Возможность создания синхронных выключателей на базе современных вакуумных камер
В статье рассматривается возможность создания вакуумных выключателей с учетом особенностей серийно выпускаемых вакуумных дугогасительных камер; предлагаются пути решения возникающих при этом проблем....
Збережено в:
| Дата: | 2005 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2005
|
| Назва видання: | Електротехніка і електромеханіка |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142487 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Возможность создания синхронных выключателей на базе современных вакуумных камер / А.А. Гилёв // Електротехніка і електромеханіка. — 2005. — № 1. — С. 27-28. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-142487 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1424872018-10-11T01:22:58Z Возможность создания синхронных выключателей на базе современных вакуумных камер Гилёв, А.А. Електричні машини та апарати В статье рассматривается возможность создания вакуумных выключателей с учетом особенностей серийно выпускаемых вакуумных дугогасительных камер; предлагаются пути решения возникающих при этом проблем. У статті розглядається можливість створення вакуумних вимикачів з урахуванням особливостей випуску серійно вакуумних дугогасительних камер; пропонуються шляхи рішення виникаючих при цьому проблем. In the article, a possibility of developing vacuum breakers allowing for features of commercial vacuum extinguishing chamber is considered, and ways of solving concurrent problems are suggested. 2005 Article Возможность создания синхронных выключателей на базе современных вакуумных камер / А.А. Гилёв // Електротехніка і електромеханіка. — 2005. — № 1. — С. 27-28. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 2074-272X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142487 621.316.542. ru Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати |
| spellingShingle |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати Гилёв, А.А. Возможность создания синхронных выключателей на базе современных вакуумных камер Електротехніка і електромеханіка |
| description |
В статье рассматривается возможность создания вакуумных выключателей с учетом особенностей серийно выпускаемых вакуумных дугогасительных камер; предлагаются пути решения возникающих при этом проблем. |
| format |
Article |
| author |
Гилёв, А.А. |
| author_facet |
Гилёв, А.А. |
| author_sort |
Гилёв, А.А. |
| title |
Возможность создания синхронных выключателей на базе современных вакуумных камер |
| title_short |
Возможность создания синхронных выключателей на базе современных вакуумных камер |
| title_full |
Возможность создания синхронных выключателей на базе современных вакуумных камер |
| title_fullStr |
Возможность создания синхронных выключателей на базе современных вакуумных камер |
| title_full_unstemmed |
Возможность создания синхронных выключателей на базе современных вакуумных камер |
| title_sort |
возможность создания синхронных выключателей на базе современных вакуумных камер |
| publisher |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| publishDate |
2005 |
| topic_facet |
Електричні машини та апарати |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142487 |
| citation_txt |
Возможность создания синхронных выключателей на базе современных вакуумных камер / А.А. Гилёв // Електротехніка і електромеханіка. — 2005. — № 1. — С. 27-28. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| series |
Електротехніка і електромеханіка |
| work_keys_str_mv |
AT gilëvaa vozmožnostʹsozdaniâsinhronnyhvyklûčatelejnabazesovremennyhvakuumnyhkamer |
| first_indexed |
2025-07-10T15:07:03Z |
| last_indexed |
2025-07-10T15:07:03Z |
| _version_ |
1837272955906686976 |
| fulltext |
ISBN 966-593-254-3 Електротехніка і Електромеханіка. 2005. №1 27
УДК 621.316.542.
ВОЗМОЖНОСТЬ СОЗДАНИЯ СИНХРОННЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
НА БАЗЕ СОВЕРМЕННЫХ ВАКУУМНЫХ КАМЕР
Гилёв А.А., к.т.н., доц.,
Севастопольский Национальный технический университет
Украина, 99053, Севастополь, студгородок, кафедра "Судовые и промышленные электромеханические системы"
тел. (0692) 235-272
У статті розглядається можливість створення вакуумних вимикачів з урахуванням особливостей випуску серійно
вакуумних дугогасительних камер; пропонуються шляхи рішення виникаючих при цьому проблем.
В статье рассматривается возможность создания вакуумных выключателей с учетом особенностей серийно выпус-
каемых вакуумных дугогасительных камер; предлагаются пути решения возникающих при этом проблем.
ВСТУПЛЕНИЕ
В настоящее время для коммутации силовых
электрических цепей среднего напряжения все более
широкое применение находят вакуумные выключате-
ли (ВВ), обладающие целым рядом преимуществ пе-
ред другими типами выключателей.
