Вакуумная дугогасительная камера TD12-40.5/1250A, вакуумная трубка 35 кВ

Вакуумные выключатели ZN12 ZW7 ZN23, также называемые вакуумными контакторами, являются ключевым компонентом средне- и высоковольтного электротехнического оборудования. Их основная функция — включение и отключение цепи с использованием высокоизолирующей среды в вакуумной среде, а также быстрое гашение дуги при прохождении тока через ноль, что позволяет безопасно и надежно отключать электрические линии.

I. Основная структура и составные части

Вакуумный выключатель — это герметичный электровакуумный прибор, его типичная структура включает следующие основные системы:

Герметичная изоляционная оболочка: обычно изготовлена из стекла или керамики, используется для поддержания высокого вакуума внутри (вакуум обычно ниже 10 Па) и обеспечивает основную изоляцию.

Проводящая система: состоит из статического проводящего стержня, статического контакта, подвижного контакта, подвижного проводящего стержня и т.д. Подвижный контакт соединен с внешним приводом через подвижный проводящий стержень, что позволяет выполнять операции включения и отключения.

Контактная система: это ключевая область, где возникает и гаснет дуга. Материал контактов вакуумных выключателей для прерывателей обычно использует медно-хромовый сплав (медь и хром составляют примерно по 50%), этот материал обладает высокой способностью прерывания, высокой устойчивостью к электрической коррозии и хорошими свойствами против сварки. Ранее контактная структура была простой цилиндрической, в современных условиях широко используется чашечная структура с продольным магнитным полем, чтобы повысить способность прерывания больших токов.

Экранная система: состоит в основном из экрана (цилиндра), окружающего контакты. Его функции включают: предотвращение загрязнения внутренней стенки изоляционной оболочки металлическим паром, образующимся при горении дуги; улучшение распределения электрического поля внутри вакуумного выключателя; поглощение части энергии дуги, помощь в конденсации продуктов дуги, что повышает емкость прерывания.

Металлическая гофра: изготовлена из нержавеющей стали, это тонкостенный упругий элемент, сваренный между подвижным проводящим стержнем и оболочкой. Его основная функция — поддержание вакуумной герметичности внутри выключателя, а также позволение подвижному контакту выполнять линейное движение во время операций включения и отключения, это ключевой компонент для достижения высокой механической долговечности.

II. Принцип работы

Принцип работы вакуумного выключателя основан на превосходных изоляционных и дугогасящих свойствах высоковакуумной среды:

Включение цепи: привод толкает подвижный проводящий стержень, заставляя подвижный и статический контакты замкнуться, цепь становится проводящей.

Возникновение дуги: когда контакты разъединяются под напряжением, контактная точка быстро сужается, плотность тока резко увеличивается, что приводит к плавлению и испарению металлического материала в металлический пар. Под действием сильного электрического поля металлический пар ионизируется, образуя вакуумную дугу.

Гашение дуги: вакуумная дуга поддерживается металлическим паром, испаряющимся из контактного материала. Когда переменный ток естественно проходит через ноль, дуга временно гаснет, частицы металлического пара быстро диффундируют и конденсируются на экране. Одновременно увеличивается расстояние между контактами, прочность среды в зазоре быстро восстанавливается, что предотвращает повторное возгорание дуги и полностью разъединяет цепь.

III. Основные особенности и преимущества

Технология вакуумных выключателей имеет следующие заметные преимущества:

Безопасность и экологичность: использование вакуума в качестве дугогасящей среды, отсутствие риска пожара и взрыва, не выделение токсичных и вредных газов, работа без загрязнений.

Превосходные характеристики: быстрое гашение дуги, высокая способность прерывания, длинная электрическая и механическая долговечность.

Простота обслуживания: малый объем, легкий вес, компактная структура, практически не требует обслуживания, надежная работа.

Энергосбережение и экономия материалов: низкое энергопотребление, требуется небольшая операционная энергия, мало расхода материалов.

IV. Области применения

Вакуумные выключатели как ключевой компонент широко применяются в следующих областях:

Электроэнергетическая система: в основном используются в вакуумных выключателях подстанций и сетевых объектов, а также в вакуумных нагрузочных выключателях для конечных пользователей сетей, охватывая напряжные классы 10 кВ, 35 кВ и даже выше.

Промышленная область: широко применяются в распределительных системах и устройствах управления двигателями в таких отраслях, как металлургия, горное дело, нефтехимия, железнодорожный транспорт и т.д.