ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВАКУУМНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ. Производство вакуумных выключателейВакуумный выключатель Ezois. Производство вакуумных выключателей по низкой ценеПодробнее о вакуумных выключателях смотрите в нашем каталоге  Рубильник вакуумного выключателя, разъединяющий тип ВНВР-10/630-20 У2 «БРИЗ», используется для соединения электроцепей при нормальной работе или для отключения в аварийном режиме в цепях трехфазного тока с максимальным напряжением в 10 кВ и изоляционной нейтральной частоты 50 ГЦ. Такой вакуумный выключатель позволит создать видимый разрыв цепи, имеющей три полюса, мануальный взвод встроенного элемента заземления. Типы используются для эксплуатационных назначений – 1Б по ГОСТ-17717.  Установлены в шкафах «КРУ», камерах стационарных, с односторонним обслуживанием «КСО» и шкафах комплектной трансформаторной подстанции. Принцип эксплуатации.
Максимальное значение при воздействии внешних факторов
Технические характеристики:
www.ezois-es.ru
gisprofi.com Вакуумные выключатели EX-ВВ | Компания EXC — производство и модернизация горно-шахтного оборудованияПреимуществаОтличные коммутационные свойства, закрытое исполнение, простота и надежность конструктивных решений позволяют применять выключатели в составе широкого спектра оборудования, работающего в различных условиях. Вакуумные выключатели предназначены для работы в шкафах КСО и КРУ, в том числе КРУВ внутренней и наружной установки на класс напряжения (кВ) трехфазного переменного тока для систем с изолированной нейтралью. Вакуумные выключатели эксплуатируются в нормальных климатических условиях (вид климатического исполнения УЗ по ГОСТ 15150-69, группы М6, М7), а именно:
При работе камер на высоте от 1 000 м требования к электрической прочности изоляции номинальному току должны быть понижены на величины, соответствующие поправкам на высоту по ГОСТ 1516.1-76 и ГОСТ 15150-69. Содержание коррозионно-активных агентов в окружающем воздухе — для атмосферы типа II (промышленная) по ГОСТ 15150-69. Относительная влажность воздуха (среднегодовое значение) — 75% при 15 °С; запыленность окружающего воздуха до 10 мг/м; окружающая среда — невзрывоопасная. Вакуумные выключатели устойчивы к механическим внешним воздействующим факторам по ГОСТ 17516.1-69 при вибрационных нагрузках в диапазоне частот от 1 до 35 Гц для степени жесткости I, одиночных ударах с ускорением до 3g длительностью от 2 до 20 мс. Вакуумными выключателями обеспечивают нормальную работу и нормированные параметры при крене и дифференте при любом положении. Вакуумная дугогасительная камера (ВДК) используется для гашения дуги переменного тока при разведении контактов в глубоком вакууме (остаточное давление порядка 10-6 мм рт. ст.). Носителями заряда при горении дуги являются пары металла. Из-за практического отсутствия среды в межконтактном промежутке конденсация паров металла в момент перехода тока через естественный ноль осуществляется за чрезвычайно малое время (10-5 с), после чего происходит быстрое восстановление электрической прочности ВДК. Электрическая прочность вакуума составляет порядка 30 кВ/мм, что гарантирует отключение тока при расхождении контактов более 1 мм. В выключателе применяется современная конструкция ВДК с усиленным аксиально-радиальным магнитным полем. Дуга в таком поле находится все время в диффузионном состоянии, что существенно уменьшает износ, который не превышает 1 мм после исчерпания коммутационного ресурса. Выключатели состоят из трех полюсов и корпуса, в котором размещаются электромагнитные приводы. Электромагнитные приводы могут быть изготовлены как с магнитной защелкой, так и без нее. Основные узлы ВВ на ток до 1 000 А размещаются в закрытом изоляционном корпусе, выполненном из механически прочного и дугостойкого материала, защищающего элементы полюса от механических повреждений и воздействий электрической дуги тока короткого замыкания. oaoex.ru Способ изготовления вакуумного выключателя
ОП ИСАНИЕ ИЗЬБРЕТЕН ИЯ Х ПАТЕНТУ Союз Советскии Социалистических Республик «»938756 (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 15. 02. 77 (21) 2336151/ 2452254/24-07 (23) Приоритет 220376 (32) 22. 03. 75 (51) М. Кл. Н 01 Н 33/66 Госуддрствеиный квмитет СССР (31) 35166/75 (33) Япония 35168/75 Опубликовано 23. 06, 82. Бюллетень р1е 23 до делам изобретений и открьпий (53) WD,K621 316. ° 54(088.8) Дата опубликования описания 23.06.82 Иностранец Синзо Сакумо (Япония) (72) Автор изобретения Иностранные фирмы "Кабусики Кайся Иейденся" и (Япония) (71) Заявители (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВАКУУМНОГО ВЫКЛОЧАТЕЛЯ Изобретение касается способов изготовления вакуумных выключателей, а конкретнее - способов изготовления вакуумных выключателей с применением наиболее подходящего к материалу каждой детали твердого припоя для герметической пайки в вакууме. Известен способ изготовления вакуумного выключателя, состоящий из операций закрепления верхней и нижней торцевых крышек на соответствующих торцах цилиндрического изолирующего корпуса, установки сильфона на нижней торцевой крышке, установки с опорой на сильфон. подвижного токопровода, верхний конец которого снабжен подвижным электрическим контак.том, и закрепления неподвижного токоподвода, на нижнем конце которого установлен неподвижный электрический контакт, на верхней торцевой крышке при помощи вспомогательной торцевой пластины (1 ). При изготовлении известного вакуумного выключателя между его деп 1 " т ("Кабусики Кайся:Джемвак" - талями, а именно: между цилиндрическим изолирующим корпусом и верхней торцевой крышкой, между сильфоном и нижней торцевой крышкой, между сильфоном и подвижным токоподводом, между верхней торцевой крышкой и вспомогательной торцевой пластиной, между вспомогательной торцевой пластиной и неподвижным токоподводом, между неподвижным токоподводом и неподвижным электрическим контактом, между подвижным токоподводом и подвижным электрическим контактом предусмотрено наличие какого-либо подходящего твердого припоя для герметической пайки. Недостатком известного способа является его сложность. Согласно этому способу до выполнения сварки или пайки между компонентами вакуумного выключателя каждый компонент должен быть подвергнут о6работке водородом для исключения присутствия в нем кислорода. Для этого необходимо поднять температуру до 3 938 900 С,.а затем понизить ее примерно до 500 С и выдержать до истечения газов. Затем необходимы сборка обработанных указанным путем отдельных частей, сварка и создание в оболонке разрежения; создание для окончательно собранного вакуумного выключателя условий покрытия; просушка путем, повышения температуры выключателя от .температуры окружа1ощей среды до 40(1 С в течение 16 ч с выдержкой в течение 4 ч и откачкой для поддержания разрежения. 756 10 обходимо применять токоподвод, выполненный из медного сплава, который характеризуется широким интервалом температуры пайки, а температуру вакуумной пайки следует определять в iS зависимости от самой низкой температуры материала сильфона, который выполнен из желеэохромового сплава, 2s В зависимости от материала деталей вакуумного выключателя используют твердые припои различных сортов. Результаты практического применения различных стандартных твердых припоев для пайки в вакууме (температурный интервал пайки - приблизительно 6001000 С) в отношении соединяемых материалов показаны в табл. 1. Из табл. 1 видно, что приведенные далее уплотнительные вакуумные твер.дые припои, обладающие низкой температурой плавления, в частности припои 1-4, нельзя применять в отношении сплава, состоящего из железа и хрома (железохромового сплава), с высоким температурным интервалом пайки. Твердые припои с высокой температурой плавления, в частности припои 5-9, нельзя применять в отношении серебра (серебряного сплава) с низким температурным интервалом пайки. Таким образом, температурный интервал пайки в значительной степени зависит от материала сильфона, который выполнен из Железохромового сплава, и материала электрических контактов, которые вы-. полнены из сплава меди (медного сплаha) или серебряного сплава. Что касается температуры вакуумной пайки, то. тепло передается нагреваемому участку, в основном,посредством излучения, следовательно, этот участок трудно нагреть в корбткий промежуток времени. Кроме того, вследствие необходимости равномерного нагрева участка в качестве факти-, ческой температуры пайки в вакууме следует считать величину, полученную путем добавления к температуре текучести примерно 50 С. Из изложенного ясно, что в случае одновременно пайки всех деталей вакуумного выключателя температуру пайки в вакууме следует определять на основании самой низкой температуры сильфона, принимая также во внимание, что токоподводы выполнены из медного сплава. Следовательно, в этом случае приемлемыми могут служить припои 5-9. Это доказывает, что при изготовлении вакуумного выключателя путем одновременной пайки всех деталей нехарактеризующегося более высокой температурой пайки,. чем другие металлы. Кроме того, при осуществлении уплотнительной вакуумной пайки желательна полная герметичность для обеспечения высокой надежности в работе вакуумного выключателя. Изучение влияния твердого припоя (т. е., содержащего серебро - серебряного припоя) на герметичность вакуумной пайки желеэоникелевых сплавов показывает, что в присутствии, расплавленного серебряного припоя на поверхности желеэоникелевого сплава происходит сильная перколяция серебряного припоя на границе между зернами основного материала, а при наличии растягивающего напряжения (наружное или внутреннее усилие, например термическое напряжение, которое возникает при пайке металлов с различными коэффициентами герметического расширения) в основном материале может иметь место еще более интенсивная перколяция серебряного припоя на границе между зернами основного материала, в результате чего наблюдается тенденция к образованию трещин в основном материале. Для выяснения причин этого процесса после пайки основного материала без гальванического покрытия или плакировки металла определяли наличие трещин в основном материале, обусловленное перколяцией серебряного припоя на границе между зернами основного материала. Температуру пайки определяли исходя из типов припоя и основного материала, а испытываемое основным материалом растягивающее напряжение составило 1-12 кг/мм. Реэуль. 