Вакуумные выключатели типа ВРС–6 предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока частоты 50 Гц с номинальным напряжением 6 кВ для систем с изолированной или частично заземленной нейтралью.
Выключатели изготавливаются класса напряжения 6 кВ, климатического исполнения и категории размещения «У2» по ГОСТ 15150-69 и предназначены для эксплуатации в следующих условиях:
-высота над уровнем моря – не более 1000 м;
-температура окружающего воздуха с учетом превышения температуры воздуха в КРУ при нагрузке трансформаторов предельной мощностью для исполнения «У» от минус 25°С до плюс 50°С;
-относительная влажность воздуха не более 100% при 25 градусов С.
-окружающая среда взрывобезопасная, тип атмосферы II по ГОСТ 15150.
Структура условного обозначения вакуумного выключателя, на примере:
ВРС – 6 – 40/1600 У2 – климатическое исполнение и категория размещения;
номинальный ток в амперах;
номинальный ток отключения в килоамперах;
номинальное напряжение в киловольтах;
выключатель вакуумный с электромагнитным приводом.
Основные технические характеристики выключателя приведены в таблице 1.
Таблица 1.
| Типоисполнения | Межполюсное расстояние, мм | Наибольший пик тока включения, кА | Род напряжения цепи электромагнита и цепей управления | Наличие цепей защиты |
| ВРС-6-40/1600 У2 | Переменный 220 В | + | ||
| Постоянный, 220 В | + |
Основные параметры привода выключателей и цепей управления должны соответствовать указанным в таблице 2.
Таблица 2.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ТИПА ВРС-6.
Принцип дугогашения.
При размыкании контактов в вакуумной дугогасительной камере возникает электрическая дуга. Напряжение на дуге не превышает нескольких десятков вольт. При уменьшении тока до величины близкой к нулю (ток среза) дуга за короткий промежуток времени (приблизительно 10-5с) гаснет. Благодаря высокой электрической прочности вакуума (приблизительно 30 кВ/мм) гарантированное отключение происходит, если расстояние между контактами больше 1мм, а ток уменьшился до величины тока среза.
Конструкция выключателя.
Выключатель типа ВРС-6 состоит из блок-контактов положения выключателя 1 (рис.1), указателя блока коммутаций 2, тумблера разрядки конденсатора 4, платы управления 5, электромагнита типа Е-41 6, конденсатора 7, механизма ручного отключения 8, счетчика 9, трех полюсов 10, трех опорных изоляторов 11, микровыключателя 12, механизма блокировки 13, вала 14, рамы 15, и клемного ряда 16. В фасадном листе выключателя имеется окно счетчика, окно указателя положения выключателя и окно для рычага ручного отключения.
Вал 14, установленный в раме 15 на подшипниках, служит для кинематических связей электромагнита 6, с механизмом отключения 8, блок-контактами 1 и полюсами 10 (рис.1), а также для обеспечения блокировок.
Указатель 2 включенного и отключенного положения выключателя представляет собой кронштейны с табличками “ВКЛ” или “I” красного цвета и “ОТКЛ” или “О” зеленого цвета. В зависимости от положения выключателя в окне фасадной крышки появляется соответствующая надпись.
Рис.1 Устройство выключателя вакуумного типа ВРС-6.
| 1 – блок-контакты положения выключателя; | 10 – полюс; |
| 2 – указатель; | 11 – опорный изолятор; |
| 3 – блок коммутаций; | 12 – микровыключатель; |
| 4 – тумблер разряда конденсатора; | 13 – механизм блокировки; |
| 5 – плата управления; | 14 – вал; |
| 6 – электромагнит; | 15 – рама; |
| 7 – конденсатор; | 16 – клемный ряд; |
| 8 – механизм ручного отключения; | 17 – рычаг механизма блокировки. |
| 9 – счетчик; |
Конструкция полюса выключателя.
Каждый полюс выключателей состоит из деталей и узлов, показанных на рис.2, а именно тяги изоляционной с механизмом поджатия 2, скользящего токосъема 3, нижнего 4 и верхнего 6 контактов, вакуумной дугогасительной камеры (ВДК) 5 и изоляционного корпуса 1. На полюсах выключателей на номинальные токи 2500А и 3150А установлен радиатор охлаждения.
