Vakuumski prekidač: uređaj i princip rada + nijanse odabira i spajanja

Električni uređaj vakuumski prekidač – to je uređaj namijenjen za rad u sklopu električnih visokonaponskih mreža. Ime je dobio po značajki konstrukcije – vakuumskoj komori, zahvaljujući kojoj se postiže trenutačno gašenje električnog luka.

Uređaj se koristi kao sklopni uređaji namijenjeni isključivanju opreme u slučaju hitnih situacija ili u okviru redovnog rada. Pogledajmo detaljnije što je vakuumski sklopni uređaj i čemu služi.

Kako djeluje visokonaponski vakuumski sklopni uređaj?

Osnova funkcionalnosti vakuumskih komora koje se koriste u konstrukciji prekidača su fizikalna svojstva plina koji se nalazi u razrijeđenom stanju. U takvim uvjetima svojstvo plina, koje se karakterizira kao električna čvrstoća, bitno se mijenja u smjeru povećanja.

Taj učinak visoko razrijeđenog okruženja (raspon od 10^-6 do 10^-8 N/cm²) uspješno se koristi u konstrukcijama prekidača s dodanim plinskim vakuumskim komorama kroz koje prolaze električne kontaktne skupine.

Jedan od modela vakuumskog prekidača – uređaja koji se koristi pri radu elektroenergetskih mreža. Uređaj se smatra modernijim i pouzdanijim u usporedbi sa sličnim uređajima, ali drugog tipa izvedbe.

Struja koja prolazi kroz kontaktne skupine (u trenutku razdvajanja kontakta) stvara električno pražnjenje – luk. Gorenje luka odvija se djelomičnom ionizacijom metalnih para, koje neizbježno nastaju od visoke temperature. Prolazak struje između kontakata kroz nastalu plazmu održava se do trenutka prijelaza struje na nultu sabirnicu.

Čim nastupi trenutak prijelaza kroz «nulu», električni luk se gasi. Vrijeme cijelog procesa traje ne više od 7-10 mikrosekundi.

Uređaj vakuumskih prekidača

Raznolikost vakuumskih prekidača, s obzirom na njihovu konstrukcijsku izvedbu, prilično je velika. Stoga je teško dati karakteristiku tih uređaja u cjelini. Međutim, neovisno o konstrukcijskim razlikama, princip rada ostaje nepromijenjen.

Strukturna shema VV: 1 – gornji izvod; 2 – vakuumska komora; 3 – polimerni izolator; 4 – donji izvod; 5 – trakasti kontakt; 6 – silovita opruga; 7 – vučni štap; 8 – otpustna opruga; 9 – prijenosna poluga; 10 – pogonska osovina; 11 – iskidač; 12 – kućište

Razmotrit ćemo za opće upoznavanje tropolni vakuumski prekidač, opremljen opružno-motornim pogonom. Ovaj je uređaj predviđen za unutarnju instalaciju ili za instalaciju na otvorenom. U svakom slučaju, njegovo se postavljanje izvodi unutar posebnih razvodnih metalnih kutija.

Uređaji se mogu upotrebljavati u vrlo različitim područjima narodnog gospodarstva. Međutim, postoje određena ograničenja.

Naime, vakuumski prekidači nisu namijenjeni za ugradnju s naknadnim radom u sljedećim uvjetima:

• prostorije u kojima postoji opasnost od požara ili eksplozije;
• postrojenja koja konstrukcijski predviđaju čestu komutaciju;
• postrojenja mobilnog (prijenosnog) tipa;
• energetski sustavi morskih i riječnih plovila.

Prekidačima vakuumskog tipa obično su svojstvena dva tipa izvedbe konstrukcije:

1. Za stacionarnu instalaciju.
2. Za instalaciju s aparatnim kolicima.

Neovisno o izvedbi, kućište uređaja sadrži tri pola opremljena komorama za gašenje luka.