9387 таты этой проверки представлены в табл. 2. Припой, содержащий медь, обозначен кае медный припой, а припой, содержащий золото — как золотой, причем ни медний, ни золотой припой не содержат серебра. Из табл. 2 видно, что трещины образуются только при использовании серебряного припоя. При изменении 10 величины растягивающего напряжения в пределах упомянутого диапазона были получены результаты, идентичные приведенным, помимо соответствующего изменения момента появления ts трещин. В некоторых случаях появившиеся на поверхности основного материала трещины распространяются внутрь основного материала, в результате чего очень часто он оказывается 2о, непригодным. Затем определяли наличие трещин в основном материале в случае применения серебряного припоя на основном материале, покрытом никелем, при таких же условиях, как и описанные. Полученные результаты приведены в табл. 3. Таким образом, при герметической пайке в вакууме неизбежно образование трещин в основном материале, который представляет собой железоникелькобальтовый или железоникелевый сплав, несмотря на наличие никелевого покрытия, но в случае пайки в среде водорода трещин не образуется. При этом рассмотрению подвергли поперечные разрезы спаянных участков основного материала в случае пайки в вакууме и пайки в среде водорода. В случае вакуумной пайки слои никелевого покрытия отделяются от поверхности основного материала разрушаясь под действием припоя, вследствие чего серебряный припой перколируется в щели, появляющиеся благодаря разрушению, и вступает в непосредственный контакт с основным материалом. Таким образом, перколяция на границе между зернами основного материала приводит к образованию трещин. Такие же результаты получают при увеличении толщины никелевого покрытия, например, до значения свыше 10 мкм. Эта значительная толщина слоя никелевого покрытия на основ55 ном материале обуславливает снижение плотности покрытия, возрастание разницы термического расширения, увеличение его стоимости и расхода време56 6 ни на изготовление. Следовательно, применение никелевого покрытия на основном материале при вакуумной пайке не дает положительного эффекта. Наоборот, пайка в среде водорода свободна от указанных недостатков, потому что слой никелевого покрытия препятствует перколяции серебряного припоя в основной материал. Разница между вакуумной пайкой и пайкой s среде водорода в отношении воздействия серебряного припоя на основной материал обусловлена в основном их температурным режимом, а именно, при пайке в среде водорода нагреваемый участок нагревается быстро путем конвекции и радиации. Поэтому время нагрева достаточно мало, например, находится в пределах 1 мин, а температура пайки может быть равной температуре текучести или несколько ее превышать. Помимо высокоэффективного охлаждения время плавления припоя соответственно укорачивается, вследствие чего не происходит заметной диффузии и перколяции припоя. Но при вакуумной пайке, когда нагреваемый участок нагревают только за счет излучения, его трудно нагреть за короткое время. Поэтому температура пайки в вакууме заметно превышает температуру пайки в среде водорода, а эффект охлаждения оказывается значительно ниже. Таким образом, время плавления припоя удлиняется, достигая например получаса, в результате чего возрастает степень диффузии припоем, из-за чего могут появиться трещины. Следующей проверкой припоя, содержащего серебро, явилось исследование причин появления трещин в основном материале при использовании серебряного припоя на основном материале из железоникелькобальтового сплава, железа. железоникелевого сплава. Когда серебряный припой находится в расплавленном состоянии на поверхности основного материала, он перколирует в мелкие трещины или шероховатые участки основного материала и в клиновидную границу между зернами основного материала. Степень упомянутых перколяции и диффузии припоя возрастает при наличии средства и чувствительности основного материала и серебряного припоя друг к другу. Если основной материал испытывает растягивающее напряжение, степень упомянутых перко938756 ляций и диффузии возрастает еще больше., Наоборот, медный и золотой припой, не содержащий серебра, тонко диспергируются и равномерно перколируют на границе между зернами основного материала. При этом образуется благоприятный для пайки диффузионный слой. Избирательной перколяции на границе между зернами, как это имеет место в 10 случае серебряного припоя, не наблюдается. Даже при возникновении в основном материале растягивающих напряжений трещины не появляются. Медный и золотой припои, не со- 15 держащие серебра, могут быть использованы для пайки вакуумного выключа-. теля, от которого требуется высокая надежность в работе и герметизация. Совершенно очевидно, что при этом 2о отсутствует необходимость в никелировании основного материала. Несмотря на различные достоинства, пайка в среде водорода характеризуется также некоторыми недостат- zs ками, которые сопряжены с осуществлением паяльных работ. Так, существует необходимость после пайки производить откачку с созданием вакуума заданной глубины, а это означает проведение дополнительной производственной операции, которая необязательна при вакуумной пайке, пайка в среде водорода сопряжена с возникновением опасных явлений. Кроме того, припой для пайки в среде водорода, содержащий марганец, не может быть использован в качестве припоя для вакуумной пайки вследствие протекания химической реакции между водородом и марганцем. fO Все это приводит к тому, что серебряный припой не может быть использо.ван для пайки между торцевыми крышка-. ми, выполненными из железоникелевого или железоникелькобальтового сплава, И. и цилиндрическим изолирующим корпусом из кремния. Наоборот, медный припой .для пайки на этих участках вполне пригоден. Иедный и золотой припои пригодны и для пайки между нижней торцевой крышкой и сильфоном, и между нижней торцевой крышкой и экраном. Медный и золотой припои могут быть использованы также для пайки между . сильфоном, который выполнен из железохромового сплава, и подвижным токоподводом из меди. Каждый из припоев, а именно медный, золотой и серебряный, могут быть использованы 8 для. пайки между электрическими контактами из медного сплава и контактом из меди. Однако в случае необходимости одновременной пайки всех деталей прерывателя следует применять припои с перекрывающимися температурными интервалами пайки, вследствие чего при этом можно использовать медный или золотой припой. Цель изобретения - упрощение технологии за счет перехода на двухстадийную пайку и повышение надежности выключателя в эксплуатации. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления вакуумного выключателя, при котором соединяют твердым припоем сплава меди или золота цилиндрическую оболочку из керамики с металлизированными участками на торцах, дискообразные торцевые металлические крышки, снабженные отверстием в центре и выполненные из сплава железо — никель или железо — кобальт — никель, коэффициент термического расширения которых равен коэффициенту термического расширения оболочки, сильфоны из сплава железо — хром, неподвижный и подвижный токоподводы из меди, вспомогательную торцевую медную пластину, неподвижный и подвижный медные контакты, далее нагревают выключатель до заданной температуры пайки с одновременным вакуумированием, вводят между металлиэированными участками оболочки и торцевыми крышками, верхним концом сильфона и верхним концом подвижного токоподвода, нижним концом. сильфона и нижней торцевой крышкой, вспомогательной торцевой пластиной и верхней торцевой крышкой припой из сплава меди или золота, исключая серебро, с температурой пайки 990-1000 С, производят нагрев выключателя до температурного интервала пайки припоя с одновременным вакуумированиеи выключателя до 10 -10 торр, после чего между вспомогательной торцевой пластиной и верхней торцевой крышкой, соответствующими токоподводами и контактами вводят второй flpHпой из сплава меди или серебра с температурой пайки 600-900 С, и производят нагрев выключателя до температурного интервала пайки второго припоя с одновременным вакуумированием выключателя до 10 -10 торр. 938756 25 55 На фиг. 1 схематически представлен вакуумный выключатель, продольный разрез; на фиг. 2 — неподвижный электрический контакт, опирающийся на неподвижный токоподвод, продольный разрез; на фиг. 3 — предварительная сборка деталей для второй операции пайки после осуществления