Вакуумные выключатели 6-10кВ

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Энергетический факультет

Кафедра «Электрические системы»

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине «Инновационные технические решения в системах выработки, передачи и потребления энергии»

на тему: «Вакуумные выключатели 6-10кВ»

 

 

 

 

Исполнитель:

 

 

 

 

 

Руководитель:

 

 

Чижевский Алексей Михайлович

магистрант кафедры

«Электрические станции»

специальность 1-43 80 01 Энергетика

 

 

Федин Виктор Тимофеевич

к.т.н., профессор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2014

РЕФЕРАТ

 

Работа 24 с., 1 ч., 13 рис., 5 источников.

 

ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, ПРИВОД, КОММУТАЦИЯ, МАГНИТНАЯ ЗАЩЁЛКА, ТОК, ОТКЛЮЧЕНИЕ, КОНТАКТ, ИЗОЛЯЦИЯ

 

Объектом исследования являются вакуумные выключатели.

Цель работы – исследование и изучение вакуумных выключателей разных производителей для выявления наиболее аппарата с наилучшими показателями и характеристиками.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

стр.

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ПРОБЛЕМА РАЗРАБОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ 6

2. АНАЛИТЕЧЕСКИЙ ОБЗОР СРЕДСТВ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 8

2.1. Proteus VSM 8

2.2. Electronics Workbench 9

2.3. КОМПАС 10

2.4. sPlan 11

2.5. AutoCAD 12

3. AUTOCAD ELECTRICAL 14

4 ОСОБЕННОСТИ AUTOCAD НА ПРИМЕРЕ СХЕМЫ КРУ 6КВ 19

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 23

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ 24

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

Выключатель является одним из самых ответственных аппаратов, как в системе электроснабжения предприятия, так и в электрических сетях энергосистемы. Отказ выключателя, особенно в нештатных ситуациях, может привести к развитию аварии и, как следствие, к травмам, разрушениям, пожарам, отключению жизненно важных объектов, а также большим материальным потерям, связанным с восстановлением или заменой повреждённого оборудования, недоотпуском электроэнергии, остановкой производств и целых предприятий.

Помимо вакуумных, применяются и другие виды выключателей с иными принципами устройства, такие как элегазовые, воздушные, масляные, электромагнитные, гибридные.

Первые разработки вакуумных выключателей были начаты в 20-е гг. прошлого века. Действующие модели могли отключать небольшие токи при напряжениях до 40 кВ. Первый вакуумный выключатель на 2,3 кВ переменного тока был изготовлен в 1923 г.

Достаточно мощные вакуумные выключатели в те годы так и не были созданы из-за несовершенства технологии изготовления вакуумной аппаратуры и, прежде всего, из-за возникших в то время технических трудностей по поддержанию глубокого вакуума в герметизированной камере и получению специальных контактных материалов.

В настоящее время вакуумные выключатели стали в мире доминирующими коммутационными аппаратами для электрических сетей напряжением от 6 кВ до 36 кВ. Их доля в общем количестве выпускаемого оборудования составляет: в Европе и США – 70 %, в Японии – 100 %. Так и на российском рынке их доля в объёме выпускаемых на напряжение 10 кВ превысила 90 %.

ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Классификация по МПК: H01H33/66

Патент на изобретение №: 2408108

Авторы: Буров А. Г., Волостных В. А.

Патентообладатель: ООО "Астер Электро"

Дата публикации: 27 Декабря, 2010

Начало действия патента: 10 Декабря, 2009

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтному аппаратостроению, и касается конструкции высоковольтных выключателей с вакуумными дугогасительными камерами. Техническим результатом изобретения является понижение времени срабатывания вакуумного выключателя, повышение степени синхронности отключения полюсов и снижение габаритов электропривода. Согласно изобретению один привод – «включения» – действует на общую тягу в сторону, направленную на замыкание контактов вакуумных дугогасительных камер, другой привод – «выключения» – действует на общую тягу в сторону, направленную на размыкание контактов вакуумных дугогасительных камер.

Данный патент имеет следующие преимущества:

1) Импульсный ток срабатывания возможно пропустить через соответствующую обмотку достаточно большой величины без опасения перегрева обмотки.

2) Высокая величина силы при срабатывании электромагнитного привода приводит к высокой величине механического ускорения подвижных деталей, что приводит к уменьшению времени включения и отключения вакуумного выключателя.

3) Отсутствие противодействующих пружин при применении раздельных приводов повышает величину механического усилия, прилагаемого при срабатывании выключателя на механическую подвижную систему, что уменьшает время механического перемещения подвижных деталей механизма и приводит к улучшению скоростных характеристик вакуумного выключателя в целом.

