Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
При частичной строгой изоляции применяется к Сингапуру во время COVID-19 пандемии, см 2020 Singapore меры автоматического выключателя .
Чтобы узнать об условиях фондового рынка, см. Торговые ограничения . Для использования в других целях, см. Автоматический выключатель (значения) .
Актуальные темы на
Электроустановки
Практика электромонтажа по регионам или странам
Регулирование электроустановок
Кабели и аксессуары
Коммутационные и защитные устройства
Автоматический выключатель
Электронный символ
BreakerSymbols.svg
Воздушный выключатель для распределительного устройства низкого напряжения (менее 1000 вольт).
Двухполюсный автоматический выключатель
Четыре однополюсных автоматических выключателя

Выключатель является автоматическим управлением электрическим выключателя предназначен для защиты электрической цепи от повреждений , вызванных избыточным током от перегрузки или короткого замыкания . Его основная функция - прервать прохождение тока после обнаружения неисправности. В отличие от предохранителя , который срабатывает один раз, а затем его необходимо заменить, автоматический выключатель можно сбросить (вручную или автоматически) для возобновления нормальной работы.

Автоматические выключатели бывают разных размеров: от небольших устройств, защищающих слаботочные цепи или отдельные бытовые приборы, до больших распределительных устройств, предназначенных для защиты цепей высокого напряжения, питающих весь город. Общая функция автоматического выключателя или предохранителя как автоматического средства отключения питания неисправной системы часто обозначается аббревиатурой OCPD (Устройство защиты от перегрузки по току).

Истоки [ править ]

Ранняя форма автоматического выключателя была описана Томасом Эдисоном в заявке на патент 1879 года, хотя в его коммерческой системе распределения энергии использовались предохранители . [1] Его цель заключалась в защите проводки цепи освещения от случайных коротких замыканий и перегрузок. Современный миниатюрный автоматический выключатель, аналогичный используемым сейчас, был запатентован Brown, Boveri & Cie в 1924 году. Хьюго Стотц, инженер, который продал свою компанию BBC , был назван изобретателем DRP ( Deutsches Reichspatent ) 458392. [ 2] Изобретение Стотца стало предшественником современного термомагнитного выключателя, который до сих пор широко используется в бытовых центрах нагрузки.

Соединение нескольких источников генератора в электрическую сеть потребовало разработки автоматических выключателей с увеличивающимся номинальным напряжением и повышенной способностью безопасно отключать увеличивающиеся токи короткого замыкания, производимые сетями. Простые ручные выключатели с воздушным выключателем создают опасные дуги при отключении высокого напряжения; на смену им пришли замкнутые в масле контакты и различные формы, в которых использовался направленный поток сжатого воздуха или сжатого масла для охлаждения и прерывания дуги. К 1935 году в специально сконструированных автоматических выключателях, использовавшихся на проекте плотины Боулдер, использовалось восемь последовательных разрывов и поток масла под давлением для устранения неисправностей мощностью до 2500 МВА за три цикла частоты переменного тока. [3]

Операция [ править ]

Все системы автоматических выключателей имеют общие особенности в своей работе, но детали существенно различаются в зависимости от класса напряжения, номинального тока и типа автоматического выключателя.

Автоматический выключатель должен сначала обнаружить неисправное состояние. В небольших сетевых и низковольтных автоматических выключателях это обычно делается внутри самого устройства. Обычно используются нагревательные или магнитные эффекты электрического тока. Автоматические выключатели для больших токов или высокого напряжения обычно снабжены защитными реле- пилотными устройствами для определения состояния неисправности и срабатывания механизма отключения. Обычно для них требуется отдельный источник питания, например аккумулятор , хотя некоторые высоковольтные выключатели являются автономными с трансформаторами тока , защитными реле и внутренним источником питания управления.

При обнаружении неисправности контакты выключателя должны размыкаться, чтобы прервать цепь; Обычно это делается с использованием механически накопленной энергии, содержащейся в выключателе, такой как пружина или сжатый воздух для разделения контактов. Автоматические выключатели также могут использовать более высокий ток, вызванный неисправностью, для разделения контактов, например, тепловое расширение или магнитное поле. Маленькие автоматические выключатели обычно имеют рычаг ручного управления для отключения нагрузки или сброса сработавшего выключателя, в то время как более крупные устройства используют соленоиды для отключения механизма и электродвигатели для восстановления энергии пружины.

Контакты автоматического выключателя должны пропускать ток нагрузки без чрезмерного нагрева, а также должны выдерживать тепло дуги, возникающей при прерывании (размыкании) цепи. Контакты изготавливаются из меди или медных сплавов, сплавов серебра и других материалов с высокой проводимостью. Срок службы контактов ограничен эрозией материала контактов из-за образования дуги при отключении тока. Миниатюрные выключатели и выключатели в литом корпусе обычно выбрасывают, когда контакты изношены, но силовые выключатели и высоковольтные выключатели имеют заменяемые контакты.