первой операции пайки деталей; на фиг. характеристики температурного интервала пайки каждой детали вакуумного выключателя. Вакуумный выключатель содержит цилиндрическую изолирующую оболочку 1 и пару дискообразных (верхнюю и нижнюю)торцевых крышек 2 и 3, с которыми оболочка 1 прочно и герметически соединена. Присоединительный участок 4, который отформован по периферии дискообразной верхней торцевой крышки 2, включает участок 4а, который выгнут перпендикулярно относительно поверхности верхней торцевой крышки, и горизонтально выгнутые участки 46. Первый твердый припой 5, который представляет собой медный сплав и золотой сплав, не содержащий серебра, помещают между присоединительным участком 4 и металлизированным участком 6, наличие которого предусмотрено на верхней стороне изолирующей оболочки 1. Соединительный участок 7, который отформован по кромке дискообраэной нижней торцевой крышке 3, включает участок 7а, выгнутый перпендикулярно к поверхности нижней торцевой крышки 3, и горизонтальный участок 76. Твердый припой 5 помещен между присоединитель ным участком 7 и металлизированным участком 6, наличие которого предусмотрено на нижней стороне изолирующей оболочки l. Верхняя торцевая крышка 2 снабжена центральным отверстием 8. В последнем посредством первого твердого припоя 5 закреплена вспомогательная торцевая пластина 9, в который также предусмотрено наличие центрального отверстия. Неподвижный токоподвод 10 вставлен во вспомогательную торцевую пластину 9 посредством второго твердого припоя 11, температурный интервал пайки которого находится в пределах приблизительно 600-900оС Неподвижный электрический контакт 12 закреплен на нижней стороне неподвижного контактного стержня посредством второго твердого припоя 11. Неподвижный токоподвод 10 включает верхнюю вертикальную часть 13 и нижнюю вертикальную часть 14, диаметр которой меньше диаметра верхней вертикальной части 13. Что касается взаимосвязи неподвижного токоподвода 10 и неподвижного электрического контакта 12, то верхняя поверхность неподвижного электрического контакта 12 определяется коль., цевым пазом 12а, который предусмотрен для внедрения в него пары выступов 14а, направленных вниз и составляющих единое целое с неподвижным токоподводом 10, посредством второго твердого припоя 11 (фиг. 2). Нижняя торцевая крышка 3 снабжена центральным отверстием 15, через которое проходит внутрь выключателя подвижныи токопод2о вод 16, сориентированный вдоль одной общей осевой линии с неподвижным токоподводом 10, причем на его верхнем конце имеется подвижный электрический контакт 17. Подвижный токоподвод 16 включает верхнюю вертикальную часть 18,. которая состоит иэ первого вертикального участка 18а и второго вертикального участка 186, диаметр которого превышает диаметр первого вертикального участка 18а, и нижней вертикальной части 19. Подвижный электрический контакт 17 смонтирован на первом вертикальном участке 18а верхней вертикальной части 18 посредством второго твердого припоя 11. Подвижный токоподвод 16 электрически подключен к выходу вакуумного выключателя и механически соединен с приводным элементом регулирующего механизма, который обычно находится под выключателем (на чертеже не показан). Таким образом, подвижный токоподвод 16 может быть приведен в действие регулирующим механизмом, в результате чего обеспечивается осевое поступательное и возвратное перемещение относительно неподвижного токоподвода 10, благодаря чему осуществляется электрическое соединение или происходит размыкание между подвижным электрическим контактом 17 и неподвижным электрическим контактом 12 на соответствующих неподвижном и подвижном токоподводах 10 и 16. Центральное отверстие 15 в нижней торцевой крышке 3 герметизировано посредством металлического сильфона 20, который закреплен между нижней торцевой крышкой 3 и подвижным контактным ll 938756 12 стержнем 16. Нижняя кромка 20а сильфона 20 закреплена к углублеНии 3а нижней торцевой крышки 3 посредством первого вакуумного твердого припоя 5. Верхняя кромка 20б сильфона 20 закреплена на верхнем конце нижней вертикальной части 19 подвижного токоподвода 16 посредством первого вакуумного твердого припоя 5. На нижней торцевой крышке 3 сион1о тирован чашеобразный сильфон 20, который предназначен для предотвращения воздействия плазмы дугового разряда, возникающего между подвижным электрическим контактом 17 и неподвижным электрическим контактом 12 при возвратном перемещении подвижного токо-. подвода 16 от неподвижного токопод- вода 10. Нижняя кромка экрана 21 закреплена на выгнутом участке 3б посредством первого твердого припоя 5. Что касается материала каждой детали вакуумного выключателя, то изолирующая оболочка 1 выполнена из 15 го керамики, основным компонентом мате-. 2З риала которой является окись алюминия, а оставшийся компонент приходится на долю стекломассы, в частности смеси окиси марганца, окиси магния и двуокиси кремния. Температурный интервал пайки материала находится в пределах приблизительно 600-1000 С. (фиг. 3). Иеталлизированный участок 6, который предусмотрен на торцевых сторонах изолирующей оболочки 1, выполнен иэ металлического сплава, который получают добавлением молибдена.или марганца в дополнительный 30 нены иэ железоникелевого сплава или железоникелькобальтового сплава, коэффициент термического расширения (КТР) которого практически равен коэффициенту термического расширения изолирующей оболочки 1 (а именно: KTP железоникелевого сплава или железоникелькобальтового сплава составля-. ет 12,5 х 10 ь, а т КТР керамики равен 8,6 х !О t). Интервал температуры пайки находится в пределах приблизительно 600-1200 С (фиг. 4а). Неподвижный и подвижный токоподводы 10 и 16 выполнены из меди, температура пайки которой находится в пределах приблизительно 600-1000 С (фиг. 4а) Экран 21 выполнен из железа, никеля, железоникелевого сплава, железохромового сплава, меди или керамики, материал, например, в титан. Верхняя и нижняя торцевые крышки 2 и 3 выпол- О (фиг. 4а). Подвижный и неподвижный электрические контакты 17 и 12 выпол- нены из серебряного сплава, интервал температуры пайки которого находится в пределах приблизительно 600-900 С фиг. 4е), или из медного сплава, температурный интервал пайки которого находится в пределах приблизительно 600-900 С. Вспомогательная торцевая крышка 9 выполнена из меди, которая не образует трещин под действием серебряного твердого припоя и характеризуется широким интервалом температуры (фиг. 4з). Поскольку электрические контакты 17 и 12 выполнены из серебряного или медного сплава, температурный интервал пайки которого находится в пределах приблизительно 600-900 С, все детали вакуумного выключателя можно соединять одновременной пайкой. Таким.образом, необходимо, чтобы на первой стадии была осуществлена пайка всех деталей, за исключением неподвижного токоподвода 10, неподвижного и подвижного электрических контактов 12 и 17, посредством первого твердого припоя 5, а на второй стадии была осуществлена пайка между вспомогательной торцевой крышкой 9 и неподвижным токоподводом 10, между неподвижным токоподводом 10 и неподвижным электрическим контактом 12, между подвижным электрическим контактом 17 и подвижным токоподводом 16 посредством второго твердого припоя 11. Принимая во внимание изложенное, по предпочтительному варианту первый твердый припой 5 должен быть идентичен твердому припою Н, температурный интервал которого находится в пределах 950-1000 С, а в качестве второго твердого припоя 11 необходимо использовать серебряный или медный сплав L температурный интервал пайки которого находится в пределах 600900 С (фиг. 4). Вакуумный выключатель, включающий первую и вторую группу собираемых 8756 14 1о 25 зо 5О 13 93 деталей, изготовляют осуществляя установку торцевых крышек 2 и 3 по осевым торцам изолирующей оболочки 1 посредством первого твердого припоя 5; монтаж сильфона 20 в,центральной части нижней торцевой крышки 3 посредством первого твердого припоя 5; монтаж сильфона и экрана 21 в центральной части нижней крышки посредством первого твердого припоя 5; закрепление подвижного токоподвода 16 на верхней кромке сильфона 20 посредством первого твердого припоя 5 -и неподвижного закрепления вспомогательной торцевой крышки 9 в центральном отверстии 8, наличие которого предусмотрено в верхней торцевой крышке 2, посредством первого твердого припоя 2. После соответствующей установки каждой из собираемых деталей вакуумного выключателя между неподвижным токоподводом 10 и вспомогательной торцевой крышкой 9, которая охватывает неподвижный токоподвод 10, оставляют зазор для его заполнения вторым твердым припоем 11. Далее осуществляют нагревание первого твердого припоя 5, размещенного между первой группой предварительно собираемых,как указано выше деталей, до температуры пайки, находящейся в о интервале приблизительно 950-1000 С, с одновременным созданием вакуума при остаточном давлении, которое составляет менее 10 -10 торр, что позволяет удалить газы, выделяющиеся при нагревании каждой детали, из вакуумного прерывателя питания. Причина, ко которой сильфон 20, выполненный из железохромового сплава, должен быть спаен по первому способу пайки, состоит в том, что поскольку температурный интервал пайки сильфона 20 не перекрывает температурного интервала пайки электрических контактов 17 и 12, которые выполнены из серебряного или медного сплава, температурный интервал пайки ! которого находится в пределах 600900 