Unutar vakuumskih komora rade pomični kontaktori, koje pokreće opružno-motorni mehanizam. Kućište uređaja nadopunjuje se prednjom pločom koja sadrži elemente indikacije i upravljačke uređaje.

Vanjski glavni elementi prekidača: 1 – polovi uređaja; 2 – mehanizam blokade uključivanja; 3 – prozor za podizanje; 4 – ručica mehanike koja blokira vanjske krugove

Tri pola glavnog kruga izvedena su u obliku stupova. Položaj polova je, u pravilu, na stražnjem dijelu šasije opružno-motornog pogona. Svaki pol nadopunjen je komorom za gašenje luka koja je zatvorena unutar polimernog izolatora. Radi jačanja električne čvrstoće, kućište izolatora ima rebrasti oblik.

Unutar svake vakuumske komore ugrađena je kontaktna skupina od dva elementa – pomičnog i nepomičnog. Element pomičnog kontakta preko vučnog izolatora povezan je s mehanizmom za preklapanje. Zatim slijedi veza s donjim kontaktnim izvodom. A nepomični kontakt preko konusnog sjedišta spaja se s gornjim kontaktnim izvodom uređaja.

Kako radi pogon prekidača?

Pomični kontakti vakuumskih komora mehanički su povezani s osovinom opružno-motornog pogona. Zahvaljujući silovitoj opruzi, prethodno napetoj (postavljenoj u stanje rastezanja), pogon je lako pokrenuti jednostavnim pritiskom upravljačke tipke ili drugim mehanizmom.

Strukturna shema vakuumske komore: 1 – stezaljka nepomičnog kontakta; 2 – nepomični kontakt; 3 – pomični kontakt; 4 – metalni zaslon; 5 – keramički (polimerni) izolator; 6 – mijeh; 7 – stezaljka pomičnog kontakta

Opruga (obično dvije opruge) napinje se pomoću lančanog prijenosa. Normalni način rada opreme predviđa napinjanje opruge elektromotorom opremljenim reduktorom. Ujedno, postoji ručica ručnog napinjanja koja se koristi u slučaju kvarova ili gubitka napajanja.

Napeta opruga fiksira se okidačkim mehanizmom. Tim mehanizmom upravlja se putem elektromagnetskog pogona ili pomoću tipke za uključivanje. Čim se aktivira način uključivanja, fiksacija se otpušta, sila napetosti opruge pokreće bregasti mehanizam. On, pak, djeluje na osovinu koja je mehanički povezana s mehanizmom za prebacivanje pomičnih kontakata vakuumskih komora.

Operacija isključivanja vakuumskog prekidača izvodi se aktivacijom načina «Isključeno» – elektromagnetom ili tipkom. Slijed radnji gotovo je isti kao kod prvog načina. Ovdje su također uključene silne opruge isključivanja čije stanje određuje okidački mehanizam isključivanja.

Upravljačka ploča i indikacijski elementi: 1 – način «uključeno»; 2 – način «isključeno»; 3 – napeto stanje opruge; 4 – stanje otpuštene opruge

Jednostavnost rada i nadzor rada uređaja osigurava upravljačka ploča. Na prednjoj strani ploče smješteni su elementi: brojač ciklusa, indikator stanja opruge napinjanja, indikator stanja vakuumskog prekidača.

Značajke izvlačnih konstrukcija

Oprema izvlačivog izvedbe sastavljena je na temelju posebne aparatne kolica. Pomoću ovog pribora prekidač se uvodi u ormar ili izvodi iz njega.

Aparatna kolica djeluju ne samo kao prijevoz uređaja, već također obavljaju funkciju kontrolera uključivanja uređaja u testni način ili radni način, čim je prekidač uvučen u ormar.

