Каково номинальное напряжение вакуумного выключателя?

Номинальное напряжение вакуумного прерывателя — один из тех параметров, который кажется простым, пока вы не стоите перед вышедшим из строя выключателем и не задаетесь вопросом, что пошло не так. Как человек, который ежедневно поставляет эти компоненты, я видел, как путаница вокруг этой цифры вызывает реальные проблемы. Давайте проясним это.

Понимание концепции номинального напряжения

Номинальное напряжение (Ur)Вакуумный прерыватель— это максимальное напряжение системы, на которое рассчитан прерыватель, и, что очень важно, оно определяет уровни диэлектрических испытаний, которые прерыватель должен пройти. Когда мы говорим, что прерыватель имеет номинал 12 кВ, мы имеем в виду, что он предназначен для использования в системах, где самое высокое напряжение оборудования (Um) составляет 12 кВ.

Вот тут-то большинство людей и запутываются: 12 кВ — это не постоянное рабочее напряжение. Сам прерыватель не имеет «постоянного рабочего напряжения», как двигатель или трансформатор. Когда прерыватель разомкнут, контактный зазор должен удерживать напряжение системы, а также любые входящие переходные процессы. Когда он закрыт, по нему просто течет ток. Номинальное напряжение показывает, выдержит ли внутренняя изоляция (вакуумный зазор, керамическая оболочка, экраны) нагрузки вашей системы.

Почему номинальное напряжение имеет значение в электрических системах

Номинальное напряжение определяет три критических предела производительности:

Выдерживать возможности. При промышленной частоте и при грозовом импульсе прерыватель должен выдерживать определенные испытательные напряжения. В соответствии со стандартами IEC прерыватель на номинальное напряжение 12 кВ должен выдерживать напряжение промышленной частоты 28 кВ и импульсное напряжение 75 кВ. Эти испытания доказывают, что внутренняя изоляция способна выдерживать реальные нагрузки.

Прерывание производительности. Это та часть, которая удивляет людей. Напряжение на контактах во время прерывания не является постоянным. При нулевом токе напряжение системы появляется на разделительных контактах. Если номинальное напряжение слишком низкое для данного применения, прерыватель может не устранить неисправность — восстанавливающееся напряжение увеличивает нагрузку на зазор, превышающую ту, для которой оно было разработано.

Соответствие приложений. Установите прерыватель на напряжение 12 кВ в систему, которая в нормальных условиях достигает напряжения 13,8 кВ, и вы рискуете выйти из строя. Границы исчезают. И наоборот, использование прерывателя на номинальное напряжение 24 кВ в системе на 12 кВ — это слишком завышенная спецификация, которая стоит дороже, но работает.

Факторы, определяющие номинальное напряжение

Люди часто спрашивают: если вакуум такой хороший изолятор, почему не все прерыватели рассчитаны на самое высокое напряжение?

Контактный разрыв. Более высокие номинальные напряжения требуют большего расстояния между контактами. В прерывателе на 12 кВ зазор может составлять около 8–12 мм. Блок на 38 кВ может иметь толщину 25 мм и более. Большие зазоры означают более длинный ход механизмов и более крупные прерыватели.

Внешняя изоляция. Керамическая оболочка, обычно из оксида алюминия, должна иметь достаточную длину пути утечки, чтобы предотвратить внешний пробой. Более высокие номинальные напряжения требуют более длинной керамики или специальных профилей.

Внутреннее экранирование. Вакуумные прерыватели содержат парозащитные экраны для контроля дуги и защиты керамики. При более высоких напряжениях геометрия экрана становится решающей для управления электрическим полем и предотвращения внутреннего пробоя.

Приложения, основанные на номинальном напряжении

Низкое напряжение (до 1 кВ). Здесь существуют вакуумные прерыватели, хотя воздушные ивыключатели в литом корпуседоминировать. Вы найдете их в специальных устройствах постоянного тока или в контакторах высокого класса, где важен длительный срок службы.