С, невозможно одновременно осуо ществлять пайку сильфона 20 и электрических контактов 17 и 12 (фиг. 4). Причина, по которой торцевые крышки 12 и 3, выполненные из железоникелевого или железоникелькобальтового сплава, необходимо спаять по первому способу в том, что поскольку следует использовать твердый припой, который характеризуется низкой температурой плавления, содержащий серебро, при осуществлении второго способа пайки в торцевых крышках 2 и 3 образуются трещины под воздействием серебра, входящего в состав указанного. твердого припоя. Причина, по которой вспомогательная торцевая крышка 9 должна быть закреплена в центральном отверстии 8 верхней крышки 2 путем осуществления первого способа пайки, состоит в том, что если неподвижный токоподвод .15 непосредственно и одновременно закреплен на верхней торцевой крышке 2 при осуществлении первого способа пайки, то невозможно вставить электрические контакты 17 и 12 в изолирующую оболочку 1 при осуществлении второго способа пайки, причем при осуществлении этого второго способа. пайки неизбежно образование трещин между верхней торцевой крышкой 2 и неподвижным токоподводом 1. Далее вводят электрические контакты 17 и 12, выполненные из серебряного или медного сплава, температурный интервал пайки которых находито ся в пределах 600-900 С, в изолирующую оболочку 1 через вспомогательную торцевую крышку 9; осуществляют мон" таж подвижных электрических контактов 17 на подвижном токоподводе 16 посредством второго твердого припоя ll, температура плавления которого ниже температуры плавления первого твердого припоя 5, а температурный интервал пайки которого находится в пределах 600-900 С; закрепление неподвижного токоподвода 10 на вспомогательной торцевой крышке 9 посредством второго твердого припоя. 11 и установку неподвижного электрического контакта 12 на нижнем конце неподвижного токоподвода 10 посредством второго твердого припоя 11. Затем нагревают второй твердый припой 11, размещенный между собираемыми деталями второй группы, которые предварительно собраны согласно изложенному, при температуре пайки, находящейся в пределах 600-900 С, с од-, новременным созданием вакуума при остаточном давлении, которое составляет менее 10 5-10 торр, что позволяет удалить газы, образующиеся в результате нагревания всех деталей, иэ вакуумного прерывателя питания., Таким образом, подбор подходящего материала каждой детали вакуумного выключателя и применение твердого при16 938756 15 йоя 5 для вакуумной пайки, который . представляет собой медный или золотой сплав и не содержит серебра, предотвращает появление трещин в торцевых Крышках 2 и 3, в результате чего Э обеспечивается. высокая надежность вакуумной герметизации. Благодаря применению твердого припоя 5 для вакуумной пайки, не содержащего серебра, вакуумный прерыватель о питания приобретает высокую механическую прочность на растяжение, которое воздействует на каждую деталь. Отсутствие необходимости никелевого покрытия материала, который необходимо спаять, значительно сокраща. ет продолжительность паяльных работ и снизить затраты на производство. Вследствие того, что в процессе предварительной сборки вакуумного выключателя между его деталями вводят припой, а уже после этого осуществляют пайку в одну стадию, значительно сокращается продолжительность паяльных работ и появляется возможность изготовить вакуумный выключатель, обладающий высокой надежностью вакуумной герметизации ° Создание вакуума, необходимого в случае пайки в среде водорода, можно вообще исключить, что также дает экономию времени, затрачиваемого на паяльные работы. Паяльные работы по предлагаемому способу свободны от неЭ5 достатков, которые свойственны пайке в среде водорода. Благодаря тому, что KTP материала изолирующей оболочки 1 практически идентичен KTP материала торцевых крыш"к 2 и 3, обеспечивается высоконадежная герметическая пайка, а изолирующая оболочка не разрушается под действием напряжений сдвига, которые возникают при охлаждении и сжатии материалов с различным коэффициентом термического расширения. Выполнение присоединительных участков 4 и 7, отформованных вдоль кромки торцевых крышек 2 и 3, с изгибами устраняет напряжения, возникающие в центральной части торцевых крышек при нагревании, и вследствие различного растяжения плоской части и крайней части может быть достигнута высокая надежность герметизации. Благодаря тому, что два выступа 13а на нижнем конце неподвижного токоподвода 10 плотно входят в коль- цевой паз 12а в неподвижном электрическом контакте 12, этот кон акт не совпадает при предварительной сборке всех деталей. Осуществляющаяся вначале пайка сильфона 20, который выполнен из железохромового сплава, температурный интервал пайки которого находится в пределах 900-1200 С, и торцевых крышек 2 и 3, которые выполнены из железоникелевого или из железоникельхромового сплава, способствует тому, что в материале не возникают никаких трещин вследствие воздействия серебряного твердого припоя, а, благодаря пайке электрических контактов 17 и 12, которые выполнены из серебряного или медного сплава, температурный интервал пайки которых находится в пределах 600-900 С, не возникает никаких трещин в торцевых крышках 2 и 3, и может быть легко достигнута высокая надежность вакуумной герметикой пайки. Благодаря тому, что в ходе проведения первой и второй пайки соответственно .используют твердые припои двух типов, которые получены из различных материалов, даже в том случае, когда необходимо использовать электрические контакты, выполненные из серебряного или медного сплава, температурный интервал пайки которых находится в пределах 600-900 С, можно легко изготовить вакуумный выключатель, который обладает высокой надежностью герметизации. 938756 18 о о о о о о о о 4с о о о о ° Ф ° ее 3 15 с z c з к z о о к 5 1 сК ф о О C X 1 I ° Ф z к а о c c z о а с сс о а C X з O Ю 3 !» 15 М с б5 CL Q Ъ> «-б5 I фй ф 4 4! 4 ° » л л о о а О О\. Pl о а м о О О о а о о ф М Ф ф л ао ф ао CV ОЪ ! е> «8 ф -а CV i л бi 4С 4 1 1 t5 1 l Q I с о 1 I I I ) б 1 I 1 t5 1 I t5 .1 I Ц 1 с aI ) 1 1 1 I Я ! ,-е--1 о С.Р >-« 5 с i 1 ! 3 1 Ю 1 С! Z I C а 1 о «- ! Е б O Z 1 I 1! Ф а З 1\ Z I C о. ч О 1 р I I 1 3 5 1 t5 1 1 1 О 1 1 б 1 Q ! a!« I! 5I I Р I е 1 Я; I I 1 е I t5 1 1 с,!. 1 1 1! I I I I I 1 l 1 l б 1 I 1 1 1 и е«е.о 1 1 1 1 1 1 ф . 1 1 1 I CI I I I 1 X I I Y 1 1 >X c> 1 I t5 ° 1 с о 1 1 It, >z z о л с:> х а I 1 I! t5 I 1 t5 1 сь 1 C I о О О О О Х Х Х Х О О О О О О О О О О О О О О О О х х о о о о о о о о о о о о о о о о о О О О О О О О О О О . О О м . а О л ф 1 х 1 1 О! I о 1 1 1 о 1 б I О I 1 l О 1! 1 о 1 о 1 о 1 Л I ei 1 I о е,О ! 1 1 1! «ф б ао I 1 а 938756 19 Табли ца 2 Основной материал— твердый припой.Fe Ni-сплав Fe-Ni-Co-сплав Fe-сплав Fe-Cr-сплав Си сплав. Ag — твердый припой х Cu — твердый припой о Au — твердый припой о о о — отсутствие изменений; х — наличие трещин; b — наличие значительного количества трещин. Т а б л и ц а 3 Fe-сплав В вакууме х В водороде 3 о Формула изобретения ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения. технологии за счет перехода на двухстадийную пайку и повыше— ния надежности выключателя в эксплуатации, между металлизированными участками оболочек и торцевыми крышками, верхний концом сильфона и верхним концом. подвижного токоподвода, нижним концом сильфона и нижней торцевой крышкой, вспомогательной медной торцевой пластиной и верхней торцевой крышкой вводят указанный припой с темтемпературой пайки 950-1000 С, производят нагрев выключателя до температуры интервала пайки припоя с одновременным вакуумированием до 10 10 торр, после чего между вспомогательной торцевой пластиной и верхней торцевой крышкой, соответствующими токоподВодами и контактами вводят второй припой из сплава меди и серебУсловий пайки Толщина ни Fe-Ni-Co-сплав келевого покрытия x — наличие трещин; о — отсутствие трещин. Способ изготовления вакуумного выключателя путем соединения твердым припоем сплава меди или золота цилиндрической оболочки из керамики с металлизированными участками на торцах, дискообразных торцевых металлических крышек, снабженных отверстиями в центре и выполненных из сплава железо — никель или железо — кобальт— никель, коэффициент расширения которых равен коэффициенту расширения обо о лочки, сильфонов из сплава железо— хром, неподвижных и подвижных токоподводов из меди, вспомогательной торцевой медной пластины, неподвижного и подвижного медных контактов, далее нагревают выключатель до заданной температуры пайки с одновременным вакуумированием, о т л и Fe-Ni-сплав Fe-Cr-сплав 938756 12а ФЕЯ 21 ра с температурой пайки 600-900ОС и проиэводят нагрев до температурного интервала пайки второго припоя с од новременным вакуумированием выключателя до 10 -10 торр. Источники информации, принятые во внимание при экспертиае 1. Патент США И 3700842, кл. 200-166С, 1972. и lpga )g             www.findpatent.ru ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВАКУУМНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Выключатель высокого напряжения – это аппарат, предназначенный для оперативной и аварийной коммутации в энергосистемах, для выполнения операции включения и отключения отдельных цепей при ручном и автоматическом управлении. Отключение тока выключателем сопровождается возникновением на его контактах мощной электрической дуги. Для гашения дуги в выключателях применяют различные дугогасительные среды и специальные дугогасительные приспособления, которые