Высокие технические и эксплуатационные ха-
рактеристики ВВ обеспечиваются в основном свойст-
вами вакуумных дугогасительных камер (ВДК), вхо-
дящих в их конструкцию. Вместе с тем ВДК являются
наиболее дорогостоящим элементом ВВ. Так, для ва-
куумных выключателей фирмы АВВ стоимость ВДК
составляет 70% от его общей стоимости. Очевидно,
что при таком соотношении экономический эффект
применения ВВ в значительной степени зависит от
того, насколько полно используется ресурс ВДК. Как
показывает сопоставление технических характеристик
ВДК и ВВ, имеется существенное различие между их
коммутационной и механической износостойкостью,
особенно в режиме коммутации номинально отклю-
чаемых токов.
В зависимости от режима работы, коммутацион-
ная износостойкость ВДК в 2 … 7 раз ниже механиче-
ской. Следовательно, имеется возможность значи-
тельного продления срока службы ВДК путем увели-
чения их коммутационной износостойкости.
В ВВ она определяется электрической энергией
на контактах ВДК, существенно зависящей от таких
параметров, определяющих нагрев контактов, как
величина тока дуги отключения и длительность горе-
ния дуги, то есть фактически от количества электри-
чества, протекающего через контакты.
Начало размыкания контактов обычного (не син-
хронного) выключателя является случайной величи-
ной и может соответствовать различным моментам
данного полупериода отключаемого тока (нарастание
тока, максимальное его значение, убывание тока, про-
хождение го через ноль). Поэтому минимальное вре-
мя гашения дуги в этих ВВ составляет от 5 до 15 мс.
Условия гашения дуги при размыкании контактов в
начале полупериода отключаемого тока будут суще-
ственно более тяжелыми, чем при размыкании кон-
тактов в момент, предшествующий переходу тока
через ноль.
Если энергию, которая выделяется в дуговом
промежутке за время горения дуги в течение одного
полупериода промышленного тока (10 мс) принять за
100%, то энергия, выделяемая в дуговом промежутке
при разведении контактов за 3 мс до перехода через
ноль составит 21%, а при размыкании контактов за 2
мс до ноля – 10%. Уменьшение энергии, выделяю-
щейся в дуговом промежутке, ускоряет процесс деио-
низации и позволяет значительно повысить величину
отключаемого тока по сравнению с обычном режи-
мом ВДК при прочих равных условиях.
Выключатель с ускоренным движением контак-
тов может дать весьма благоприятные условия для
отключения холостых линий без повторных пробоев
и, следовательно, без перенапряжений, опасных для
изоляции электрооборудования. Быстрое нарастание
холодной прочности является в значительной степени
результатом быстрого разведения контактов даже без
применения принципа синхронизации начала расхож-
дения контактов.
Идея синхронного отключения токов вакуумны-
ми выключателями представляется перспективной
для высоких значений номинально отключаемых то-
ков и увеличения эксплуатационного ресурса как ва-
куумных камер, так и ВВ в целом. Кроме того, син-
хронизированное быстродействующее отключение
уменьшает длительность короткого замыкания, и,
следовательно, уменьшает термическое действие то-
ков на электрооборудование и повышает устойчи-
вость энергосистем.
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ
ВАКУУМНЫХ КАМЕР ДЛЯ СИНХРОННОГО
ОТКЛЮЧЕНИЯ
Одним из требований, предъявляемых к син-
хронным выключателям, является малое время сраба-
тывания, которое должно составлять менее ¼ периода
отключаемого тока. При промышленной частоте 50 –
60 Гц, четверть периода составляет 5…4,2 мс.
Вакуумная камера фирмы "Сименс" в разрезе
представлена на рисунке.
Рис. Вакуумная дугогасительная камера (пример)
28 Електротехніка і Електромеханіка. 2005. №1 ISBN 966-593-254-4
Здесь 1 – контактный диск; 2 – изолятор; 3 –
фиксированный контакт; 4 – подвижный контакт; 5 –
дуговой экран; 6 – металлический сильфон; 7 – на-
правляющая втулка; 8 – соединительный шток.
Выпускаемые ныне вакуумные дугогасительные
камеры имеют ограничения по скорости перемещения
подвижного контакта. Это связано с механическими
свойствами сильфона, отделяющего внутреннюю по-
лость камеры от окружающей среды и одновременно
обеспечивающего подвижность одного из контактов.
Верхняя граница скорости перемещения подвижного
контакта современных ВДК составляет 1,4…2 м/с. С
другой стороны различные ВДК имеют разную вели-
чину расстояния между контактами в разомкнутом
состоянии (d мм).
Минимально допустимое время полного расхож-
дения контактов ВДК tп можно найти как частное от
деления расстояния между контактами d в мм на мак-
симально допустимую скорость перемещения под-
вижной части ВДК, äîïV в м/с:
äîïVdt = (мс).
Параметры некоторых вакуумных камер, выпус-
каемых рахзличными странами, а также вычисленное
значение tп представлены в таблице.
