Привід сучасних вимикачів середньої напруги
В даний час для сучасних вакуумних вимикачів широке застосування знайшли, так звані, моторно-пружинні і електромагнітні приводи. У практиці через свою універсальність і багатофункціональної можливості більш широко використовуються моторно-пружинні приводи. Електромагнітні приводи використовуються тільки для спеціальних комутаційних завдань, особливо для комутації малих струмів.
загальні положення
Експлуатаційні служби електроенергетичних мереж середньої напруги висувають такі вимоги до приводу комутаційного апарату:
В основному покупець хоче мати такий продукт, який з високою надійністю та ефективністю справляється з поставленими експлуатаційними вимогами і завданнями.
При цьому покупця не цікавить, який тип приводу буде виконувати основне завдання комутації.
Вирішальним фактором при покупці комутаційного апарату є ціна і виконання пред'явлених технічних вимог, які забезпечують необхідний рівень експлуатаційної надійності всієї мережі.
Як моторно-пружинний, так і електромагнітний привід повинні виконувати ці вищевказані вимоги.
В даний час фірма Siemens має вакуумне комутаційне обладнання середнього класу напруги з електромагнітним приводом для комутації струмів короткого замикання до 13-16 кА. Від 13-16 кА до 100 кА економічно і технічно доцільно застосовувати моторно-пружинний привід. Світові лідери вакуумної комутаційної техніки мають електромагнітний привід максимум для комутації струмів к.з. до 20 кА. При зростанні струмів к.з. надійність і економічність електромагнітного приводу знижується. При великих токах к.з. необхідні великі сили для включення, тобто велика електромагнітна енергія соленоїда приводу. Це викликає збільшення габаритів електромагніта і необхідність значної енергії незалежного джерела живлення (акумуляторної батареї або конденсатора). Факт необхідності додаткового джерела електроенергії для аварійного відключення вимикача є одним з істотних недоліків електромагнітних приводів. Для великих струмів, вже починаючи з 13 кА, економічно й надійно запасати енергію для включення і відключення механічно, шляхом потужного пружинного механізму. Для вакуумних вимикачів фірми Siemens такий механізм може призвести комутацію повного АПВ без якого-небудь додаткового джерела електроенергії. Щоб накопичити енергію для відключення 13кА застосування електромагнітного приводу вже технічно і економічно недоцільно (зменшується надійність, збільшуються габарити і споживана потужність соленоїда). Електромагнітний привід для відключення струмів к.з. вище 20 кА використовується дуже рідко, а саме, коли до надійності комутації не пред'являються високі вимоги або надійність забезпечена іншим способом (ймовірність зникнення оперативного напруги дорівнює нулю). У будь-якому випадку, вже при комутації струму к.з. в 20 кА, вартість і габарити електромагнітного приводу істотно вище, ніж у моторно-пружинного приводу. Тому, електромагнітний привід, як привід силових вакуумних вимикачів, не є в цілому вирішальним критерієм вибору комутаційного апарату для експлуатаційних служб.
Основна ніша ринку, де знаходять широке застосування вакуумні вимикачі з електромагнітним приводом, це ті галузі електроенергетики, де необхідний високий комутаційний ресурс приводу або, де необхідний окремий привід для кожної окремої фази (наприклад, як у вимикачів VM1 фірми ABB з гарантійним комутаційним ресурсом 100.000 механічних комутацій без техобслуговування приводу при токах к.з. до 25 кА). Виходячи з наведених міркувань, електромагнітний привід знайшов широке застосування для вакуумних контакторів, які комутують малі струми навантаження з великим комутаційним ресурсом.
Сучасний моторно-пружинний привід, наприклад вакуумного вимикача 3AH4 фірми Siemens має гарантійний ресурс 120.000 механічних комутацій (струмів к.з. до 40 кА) і забезпечує малі габарити приводу. Крім цього необхідно відзначити, що для силових вакуумних вимикачів основним визначальним фактором є не механічний комутаційний ресурс приводу, а електричний комутаційний ресурс вакуумної дугогасильні камери, який в даний час не перевищує 30.000 комутацій номінальних і 150 аварійних (номінальних струмів к.з.) струмів.
З вищевикладеного можна зробити наступний висновок: одним з основних видів приводу сучасних вакуумних вимикачів є моторно-пружинний привід, який розглянемо нижче.
Електромеханічний привід моторно-пружинного типу сучасних вакуумних вимикачів типу 3AH і NXACT
Невеликий електродвигун протягом декількох секунд зводить потужний пружинний механізм з ресурсом повного АПВ. Команду включення і відключення здійснює (при нормальному і аварійному режимі) електромагнітний расцепитель (має дуже малу потужність) і в крайньому випадку є можливість відключення вручну (при повній відсутності електроенергії).
Так як відстань між контактами у відключеному стані максимум 6мм, то можуть виникнути ситуації торкання контактів (при великих вібраціях). Для таких випадків застосовується, крім магнітної засувки, механічна, яка точно
підтримує відстань між контактами у відключеному стані.
Вакуумний вимикач 3AH складається: з корпуса приводу з електромеханічним приводом моторно-пружинного типу з запасеної енергією і елементами управління, трьох полюсів вимикача з вакуумними дугогасильними камерами литих опорних ізоляторів і перемикаючих ізоляційних штанг.
При нормальних умовах експлуатації вакуумний вимикач не вимагає технічного обслуговування.
Визначальна комутаційназдатність.
Привід силового вимикача 3AH забезпечує автоматичне повторне включення. Вимикач для номінального що відключається струму короткого замикання 40ка придатний при номінальних параметрах для швидкого перемикання, але може здійснювати автоматичне повторне включення лише до 31,5 кА.
оснащення приводу
У стандартному виконанні вакуумні вимикачі оснащені:
електромеханічним приводом з механічною і електричною системою блокування від багаторазового включення вимикача на к.з. (Ml)
що включає електромагнітом (Y9)
расцепителем робочого струму (Y1)
штеккерним з'єднанням вторинних ланцюгів (ХО)
допоміжним вимикачем (6 3АКР. + 6 відкрили. контактів) (S1)
позиційним вимикачем для видачі повідомлення «Пружина натягнута» (S41, S42)
покажчиком положення вимикача (кінцевий вимикач) '(S6 і S7)
лічильником комутаційних циклів
механічним блокуванням.
Кожен вакуумний вимикач може бути додатково оснащений наступним устаткуванням:
допоміжним вимикачем (12 закрити. + 12 відкрили. контактів) (S1)
расцепителем робочих струмів Зах 1101 (Y1)
мінімальним расцепителем напруги Зах 1103 (Y7) Додатково до серійним расцепителей робочих струмів (Y1) вакуумний вимикач
3AH може бути оснащений максимально 2 расцепителями типу Зах 11. Додаткові комбінаційні можливості за запитом.
Моторний привід (Ml)
Максимальне споживання потужності при постійній напрузі становить приблизно 500 Вт, а при змінній напрузі - 550 Вт. Двигуни приводу через коротке часу натягу пружин працюють в діапазоні перевантажень. Номінальний струм, необхідний для захисту електродвигуна від короткого замикання вказано в таблиці 1.3.
Допустиме відхилення напруги живлення для вторинних ланцюгів становить від -15% до + 10% номінального значення.
Допоміжний вимикач (S1)
Допоміжний вимикач може мати 2 конструкції. стандартна конструкція
Таблиця 1.3 Номінальні струми, споживані пристроями захисту електродвигуна
Номінальна напруга живлення