchnie słupów suchą szmatką.
Niedozwolone jest instalowanie nowego sprzętu w systemie, na którego powierzchniach izolacyjnych występują odpryski, pęknięcia i obszary silnie odkształcone.
Schemat obwodu wtórnego z późniejszym podłączeniem szyny „masy” podlega obowiązkowej kontroli. Sam wyłącznik próżniowy jest mocowany bezpośrednio do ruchomej części wózka za pomocą specjalnego osprzętu śrubowego.
Najpopularniejsze modele
Wśród najpopularniejszych modeli komór próżniowych wyróżniają się:
- VVE-M-10-20.
- VVE-M-10-40.
- VVTE-M-10-20.
Prawie wszystkie próbki produktów z tej listy są rozwinięciem starych wyłączników olejowych i są zdolne do pracy w obwodach AC i DC. Instalacja, późniejsza regulacja i uruchomienie wysokonapięciowych urządzeń próżniowych to czasochłonne procedury, które determinują ich dalszą funkcjonalność. Dlatego wymienione operacje powierzamy wyłącznie specjalistom o odpowiednich kwalifikacjach.
Podczas instalacji urządzenia należy przestrzegać kolejności czynności konfiguracyjnych. Spełnienie tego wymogu jest podstawą bezpieczeństwa obsługi lub dyżurnego elektryka uprawnionego do pracy z urządzeniami wysokiego napięcia.
Produkty należące do kategorii wyłączników próżniowych wymagają profesjonalnego doboru i oceny, ponieważ ich działanie związane jest z wysokimi napięciami.