Когда прерывается высокий ток или напряжение, возникает дуга . Длина дуги обычно пропорциональна напряжению, а интенсивность (или тепло) пропорциональна току. Эта дуга должна сдерживаться, охлаждаться и гаситься контролируемым образом, чтобы промежуток между контактами снова мог выдерживать напряжение в цепи. В различных автоматических выключателях в качестве среды, в которой образуется дуга, используются вакуум , воздух, изолирующий газ или масло . Для гашения дуги используются различные методы, в том числе:

  • Удлинение или отклонение дуги
  • Интенсивное охлаждение (в струйных камерах)
  • Деление на частичные дуги
  • Гашение нулевой точки (контакты размыкаются при временном пересечении нулевого тока формы волны переменного тока, эффективно прерывая ток холостого хода во время размыкания. Переход через нулевой уровень происходит при двойной частоте сети, т. Е. 100 раз в секунду для 50 Гц и 120 Гц). раз в секунду для переменного тока 60 Гц.)
  • Подключение конденсаторов параллельно контактам в цепях постоянного тока.

Наконец, после устранения неисправности контакты должны быть снова замкнуты, чтобы восстановить питание прерванной цепи.

Прерывание дуги [ править ]

В низковольтных автоматических выключателях (MCB) для гашения дуги используется только воздух. Эти автоматические выключатели содержат так называемые дугогасительные камеры, набор взаимно изолированных параллельных металлических пластин, которые разделяют и охлаждают дугу. Разделяя дугу на более мелкие дуги, дуга охлаждается, а напряжение дуги увеличивается и служит дополнительным сопротивлением , ограничивающим ток через автоматический выключатель. Токоведущие части рядом с контактами обеспечивают легкое отклонение дуги в дугогасительные камеры за счет магнитной силы пути тока, хотя магнитные предохранительные катушки или постоянные магнитытакже может отклонять дугу в дугогасительную камеру (используется в автоматических выключателях для более высоких номиналов). Количество пластин в дугогасительной камере зависит от номинального тока короткого замыкания и номинального напряжения автоматического выключателя.

В более высоких номиналах масляные выключатели полагаются на испарение некоторого количества масла, чтобы продуть струю масла через дугу. [4]

Газовые выключатели (обычно с гексафторидом серы ) иногда растягивают дугу с помощью магнитного поля, а затем полагаются на диэлектрическую прочность гексафторида серы (SF 6 ) для гашения растянутой дуги.

В вакуумных автоматических выключателях искрение минимальное (так как нет ничего, что могло бы ионизировать, кроме материала контактов). Дуга гаснет при очень небольшом растяжении (менее 2–3 мм (0,08–0,1 дюйма)). Вакуумные выключатели часто используются в современных распределительных устройствах среднего напряжения до 38000 вольт.

В воздушных автоматических выключателях для гашения дуги может использоваться сжатый воздух , или, в качестве альтернативы, контакты быстро переводятся в небольшую герметичную камеру, при этом вытесненный воздух выводится из дуги.

Автоматические выключатели обычно могут отключать весь ток очень быстро: обычно дуга гаснет через 30–150 мс после отключения механизма, в зависимости от возраста и конструкции устройства. Максимальное значение тока и пропускаемая энергия определяют качество автоматических выключателей.

Короткое замыкание [ править ]

Автоматические выключатели рассчитаны как на нормальный ток, который они должны выдерживать, так и на максимальный ток короткого замыкания, который они могут безопасно отключить. Последняя цифра является Ампер прерывания мощности ( AIC ) выключателя.

В условиях короткого замыкания расчетный или измеренный максимальный ожидаемый ток короткого замыкания может во много раз превышать нормальный номинальный ток цепи. Когда электрические контакты размыкаются, чтобы прервать большой ток, между разомкнутыми контактами возникает тенденция к образованию дуги , что позволяет продолжать ток. В этом состоянии могут образовываться проводящие ионизированные газы и расплавленный или испарившийся металл, что может вызвать дальнейшее продолжение дуги или создание дополнительных коротких замыканий, что может привести к взрыву автоматического выключателя и оборудования, в котором он установлен. Следовательно, автоматические выключатели должны иметь различные функции для разделения и гашения дуги.

Максимальный ток короткого замыкания, который может прервать выключатель, определяется испытанием. Применение выключателя в цепи с предполагаемым током короткого замыкания выше, чем номинальная отключающая способность выключателя, может привести к тому, что выключатель не сможет безопасно устранить неисправность. В худшем случае выключатель может успешно прервать неисправность, но взорвется при сбросе.

Типовые отечественные автоматические выключатели рассчитаны на прерывание 6  кА (6000 А ) ток короткого замыкания.

Миниатюрные автоматические выключатели, используемые для защиты цепей управления или небольших приборов, могут не иметь достаточной отключающей способности для использования на панели управления; эти автоматические выключатели называются «дополнительными устройствами защиты цепи», чтобы отличать их от автоматических выключателей распределительного типа.