облегчают и ускоряют гашение дуги. В зависимости от применяющейся дугогасительной среды различают масляные, воздушные, автогазовые, элегазовые, вакуумные и другие выключатели. В среднем классе напряжения 6-35 кВ вакуумные выключатели находят все возрастающее применение в силу их принципиальных преимуществ перед всеми другими известными типами выключателей. Для эксплуатации удобно и экономически выгодно иметь на подстанции однотипные коммутационные аппараты, так как это снижает эксплуатационные расходы и квалификационные требования к обслуживающему персоналу. Вакуумные выключатели – это выключатели, в которых контакты расходятся в среде 10-4 – 10-6 Па. Возникающая при этом дуга быстро гаснет за счет интенсивной диффузии зарядов в вакууме. В настоящее время вакуумные выключатели (ВВ) стали доминирующими аппаратами для электрических сетей напряжением 6-36 кВ. Так, доля вакуумных выключателей в общем количестве выпускаемых аппаратов в Европе и США достигает 70%, в Японии – 100%. В России в последние годы эта доля имеет постоянную тенденцию к росту и в 1997 г. превысила 50%-ную отметку. ВВ в России пока еще более дорогие, чем масляные, однако в последние годы имеется устойчивая тенденция к сокращению разницы в цене. Сегодня вакуумную коммутационную технику можно считать достаточно «взрослой», которая может применяться на токи отключения 100 кА, так что в последние годы усилия разработчиков направлены не на повышение основных параметров ВВ, а на создание более экономичных конструкций и повышение их надежности. По первому направлению работа идет, в основном, по пути совершенствования конструкции и технологии производства вакуумных дугогасительных камер, составляющих 30-40% стоимости вакуумного выключателя. В области приводов традиционного типа (преимущественно пружинно-моторных) возможности разработки с точки зрения снижения производственных затрат практически исчерпаны. Второе направление – повышение надежности ВВ, в основном связано с повышением надежности их приводов, так как надежность вакуумных дугогасительных камер (ВДК) при современной технологии производства практически безупречна. В 90-х годах ряд фирм представил конструкции приводов, не требующих обслуживания в течение всего срока эксплуатации. Вместе с тем, очевидно, что при сохранении традиционных подходов к проектированию ВВ существенного прогресса в области снижения производственных затрат (которые, разумеется, влияют и на цену ВВ на рынке) и повышения надежности приводов ожидать не приходится. Преимущества вакуумных выключателей
1. Отсутствие необходимости в замене и пополнении дугогасящей среды, компрессорных установок и масляного хозяйства. 2. Высокая износостойкость при коммутации номинальных токов и токов короткого замыкания (КЗ). 3. Минимум обслуживания, снижение эксплуатационных затрат (почти в два раза по сравнению с существующими). Срок службы 25 лет. 4. Быстрое восстановление электрической прочности (10-50)-103 В/мкс. 5. Полная взрыво- и пожаробезопасность. 6. Надежная работа в случае, когда в процессе отключения малого тока в цепи возникает ток КЗ (дугогасительные устройства масляных выключателей обычно разрываются). 7. Широкий диапазон температур окружающей среды (от -70 до +200°С), в котором возможна работа ВДК. 8. Повышенная устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам. 9. Произвольное рабочее положение вакуумного дугогасительного устройства. 10. Бесшумность, чистота, удобство обслуживания, обусловленные малым выделением энергии в дуге и отсутствием внешних эффектов при отключении токов КЗ. 11. Отсутствие загрязнения окружающей среды. 12. Сравнительно малые массы и габаритные размеры и небольшие динамические нагрузки на конструкцию и фундамент. 13. Высокое быстродействие. 14. Возможность организации высокоавтоматизированного производства. Недостатки вакуумных выключателей
1. Трудности разработки и изготовления, связанные с созданием специальных контактных материалов, сложностью вакуумного производства, склонностью материалов контактов к сварке в условиях вакуума. 2. Большие капитальные вложения, необходимые для наладки массового производства. При массовом производстве стоимость вакуумных выключателей всего на 5-15% больше стоимости маломасляных и меньше стоимости электромагнитных. Большая экономия при эксплуатации делает эти выключатели высокоэффективными, что обусловливает их все более широкое распространение. Принцип дугогашения
В момент времени t1 (рис. 1.1) начинается расхождение контактов ВДК и в межконтактном промежутке зажигается электрическая дуга. Падение напряжения на дуге чрезвычайно мало и обычно не превышает 30 В. В момент t2 перехода тока через естественный ноль межконтактный промежуток заполнен ионизированными парами металла, образовавшимися в течение горения дуги t1 - t2. Однако, в силу отсутствия среды, препятствующей разделу этих паров, их уход из промежутка осуществляется за чрезвычайно малое время -10-5 с, после чего вакуумный выключатель готов выдержать восстанавливающее напряжение. Поскольку электрическая прочность вакуумного промежутка чрезвычайно высока (30 кВ/мм), отключение гарантированно происходит при зазорах более 1 мм.
Рис. 1.1. Осциллограммы отключения переменного тока в вакууме: i - отключаемый ток; n - концентрация ионизированных паров металла в межконтактном промежутке; U - напряжение на промежутке; Uв - восстанавливающее напряжение; t0 - момент подачи команды на отключение; х - ход контактов; Ua - напряжение на дуге
Для прогресса конструкций вакуумных выключателей необходимо искать новые технологические и конструктивные возможности. Одна из таких возможностей – вакуумный выключатель с магнитной защелкой, запатентованной фирмой «Таврида Электрик» в 1994 г. (патент РФ на изобретение № 2020631).
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИНЦИП РАБОТЫ И КОНСТРУКЦИЯ ВАКУУМНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
Вакуумная дугогасительная камера КДВ-10-1600-20 показана на рис. 1.2. Рабочие контакты 1 имеют вид полых усеченных конусов с радиальными прорезями. Такая форма контактов при размыкании создает радиальное электродинамическое усилие, действующее на возникшую дугу и заставляющее перемещаться ее через зазоры 3 на дугогасительные контакты 2. Контакты представляют собой диски, разрезанные спиральными прорезями на три сектора, по которым движется дуга. Материал контактов подобран так, чтобы уменьшить количество испаряющегося металла. Вследствие глубокого вакуума (10-4 – 10-6 Па) происходит быстрая диффузия заряженных частиц в окружающее пространство и при первом переходе тока через нуль дуга гаснет. Подвод тока к контактам осуществляется с помощью медных стержней 4 и 5. Подвижный контакт крепится к верхнему фланцу 6 с помощью сильфона 7 из нержавеющей стали. Металлические экраны 8 и 9 служат для выравнивания электрического поля и для защиты керамического корпуса 10 от напыления паров металла, образующегося при гашении дуги. Экран 8 крепится к корпусу с помощью кольца 11. Поступательное движение верхнему контакту обеспечивается корпусом 12, имеющим направляющую. Ход подвижного контакта 12 мм. На основе рассмотренной выше ВДК созданы выключатели на напряжение 10 – 110 кВ с номинальным током до 3200 А и током отключения до 31,5 кА.
Рис.1.2. Вакуумная дугогасительная камера КДВ-10-1600-20: 1 – рабочие контакты; 2 – дугогасительные контакты; 3 – зазоры; 4, 5– медные стержни; 6 – фланец; 7 – сильфон; 8, 9 – металлические экраны; 10,12 – корпус; 11 – кольцо
На рис. 1.3 показан вакуумный выключатель ВВТЭ-10-10/630У2, предназначенный для коммутации электрических цепей 10 кВ в нормальных и аварийных режимах, встраиваемый в ячейки комплектного распределительного устройства (КРУ). На раме 8 с помощью изоляционных каркасов 11 укреплены три дугогасительные вакуумные камеры 6. Вывод подвижного контакта 5 с помощью гибкой связи 4 соединен с верхним контактным ножом 1,укрепленным на изоляционной балке 2. Неподвижный контакт камеры связан с нижним ножом 7. Электромагнитный привод 13 через систему тяг и изоляционную плиту 14 связан с подвижными контактами. Конечное контактное нажатие обеспечивают пружины 3. Стальная перегородка 10 предназначена для защиты постоянных магнитов, находящихся в приводе, от влияния электромагнитных полей главных цепей выключателя. Выключатель закрыт передней крышкой 12 с окнами для наблюдения за механическим указателем включенного и отключенного положений и счетчиком числа циклов «Включено - Отключено» («В-О»). Заземление осуществляется с помощью бобышки 9. Рассмотренный выключатель рассчитан на 2000 операций «В-О» при номинальном токе и 50 операций при токе короткого замыкания 10 кА. Полное время отключения 0,05 с. Аналогичное устройство имеют выключатели на 1000 и 1600 А. Выключатели ВВТП, в отличие от вышеописанного, имеют пружинный привод. На рис. 1.4 показан общий вид вакуумного выключателя ВВК-35Б-20/1000У1, предназначенного для частых коммутаций в нормальных и аварийных режимах в электроустановках 35 кВ. Выключатель рассчитан на открытую установку. На общей раме крепятся с помощью фарфоровых изоляторов три полюса. В каждом полюсе в фарфоровом изоляторе 3, армированном фланцами 2 и 6, заключена дугогасительная камера 5. Для надежной изоляции полюсы заливаются маслом, а в крышке 1 имеется маслоуказатель. Механизм привода полюса 8 тягами 7 и 4 связан с подвижным контактом. Гашение дуги осуществляется в вакуумной камере 5.
