Вакуумный выключатель ВВ/TEL

Вакуумный выключатель серии ВВ/TEL (расшифровывается как Выключатель Вакуумный, а TEL часто указывает на производителя, например, Tаврида Электрик или является торговой маркой) представляет собой современный коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений электрических цепей в сетях среднего напряжения 6–10 кВ, а также для автоматического отключения при коротких замыканиях и перегрузках. Его работа основана на уникальных свойствах глубокого вакуума как диэлектрической среды.

1. Назначение и область применения

Основные функции:

• Оперативная коммутация: Включение и отключение нагрузочных токов в нормальном режиме работы.
• Защита: Автоматическое отключение токов короткого замыкания (КЗ) по сигналу от релейной защиты (микропроцессорных терминалов).
• Управление: Дистанционное или местное управление состоянием выключателя.

Типичные объекты применения:

• Комплектные распределительные устройства (КРУ) и трансформаторные подстанции (ТП) 6/10 кВ.
• Промышленные предприятия (цеховые подстанции, питание мощных электродвигателей).
• Городские распределительные сети.
• Объекты инфраструктуры (аэропорты, вокзалы, больницы).

2. Принцип действия и конструкция

Ключевой принцип работы вакуумного выключателя основан на том, что глубокий вакуум (давление ~10⁻⁶ Па) обладает высочайшей электрической прочностью. При размыкании контактов в вакууме возникает электрическая дуга, которая не может поддерживаться из-за отсутствия носителей заряда (молекул газа) и гаснет при первом же переходе тока через ноль, после чего вакуум между контактами мгновенно восстанавливает свою диэлектрическую прочность.

Основные конструктивные узлы ВВ/TEL:

1. Вакуумная дугогасительная камера (ВДК) – «Сердце» выключателя.

• Герметичный керамический корпус: Обеспечивает вакуумплотность и электрическую прочность.
• Сильфоны: Гибкий металлический элемент, передающий движение от привода на подвижный контакт внутри камеры, не нарушая вакуума.
• Контакты: Изготавливаются из специальных сплавов на основе меди с добавлением хрома, висмута или циркония для эффективного гашения дуги и стойкости к свариванию.
• Экраны: Металлические экраны внутри камеры выравнивают электрическое поле и защищают керамический корпус от напыления паров металла с контактов.

2. Приводной механизм.

• Пружинно-моторный привод: Наиболее распространенный тип. Электродвигатель взводит мощную пружину, которая при получении сигнала на отключение/включение срабатывает практически мгновенно, обеспечивая высокую скорость движения контактов.
• Магнитомеханический (электромагнитный) привод: Взвод и срабатывание осуществляются с помощью электромагнитов. Обладает меньшим количеством механических деталей.

3. Токоведущая система.

• Включает в себя верхние и нижние выводы для подключения шин или кабелей, гибкие связи и изоляторы, которые крепят ВДК к раме выключателя и обеспечивают изоляцию от земли.

4. Блок управления (контроллер).

• Принимает сигналы от защитных реле и кнопок местного управления.
• Управляет электродвигателем привода и механизмом взвода пружин.
• Обеспечивает необходимые блокировки и сигнализацию положения выключателя.

5. Изоляционная конструкция.

• Основание и рама выключателя выполняются из литого эпоксидного компаунда, который обеспечивает высокую механическую прочность, отличные диэлектрические свойства и не поддерживает горение.

3. Технические характеристики (на примере типовой модели ВВ/TEL-10-20/1000 УХЛ1)

• Номинальное напряжение: 10 кВ
• Наибольшее рабочее напряжение: 12 кВ
• Номинальный ток: 1000 А
• Номинальный ток отключения: 20 кА
• Номинальный ток включения (амплитуда): 52 кА
• Номинальный сквозной ток КЗ: 20 кА (действующее значение)
• Собственное время отключения: ≤ 0.03 с
• Полное время отключения: ≤ 0.06 с
• Стойкость к механическим воздействиям: 2000 циклов «В-О» (Включено-Отключено)
• Степень защиты: IP31 (для исполнения КРУ)
• Климатическое исполнение: УХЛ1 (для умеренного и холодного климата, работа в закрытых помещениях)

4. Преимущества и недостатки

Преимущества вакуумных выключателей ВВ/TEL:

1. Высокая коммутационная износостойкость: Способны выполнить до 20 000–30 000 операций без обслуживания ВДК (против 100–200 у масляных).
2. Быстродействие: Малое время отключения ограничивает разрушительное действие токов КЗ на оборудование.
3. Пожаро- и взрывобезопасность: Отсутствие горючих материалов (масла, SF₆ газа).
4. Экологичность: Не используются вещества, вредные для озонового слоя.
5. Экономичность: Низкие эксплуатационные затраты, не требуют дозаправки или замены дугогасящей среды.
6. Компактность: Малые габариты и вес по сравнению с масляными и элегазовыми аналогами.
7. Пригодность для частых коммутаций: Идеально подходят для управления электродвигателями и печами.

Недостатки:

1. Возможность коммутационных перенапряжений: При отключении малых индуктивных токов (например, холостой ход трансформатора) может возникать перенапряжение из-за среза тока дуги до его естественного перехода через ноль. Для борьбы с этим применяются ОПН (Ограничители Перенапряжений Нелинейные).
2. Сложность диагностики состояния вакуума: Требуется специализированное оборудование для контроля давления внутри ВДК.
3. Высокая начальная стоимость по сравнению с устаревшими масляными выключателями.

5. Модификации и аналоги

• ВВ/TEL-M – модернизированная версия с улучшенными характеристиками.
• ВВ/TEL-С – с электромагнитным (соленоидным) приводом.
• Аналоги от других производителей: ВВ/TEL – продукция компаний вроде «Таврида Электрик». На рынке также широко представлены аналоги: VD4 (ABB), VM1 (Siemens), ЭВЛ (Контактор), ВВ/SE (СЭЩ).

6. Эксплуатация и техническое обслуживание

Регламентные работы:

1. Визуальный осмотр: Проверка состояния изоляторов, контактной системы, гибких связей.
2. Контроль механических характеристик: Проверка времени включения/отключения, скорости движения контактов, усилий срабатывания.
3. Измерение сопротивления контактов: Позволяет оценить степень износа контактной системы.
4. Испытание повышенным напряжением: Проверка электрической прочности изоляции.
5. Контроль состояния привода: Проверка заряда пружин, работы электродвигателя и механических блокировок.

Заключение

Вакуумный выключатель ВВ/TEL является современным, надежным и экономически эффективным решением для коммутации цепей среднего напряжения. Его превосходные характеристики – долгий срок службы, высокое быстродействие, безопасность и минимальные эксплуатационные расходы – сделали его стандартом де-факто для вновь проектируемых и модернизируемых распределительных устройств 6–10 кВ. Понимание его устройства и принципа работы позволяет грамотно эксплуатировать это оборудование, обеспечивая бесперебойное и безопасное электроснабжение потребителей.