Конструкция вакуумного выключателя - Evolis - вакуумные выключатели 6-20 кВ

Рис. 1. Составные части вакуумного выключателя

Являясь экспертом в технологиях отключения, компания Schneider Electric естественно заинтересовалась вакуумной техникой. Существенные научно-исследовательская и проектная работы были проведены для создания и развития Evolis, обеспечивая клиентам лучшее в вакуумной технике.
Вакуумный выключатель в основе имеет два электрических контакта, один фиксированный, другой подвижный, и герметичный корпус. Последний позволяет поддерживать высокий уровень вакуума внутри выключателя (менее чем 10-2 Па) для обеспечения изоляции между контактами.
Электрическая прочность диэлектрика-вакуума позволяет сократить расстояние между контактами. Это небольшое расстояние позволяет использовать механизм привода с пониженным потреблением энергии.
Для того чтобы сохранять уровень вакуума на требуемом уровне для обеспечения работы на протяжении 30 лет, корпус должен быть герметично запаян, и различные компоненты полностью дегазированы. Это достигается:

1. выбором материалов, которые специально предназначены для такого применения (металл и керамика);
2. выбором подходящих сборочных процессов (вакуум, высокотемпературная пайка);
3. использованием адсорбентов (геттеров) для поглощения остаточных газов.

Отключение токов в вакуумном выключателе

В вакуумном выключателе, электрическая дуга образуется на месте разделения контактов и состоит из плазмы металлических испарений, появившихся из-за испарения материала контактов.
При малых значениях тока эти испарения быстро конденсируются на экране, что позволяет:

1. восстанавливаться вакууму;
2. быстро восстанавливаться диэлектрической прочности между контактами - отключение происходит успешно.

При больших значениях тока электрическая дуга в вакууме приобретает концентрированную форму из-за высокого локализованного подъема температуры на контактах. Наличие этих горячих участков мешает быстрому восстановлению диэлектрической прочности. Здесь могут быть использованы два способа, предотвращающие застой статически концентрированной дуги:

1. технология радиального магнитного поля вращает дугу благодаря электромагнитному эффекту, образованному радиальным магнитным полем; при этом ограничивается эрозия контактов;
2. более современная технология применяет создание магнитного поля в осевом направлении (рис. 2), что позволяет добиться диффузного горения дуги (рис. 3) даже при больших значениях тока; энергия дуги равномерно распределяется по всей поверхности контакта, снижая, таким образом, эрозию последнего;
3. компания Schneider Electric выбрала последнюю технологию для серии Evolis.

Внешний виток токопровода

Рис. 4. Дугогасительная камера 10 кВ с внешним витком токопровода

Технология АМП
Выключатель Evolis использует аксиальное магнитное поле (АМП). Аксиальное магнитное поле образуется:
либо с помощью витков снаружи камеры (рис. 4) для номинального напряжения до 17,5 кВ; либо витками, интегрированными в структуру контактов (рис. 5), для уровня напряжения 20 кВ.
В обоих случаях АМП снижает напряжение дуги около 50 В), а диффузное горение дуги ведет к низкой эрозии контактов.
Достоинства АМП
Вышеупомянутый выбор обеспечивает покупателям следующие преимущества: простоту и компактность;
высокий коммутационный ресурс, а это значит, что нет необходимости проводить тесты на износ контактов в условиях нормальной защиты электрических сетей, включая высоконагруженные питающие линии.

Рис. 5. Дугогасительная камера 20 кВ с внутренними витками токопровода