Рис.2 Полюс выключателя ВРС-6.
| 1 – изоляционный корпус; | 4 – нижний контакт; |
| 2 – изоляционная тяга с механизмом поджатия; | 5 – ВДК; |
| 3 – скользящий токосъем; | 6 – верхний контакт. |
Конструкция электромагнита.
Постоянные магниты электромагнита удерживают выключатель в крайних положениях “Включено” и “Отключено” за счет “магнитной защелки”, а именно замыкания магнитной цепи включения или отключения якорем (рисунок 3).
Рисунок 3. Электромагнит.
| 1 – лист опорный; | 6 – катушка включения; |
| 2 – катушка отключения; | 7 – призма; |
| 3 – постоянный магнит; | 8 – шток; |
| 4 – якорь; | 9 – шток. |
| 5 – магнитопровод; |
Электрические данные катушек включения и отключения приведены в таблице 3.
Таблица 3.
Электромагнит выполняет следующие функции:
– обеспечивает надежное и стабильное включение выключателя с нормированными параметрами;
– обеспечивает надежное и стабильное отключение выключателя с нормированными параметрами, без пружины отключения;
– надежно фиксирует выключатель с помощью “магнитной защелки” в обоих крайних положениях “Отключено” и “Включено”.
Механизм отключений.
Механизм отключений выключателя типа ВРС-6 служит для ручного отключения выключателя с помощью рычага ручного отключения (рисунок 4). Отключение происходит за счет поворота кулачков вокруг своей оси против часовой стрелки, которые приводят к повороту основного вала и отключению выключателя.
Рисунок 4. Рычаг ручного отключения.
| 1 – рычаг; | 4 – штифт пружинный; |
| 2 – пружина; | 5 – рукоятка. |
| 3 – штифт пружинный; |
Блокировка выключателя.
Механизм блокировки выключателя обеспечивает невозможность:
– вкатывания включенного выключателя из разобщенного (контрольного) положения в рабочее;
– выкатывания включенного выключателя из рабочего положения в контрольное;
– включения выключателя в промежуточном положении между контрольным и рабочим.
Конструкция выключателей обеспечивает как механическую, так и электрическую блокировку.
При фиксации выключателя типа ВРС-6 в рабочем и контрольном положении должен быть выдержан зазор К=1…2 мм согласно вида А рис.1, что соответствует разблокированному положению выключателя когда ничто не препятствует кинематике выключателя при выполнении операций “В” и “О”, что обеспечивается установкой колодки в пазах рычага 17 рис.1. При этом микровыключатель должен быть нажат, а его контакт находиться в замкнутом состоянии препятствуя прохождению команды “В”, что обеспечивается установкой в пазах опорной пластины микровыключателя. В таком положении выключатель разблокирован.
В промежуточном положении выключателя должно быть обеспечено перемещение рычага механизма блокировки 17 (рис.1) влево на размер 12-14 мм, что приведет к механической блокировке кинематики выключателя и размыканию контактов микровыключателя 12, что препятствует прохождению команды “В”. Выключатель заблокирован.
При включенном выключателе кинематика блокирует возможность перемещения рычага механизма блокировки 17 (рис.1) влево. Перемещение рычага возможно лишь на величину выставленного зазора К=1…2 мм согласно вида А рис.1.
Работа выключателя.
Выключатели типа ВРС-6 спроектированы по одной и той же кинематической схеме и имеют одинаковый нижеописанный принцип работы.
В отключенном положении выключателя контакты ВДК разомкнуты, а якорь электромагнита удерживается в крайнем отключенном положении с помощью "магнитной защелки".
В этом положении на якорь действуют силы: сила втягивания трех ВДК
(атмосферное давление) и сила постоянных магнитов, направленная в противоположную сторону.
В отключенном положении выключателя переключатели блок-контактов действием тяги, соединенной с валом, находятся в нажатом положении. При этом указатель в окне фасадного листа видна надпись "ОТКЛ".
