Vakuumski odklopnik TD12-40.5/1250A, 35-kilovoltna vakuumska cev

Vakuumski prekidači ZN12 ZW7 ZN23, imenovani tudi vakuumske stikalne cevi, so ključni del srednje- in visokonapetostnih električnih stikalnih naprav. Njihova glavna funkcija je v vakuumskem okolju z uporabo visokoizolacijskega medija omogočiti vklop in izklop tokokroga ter hitro ugasniti obok ob prehodu toka skozi nič, s čimer varno in zanesljivo prekinemo električno vodilo.

I. Osnovna struktura in sestavni deli

Vakuumski prekidač je zaprt elektrovakuumski element, katerega tipična struktura vključuje naslednje sisteme:

Zračna tesnilna izolacijska ohišje: običajno izdelano iz stekla ali keramike, ki ohranja notranje visoko vakuumsko stanje (vakuumska stopnja običajno pod 10 Pa) in zagotavlja glavno izolacijo.

Vodljivi sistem: sestavljen iz statičnega vodnega droga, statičnega kontakta, gibljivega kontakta, gibljivega vodnega droga itd. Gibljivi kontakt je preko gibljivega vodnega droga povezan z zunanjim upravljalnim mehanizmom, kar omogoča operacije vklopa in izklopa.

Kontaktni sistem: je ključni del za nastanek in ugasitev oboka. Kontaktni material vakuumskih prekidačev za odklopnike običajno uporablja bakro-kromovo zlitino (bakra in kroma vsak približno 50%). Ta material ima visoko sposobnost prekinjanja, visoko odpornost proti elektrokoroziji in dobro odpornost proti taljenju. Kontaktna struktura je bila v zgodnjih oblikah preprosta cilindrična, danes pa se pogosto uporablja vzdolžna magnetna skodelična struktura za povečanje sposobnosti prekinjanja velikih tokov.

Zaslonski sistem: glavno ga sestavlja zaslonski pokrov (cilindri) okoli kontaktov. Njegove funkcije vključujejo: preprečevanje onesnaževanja notranje stene izolacijskega ohišja s kovinskimi hlapi, ki nastanejo med gorenjem oboka; izboljšanje porazdelitve električnega polja znotraj prekidača; absorbiranje dela energije oboka in pomoč pri kondenzaciji produktov oboka, s čimer se poveča kapaciteta prekinjanja.

Mehka cev: izdelana iz nerjavnega jekla, je tankostenska elastična element, ki je zvarjena med gibljivim vodnim drogom in ohišjem. Njena glavna funkcija je ohranjanje vakuumske tesnosti znotraj prekidača in hkrati omogočanje linearnega gibanja gibljivega kontakta med operacijami vklopa in izklopa, kar je ključni del za doseganje visoke mehanske življenjske dobe.

II. Delovno načelo

Delovno načelo vakuumskega prekidača temelji na odličnih izolacijskih in obočnih lastnostih visoko vakuumskega medija:

Vklop tokokroga: upravljalni mehanizem potisne gibljivi vodni drog, tako da se gibljivi in statični kontakt zapreta, tokokrog pa se poveže.

Nastanek oboka: ko se kontakti ločijo pod napetostjo, se kontaktna točka hitro zmanjša, gostota toka se močno poveča, kar povzroči taljenje in izhlapevanje kovinskega materiala v kovinske hlape. Pod delovanjem močnega električnega polja se kovinski hlape ionizirajo in tvorijo vakuumski obok.

Ugasnitev oboka: vakuumski obok vzdržujejo kovinski hlape, ki izhlapevajo iz kontaktnega materiala. Ko izmenični tok naravno preide skozi nič, se obok začasno ugasne, delci kovinskih hlapov pa se hitro razširijo in kondenzirajo na zaslonskem pokrovu. Hkrati se razdalja med kontakti poveča, moč medijske izolacije v reži pa se hitro obnovi, kar preprečuje ponovno vžig oboka in popolnoma prekinja tokokrog.

III. Glavne značilnosti in prednosti

Tehnologija vakuumskega prekidača ima naslednje pomembne prednosti:

Varno in okolju prijazno: uporaba vakuuma kot obočnega medija, brez nevarnosti požara ali eksplozije, ne proizvaja strupenih in škodljivih plinov, delovanje pa je brez onesnaževanja.

Odlične lastnosti: hitrost ugasnitve oboka je velika, sposobnost prekinjanja je visoka, električna in mehanska življenjska doba sta dolgi.

Enostavno vzdrževanje: majhna prostornina, lahka teža, kompaktna struktura, skoraj brez vzdrževanja, delovanje pa je zanesljivo.

Varčevanje z energijo in materiali: nizka poraba energije, potrebna je majhna operacijska energija, poraba materialov pa je majhna.

IV. Področja uporabe

Vakuumski prekidač kot ključni del se široko uporablja v naslednjih področjih:

Električni sistem: glavno se uporablja v vakuumskih odklopnikih za transformatorske postaje in omrežne objekte ter v vakuumskih obremenitvenih stikalih za končne uporabnike omrežja, zajema napetostne stopnje 10 kV, 35 kV in celo višje.

Industrijsko področje: široko se uporablja v distribucijskih sistemih in motornih krmilnih napravah v metalurgiji, rudarstvu, nafti, kemiji, železnici in drugih panogah.