Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Вакуумные дугогастельные камеры

Дугогасительные камеры вакуумных выключателей нагрузки - Вакуумные дугогастельные камеры

Оглавление
Исследование свариваемости контактов вакуумных дугогасительных камер
Дугогасительные камеры вакуумных выключателей нагрузки
Исследование вакуумных дугогасительных камер
Вакуумная дугогасительная камера КДВ-10-1600-20
Вакуумная дугогасительная камера для выключателей высокого напряжения
Вакуумные дугогасительные камеры для выключателей 35 и 110 кВ
Разработка вакуумных дугогасительных камер
Вакуумные дугогасительные камеры, разработанные ВЭИ
Дугогасительная камера для вакуумных выключателей на 35 и 110 кВ
Вакуумная дугогасительная камера третьего поколения на 10 кВ, 20 кА, 1600 А
Новые разработки ВЭИ в области вакуумных дугогасительных камер

Лукацкая И.А., Попов Н.А., Воскресенский С.Н.

Описаны конструкции трех типов отечественных вакуумных дугогасительных камер типов КДВ-5, КДВ-12, КДВ-20, применяющихся в вакуумных выключателях        нагрузки различного назначения. Приведены параметры, габаритные размеры этих камер и указаны области их применения.
В Советском Союзе и в ряде других стран получили распространение конструкции вакуумных выключателей нагрузки, применяющихся для коммутации дуговых плавильных печей, конденсаторных батарей и т. д. Преимуществом вакуумных выключателей является: гашение дуги в номинальном режиме при первом прохождении тока через нуль; быстрое восстановление электрической прочности промежутка после обрыва дуги; надежное отключение чисто емкостной и чисто индуктивной нагрузки; широкий диапазон рабочих температур; малые габариты и вес; большой срок службы.
Вакуумные дугогасительные камеры
Рис. 1. Вакуумные дугогасительные камеры: а - КДВ-5; б - КДВ-12.
Указанные качества вакуумных выключателей обусловлены свойствами их основного элемента - вакуумной дугогасительной камеры (ВДК). При этом один и тот же тип ВДК может быть установлен на коммутационных аппаратах, отличающихся как конструктивно, так и областью применения.
А статье дано описание конструкции, параметров и областей применения трех типов ВДК, два из которых КДВ-5 [Л. 1] и КДВ-12 [Л. 2] выпускаются серийно (рис. 1); третий - КДВ-20 [Л. 2] подготовлен к серийному производству.

Таблица 1

* При отсутствии дополнительного поджатия контакты всех трех типов ВДК поджимаются под действием атмосферного давления на сильфон с усилием 8—12 кГ.
** Пои многократном отключении тока^1 000 д.
*** При восстанавливающемся напряжении ^ 4 /се допускается ход контактов 3 мм.
Корпус ВДК выполнен из металла и стекла, электрические токовводы - медные. Один из токовводов неподвижный, другой - подвижный. Последний соединен с корпусом камеры через сильфон и имеет ход в несколько миллиметров. Оба токоввода оканчиваются вольфрамовыми торцевыми контактами. Камеры снабжены устройством, состоящим из нескольких металлических экранов. Основные функции экранирующего устройства следующие: защита внутренних стенок стеклянной части корпуса ВДК, выполняющих роль изолятора между вводами, от запыления продуктами эрозии контактов; снижение напряженности электрического поля, а следовательно, вероятности возникновения катодных пятен на спаях стекла с металлом; устранение «длинных» путей, по которым могут развиваться пробои. В КДВ-5 эти функции выполняются двумя экранами, в КДВ-12 и КДВ-20 - тремя. Один из трех экранов изолирован от токовводов; два других экрана КДВ- 12 и КДВ-20 и оба экрана КДВ-5 находятся под потенциалами токовводов. Стеклянная часть корпуса КДВ-5 - сплошная, у КДВ-12 она разделена на две части металлическим кольцом, на котором крепится изолированный экран. Сильфон каждого типа камер защищен металлическим колпачком от прожигания расплавленными капельками материала контактов, генерируемыми в определенных режимах в дуге [Л. 3].
Вакуумные дугогасительные камеры тщательно обезгаживаются и отпаиваются при давлении 10 6—10 7 мм рт. ст. Параметры описываемых ВДК приведены в табл. 1. Увеличение отключающей способности КДВ-12 и КДВ-20 по сравнению с КДВ-5 достигнуто за счет увеличения диаметра контактов. Зависимость минимального тока отказа /мин от диаметра контактов D, снятая для применявшегося в ВДК вольфрама, приведена на рис. 2.