Во включенном положении выключателя якорь электромагнита удерживается силой притяжения постоянного магнита, то есть "магнитной защелкой". В этом положении контакты ВДК замкнуты и поджаты пружинами механизмов поджатия. При этом на якорь действуют силы: сила втягивания ВДК, сила действия "магнитной защелки", а также сила пружин механизмов поджатия, направленная в противоположную сторону. Выключатель надежно фиксируется во включенном положении даже в условиях ударов и вибраций. Во включенном положении выключателя вал повернут и переключатели блок-контактов находятся в отпущенном положении. При этом указатель в окне фасадного листа видна надпись "ВКЛ".
Включение выключателя.
Для включения выключателя необходимо через катушку включения пропустить постоянный ток, при котором сила действия в магнитной цепи включения, несмотря на большой зазор между якорем и магнитопроводом, превысит силу притягивания постоянными магнитами якоря в магнитной цепи отключения, где аналогичный зазор отсутствует.
Как только сила тяги достигнет достаточной величины (величины трогания), якорь электромагнита начинает с ускорением двигаться и приводит к повороту основного вала выключателя через ось, серьги и пальцы. Вал в свою очередь приводит к движению изоляционные тяги с механизмами поджатия в полюсах вверх.
После замыкания контактов ВДК пружины механизмов поджатия начинают сжиматься. Касание якорем магнитопровода указывает, что выключатель включен и происходит его фиксация в этом положении "магнитной защелкой". Чем меньше становится зазор между якорем и магнитопроводом магнитной цепи, тем больше сила тяги постоянных магнитов.
Следовательно, включение выключателя происходит в результате совместного действия магнитодвижущей силы катушки включения и действия постоянных магнитов, имеющих большую энергоемкость. При этом указатель перемещается и в окне фасадного листа появляется надпись "ВКЛ".
Отключение выключателя.
Для отключения выключателя необходимо через катушку отключения электромагнита пропустить постоянный ток в направлении, при котором сила действия на якорь превысит результирующую силу удержания "магнитной защелки". Сила удержания во включенном положении равняется разнице между силами притяжения постоянных магнитов, атмосферного втягивания трех ВДК и силой пружин трех механизмов поджатия полюсов выключателя.
После того, как вышеуказанное происходит, якорь электромагнита начинает двигаться. На первом участке движения (приблизительно третья часть хода) контакты ВДК продолжают быть замкнутыми, а сжатые пружины механизмов поджатия разжимаются и тем самым обеспечивают необходимую начальную скорость главных контактов выключателя во время процесса дугогашения.
После того как пружины механизмов поджатия разжались на величину хода пружин поджатия, начинают размыкаться контакты ВДК и начинает происходить процесс гашения электрической дуги. При этом блок-контакты переключаются.
Процесс отключения заканчивается тем, что якорь электромагнита замыкает собой магнитную цепь отключения электромагнита и тем самым четко фиксирует выключатель в отключенном положении "магнитной защелкой", которую обеспечивают, постоянные магниты электромагнита. Указатель положения выключателя при этом перемещается и в окне фасадной перегородки появляется надпись "ОТКЛ".
Работа схемы выключателя.
Выключатели типа ВРС-6 по своим внешним соединениям вторичных цепей
аналогичны выключателям с пружинным приводом и в зависимости от варианта исполнения схемы электрической принципиальной легко адаптируются в КРУ разных серий как при возможной замене исчерпавших свой ресурс выключателей, так и в случае применения их в новых КРУ.
Питание электромагнита при включении выключателя осуществляется по
электрической цепи. Питание электромагнита при отключении выключателя осуществляется частично по электрической цепи, а частично от отключающего конденсатора.
При отсутствии напряжения в цепи нормальное отключение происходит только от конденсатора. При выходе из строя конденсатора (в случае аварии) нормальное отключение происходит только от напряжения цепи. То есть имеется дублирование питания электромагнита при отключении.
На блоке коммутаций имеется тумблер разряда конденсатора 4 (Рис.1). Нормальная работа выключателя происходит, если тумблер переведен в положение с надписью "Работа". При переводе тумблера в положение "Разряд конденсатора" происходит срабатывание контактора, и разряд конденсатора через катушку отключения электромагнита. Если выключатель был включен, то происходит его отключение.