Для проведения сравнения применения вакуумных выключателей или контакторов с плавкими предохранителями в распределительных сетях напряжения 6... 20 кВ, необходимо понимание основных характеристик каждой из этой технологии выключения.
Слева - вакуумный контактор V-Contact VSC 6 кВ 400A;
справа - вакуумный выключатель для внутренней установки 10 кВ, 40 кА
Вопросы применения
Для проведения сравнения применения вакуумных выключателей или контакторов с плавкими предохранителями в сетях среднего напряжения (6... 20 кВ), необходимо понимание основных характеристик каждой из этой технологии выключения.
Представленное здесь сравнение демонстрирует те основные характеристики выключателей и контакторов на плавких предохранителях в сетях среднего напряжения, которые влияют на их применение. Очевидно, что приведенная таблица носит обобщенный характер, и представленная в ней информация может варьироваться, в зависимости от напряжения и тока для конкретного оборудования.
Тем не менее, приведенное сравнение имеет ценность для общего понимания.
Выключатели для среднего напряжения предпочтительнее в следующих случаях:
- Типичными нагрузками являются трансформаторы, конденсаторы, большие электромоторы, генераторы и фидеры распределения электроэнергии. (Требуемые для таких нагрузок характеристики превышают характеристики вакуумных контакторов для 400 или 720 А 6 кВ.)
- Высокая непрерывная токовая нагрузка (например, большие трансформаторы, большие электромоторы).
- Отключение выполняется не очень часто (например, раз в неделю или в месяц), требуя достаточно высокую износостойкость (тысячи операций).
- Критичная непрерывность процесса (например, нет времени для замены плавких предохранителей).
- Не требуется стартовое понижение напряжения (понижение напряжения при замыкании выключателя усложняет структуру шин коммутационного оборудования).
Контакторы с плавкими предохранителями для среднего напряжения предпочтительнее в следующих случаях:
- К типичным нагрузкам относятся электродвигатели или небольшие трансформаторы.
- Малый или средний непрерывный ток нагрузки (например, у небольших электромоторов и трансформаторов).
- Отключение производится часто (например, ежедневно или по нескольку раз в день), требуя очень высокую износостойкость (миллионы операций).
- Непрерывность процесса допускает время на замену предохранителей.
- Для снижения стартовой нагрузки на систему (и скачков напряжения) требуется снижение напряжения при включении.
Исторически, выключатели применялись для двигателей среднего напряжения в определенных отраслях, особенно на станциях, вырабатывающих электроэнергию.
По мере старения таких станций, и в связи с изменением их операций, когда вместо обеспечения базовых нагрузок начало требоваться обслуживание пикового спроса, большинство таких выключателей, применяемых для запуска двигателей, оказывались в ситуации, когда от них требовалась износостойкость, превышая требования стандартов ANSI/IEEE. В результате, их применение для этих целей влекло более высокие затраты на обслуживание, чем у используемых ранее контакторов с плавкими предохранителями для среднего напряжения. С другой стороны, пользователи в обрабатывающей промышленности давно предпочитали использование контакторов с плавкими предохранителями для таких операций, и их вполне устраивал долгий срок их эксплуатации с невысокими затратами на обслуживание.
При правильном применении, и выключатели, и контакторы с плавкими предохранителями для среднего напряжения, должны обеспечить десятилетия надежной работы. При неверном применении, и те и другие будут порождать серьезные проблемы.
Сравнительная таблица
Характеристика
1) Выключатель
2) Контактор (NEMA E2 с предохранителями).
Рабочий ток
1) Высокий (1200 A, 2000 A, 3000 A или 4000 A).
2) Средний (400 A закрытый NEMA размера H3, или 720 A закрытый NEMA размера H6).
Способность выключения
1) Токи отключения от очень низких (намагничивание) величин, до полного тока короткого замыкания системы
2) Токи отключения от очень низких (намагничивание) величин до прерывающей способности вакуумного контактора без предохранителей (по крайней мере, класса 10 х непрерывного тока). Для токов, превышающих прерывающую способность вакуумного контактора, работают предохранители. Величина тока ограничивается прерывающей способностью предохранителя.
Механическая износостойкость
1) Высокая (обычно, около 10 000 операций) (См. ANSI/IEEE C37.06)
2) Очень высокая, 750 000 операций для 400 А, и 400 000 операций для 720 А
Электрическая износостойкость
1) Высокая. Для вакуумных выключателей составляет обычно 10 000 операций для расчетного непрерывного тока. Для полного тока короткого замыкания обычно 30-100 операций.
2) Очень высокая. При размыкании непрерывного тока, 4000 000 операций для 400 А или 200 000 операций для 720 А. При размыкании полного тока короткого замыкания данные износостойкости для стандартов NEMA или UL не задаются. Размыкание тока короткого замыкания требует замены плавких предохранителей.
Ограничения применения
1) Не подходит для применений, требующих очень высокой износостойкости.
2) Очень подходит для часто проводимых операций отключения.
Функционирование
1) Электрическое (ручные операции применяются при обслуживании или в аварийных ситуациях)
2) Только электрическое
Схема управления
1) Механическая фиксация защелки - выключатель остается в замкнутом состоянии при потерях напряжения в системе.
2) Обычно используется магнитная фиксация - вакуумный контактор разрывает цепь при потерях напряжения в системе. Вакуумный контактор автоматически замыкает цепи при возврате напряжения при использовании двухпроводного управления. Существуют трехпроводные контакторы с защелками, которые требуют ручного запуска при возврате напряжения в систему.
Переток / защита от короткого замыкания
1) Требует защитных реле
2) Требует защитных реле для защиты от перегрузок и защиты от коротких замыканий при помощи ограничивающих ток плавких предохранителей.
Энергия, пропускаемая при коротком замыкании
1) Высокая (от трех до пяти и более циклов тока короткого замыкания).
2) Низкая (ограничивающие ток предохранители прерывают ток в течение 1/4 цикла для самых высоких токов короткого замыкания. Максимальная величина тока ограничена).
Дистанционная работа
1) Хорошо пригоден
2) Хорошо пригоден
Мощность управления
1) Необходима мощность для работы защитных реле, функционирования прерывателя тока, и нагревателей (если имеются)
2) Мощность обычно предоставляется для работы управляющего силового трансформатора, встроенного в устройство управления.
Конструкция
1) Извлекаемая, если закрыта металлом (ANSI/IEEE C 37.20.2), стационарная, если находится в металлическом корпусе (ANSI/IEEE C 37.20.2)
2) Извлекаемая или стационарная.
Требования к пространству
1) Крупный корпус. Совпадают с требованиями NEC® к рабочему пространству.
2) Небольшой корпус. Совпадают с требованиями NEC® к рабочему пространству. Доступ сзади не требуется.
Затраты на приобретение
1) Относительно высокие
2) Средние
Обслуживание
1) Среднее (длительные интервалы между обслуживанием, требуется для очистки изоляции).
2) Редкое (простой механизм, потребность в чистке изоляции, замене предохранителей).
