2.Стенд для дослідження струму зрізу вакуумного та елегазового вимикачів.

2.1 Методика проведення лабораторної роботи

Мета роботи: ознайомлення з методикою вимірювання струму зрізу вакуумного та елегазового високовольтних вимикачів.

2.1.1.Теоретичні відомості

Вакуумний вимикач VD4 концерну «ABB»

Рис.2.1 Вакуумний вимикач VD4

Вакуумні вимикачі VD4 (див. мал. 2.1.) призначені для внутрішньої установки в гнізда розподільних пристроїв з повітряною ізоляцією. Вимикачі VD4 використовуються при розподілі електроенергії для захисту кабелів, повітряних ліній, трансформаторів, розподільних підстанцій, двигунів, генераторів і конденсаторних батарей. Вони мають високу комутаційну здатність, що гарантує надійну роботу, як у нормальному, так і в аварійному режимі. Вакуумні вимикачі VD4 мають колонкову конструкцію. Новий VD4 – синтез нової технології виготовлення полюсів із заливанням вакуумних дугогасильних камер у полюси й сучасного конструювання й виробництва вимикачів. У вимикачах середньої напруги VD4 застосовані вакуумні камери, залиті в епоксидні полюси. Заливання камер в эпоксид робить полюса дуже міцними й захищає камеру від ударів, забруднення й зволоження. Вакуумна камера містить контакти. Вимикачі поставляються у вигляді окремих апаратів для стаціонарного монтажу або змонтовані на викатному елементі[12].

Основними перевагами вакуумних комутаційних пристроїв є:

• більша довговічність;

• висока експлуатаційна надійність;

• компактна конструкція й невелика вага;

• проста методика перевірки й мінімальні вимоги до технічного обслуговування;

• велике припустиме число комутацій.

2.1.2 Відключення струму у вакуумі.

Вакуумному вимикачу не потрібно дугогасильне й ізоляційне середовище, тому що дугогасильні камери не містять іонізуючих матеріалів. Завжди при розмиканні контактів дуга горить винятково в парах матеріалу контактів, які нею розплавляються й випаровуються. Пари металу зберігаються, підтримувані тільки зовнішньою енергією, до переходу струму через природний нуль. До цього моменту зменшується інтенсивність випару й росте швидкість конденсації пар металу, що веде до дуже швидкого відновлення електричної міцності. Внаслідок цього, вакуумна дугогасильна камера відновлює ізоляційну здатність, здатність витримувати перехідну напруга, що відновлюється, і відбувається остаточне гасіння дуги. Тому що електрична міцність у вакуумі може бути досягнута навіть при мінімальних відстанях між контактами, відключення ланцюга гарантується також, коли розмикання контактів відбудеться за кілька мікросекунд до переходу струму через нуль. Спеціальні матеріали й конструкція контактів добре обмежують тривалість і напруги дуги, гарантуючи мінімальне зношування контактів і великий ресурс. Крім цього, вакуум перешкоджає їхньому окисненню й руйнуванню[12].

2.1.3 Конструкція полюсів вимикача.

Полюса вимикача змонтовані на задній частині корпуса привода, яка має форму консолі. Із застосуванням нових технологій деталі, що перебувають під напругою, полюсів залиті в епоксидну смолу, а у вимикачів з високими параметрами – установлені у відлиті з епоксидної смоли корпуса. Завдяки цьому вакуумні камери захищені від ударів і інших зовнішніх впливів. При включеному вимикачі струм іде від верхнього виводу вимикача до нерухливого контакту вакуумної дугогасильної камери, а звідти через нерухливий контакт до нижнього виводу вимикача. Відключення вимикача відбувається за допомогою ізоляційних сполучних тяг із вставленими контактними пружинами стиску.

У вакуумних камерах при розмиканні контактів виникає дуга у вакуумі, яка зберігається до переходу струму через нуль і може бути піддана впливу магнітних полів. Конструкція вакуумної дугогасильної камери показана на рис. 2.2.

1 – стрижень/вивід;

2 – круговий захист;

3 – сильфон;

4 – кришка камери;

5 – екран;

6 – керамічний ізолятор;

7 – екран;

8 – контакти;

9 – вивід;

10 – кришка камери

Рис. 2.2. Вакуумна камера[7].

Дуга у вакуумі – дифузійна або стисла. Слідом за розмиканням контактів на однорідній поверхні катода розплавлені крапки, що виникли окремі, виділяють розплавлений метал, який підтримує дугу. Дифузійна дуга у вакуумі характеризується поширенням над контактною поверхнею й рівномірним розподілом теплового навантаження по поверхні контактів. При номінальному струмі вакуумної камери електрична дуга завжди дифузійного типу. Ерозія контактів незначна й число відключень струму дуже велика. При збільшенні струму, що відключається, електрична дуга перетвориться з дуги дифузійного типу в дугу стислого типу завдяки ефекту Хола. Відбувається збільшення температури в результаті теплового навантаження на контакти. Дуга обертається для запобігання перегріву й ерозії контактів.

Особлива спіральна геометрія контактів вакуумних камер «АВВ» створює радіальне магнітне поле у всій області знаходження стовбура дуги, розташовуваного по окружності контактів. Електромагнітна сила є самогенеруюча і діє тангенціально, викликаючи швидке обертання дуги навколо осі контакту. Таким чином, дуга примусово обертається й охоплює більшу поверхню, у порівнянні з фіксованою стислою дугою. Крім мінімізації термічного навантаження на контакти, усе це робить їхню ерозію незначну, а все разом дозволяє відключати навіть дуже великі струми КЗ. Вакуумні камери АВВ відключають у нуль струм без повторних пробоїв. Швидке зменшення заряджених часток у струмі й конденсації пар металу разом з переходом струму через нуль дозволяють досягатися максимальної електричної міцності між контактами камери протягом мікросекунд[12].