Рис. 1.3. Выключатель вакуумный ВВТЭ-10-10/630У2
Рис. 1.4. Вакуумный выключатель ВВК-35К-20/1000У1:
В установках 110 кВ находит применение вакуумный выключатель ВВК-110Б-20/1000У1. В каждом полюсе в фарфоровой покрышке заключены четыре последовательно включенные дугогасительные камеры. В остальном устройство этого выключателя подобно выключателю ВВК-35. Достаточно широкое применение получили вакуумные выключатели нагрузки ВНВ, рассчитанные на отключение номинальных токов. Вакуумные выключатели в мировой практике применяются в установках до 500 кВ включительно.
ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ С МАГНИТНОЙ ЗАЩЕЛКОЙ ФИРМЫ «ТАВРИДА ЭЛЕКТРИК»
Вакуумный выключатель фирмы «Таврида Электрик», в котором изготовитель использует ВДК собственного производства, конструктивно отличается от большинства вакуумных выключателей, выпускаемых в настоящее время. В основу его конструкции заложен принцип соосности электромагнита привода и вакуумной дугогасительной камеры в каждом полюсе выключателя. Такая компоновка выключателя позволяет существенно упростить схему, отказаться от нагруженных узлов трения, что в свою очередь позволяет изготовить выключатель с механическим ресурсом 50 тыс. операций «В-О», не требующий обслуживания в течение всего срока службы. Внешний вид и схема устройства выключателя показана на рис. 1.5. Каждый полюс состоит из опорного изолятора, изготовленного из изоляционного материала, деталей главных цепей (вакуумной дугогасительной камеры 1, гибкого токосъема 4), размещающихся внутри опорного изолятора, и электромагнита, который находится в общем основании выключателя и соединен с подвижным контактом 3 ВДК тяговым изолятором 5 (рис. 1.5,а). На схеме рис. 1.5, б условно показан только один полюс выключателя. Все полюсы соединены друг с другом посредством общего вала. Рассмотрим принцип работы привода на примере одного полюса выключателя (рис. 1.5, б). В исходном состоянии контакты 2 и 3 вакуумной дугогасительной камеры разомкнуты за счет воздействия на них отключающей пружины 7 через тяговый изолятор 5. При прикладывании напряжения положительной полярности к катушке 9 электромагнита в зазоре магнитной системы нарастает магнитный поток. В момент, когда сила тяги якоря, создаваемая магнитным потоком, превосходит усилие пружины отключения 7, якорь 11 электромагнита вместе с тяговым изолятором 5 и подвижным контактом 3 вакуумной камеры начинает движение вверх, сжимая пружину отключения. При этом в катушке возникает двигательная противо-ЭДС, которая препятствует дальнейшему нарастанию тока и даже несколько уменьшает его. В процессе движения якорь набирает скорость около 1 м/с, что позволяет избежать предпробоев при включении контактов ВДК. При замыкании контактов вакуумной камеры в магнитной системе остается зазор дополнительного поджатия, равный 2 мм. Скорость движения якоря резко падает, так как ему приходится преодолевать еще и усилие пружины дополнительного контактного поджатия 6. Однако под воздействием усилия, создаваемого магнитным потоком и инерцией, якорь 11 продолжает двигаться вверх, сжимая пружину отключения 7 и пружину 6 дополнительного контактного поджатия. В момент замыкания магнитной системы якорь соприкасается с верхней крышкой 8 привода и останавливается. Двигательная ЭДС становится равной нулю, в катушке 9 снова начинается рост тока. После этого заканчивается механический переходный процесс в электромагните и контактной системе полюса, а также формируется необходимая остаточная индукция кольцевого постоянного магнита 10 (запасается магнитная энергия, необходимая для удержания выключателя во включенном состоянии). После окончания процесса включения ток катушки привода отключается.
Рис. 1.5. Вакуумный выключатель: а – внешний вид; б – схема устройства полюса: 1 – вакуумная дугогасительная камера; 2 – неподвижный контакт; 3 – подвижный контакт; 4 – гибкий токосъем; 5 – тяговый изолятор; 6, 7 – пружины; 8 – верхняя крышка; 9 – катушка электромагнита; 10 – кольцевой магнит; 11 – якорь электромагнита; 12 – нижняя крышка; 13 – винт; 14 – вал; 15 – постоянный магнит; 16 – контакты
Выключатель остается во включенном положении за счет остаточной индукции, создаваемой кольцевым постоянным магнитом 10, который удерживает якорь 11 в притянутом к верхней крышке 8 положении без дополнительной токовой подпитки. В таком положении якорь остается неограниченно долго, пока постоянный магнит не будет размагничен импульсом тока отрицательной полярности, либо магнитная система не будет разорвана механически (ручное отключение). Данный принцип удержания коммутационного аппарата во включенном положении, известный в электротехнике под названием «магнитная защелка», широко применяется в слаботочных аппаратах (поляризованное реле). Современные достижения в области магнитотвердых материалов больших энергий позволили реализовать на этом принципе силовой коммутационный аппарат. Запас по усилию удержания (сила, необходимая для отрыва якоря 11 от верхней крышки 8) составляет 450–500 Н для одного полюса выключателя, т.е. 1350–1500 Н для выключателя в целом, что вполне достаточно для надежного удержания выключателя во включенном положении даже в условиях воздействия на выключатель вибраций и ударных нагрузок. Для отключения выключателя необходимо приложить к выводам катушки напряжение отрицательной полярности. Ток, протекающий по обмотке, размагничивает магнит 10. Якорь 11 электромагнита под давлением пружины отключения 7 и пружины дополнительного контактного поджатия 6 разгоняется и наносит удар по тяговому изолятору 5, соединенному с подвижным контактом 3 вакуумной камеры. Ударное усилие, создаваемое якорем электромагнита, превышает 20 Н, что способствует разрыву точек сварки, которые могут возникать между контактами при пропускании токов короткого замыкания. Кроме того, подвижный контакт 3 вакуумной камеры практически мгновенно приобретает высокую стартовую скорость, что положительно сказывается на отключении токов короткого замыкания. После упомянутого удара якорь 11 электромагнита движется вниз вместе с подвижным контактом 3 вакуумной камеры и тяговым изолятором 5 под действием пружины отключения, пока все детали не займут положение, показанное на рис. 1.5, б. Привод с магнитной защелкой требует незначительной энергии для «сброса» защелки. При отключении от источника постоянного напряжения время приложения напряжения обычно ограничивается 10 мс. При этом ток в цепи отключения не превышает 1,5 А при напряжении 220 В. Якоря электромагнитов всех трех полюсов выключателя соединены между собой общим валом 14. При движении якорей винт 13, входящий в прорезь вала 14, поворачивает вал, а вместе с ним и закрепленный магнит, который управляет герметизированными контактами для внешних вспомогательных цепей 16. Управление выключателем может также осуществляться от предварительно заряженной батареи конденсаторного привода путем разряда ее на катушки электромагнитов. В этом случае механические характеристики выключателя не зависят от качества питания вспомогательных цепей, снижается потребление тока от внешних вспомогательных цепей, упрощается стыковка выключателя с существующими схемами релейной защиты и автоматики (РЗ и А). На этом принципе построен конденсаторный привод, которым укомплектован выключатель.
ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ВАКУУМНЫЕ ТИПА ВБЭМ-10
Выключатели предназначены для работы в ячейках комплектных распределительных устройств (КРУ) в электрических сетях трехфазного тока частотой 50 Гц с изолированной нейтралью или компенсированной нейтралью, а также в шкафах управления приемниками электрической энергии промышленных предприятий. Допускается применение выключателей для пуска и отключения асинхронных двигателей с короткозамкнутым или фазным ротором, а также торможения указанных двигателей противотоком и отключения медленно вращающихся электродвигателей. Стационарная – базовая модель выключателя ВБЭМ–10 предназначена для встраивания в любые типы ячеек КРУ и КСО (К-59, К-104, ST-7, K-XII, K-XXVI, K-37, КВЭ, КВС, КМФ, K-IIIУ и др.). Выключатели соответствуют требованиям ГОСТ 687-78. Выключатель содержит три дугогасительных полюса и привода, закрепленных на общем основании, как показано на рис. 1.6. Каждый полюс содержит ВДК, механизм дополнительного поджатия контактов ВДК и токовыводы, конструктивно расположенные в корпусе. Выключатель оснащен тремя пневматическими демпферами. Электромагнитный привод через рычаг замыкает контакты ВДК. Общее основание, корпус, рычаг привода изготовлены из изоляционного пресс-материала АГ-4В. Электрическая схема блока питания и управления собрана на панели, закрепленной на корпусе дугогасительных блоков.
Рис. 1.6. Выключатель вакуумный ВБЭМ-10
Выключатель имеет в своем составе аварийные расцепители максимального тока, минимального напряжения и расцепитель от независимого источника. Для настройки выключателя имеется возможность неоперативного ручного включения. Оно осуществляется рычагом при снятом защитном кожухе. Ручное оперативное и неоперативное отключение выключателя осуществляется красной кнопкой, расположенной на панели выключателя.
ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ВЫСОКОЙ КОММУТАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ТИПА ВВЭ-(С)М-10-40 Вакуумные выключатели типа ВВЭ-(С)М-10-40(31,5) выпускаются с 1998 г. ОАО «ЭЛКО» на номинальное напряжение 10 кВ, номинальный ток 2000- 3150 А, номинальный ток отключения 31,5 и 40 кА. Это наиболее мощные аппараты по коммутационной способности среди вакуумных выключателей. Предназначены они для применения в КРУ в качестве вводных и секционных аппаратов энергоемких промышленных предприятий, распределительных устройств собственных нужд электростанций (тепловых и атомных), нефте- и газопромышленных комплексов. Выключатели типа ВВЭ-(С)М-10-40(31,5)/2000... 3150 (ТУ 16-90 ИНЛЯ.6741-52.009ТУ) разработаны для замены маломасляных выключателей типа ВМПЭ-10-31,5/3150 и электромагнитных типа ВЭМ-6-40/3150. На базе вакуумных выключателей типа ВВЭ-М-10-40(31,5) выпускают, соответственно, КРУ серии К-105, К-61, К-61М и К-205. Предусмотрены и стационарные исполнения аппаратов: выключатель ВВЭ-СМ-10-40(31,5) предназначен для замены маломасляных и электромагнитных выключателей в КРУ серии К-Х, К-ХХI, К-ХХYII, КРУ-2. Основные типоисполнения выключателя приведены в табл. 1.1. Выключатель в виде выкатного элемента отличается от стационарного исполнения наличием тележки с механизмом блокировки от неправильного манипулирования выключателем в ячейке комплектного распределительного устройства и розеточными контактами в силовой цепи. Общий вид выключателей типа ВВЭ-М-10-40/3150, ВВЭ-М-10-31,5/3150, выполненных в виде выкатного элемента, показан на рис. 1.7.
Таблица 1.1 Основные технические параметры вакуумных выключателей типа ВВЭ-М(С)-10-40(31,5)
На рис. 1.8 представлена конструктивная схема выключателя ВВЭ-М-10-40/3150 (ВВЭ-М-10-31,5/2000…3150). Выключатель состоит из следующих основных частей: рамы 1, на которой установлены привод электромагнитный 2 с механизмом свободного расцепления 3, кнопкой ручного аварийного отключения 4 и электромагнитом отключения 5, пружины отключения 6, вала 7, полюсов 8, изоляционных тяг 9 с узлами поджатия, панели 10 с блоком сигнализации 11, лицевой крышкой 12. Выключатели смонтированы на тележке 13, снабженной роликами 14, пальчиковыми контактами главных цепей 15, механизмом доводки выключателя в шкаф КРУ 16 и ножами заземления 17. Дополнительно на выключатель установлен лист фасадный 18.
Рис. 1.7. Общий вид выключателя ВВЭ-М-10-40/3150
Создание выключателя с указанными параметрами (табл. 1.1) стало возможным после разработки ВДК типа КДВХ4-10-40/3150, конструктивная схема, которой показана на рис. 1.9. ВДК состоит из трех основных узлов: токоввода, корпуса, токовывода. Токоввод содержит контактный узел 1, медный стержень 2 и медный фланец 3. Корпус ВДК включает в себя два керамических изолятора 4 типа ИКМ-110, которые пайкой припоем типа ПСр-72 герметично соединены между собой. Между изоляторами впаяно кольцо, к которому крепится экран 5. Экран 5 предохраняет внутреннюю поверхность изоляторов 4 от воздействия электрической дуги и продуктов эрозии контактов. С торцов корпуса припаяны коваровые кольца 6, сваренные с фланцем 3. Токовывод состоит из контактного узла 7 и медного стержня 8. Подвижность токовывода относительно корпуса ВДК обеспечивается присоединением медного стержня 8 к фланцу 9 через сильфон 10. Для защиты сильфона от дуги и продуктов эрозии имеется экран 11. Для соединения узлов ВДК - токоввода, корпуса и токовывода - используется аргоно-дуговая сварка по замыкающим швам А и Б. Откачка газов из полости ВДК в процессе изготовления осуществляется через штенгель 12, который после проведения операций вакуумно-термической обработки пережимается с помощью механизма холодного отпая, герметизируя полость ВДК. Для предохранения герметизирующего шва от случайных механических повреждений при дальнейшей работе и эксплуатации ВДК остаток штенгеля 12 закрывается защитной трубкой, а полость между предохранительной трубкой и штенгелем заполняется эпоксидным компаундом.
Рис. 1.8. Конструктивная схема выключателя ВВЭ-М-10-40/3150 (ВВЭ-М-10-31,5/2000…3150): 1 – рама; 2 – привод электромагнитный; 3 – механизм свободного расцепления; 4 – кнопка аварийного отключения ; 5 – электромагнит отключения; 6 – пружины; 7 – вал; 8 – полюс; 9 – изоляционные тяги; 10 – панели; 11 – блок сигнализации; 12 – лицевая крышка; 13 – тележка; 14 – ролики, 15 – пальчиковые контакты; 16 – механизм доводки выключателя; 17 – ножи заземления; 18 – фасадный лист
Рис. 1.9. Конструктивная схема вакуумной дугогасительной камеры КДВХ4-10-40/3150: 1 – контактный узел; 2 – медный стержень, 3, 9 – медный фланец; 4 – керамический изолятор; 5, 11, 13 – экраны; 6 – коваровые кольца; 7 – контактный узел; 8 – медный стержень, 10 – сильфон; 12 – штенгель; 14 – геттер; 15 – втулки
Экраны 13 предназначены для выравнивания электрического поля вдоль поверхности изоляторов 4. Поддержание вакуума в процессе эксплуатации на должном уровне осуществляется геттером 14, который выполнен из пористого титана. Присоединение фланца токоввода к внешней силовой цепи осуществляется посредством втулок 15, впаянных во фланец 3. Токовывод присоединяется к внешней силовой цепи посредством резьбы на стержне 8 токовывода, обжимаемой разрезной гайкой. Форма контактов 1 и 7 выполнена такой, чтобы при разведении токоввода и токовывода возникающая дуга имела диффузный характер из-за воздействия продольного магнитного поля, образующегося за счет протекающего тока по контактному узлу специальной формы. Диффузная форма дуги приводит к небольшой эрозии контакта и способствует быстрому охлаждению дуги при переходе тока через ноль. Это позволило при диаметре контакт-детали 82 мм отключать амплитуду тока до 82 кА (действующее значение 40 кА при апериодической составляющей 40 %). Специально скоординированная система экранов вакуумной дугогасительной камеры позволяет достичь выдерживаемого напряжения промышленной частоты 42 кВ в течение 1 мин, стандартного грозового импульса 1,2/50 мкс амплитудой 95 кВ и срезанного стандартного грозового импульса (согласно методике испытаний по ГОСТ 15150.2). Переходное сопротивление камеры лежит в пределах 9-12 мкОм. Работа выключателя и механизм свободного расцепления представлены на рис. 1.10. Исходное положение выключателя показано на рис. 1.10, а. Контакт-детали 1 и 2 вакуумной дугогасительной камеры 3 разомкнуты, вал выключателя 4 удерживается в отключенном положении пружиной отключения 5. Расположение звеньев механизма свободного расцепления соответствует отключенному положению выключателя. При подаче напряжения на катушку 6 электромагнита включения якорь 7 притягивается к стопу 8 и толкатель 9 приходит в соприкосновение с роликом 10 и начинает его перемещать. При этом рычаг 11 опирается на защелку 12. Вал выключателя 4 поворачивается под воздействием рычагов 13 и 14 и через рычаг 15, изоляционную тягу с узлом поджатия 16 замыкает контакт-детали 1 и 2 вакуумной дугогасительной камеры 3, одновременно взводится пружина отключения. В конце хода якоря 7 защелка 17 под действием прижимной силы пружины 18 фиксирует выключатель во включенном положении. Под воздействием возвратной пружины 19 якорь 7 возвращается в исходное состояние. Включенное положение выключателя показано на рис. 1.10, б. Ручное неоперативное включение выключателя осуществляется винтом ходовым 20 (рис. 1.10, в), воздействующим на якорь 7. Отключение выключателя производится подачей напряжения на катушку электромагнита отключения 21. Якорь электромагнита отключения через толкатель 22 воздействует на защелку 12. Защелка 12 выходит из зацепления с роликом 23 рычага 11. Рычаг 11 под воздействием пружин поджатия и отключения, поворачиваясь вокруг оси 24, увлекает за собой рычаги 14 и 25. Ролик 10 соскакивает с защелки 17 и дает возможность рычагу 13 повернуться на требуемый угол. Рычаги 14 и 25 вместе с роликом опускаются на шток 9 якоря 7 электромагнита включения. Выключатель отключается. Под действием пружины 26 рычаги 11 и 25 механизма свободного расцепления возвращаются в исходное положение, выключатель готов к операции включения. Конструкция дугогасительного блока позволяет иметь межполюсное расстояние 200 мм в базовом варианте выключателя. Оптимизация электромагнитного привода включения выключателя проводится по таким параметрам, как энергопотребление, время включения, простота конструкции при условии минимальных габаритов. Разработан привод, ток потребления которого составляет 100 А при питающем напряжении 220 В частотой 50 Гц. Привод обеспечивает включение аппарата на ток короткого замыкания амплитудой до 128 кА. Собственное время включения выключателя не более 0,1 с. Величина контактного усилия, создаваемого приводом, составляет 4000-4600 Н при провале (вжиме) контактов 4 мм.
