Загрузите наш каталог продукции 2025 года, чтобы ознакомиться с подробными чертежами и техническими параметрами всех компонентов распределительного устройства.
Получить каталог Загрузите наш каталог продукции 2025 года, чтобы ознакомиться с подробными чертежами и техническими параметрами всех компонентов распределительного устройства.
Получить каталог
“Сердце” VCB: Вакуумный выключатель (VI) является общепринятым стандартом для коммутации среднего напряжения, использующим Гашение дуги металлическим паром в высоковакуумной камере (< 10⁻⁵ Па) для прерывания мощных токов короткого замыкания.
Вердикт по отбору: Для OEM-производителей, которым требуется долговечность, соответствующая стандарту IEC (класс E2/M2), XBRELE Вакуумные прерыватели представляют собой превосходную экологически чистую альтернативу SF6, обеспечивая заводскую точность для сетей 12 кВ–40,5 кВ.
В критически важной инфраструктуре распределения электроэнергии среднего (MV) и высокого (HV) напряжения надежность всей системы защиты часто зависит от одного компонента: выключателя. В то время как внешний механизм управления обеспечивает необходимую кинетическую энергию, а релейная логика действует как мозг, фактическая физическая задача по изоляции массивных токов короткого замыкания выполняется в герметично закрытой керамической камере — Вакуумный выключатель (VI).
Часто называют “сердцем” или “бутылкой” вакуумный выключатель, VI — это инженерное чудо. Он отвечает за включение и отключение токов в диапазоне от номинальных токов нагрузки 630 А до токов короткого замыкания, превышающих 63 кА.
В отличие от устаревших технологий, таких как нефть или SF6 (гексафторид серы), вакуумная технология стала доминирующим стандартом для применений в диапазоне 12 кВ–40,5 кВ.
Для OEM-покупателей и разработчиков коммутационного оборудования поверхностного понимания VI уже недостаточно. Разница между высококачественным VI и надежным отказом заключается в микроскопических деталях: содержании газа в меди, геометрии магнитного поля и целостности пайки. В этой статье представлен авторитетный анализ, который поможет вам оценить качество.
С технической точки зрения, вакуумный прерыватель представляет собой специализированный компонент распределительного устройства использующий высоковакуумную среду (обычно 10⁻⁵ Па или лучше) в качестве диэлектрической среды для гашения дуги и изоляции.
Поскольку “идеальный” вакуум не содержит ионизируемых молекул газа, он обладает диэлектрической прочностью, значительно превышающей прочность воздуха или SF6 при сопоставимых зазорах. Это позволяет сделать зазор между контактами чрезвычайно малым — часто всего лишь от 6 мм до 20 мм— что привело к созданию компактного механизма с низким энергопотреблением.
Для быстрого ознакомления приводим стандартные параметры, с которыми обычно сталкиваются инженеры:
| Параметр | Типичное значение / характеристика |
|---|---|
| Номинальное напряжение | От 1,14 кВ до 40,5 кВ (до 72,5 кВ для одноразрывных) |
| Номинальный ток | От 630 А до 5000 А |
| Ток короткого замыкания | От 16 кА до 63 кА (типично до 80 кА) |
| Связаться с Gap | От 6 мм (12 кВ) до 20 мм (40,5 кВ) |
| Механический срок службы | От 10 000 до 30 000 операций (класс M2) |
| Электрическая жизнь (короткое замыкание) | От 30 до 100 операций (класс E2) |
| Внутреннее давление | < 1,33 × 10⁻³ Па (в конце срока годности) |
Понять почему вакуум настолько эффективен, что инженеры называют его Закон Пашена. В законе прорывное напряжение описывается как функция давления (p) и расстояние между промежутками (d).
Вакуумный прерыватель представляет собой сложную конструкцию из высокочистых материалов, соединенных с помощью передовой технологии пайки в вакуумной печи.
Контакты являются наиболее важным элементом. Они должны эффективно проводить тепло, выдерживать эрозию дуги и предотвращать сварку.
Сильфон является единственной подвижной частью вакуумной оболочки. Он позволяет подвижному контакту перемещаться без нарушения герметичности уплотнения.
Окружает дуговой зазор для перехвата взрывоопасных металлических паров, образующихся во время прерывания.
Подробную информацию см. в нашем руководстве по детали вакуумного выключателя.
Структурная целостность VI зависит от того, как соединяются эти компоненты. Производители премиум-класса, такие как XBRELE, используют “Однократная пайка” техника. Вместо нескольких циклов нагрева, которые могут ослабить материалы и вызвать напряжение, все компоненты собираются и паяются в высоковакуумной печи за один цикл. Это обеспечивает идеальное осевое выравнивание и сводит к минимуму зоны термического влияния в металлической конструкции.
В вакууме нет газа, который можно ионизировать. Дуга представляет собой Металлическая дуговая паровая, поддерживаемый ионами (испаренный Cu/Cr) и электронами, испускаемыми из катодные пятна (микроскопические капли расплавленного металла на отрицательном контакте).