Пример выполнения предлагаемого вакуумного выключателя с использованием ПП.1-7 изображен (в состоянии «включено») на рисунке. 1, а также на рисунках 2, 3 и 4 (разрезы)

Рисунок.1 – Вид сбоку с указанием разрезов, где 1 – полюсы с вакуумными дугогасительными камерами, 2 – корпус.

Рисунок 2 – Частичный разрез вдоль полюса (плоскость Г-Г), где 3 – изоляционная тяга, 4 – балка коробчатой конструкции, 5 – подшипник.

Рисунок 3 – Разрез привода включения (плоскость Б-Б), где 6 – статор электромагнитного привода включения,7 – якорь электромагнитного привода включения,8 – обмотка привода включения.

 

 

 

Рисунок 4 – разрез привода выключения (плоскость В-В), где 9 - статор электромагнитного привода выключения, 10 - якорь электромагнитного привода выключения, 11 - обмотка привода выключения.

 

Устройство действует следующим образом. Полюсы с вакуумными дугогасительными камерами 1 закреплены на корпусе 2 любым известным способом. Изоляционные тяги 3 соединены с балкой коробчатой конструкции 4 посредством, например, механизма поджатия. Механизм поджатия, включающий пружину поджатия, широко распространен и не является предметом данного изобретения. Балка коробчатой конструкции 4 установлена на подшипнике 5 и «качается» относительно оси подшипника, параллельной главной оси выключателя (перпендикулярной разрезам).

При подаче напряжения на обмотку включения 8 якорь электромагнитного привода включения 7 перемещается вверх, к статору электромагнитного привода включения 6. Якорь 7 воздействует на балку коробчатой конструкции 4, перемещая ее центр вверх, балка 4, перемещаясь вверх, воздействует на изоляционные тяги 3, перемещая подвижный контакт вакуумной дугогасительной камеры вверх, до замыкания со стационарным контактом.

Вакуумная дугогасительная камера является широко применяемым стандартным устройством для вакуумных выключателей и на чертежах не показана.

При подаче напряжения на обмотку выключения 11 якорь электромагнитного привода выключения 10 перемещается вниз, к статору электромагнитного привода выключения 9. Якорь 10 воздействует на балку коробчатой конструкции 4, перемещая ее центр вниз, балка 4, перемещаясь вниз, воздействует на изоляционные тяги 3, перемещая подвижный контакт вакуумной дугогасительной камеры вниз, до размыкания со стационарным контактом.

1. Вакуумный выключатель, содержащий три полюса с вакуумными дугогасительными камерами, установленными на корпусе, электромагнитное приводное устройство, установленное на том же корпусе, причем его подвижная часть соединена с изоляционными тягами вакуумных дугогасительных камер общей тягой, электромагнитное приводное устройство содержит два электромагнитных привода, установленных в один ряд с полюсами между средней и крайними изоляционными тягами, отличающийся тем, что один привод - «включения» действует на общую тягу в сторону, направленную на замыкание контактов вакуумных дугогасительных камер, другой привод - «выключения» действует на общую тягу в сторону, направленную на размыкание контактов вакуумных дугогасительных камер.

2. Вакуумный выключатель  по п.1, отличающийся тем, что общая  тяга привода выполнена в форме  полой балки коробчатой конструкции.

3. Вакуумный выключатель  по п.2, отличающийся тем, что электромагнитные  приводы располагаются внутри  полой балки коробчатой конструкции.

4. Вакуумный выключатель  по п.1, отличающийся тем, что часть  корпуса, на верхней части которого  установлены полюса, выполнена в  форме коробки, а полюса расположены  в ряд вдоль главной оси  корпуса.

5. Вакуумный выключатель  по п.4, отличающийся тем, что полая  балка коробчатой конструкции  закреплена на подшипнике, ось  которого параллельна главной  оси корпуса, а подшипник расположен  вблизи боковой стенки корпуса.

6. Вакуумный выключатель  по п.1, отличающийся тем, что привод  включения, действующий на общую  тягу в сторону, направленную  на замыкание контактов вакуумных  дугогасительных камер, выполнен с фиксацией замкнутого положения привода постоянным магнитом в составе броневого сердечника.

7. Вакуумный выключатель  по п.1, отличающийся тем, что привод  выключения, действующий на общую  тягу в сторону, направленную  на размыкание контактов вакуумных  дугогасительных камер, выполнен с фиксацией замкнутого положения привода постоянным магнитом в составе броневого сердечника. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Высоковольтный выключатель с электромагнитным приводом

Классификация по МПК: H01H33/666

Патент на изобретение №: 2282266

Автор: Душкин А. В., Половинкин Е. П., Слюсаренко А. В.

