Что следует знать перед выбором вакуумного выключателя для наружного применения?

Для чего используются наружные вакуумные выключатели

Вакуумные выключатели для наружного применения представляют собой коммутационные устройства, используемые в системах распределения электроэнергии среднего напряжения для прерывания токов повреждения и безопасного размыкания или замыкания цепей под нагрузкой, при этом они размещаются в корпусе, рассчитанном на воздействие погодных условий и условий окружающей среды. В отличие от внутренних выключателей, которые работают в контролируемой среде подстанции, наружные блоки должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать дождь, перепады температуры, влажность, пыль и воздействие ультрафиолета без ущерба для своих электрических характеристик или уровня безопасности.

В этих выключателях используется вакуумный прерыватель, герметичная камера, в которой электрическая дуга, образующаяся во время разрыва цепи, гасится почти мгновенно из-за отсутствия воздуха или газа для ее поддержания. Такая конструкция сделала вакуумные выключатели доминирующим выбором для приложений среднего напряжения, в значительной степени заменяя старые технологии масляных и воздушных выключателей благодаря их компактным размерам, минимальным потребностям в техническом обслуживании и длительному сроку службы.

Как работает технология вакуумного прерывания

Внутри вакуумного выключателя два контакта, один неподвижный, а другой подвижный, расположены внутри герметичной колбы вакуумного прерывателя. Когда прерывателю необходимо отключить ток, подвижный контакт отделяется от неподвижного, и между ними на короткое время образуется дуга, поскольку ток продолжает течь через зазор. Поскольку в окружающем вакууме практически нет молекул газа, способных ионизировать и поддерживать дугу, она гаснет очень быстро, обычно в течение одного или двух циклов формы волны переменного тока.

Именно такое быстрое затухание дуги делает вакуумные выключатели настолько эффективными при отключении даже значительных токов короткого замыкания без значительного износа контактов или требований к техническому обслуживанию, связанных со старыми технологиями выключателей. Поскольку вакуумный прерыватель представляет собой герметичный блок, он также не требует пополнения газа или замены масла в течение всего срока службы, что значительно снижает затраты на текущее техническое обслуживание по сравнению с более старыми конструкциями прерывателя.

Ключевые характеристики для понимания

При оценке вакуумных выключателей наружного применения для конкретного применения несколько электрических характеристик определяют, подходит ли данная модель для предполагаемой энергосистемы.

Прежде чем выбирать автоматический выключатель для установки, необходимо проверить соответствие этих номиналов конкретным требованиям энергосистемы, включая ожидаемые уровни тока повреждения и напряжение системы, поскольку автоматический выключатель недостаточной мощности может привести к катастрофическому выходу из строя во время аварийного события.

Классы защиты корпуса и окружающей среды

Поскольку вакуумные выключатели для наружного применения подвергаются непосредственному воздействию элементов, конструкция их корпуса и класс защиты окружающей среды так же важны, как и их электрические характеристики. Большинство выключателей для наружного применения имеют класс защиты IP (защита от проникновения), который указывает на их устойчивость к проникновению пыли и воды, при этом IP54 или выше обычно указывается для установки на наружной опоре или на подставке.

Дополнительные защитные функции многих наружных блоков включают антикоррозийные покрытия на металлических корпусах, атмосферостойкие прокладки вокруг панелей доступа и внутренние нагревательные элементы, предназначенные для предотвращения накопления конденсата во влажном или холодном климате. В регионах с сильными снегопадами, гололедом или резкими перепадами температур выбор гидромолота, специально рассчитанного на местную климатическую зону, помогает предотвратить эксплуатационные проблемы, такие как замерзание механизмов или разрушение уплотнений с течением времени.

Распространенные области применения вакуумных выключателей наружного применения

Наружные вакуумные выключатели используются в широком спектре электроэнергетической инфраструктуры среднего напряжения, где установка внутренних распределительных устройств нецелесообразна или экономически неэффективна.

Распределительные подстанции

Электроэнергетические компании в значительной степени полагаются на внешние вакуумные выключатели на распределительных подстанциях для защиты фидерных линий и изоляции неисправностей, помогая ограничить масштабы и продолжительность отключений электроэнергии при возникновении проблем в распределительной сети.

Промышленные и горнодобывающие операции

Промышленные предприятия и горнодобывающие предприятия часто используют наружные вакуумные выключатели для защиты больших двигателей, трансформаторов и другого критически важного оборудования, работающего в цепях среднего напряжения, особенно в отдаленных местах, где размещение закрытых распределительных устройств невозможно.

Установки возобновляемой энергии

Солнечные фермы и ветряные установки часто используют наружные вакуумные выключатели для защиты систем сбора среднего напряжения, которые собирают электроэнергию от нескольких генерирующих блоков перед ее передачей, поскольку эти установки почти всегда расположены снаружи на больших площадях.

Рекомендации по техническому обслуживанию наружной установки

Хотя вакуумные выключатели требуют значительно меньшего обслуживания, чем более старые технологии выключателей, наружные блоки по-прежнему выигрывают от регулярного графика проверок, позволяющего учитывать их воздействие на окружающую среду. К основным задачам технического обслуживания относятся следующие.

• Периодическая проверка уплотнений и прокладок корпуса, чтобы убедиться, что они остаются неповрежденными и предотвращают проникновение влаги.
• Проверка коррозии на внешнем оборудовании, петлях и монтажных кронштейнах, особенно в прибрежных регионах или регионах с высокой влажностью.
• Испытание механического приводного механизма для подтверждения плавности и надежности открытия и закрытия.
• Проверка правильности работы противоконденсатных обогревателей, если они установлены, перед сезонными изменениями температуры.
• Проведение периодических испытаний на целостность вакуума на колбах-прерывателях для подтверждения того, что вакуумное уплотнение не ухудшилось с течением времени.

Соблюдение рекомендуемых производителем интервалов проверки, обычно ежегодно или два раза в год, в зависимости от условий эксплуатации, помогает обнаружить ранние признаки износа или ущерба окружающей среде до того, как они приведут к выходу выключателя из строя во время фактической неисправности.

Выбор правильного автоматического выключателя для вашей установки

Выбор подходящего наружный вакуумный выключатель начинается с четкого определения электрических требований системы, включая рабочее напряжение, ожидаемый ток нагрузки и максимальный ожидаемый ток повреждения. Таким образом, соответствие степени защиты корпуса от окружающей среды местным климатическим условиям помогает обеспечить долгосрочную надежность без чрезмерных требований к техническому обслуживанию.

Перед окончательным выбором выключателя настоятельно рекомендуется проконсультироваться с квалифицированным инженером-электриком для проверки однолинейных схем системы и подтверждения координации с вышестоящими и нисходящими защитными устройствами, поскольку правильная координация защиты необходима для правильной работы выключателя как части более широкой системы безопасности энергосистемы.