Вакуумные камеры более раннего выпуска
(КДВ-21; КДВ-35) имели контактные наконечники,
выполненные из вольфрама для уменьшения величи-
ны эрозионного износа. Вольфрам обладает малой
эмиссионной способностью при коммутации, контак-
ты вследствие этого разогревались незначительно и
поэтому ход подвижного контакта был невелик и со-
ставлял 4…10 мм. Однако вольфрамовые контакты,
несмотря на определенные преимущества перед кон-
тактами из других материалов, давали большие токи
среза при отключении, что вызывало значительные
перенапряжения в коммутируемой цепи. Этот факт
значительно затормозил процесс широкого примене-
ния вакуумных выключателей.
Новое поколение вакуумных камер имеют ком-
позиционный состав контактов (Cu, Cr) [1], имеющий
по сравнению с вольфрамом более “мягкую» характе-
ристику отключения из-за более высокой автоэлек-
тронной эмиссионной способности. За это положи-
тельное качество приходится расплачиваться боль-
шим ходом подвижного контакта (в некоторых случа-
ях до 60 мм) и, как следствие, пониженным быстро-
действием. Как следует из таблицы, по минимальному
времени срабатывания требованиям синхронного от-
ключения отвечает лишь морально-устаревшие ваку-
умные дугогасительные камеры типа КДВ-21 с
вольфрамовыми контактами.
Таблица
Характеристики вакуумных камер
Страна Фирма Тип камеры Uн,
кВ
Iн,
А
Коммут.
ресурс
циклы
Ход
конт., мм
Макс. допуст.
скорость Vmax,
м/с
Миним.
время
срабат.
tmin, мс
ПО "Полярон" КДВ-21 15 300 150000 4...5 1...1,6 2,1 Украина
ПО "Октава" КДВ-10-20/1600 10 1600 - 8 1,5...1,9 4,2
ВЭИ КДВ-35 35 1600 25000 13...14 1,1...1,5 10 Россия
НПП "Контакт" КДВХ-40-1600 12 1600 - 10 1,6...1,9 5,2
Германия АВВ VG 6 36 2000 30000 14 ± 2 1,2...1,5 10
Великобритания Vacuum Interrupt-
ers Limited
V-204 10 800 - 6 0,8...1 6
США Вестингаус WZ23328 38 1200 10000 16 1,8 9
Япония "Мейденси" SS-3020-835 36 1250 10000 18 1,5...1,8 10
ПУТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ СИНХРОННОГО
ОТКЛЮЧЕНИЯ ВАКУУМНЫМИ
ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ
Общим недостатком всех выпускаемых в на-
стоящее время ВДК с точки зрения повышения быст-
родействия является то, что подвижный контакт пе-
ремещается вместе с токоподводом, изготовленным
из мягкой отожженной меди, причем длина подвиж-
ного токоподвода определяется габаритами камеры,
сильфонного узла и необходимостью внешнего токо-
съема, а его сечение зависит от длительно пропускае-
мого тока [2].
Расчеты показывают, что в такой конструкции
быстродействие не может быть увеличено сверх 1…5
мс. Кроме того, для увеличения максимально допус-
тимой скорости перемещения подвижного контакта
ВДК необходимо так изменить конструкцию сильфо-
на, чтобы он не разрушился и выдерживал достаточ-
ное количество включения-отключения при такой
скорости.
Это решение связано с серьезными конструктив-
ными разработками и материальными затратами и
может рассматриваться лишь в качестве перспективного.
Второй путь достижения синхронного отключе-
ния уже имеющимися вакуумными камерами заклю-
чается в обеспечении величины упреждения начала
разведения контактов в пределах 2…4 мс. При этом
нуль отключаемого тока приходится на расстояние
между контактами, равное 4…8 мм, что при продол-
жении движения подвижной части выключателя при-
ведет к надежному погасанию дуги.
ВЫВОДЫ
Из вышесказанного можно сделать следующие
выводы:
• создание синхронных вакуумных выключателей
на базе серийно выпускаемых вакуумных камер явля-
ется разрешимой задачей;
• применение синхронных вакуумных выключате-
лей позволяет резко увеличить коммутационный ре-
сурс вакуумных камер и за счет этого получить значи-
тельный экономический эффект.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Евдокунин Г.А., Тилер Г. Современная вакуумная ком-
мутационная техника для сетей среднего напряжения. –
С.-П.: Терция, 2000. - 114с.
[2] Воздвиженский В.А. Вакуумные дугогасительные каме-
ры с высоким быстродействием при отключении //
Электротехника. – 1988. - №3. – С.11 - 15.
Поступила 09.09.2004
|