Aparatna kolica: 1 – valjak (4 kom.); 2 – baza; 3, A – pomična baza; 4 – ručica (2 kom.); 5 – utičnica za ključ; 6 – pločica za blokadu; 7 – fiksirajući element; 8 – konektor za sekundarni krug; 9 – mehanika blokade uređaja; 10 – blokadni kontakti; 11 – pločica za fiksiranje vijka; B – nepomični dio

Vakuumski prekidač pričvršćuje se izravno na pomični dio kolica. Pričvršćivanje se izvodi vijčanim spojevima. Međutim, aparatna kolica imaju i nepomični dio na koji je pričvršćen pogon pomičnog dijela. Kretanje pomičnog modula u odnosu na nepomični izvodi se pomoću vijka ručice za upravljanje kolicima.

Pokretni dio – metalno postolje na četiri kotača, obrađeno galvanskim premazom. Ovdje se nalazi vanjska mehanička blokada (pritisna ploča) uzemljivača, blokada vijka pogona, pomoćni kontakti, mehanizam blokade prekidača i ostali elementi koji osiguravaju kretanje ili fiksaciju.

Instalacija i priključivanje uređaja

Prije početka ugradnje vakuumskog prekidača potrebno je pregledati sve vanjski dostupne elemente kako bi se uvjerilo da nema oštećenja i nedostataka. Zatim se čiste izolacijske površine polova suhom krpom bez dlačica.

Nije dopušteno uvođenje opreme u sustav ako na izolacijskim površinama postoje krhotine, pukotine, deformirana područja. Obavezno je provjeriti shemu sekundarnih krugova, kao i priključak kućišta sabirnice.

Provjera instaliranog uređaja. Ovdje je važno pažljivo provjeriti svaki detalj, svaki element pričvršćivanja. Visokonaponski aparati ne opraštaju ni najmanju pogrešku.

Prije ugradnje potrebno je provjeriti ispravnost prekidača metodom ručnog uključivanja (u praznom hodu bez napajanja) i uvjeriti se u ispravnost položaja indikatora upravljačke ploče. Zatim treba provjeriti prisutnost poklopaca polova. Ako se koristi oprema za nazivnu struju 1600A i više, zaštitne poklopce treba skinuti prije montaže.

Priključivanje izravno na mrežu

Stezaljke kontaktnih nastavaka vodiča energetskih kabela potrebno je očistiti prije priključivanja na izvode prekidača.

Postupak čišćenja razlikuje se ovisno o korištenom materijalu stezaljki:

• Za bakrene i aluminijske stezaljke bez dodatnog premaza, čišćenje se obavlja brusnim papirom granulacije M20 ili niže, nakon čega slijedi odmašćivanje površine metala.
• Ako su stezaljke bakrene ili aluminijske presvučene slojem srebra, dovoljno ih je očistiti krpom bez dlačica.

Nedopušteno je koristiti kabele čiji je srebrni premaz stezaljki oštećen na površini većoj od 5%. U tom slučaju oštećeni element treba zamijeniti. Više o stezaljkama za spajanje žica možete pročitati u ovom materijalu.

Vanjski vodiči dovode se do izvoda vakuumskog prekidača tako da se ne stvaraju mehaničke sile na izvode uređaja od strane vanjskih vodiča. Spojevi se izvode vijčanim spajanjem uz upotrebu ravnih elastičnih metalnih podložaka.

Kako se izvodi uzemljenje?

Uređaji stacionarnog izvođenja spajaju se na "zemljanu" ploču vijčanim spojem (M12) izravno na točki označenoj oznakom "Uzemljenje".

Elementi konstrukcije aparatne kolica i šasije prekidača kroz koje se izvodi uzemljenje uređaja. U pravilu, te se točke označavaju odgovarajućim znakom, nanesenim pokraj elementa.

Područje kontaktne točke „Uzemljenje“ prije spajanja potrebno je odmastiti. Uzemljivački vodič treba odabrati sabirnicu dovoljnog presjeka (Pravila za električne instalacije), savitljivi vodič ili vodič upleten u snop. Prije postavljanja vodiča na kontaktnu pločicu, površine kontakta namazati posebnom mašću (CIATIM-203).

