Vakuová izolačná komora TD12-40.5/1250A, 35 kV vakuová trubka

ZN12 ZW7 ZN23 s vákuovou izolačnou komorou, nazývanou tiež vákuový spínač, je základnou súčasou stredného a vysokonäťového elektrického prepojovacieho zariadenia. Jeho hlavnou funkciou je realizovať zapínanie a vypínanie obvodu vo vákuovom prostredí s použitím vysokozolného dielektrika a rýchlo uhasiť oblouk pri prechode prúdu cez nulu, čím bezpečne a spoľahlivo prerušiť elektrický obvod.

I. Základná štruktúra a zloženie súčastí

Vákuová izolačná komora je utajený elektrický vákuový prístroj, ktorej typická štruktúra pozostáva z nasledujúcich systémov:

Hermetizujúci izolačný obal: zvyčajne vyrobený zo skla alebo keramiky, slúži na udržanie vnútorného vysokého vákua (vákuová tlaková hodnota je zvyčajne pod 10 Pa) a poskytuje hlavnú izoláciu.

Vodiaci systém: pozostáva z statického vodiaca prútu, statického kontaktu, pohyblivého kontaktu, pohyblivého vodiaca prútu atď. Pohyblivý kontakt je spojený s externým pohonným mechanizmom cez pohyblivý vodiac prútu, aby sa realizovalo zapínanie a vypínanie.

Kontaktný systém: je kľúčovou oblasťou pre vytváranie a uhásenie oblukov. Materiál kontaktov pre vákuové izolačné komory pre prepojovacie zariadenia zvyčajne používa meďno-chrómovú zliatinu (meď a chróm v pomere približne 50:50), ktorá má vysokú schopnosť prerušenia, vysokú odolnosť voči elektrickej korózii a dobrú odolnosť voči spájaniu pri topení. Skutočná štruktúra kontaktov bola v prvých dobách jednoduchá valcová, dnes sa bežne používa vertikálne magnetické pole s pohárkovitou štruktúrou, aby sa zvýšila schopnosť prerušenia veľkých prúdov.

Screenovací systém: pozostáva hlavne z screenovacieho obalu (valca) obklopujúceho kontakt. Jeho úlohy zahŕňajú: zabrániť znečisteniu vnútorných stien izolačného obalu kovovou parou pri zápalení obluku, zlepšiť rozloženie elektrického poľa vnútri izolačnej komory, absorbovať časť energie obluku a pomôcť kondenzovaniu produktov z obluku, čím sa zvýši kapacita prerušenia.

Trubica: tenkostenná pružná prvka vyrobená z nerezovej ocele, zváraná medzi pohyblivým vodiacom prútu a obalom. Jej hlavnou úlohou je zachovať vákuovú tesnosť vnútri izolačnej komory a zároveň umožniť priamy pohyb pohyblivého kontaktu počas zapínania a vypínania, čo je kľúčová súčasť pre dosiahnutie dlhej mechanickej životnosti.

II. Princíp činnosti

Princíp činnosti vákuovej izolačnej komory je založený na vynikajúcej izolačných a ohlašovacích vlastnostiach vysokovakuového prostredia:

Zapnutie obvodu: Pohonný mechanizmus tlačí pohyblivý vodiac prútu, aby sa spojili pohyblivý a statický kontakt a obvod bol uzatvorený.

Vytvorenie obluku: Keď sa kontakty oddelia pri nabití, kontaktné plocha sa rýchlo zmenšia, hustota prúdu sa výrazne zvýši, čo spôsobí topenie a odparovanie kovového materiálu. V silnom elektrickom poli sa kovová para ionizuje a vytvorí vákuový obluk.

Uhasnutie obluku: Vákuový obluk je udržiavaný kovovou parou odparenou z materiálu kontaktov. Keď striedavý prúd prirodzene prejde cez nulu, obluk sa dočasne uhásne, častice kovovej pary sa rýchlo rozšíria a kondenzujú na screenovacom obale. Zároveň sa zväčšuje vzdialenosť medzi kontakty, pevnosť dielektrika medziou sa rýchlo obnoví, čím sa zabráni opätovnému zápalení obluku a obvod je úplne prerušený.

III. Hlavné vlastnosti a výhody

Technológia vákuových izolačných komór má tieto výrazné výhody:

Bezpečnosť a ochrana životného prostredia: Používa vákuo ako ohlašovacie prostredie, nemá riziko požiaru alebo výbuchu, nevytvára toxické škodlivé plyny a nemá znečistenie pri prevádzke.

Výborné vlastnosti: Rýchle uhásnutie obluku, vysoká schopnosť prerušenia, dlhá elektrická a mechanická životnosť.

Ľahká údržba: Malá objemová hmotnosť, kompaktná štruktúra, prakticky bez údržby a spoľahlivá prevádzka.

Úspora energie a materiálu: Nízka spotreba energie, malá požadovaná operatívna energia a malá spotreba materiálu.

IV. Oblastia použitia

Vákuová izolačná komora ako základná súčasť sa široko používa v nasledujúcich oblastiach:

Elektrické sieťové systémy: Hlavne sa používa pre vákuové prepojovacie zariadenia v elektrických staniciach a sieťových zariadeniach, ako aj pre vákuové zaťažové spínače pre koncových používateľov sieťových, pokrývajú napäťové triedy od 10 kV, 35 kV po vyššie napätia.

Priemyselná oblasť: Široko sa používa v distribučných systémoch a motorových ovládacích zariadeniach priemyselných odvetví ako je hutníctvo, dobytká, ropa, chemická priemysel, železnica atď.