Рис. 1.10. Работа выключателя и механизма свободного расцепления Специально разработанный механизм защелок при своей простоте и доступности обеспечивает надежное включение и отключение выключателя. Схема управления выключателем, имеющая исполнение на постоянном оперативном токе, аналогична используемой для маломасляных и электромагнитных выключателей (ВКЭ-10, ВЭ-10). Принципиальная электрическая схема управления выключателя приведена на рис. 1.11.
Рис. 1.11. Принципиальная электрическая схема управления выключателем типа ВВЭ-М-10-40/3150 на постоянном оперативном токе
При подаче команды на включение (рис. 1.11) срабатывает контактор включения КМ1, через контакт которого запитывается включающий электромагнит УАС1. В конце хода привода переключаются блок-контакты 51, приводимые в движение валом выключателя. Блок-контактом SА8 разрывается цепь питания контактора КМ1, в свою очередь контактор разрывает цепь питания включающего электромагнита. Блок-контакт SА7 подготавливает цепь питания отключающего электромагнита УАТ1. В момент включения срабатывает счетчик числа циклов РС1. Выключатель включился. При подаче команды на отключение срабатывает отключающий электромагнит УАТ1, выключатель отключается. В процессе отключения переключаются блок-контакты 51, блок-контакт SА7 разрывает цепь питания электромагнита отключения, а блок-контакт SА8 подготавливает цепь включения контактора КМ1. В схеме предусмотрена блокировка повторения операции включения при подаче команды на отключение. При подаче команды на отключение срабатывает отключающий электромагнит УАТ1, блок-контакт SА9.2 разрывает цепь питания контактора КМ1, а блок-контакт SА9.1 замыкает цепь питания отключающего электромагнита, его якорь остается в притянутом положении при наличии команды на включение (рис. 1.11). Блок-контакт SА9.2 механически связан с якорем электромагнита УАТ1. Выключатель отключается и не может быть повторно включен до снятия команды на отключение. В выключателе предусмотрен блок сигнализации, который предназначен для обеспечения работы схемы управления выключателя, его свободные блок-контакты используются в схемах защиты и сигнализации положения выключателя. Блок сигнализации кинематически связан с валом выключателя. На кронштейнах, связанных с валом, установлены таблички «ВКЛ.» и «ОТКЛ.», указывающие текущее состояние выключателя. В полюс выключателя входят: стойка изоляционная, радиаторы (верхний и нижний), токовывод верхний, вакуумная дугогасительная камера типа КДВХ 4-10-40/ 3150 УХЛ2, токосъемный контакт, соединенный с подвижной контакт-деталью вакуумной дугогасительной камеры гибкой связью, токовывод нижний, изоляционная тяга с узлом поджатия. В процессе включения выключателя после замыкания контактов вакуумной дугогасительной камеры при дальнейшем ходе из-за отсутствия жесткой кинематической связи между подвижной контакт-деталью и диэлектрической тягой происходит деформация пружины поджатия, которая создает вжим контактов. Величина контактного усилия, создаваемого пружиной, составляет 4000-4600 Н. Крепление вакуумной дугогасительной камеры к изоляционным стойкам осуществляется со стороны неподвижной контакт-детали вакуумной дугогасительной камеры. Наличие механической блокировки предотвращает включение выключателя при нахождении его в промежуточном положении, а также предотвращает вкатывание и выкатывание выдвижного элемента из шкафа КРУ при включенном выключателе. При нахождении выключателя в промежуточном положении включить выключатель невозможно. При включенном выключателе невозможно вкатить или выкатить выключатель из ячейки КРУ. Настройку и регулировку выключателя в случае необходимости (замена деталей, полная или частичная разборка) следует производить только при ручном включении и отключении в последовательности, описанной в инструкции по эксплуатации. При правильно произведенной регулировке всех указанных узлов выключатель без сбоев отрабатывает механический ресурс -10 000 циклов «В-О». Контрольные вопросы
1. Какие выключатели называют вакуумными? 2. Изложите основные технические данные вакуумных выключателей. 3. Расскажите о достоинствах вакуумных выключателей по сравнению с масляными. 4. Расскажите о недостатках вакуумных выключателей. 5. Объясните устройство вакуумной дугогасительной камеры КДВ-10-1600-20. 6. Объясните устройство вакуумных выключателей ВВТЭ-10-10/630У2 и ВВК-35Б20/1000У1. 7. Расскажите об устройстве вакуумного выключателя с магнитной защелкой. 8. Объясните принцип работы привода выключателя с магнитной защелкой. 9. Расскажите об устройстве и принципе работы выключателя ВБЭМ-10. 10. Расскажите об устройстве выключателя ВВЭ–(С)М-10-40, особенностях управления выключателем данного типа. 11. Объясните устройство вакуумной дугогасительной камеры (КДВХ4-10-40/3150) выключателя ВВЭ–(С)М-10-40. 12. Какие типы приводов используются для управления вакуумными выключателями? Опишите принцип работы любого привода на конкретном примере. Тема № 2
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: zdamsam.ru Вакуумный выключатель — ВикипедияВакуумный выключатель — высоковольтный выключатель, в котором вакуум служит средой для гашения электрической дуги. Вакуумный выключатель предназначен для коммутаций (операций включения-отключения) электрического тока — номинального и токов короткого замыкания (КЗ) в электроустановках. Вакуумный выключатель на 6-10 кВИстория создания[править]Первые разработки вакуумных выключателей были начаты в 30-е годы XX века, действующие модели могли отключать небольшие токи при напряжениях до 40 кВ. Достаточно мощные вакуумные выключатели в те годы так и не были созданы из-за несовершенства технологии изготовления вакуумной аппаратуры и, прежде всего, из-за возникших в то время технических трудностей по поддержанию глубокого вакуума в герметизированной камере. Для создания надежно работающих вакуумных дугогасительных камер, способных отключать большие токи при высоком напряжении электрической сети, потребовалось выполнить обширную программу исследовательских работ. В ходе проведения этих работ примерно к 1957 г. были выявлены и научно объяснены основные физические процессы, происходящие при горении дуги в вакууме. Переход от единичных опытных образцов вакуумных выключателей к их серийному промышленному производству занял ещё два десятилетия, поскольку потребовал проведения дополнительных интенсивных исследований и разработок, направленных, в частности, на отыскание эффективного способа предотвращения опасных коммутационных перенапряжений, возникавших из-за преждевременного обрыва тока до его естественного перехода через нуль, на решение сложных проблем, связанных с распределением напряжения и загрязнением внутренних поверхностей изоляционных деталей осаждавшимися на них парами металла, проблем экранирования и создания новых высоконадежных сильфонов и др. В настоящее время в мире налажен промышленный выпуск высоконадежных быстродействующих вакуумных выключателей, способных отключать большие токи в электрических сетях среднего (6, 10, 35 кВ) и высокого напряжения (до 220 кВ включительно). Единственным в России производителем вакуумных выключателей на номинальное напряжение 220 кВ является АО «НПП «Контакт».[1] Принцип действия[править]Поскольку разрежённый газ (10−6 …10−8 Н/см²) обладает электрической прочностью, в десятки раз превышающей прочность газа при атмосферном давлении, то это свойство широко используется в высоковольтных выключателях: в них при размыкании контактов в вакууме сразу же после первого прохождения тока в дуге через ноль изоляция восстанавливается, и дуга вновь не загорается. В момент размыкания контактов в вакуумном промежутке коммутируемый ток инициирует возникновение электрического разряда — вакуумной дуги, существование которой поддерживается за счет металла, испаряющегося с поверхности контактов в вакуумный промежуток. Плазма, образованная ионизированными парами металла, проводит электрический ток, поэтому ток протекает между контактами до момента его перехода через ноль. В момент перехода тока через ноль дуга гаснет, а оставшиеся пары металла мгновенно (за 7—10 микросекунд) конденсируются на поверхности контактов и других деталях дугогасящей камеры, восстанавливая электрическую прочность вакуумного промежутка. В то же время на разведенных контактах восстанавливается приложенное к ним напряжение (см. иллюстрацию процесса отключения). Разновидности вакуумных выключателей[править]
Достоинства и недостатки[править]Достоинства
wp.wiki-wiki.ru ПроизводствоОсновные производства Группы МЕТЦ находятся в городе Венжоу (Wenzhou) провинции Zhejiang. У нас есть все необходимые для современного производства подразделения и службы: от отдела исследований и разработок до складов хранения и распределения готовой продукции.Технический отделТехнический отдел является центром наших исследований и разработок. Именно здесь создаются новые и совершенствуются существующие продукты. Именно здесь все наши идеи получают свое материальное воплощение. Производственное управление
ЛабораторияВопросам качества на заводе уделяется постоянное внимание, как на этапе производства, так и на этапе конструирования и создания новых изделий. Для решения этих задач на заводе создана испытательная лаборатория. Являясь звеном системы контроля качества, лаборатория проводит входной контроль материалов, сырья, комплектующих, а также контролирует качество готовой продукции. Распределительно-складской комплексСовременный деловой ритм требует от завода решения задачи грамотного управления запасами, эффективного хранения, четкого и быстрого распределения готовой продукции. Наш распределительно-складской комплекс решает все вопросы логистики хранения и распределения как в части информационных технологий, так и в части оборудования. Наши преимущества:
www.vacem.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