Konstrukcija izvlačnog tipa uzemljuje se pomoću elemenata aparatne kolica. Uzemljenje vakuumskog prekidača ostvaruje se kroz konstrukciju aparatne kolica, za što također postoje pričvrsni elementi.

Puštanje uređaja u pogon

Puštanje uređaja u rad provodi se nakon dodatne provjere instalirane i pripremljene opreme. Konkretno, provjerava se pouzdanost uzemljenja, stanje pričvršćenja sastavnih dijelova, pristup rashladnog medija potencijalno zagrijavajućim elementima.

Površine strujovodnih šipki koje su u kontaktu s lamelama utičnih kontaktnih skupina potrebno je obraditi malom količinom masti CIATIM. U cjelini, potrebno je provesti sve postupke predviđene PUE (Pravila za električne instalacije) za slučaj prijemno-predajnih ispitivanja i uvjeriti se u podudarnost veličine radnog napona s dopuštenim granicama.

Instalacija vakuumskog prekidača. Montažne radove izvodi samo kvalificirano osoblje. Isti zahtjevi postavljaju se osoblju koje se odabire za održavanje visokonaponske opreme.

Vakuumskim prekidačem smije upravljati osoblje koje ima dozvolu za održavanje elekričnih instalacija koje rad pod naponom iznad 1000 volti. Odobrena grupa dopuštenja za osoblje koje održava mora biti najmanje treća. Prije početka rada s opremom, osoblje prolazi tehnički minimum radi proučavanja pojedinosti konkretnog modela opreme.

Kako odabrati vakuumski prekidač?

Uređaj se odabire uzimajući u obzir njegove nazivne parametre, koji se razmatraju u odnosu na parametre postojeće mreže na mjestu ugradnje. Odabir se vrši prema kriteriju maksimalno opterećenih načina rada, koji se pretpostavljaju za uvjete rada.

Nazivni napon vakuumskog prekidača dopušta se jednak (ili povećan) u odnosu na nazivni napon sustava napajanog kroz prekidač.

Parametar nazivne dugotrajne struje odabire se više od nazivne vrijednosti struje napajanog sustava. Parametar nazivne struje isključenja odabire se više od maksimalne vrijednosti izračunate struje kratkog spoja (uzima se u obzir trenutak razilaženja kontakata).

Natpisna pločica s tehničkim karakteristikama – prvo na što se obraća pažnja pri odabiru prekidača. Oslanjajući se na vrijednosti parametara, već se može odrediti odgovara li uređaj za određenu instalaciju ili ne.

S obzirom na moguće uvjete kratkog spoja, izbor se vrši uzimajući u obzir najteže režime.

Aperiodična sastavnica izračunava se s obzirom na uvjete kratkog spoja s nultim naponom u bilo kojoj od faznih linija. Pritom treba uzeti u obzir parametar aperiodične struje koji je odredio proizvođač opreme.

Zaključci i koristan video na temu

Još više materijala o uređaju, principu rada i uvjetima montaže vakuumskog prekidača možete saznati iz sljedećeg videozapisa:

Vakuumski prekidači razlikuju se od drugih vrsta uređaja relativno jednostavnom i pouzdanom strukturom. Stoga ova vrsta opreme služi dugo vremena bez većih prigovora. Resurs prirodnog trošenja određuje se brojem operacija, koji iznosi najmanje 20000. Uz pravodobno obavljanje tehničkog održavanja, taj resurs se povećava za 5-10%. U međuvremenu, tehničko održavanje VV ograničeno je na mali broj lakih operacija.

Ako su se prilikom upoznavanja s informacijama pojavila pitanja o temi članka ili imate vrijedne informacije kojima se možete podijeliti s našim čitateljima, molimo ostavite svoje komentare, podijelite iskustva, postavite pitanja u bloku ispod članka.