Таблица 2

За ток отказа принимался ток, при отключении которого продолжительность горения дуги превышала четыре полупериода, т.е. 40 мсек*. Минимальный ток отказа - ток, при котором зафиксирован отказ при данном напряжении.
Отключения переменного тока камеры ВДК могут успешно производить при напряжениях, значительно превышающих номинальные, однако предельный отключаемый ток при этом уменьшается (рис. 3). В случае применения камер КДВ-5, КДВ-12 и КДВ-20 при напряжениях выше номинальных, указанных в табл. 1, необходимо последовательно с ВДК включать отделитель.
Данные об отключающей способности ВДК, приведенные в табл. 1 и на рис. 2, получены при величине хода подвижного контакта не менее 4 мм и скорости не менее 40-50 см/сек. С уменьшением скорости и величины хода контактов отключающая способность ВДК уменьшается.
Исследование влияния величин скорости и хода контактов на отключающую способность ВДК производилось на камере КДВ-20 при отключаемом токе 3-6 ка и восстанавливающемся напряжении 6-10 кВ. Скорость хода подвижного контакта изменялась от 15 до 85 см/сек. Эти данные свидетельствуют о том, что при восстановлении электрической прочности вакуумных промежутков она увеличивается от меньших промежутков к большим (табл. 2).
В процессе многократных отключений токов, превышающих предельные, было замечено, что вероятность отказа примерно одинакова как при расхождении контактов в начале полупериода, так и в области максимума тока, несмотря на то, что продолжительность горения дуги до первого перехода тока через нуль в первом случае почти вдвое больше, чем во втором. По-видимому, это можно объяснить особенностями начальной стадии дуги на размыкающих вольфрамовых контактах.


Рис. 2. Зависимость минимального тока отказа ВДК с вольфрамовыми контактами от диаметра контактов. U =5-8 кВ.

Ход подвижного контакта 4 мм, скорость хода 40-150 см/сек.
В начальной стадии ток дуги сконцентрирован в одном или нескольких неподвижных каналах и наблюдается интенсивный выброс частиц металла электродов. Длительность дуги такого типа с ростом тока возрастает [Л. 3, 4], что приводит к более интенсивному разогреву электродов и появлению на них слабо связанных с ними капель металла. Эти факторы способствуют пробою межконтатного промежутка после перехода тока дуги через нуль.
Приведенные в табл. 1 данные о сроке службы ВДК не являются предельными. Электрическая прочность и отключающая способность оставались в пределах нормы после 100 тыс. срабатываний (включено-отключено) при токе 900 а для камеры КДВ-12 и 1500 а для камеры КДВ-20. Износ контактов при этом в камере КДВ-12 не превышает 0,7 мм/10 тыс., в камере ВДК- 20 - 1 мм/10 тыс. Износ контактов в камере ВДК-5 после 30 тыс. срабатываний при токе 200 а не превышает десятых долей миллиметра.
ь

Рис. 3. Зависимость минимального тока отказа от восстанавливающегося напряжения. Ход подвижного контакта 4 мм.
Скорость хода 100-160 см/сек:
/-КДВ-5; 2-КДВ-12.
В серийном производстве ВДК проходят испытание на виброустойчивость при ускорении 4 g, КДВ-5 на частоте 20-200 гц, КДВ-12 на 100 гц.
Рабочее положение ВДК может быть любым, однако жесткое закрепление их в аппарате допускается лишь с одного конца со стороны подвижного или неподвижного ввода.
Несколько сотен камер КДВ-5 было установлено на однополюсных выключателях нагрузки постоянного, переменного и импульсного высокочастотного токов [Л. 1]. В течение ряда лет эксплуатации этих выключателей камеры ВДК-5 действовали безотказно.
В настоящее время разрабатывается несколько типов выключателей нагрузки с камерами КДВ-5, в частности, для коммутации дуговых плавильных печей напряжением 10 кВ [Л. 5], сетей на 20 кВ небольшой мощности, контактной сети железных дорог на стороне напряжения 27,5 кВ, мощных импульсных высоковольтных источников тока и др.
Камера КДВ-12 обладает большей отключающей способностью, чем КДВ-5, и может применяться в тех же аппаратах при незначительной переделке, так как установочные размеры у них отличаются незначительно.
В настоящее время на нескольких промышленных предприятиях производится опытная эксплуатация переключающих устройств с ВДК для высоковольтных трансформаторов с регулировкой под нагрузкой. Есть основания считать, что при правильном хранении и эксплуатации надежность работы камер и срок их службы будут достаточно велики. Это объясняется тем, что пары металла контактов, в которых горит дуга отключения, связывают газы, остаточные и выделившиеся из контактов под действием дуги. В результате этого вакуум в ВДК в процессе их работы в номинальном режиме улучшается. Помимо индуктивной и омической нагрузок ВДК могут отключать и чисто емкостную нагрузку (батареи высоковольтных конденсаторов), а также работать в сетях постоянного и импульсного тока, однако параметры камер в этих режимах подлежат дополнительному уточнению.

Список литературы

  1. Н.А. Попов. Вакуумные выключатели. Изд-во «Энергия», 1965.
  2. A.            Lukatskaya. Hochspannungs - Vakuumschalter, Auslegeschrift, № 1248775,1967 (ФРГ).
  3. A.           Lukatskaya. Proc. of the Seventh Intern. Conf. on Phenomena in Jonized gases, 1966, v. 1, p. 412-416, Beograd.
  4. КА. Лукацкая, C.M. Селикатова. Исследование вакуумной дуги на размыкающих электродах. Доклад на VIII Международной конференции по явлениям в ионизированных газах. Вена, 1967.
  5. Вакуумные разъединители мощности // Промышленная энергетика, 1967, № 1.


 
« Безрельсовая перевозка трансформаторов   ВВН-220-15 и ВВН-330-15 - руководство по капитальному ремонту »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.