Среднее напряжение – оптимальная зона (от 1 до 38 кВ). Здесь вакуум владеет рынком. В классах 5 кВ, 15 кВ, 27 кВ и 38 кВ они являются стандартными для:

• Металлоплакированные распределительные устройства на промышленных предприятиях
• Распределительные фидеры коммунальных служб
• Переключение конденсаторов
• Центры управления двигателями
• Сбор возобновляемой энергии

Прерыватель на напряжение 15 кВ может выдержать тысячи операций без обслуживания контактов, с чем элегаз и масло не могут сравниться.

Высокое напряжение (выше 38 кВ). Исторически это территория SF6, но вакуум поднялся выше. Существуют вакуумные прерыватели на 72,5 кВ, а также появляются номиналы на 145 кВ. Для передачи вакуум обеспечивает экологические преимущества, хотя прерыватели становятся физически большими.

Как мы выбираем правильное номинальное напряжение

Когда ко мне приходит клиент с заявкой, вот что мы делаем:

Системное напряжение. Не паспортная табличка трансформатора, а максимальное напряжение системы (Мм). В системе напряжением 13,2 кВ необходим прерыватель номиналом не менее 15 кВ. Всегда переходите на следующий стандартный класс напряжения, превышающий максимальный уровень вашей системы.

BIL-Базовый импульсный уровень. Это настоящий решающий момент. Выдерживаемое напряжение грозового импульса должно соответствовать координации изоляции системы. Выключатель класса 15 кВ обычно имеет BIL на 95 кВ. Если система ожидает напряжение 110 кВ из-за высокого воздействия, вам может понадобиться прерыватель класса 27 кВ только для запаса импульса.

Обязанность по применению. Переключение конденсаторов? Вам нужен рейтинг, учитывающий производительность без повторных ударов. Частый запуск двигателя? Проверьте электрический срок службы при токе нагрузки.

Факторы окружающей среды. Большая высота снижает плотность воздуха, влияя на внешнюю утечку. При высоте выше 1000 метров мы снижаем номинальные характеристики или указываем более длинные пути утечки.

Краткий справочник

Почему наш подход отличается

Мы не просто публикуем каталожные номера и надеемся, что они вам подойдут. Каждый вакуумный прерыватель, который мы поставляем:

Тип протестирован. Он не просто разработан в соответствии со стандартами, но и протестирован в независимой лаборатории на устойчивость к промышленной частоте, импульсные и отключающие характеристики при номинальном напряжении.

Прослеживаемый. К нему прилагаются протоколы испытаний каждого устройства. Вы точно знаете, что пришлось пережить этому конкретному прерывателю, прежде чем он покинул наш завод.

Приложение проверено. Наши инженеры изучают вашу одну линию, ваши исследования неисправностей, ваши коммутационные обязанности. Мы отмечаем несоответствия до того, как они перерастут в неполадки.

Итог

Номинальное напряжение наВакуумный прерывательэто не предложение. Это результат тщательного проектирования, тщательных испытаний и десятилетий отраслевого опыта, определяющего, что значит «безопасный». Он сообщает вам класс напряжения системы, для которого создан прерыватель, определяемый максимальным напряжением системы и соответствующими уровнями испытаний. Сопоставьте его с максимальным значением вашей системы, а не с ее номиналом, и вы избежите наиболее распространенного неправильного применения, которое я вижу в этой области.

Если вы указываете оборудование или заменяете прерыватели, а рейтинги не совпадают, я буду рад обсудить это. Мы делаем это каждый день.

Ссылки

• МЭК 62271-100, *Устройства коммутационные и управляющие высоковольтные. Часть 100. Выключатели переменного тока.
• IEEE C37.04, Стандарт IEEE для структуры номинальных характеристик высоковольтных выключателей переменного тока.
• Вакуумные прерыватели: теория, конструкция и применение, PG Slade, CRC Press.