При нулевом токе (цикл переменного тока) подача энергии прекращается. Катодные пятна гаснут. Пары металла взрывообразно расширяются в вакууме (диффундируя со скоростью ~1000 м/с) и конденсируются на экранах и контактах. Диэлектрическая прочность восстанавливается за микросекунды — быстрее, чем растущее переходное восстановительное напряжение (TRV), предотвращая повторное зажигание.
При высоких токах короткого замыкания (>10 кА) собственное магнитное поле дуги приводит к ее сжатию в плотный, невероятно горячий столб, который может разрушить контакты. Инженеры используют магнитные поля для контроля этого явления.
Совет по выбору инженерного оборудования: Для выключателей генераторов или тяжелых циклов, где срок службы контактов имеет первостепенное значение, AMF предпочтительнее из-за более низкой тепловой нагрузки. Для стандартных распределительных сетей, RMF предлагает надежное и экономичное решение.
Вакуумный прерыватель не работает изолированно; он требует точного механического механизма действия. Для инженеров OEM, интегрирующих VI в свои выключатели, критически важны три параметра:
Поскольку вакуумные контакты являются контактами встык, они полагаются на давление внешней пружины для поддержания низкого сопротивления и предотвращения сварки во время операций “замыкания” короткого замыкания.
Механизм должен продолжать двигаться после соприкосновения контактов. Это сжимает пружину контактного давления.
Когда контакты захлопываются, они естественным образом отскакивают.
Исторически вибраторы устанавливались внутри изолирующих цилиндров (сборных столбов). Современная тенденция заключается в том, что Столбы с твердой изоляцией.
Каждое короткое замыкание испаряет ~1-3 мм контактного материала в течение срока службы. XBRELE VIs соответствуют Класс E2 (IEC 62271-100), способный работать в режиме длительного короткого замыкания без технического обслуживания.
Как узнать, что VI не сработала?
Высококачественный вакуумный выключатель обычно имеет срок службы от 20 до 30 лет. С механической точки зрения, стандартные VI рассчитаны на Класс M2 (от 10 000 до 30 000 операций). С электрической точки зрения они могут выдерживать Класс E2 (до 100 полных прерываний короткого замыкания) в зависимости от материала контакта и конструкции.
Единственным надежным методом проверки герметичности вакуума в полевых условиях является Тестер вакуумных бутылок (тест Видара). Это включает в себя подачу высокого постоянного или переменного напряжения (обычно 75% от номинального напряжения выдержки частоты питания) на разъединенные контакты. Если вакуум неповрежден, ток утечки будет незначительным; если вакуум нарушен, то сразу произойдет пробой.
Основным недостатком является риск текущее измельчение при переключении небольших индуктивных токов, которые могут вызывать переходные перенапряжения (V = L · di/dt). Кроме того, вакуумные прерыватели становятся менее экономичен при чрезвычайно высоких напряжениях (выше 72,5 кВ или 145 кВ), где требуется несколько последовательных разрывов по сравнению с альтернативами SF6.
Стандартным материалом в отрасли является Медь-хром (CuCr), как правило, в соотношении 50/50 или 75/25. Этот сплав выбран потому, что медь обеспечивает отличную электропроводность, а хром обладает высокой температурой плавления и сильной способностью “поглощать” остаточные газы и поддерживать вакуум.
Вакуумные выключатели предпочтительны, поскольку они экологически чистый (нулевые выбросы парниковых газов) и требуют практически не требует обслуживания. В то время как SF6 является мощным парниковым газом, подпадающим под строгие глобальные нормы постепенного отказа от его использования, вакуумная технология является экологически устойчивой, обеспечивает более высокую механическую прочность и исключает риск утечки газа.
В процессе производства внутреннее давление снижается до уровня менее 10⁻⁵ Па. Чтобы вакуумный выключатель сохранял свою диэлектрическую прочность и способность гасить дугу в течение всего срока службы, внутреннее давление должно оставаться ниже критического порога 10⁻² Па.
Нет, вакуумный прерыватель не подлежит ремонту. Это герметично закрытый блок с паяными керамико-металлическими соединениями. При нарушении вакуумной герметичности или износе контактов сверх допустимого предела необходимо заменить весь прерыватель (или встроенный полюс).
Вакуумный выключатель является определяющим компонентом современного распределительного устройства. Однако его внутреннее качество может варьироваться. Высококачественный вакуумный выключатель с превосходной пайкой, высокочистыми контактами CuCr и точной конструкцией AMF гарантирует безопасность на протяжении десятилетий.
Сотрудничество с Engineering Excellence В XBRELE, мы создаем безопасность. Наши ВИ превосходят МЭК 62271-100 и ANSI/IEEE C37.60 стандарты. Будь то интегрированные VCB или поставки OEM, мы обеспечиваем энергией вашу сеть.
Глубокое погружение в “сердце” распределительного устройства MV. В этом руководстве рассматриваются физика гашения дуги в высоком вакууме, технология пайки керамики к металлу и наука о материалах контактов CuCr.
Скачать руководство по инженерным работам VI