Патентообладатель: ЗАО "Группа компаний "Электрощит" - ТМ Самара" 

Дата публикации: 20 Августа, 2006

Начало действия патента: 10 Февраля, 2005

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высоковольтных выключателях с электромагнитным приводом на магнитной защелке. Высоковольтный выключатель содержит три полюса с вакуумными дугогасительными камерами, установленными на основании, и электромагнитное приводное устройство с двумя электромагнитными приводами, расположенными в один ряд с полюсами. Статоры электромагнитных приводов установлены на основании на обратной его стороне между средней и крайними изоляционными тягами. Якоря электромагнитных приводов кинематически связаны с подвижными контактами вакуумных дугогасительных камер через штоки электромагнитных приводов, общую тягу, изоляционные тяги и пружины поджатия. Общая тяга расположена в плоскости, перпендикулярной осям изоляционных тяг. Оси изоляционных тяг электромагнитных приводов преимущественно расположены в одной плоскости с общей тягой. Пружины отключения одеты на штоки крайних изоляционных тяг, а торцами упираются в основание и общую тягу. Технический результат – упрощение конструкции, снижение веса, повышение удобства в эксплуатации.

Заявляемое техническое решение направлено на создание высоковольтного выключателя, характеризующегося относительно простой конструкцией, небольшим весом, удобством в эксплуатации.

Поставленная задача решается за счет следующего: высоковольтный выключатель содержит три полюса с вакуумными дугогасительными камерами, установленными на основании, электромагнитное приводное устройство, установленное на том же основании на обратной стороне. Подвижная часть электромагнитного приводного устройства соединена с изоляционными тягами вакуумных дугогасительных камер тягой, расположенной в плоскости, перпендикулярной осям изоляционных тяг. Электромагнитное приводное устройство состоит из двух электромагнитных приводов, установленных в один ряд с полюсами между средней и крайними изоляционными тягами.

Оптимальным можно считать вариант, когда оси изоляционных тяг и электромагнитных приводов расположены в одной плоскости с общей тягой.

Пружины отключения предпочтительно одеты на штоки крайних изоляционных тяг, а их торцы упираются в основание и общую тягу.

На рисунке 5 изображен высоковольтный выключатель в разрезе.

Рисунок 5 – Высоковольтный выключатель в разрезе.

Высоковольтный выключатель содержит три полюса 1, 2 и 3 с вакуумными дугогасительными камерами 4, 5 и 6, установленными на основании 7 вертикально относительно этого основания. Электромагнитное приводное устройство содержит два электромагнитных привода 8 и 9, расположенных в один ряд с полюсами 1, 2, 3. Статоры 10 и 11 электромагнитных приводов 8 и 9 установлены на основании 4 на обратной его стороне между средней 12 и крайними 13 и 14 изоляционными тягами. Якоря 15 и 16 электромагнитных приводов 8 и 9 кинематически связаны с подвижными контактами вакуумных дугогасительных камер 4, 5 и 6 через штоки 17 и 18 электромагнитных приводов 8 и 9, общую тягу 19, изоляционные тяги 12, 13, 14 и пружины поджатия 20, 21, 22. Общая тяга 19 расположена в плоскости, перпендикулярной осям изоляционных тяг 12, 13, 14. Оси изоляционных тяг 12, 13 и 14 электромагнитных приводов 8 и 9 преимущественно расположены в одной плоскости с общей тягой 19. Пружины отключения 23 и 24 одеты на штоки изоляционных тяг 13 и 14, а торцами упираются в основание 4 и общую тягу 19.

Устройство работает следующим образом. Под действием пружин отключения 23, 24 выключатель находится в отключенном состоянии - контакты в ВДК 4, 5, 6 разведены, между якорями 15, 16 и статорами 10, 11 электромагнитных приводов 8 и 9 образованы зазоры. При подаче напряжения на катушки электромагнитных приводов 8, 9 якоря 15, 16 подтягиваются к статорам 10, 11 и через кинематическую цепочку: штоки 17 и 18, общая тяга 19, изоляционные тяги 12, 13, 14 воздействуют на подвижные контакты в вакуумной дуговой камере. После замыкания контактов пружины поджатия 20, 21, 22 начинают сжиматься. Касание якорей 15, 16 статора 10, 11 указывает на то, что выключатель включен и произошла фиксация их в этом положении магнитной защелкой.