Стандартные текущие рейтинги [ править ]

Зависимость времени до отключения от тока, кратного номинальному току

Автоматические выключатели производятся стандартных размеров с использованием системы предпочтительных чисел для охвата диапазона номиналов. Автоматические выключатели имеют фиксированную уставку отключения; изменение значения рабочего тока требует замены всего автоматического выключателя. Автоматические выключатели большего размера могут иметь регулируемые настройки отключения, что позволяет применять стандартные элементы, но с настройкой, предназначенной для улучшения защиты. Например, автоматический выключатель с «размером корпуса» 400 ампер может иметь детектор перегрузки по току, настроенный на работу всего лишь на 300 ампер, чтобы защитить питающий кабель.

Международные стандарты IEC 60898-1 и европейский стандарт EN 60898-1 определяют номинальный ток I n автоматического выключателя для низковольтных распределительных устройств как максимальный ток, который выключатель рассчитан на непрерывную работу (при температуре окружающего воздуха 30 ° C). ° С). Обычно доступные предпочтительные значения номинального тока: 1  А, 2  А, 4  А, 6 А, 10 А, 13 А, 16 А, 20 А, 25 А, 32 А, 40 А, 50 А, 63 А, 80 А. A, 100 A, [5] и 125 A (аналогично серии R10 Renard , но с использованием 6, 13 и 32 вместо 6,3, 12,5 и 31,5 - это включает ограничение тока 13 A британского BS 1363Розетки). На выключателе указан номинальный ток в амперах , но без обозначения единицы A. Вместо этого перед числом в амперах стоит буква B , C или D , которая указывает мгновенный ток отключения, то есть минимальный значение тока, при котором автоматический выключатель срабатывает без намеренной задержки по времени (т.е. менее 100 мс), выраженное через I n :

ТипМгновенный ток отключения
BВыше 3 I n или в 3-5 раз больше номинального тока (In) Например, устройство на 10 А сработает при 30-50 А.
CОт 5 I n до 10 I n включительно или 5-10 раз (50-100 А для устройства на 10 А).
DОт 10 I n до 20 I n включительно или 10-20 раз In (100-200 А для устройства на 10 А)
KСвыше 8 I n до 12 I n включительно

Для защиты нагрузок, вызывающих частые кратковременные (примерно от 400 мс до 2 с) пики тока при нормальной работе.

ZОт 2 I n до 3 I n включительно для периодов порядка десятков секунд.

Для защиты таких нагрузок, как полупроводниковые приборы или измерительные цепи с использованием трансформаторов тока.

Автоматические выключатели также рассчитаны на максимальный ток короткого замыкания, который они могут отключить; это позволяет использовать более экономичные устройства в системах, которые вряд ли будут развивать высокий ток короткого замыкания, например, в распределительной системе большого коммерческого здания.

В Соединенных Штатах Underwriters Laboratories (UL) сертифицирует рейтинги оборудования, называемые рейтингами серий (или «рейтингами интегрированного оборудования») для оборудования выключателей, используемого в зданиях. Силовые выключатели и выключатели среднего и высокого напряжения, используемые для промышленных или электроэнергетических систем, спроектированы и испытаны в соответствии со стандартами ANSI или IEEE в серии C37.

Типы [ править ]

Передняя панель воздушного выключателя на 1250 А производства ABB. Этот низковольтный силовой выключатель можно вынуть из корпуса для обслуживания. Характеристики срабатывания настраиваются с помощью DIP-переключателей на передней панели.

Можно сделать множество классификаций автоматических выключателей на основе их характеристик, таких как класс напряжения, тип конструкции, тип прерывания и конструктивные особенности.

Низкое напряжение [ править ]

Типы низкого напряжения (менее 1000 В переменного тока ) широко используются в быту, коммерческом и промышленном применении и включают:

  • Автоматический выключатель (MCB) - номинальный ток до 125 А. Характеристики срабатывания обычно не регулируются. Тепловой или термомагнитный режим. К этой категории относятся выключатели, показанные выше.
  • Автоматический выключатель в литом корпусе (MCCB) - номинальный ток до 1600 A. Тепловой или термомагнитный режим. Ток отключения можно регулировать в больших номиналах.
  • Силовые выключатели низкого напряжения могут устанавливаться многоярусно в низковольтные распределительные щиты или шкафы распределительных устройств .

Характеристики низковольтных автоматических выключателей приведены в международных стандартах, таких как IEC 947. Эти автоматические выключатели часто устанавливаются в выдвижных корпусах, которые позволяют снимать и заменять без демонтажа распределительного устройства.

Большой низковольтный литой корпус и силовые выключатели могут иметь приводы с электродвигателями, чтобы они могли открываться и закрываться при дистанционном управлении. Они могут быть частью системы автоматического включения резерва для резервного питания.

Низковольтные автоматические выключатели также производятся для постоянного тока (DC), например постоянного тока для линий метро. Для постоянного тока требуются специальные прерыватели, поскольку дуга является непрерывной - в отличие от дуги переменного тока, которая имеет тенденцию гаснуть на каждом полупериоде, автоматический выключатель постоянного тока имеет предохранительные катушки, которые создают магнитное поле, которое быстро растягивает дугу. Малые автоматические выключатели либо устанавливаются непосредственно в оборудование, либо размещаются в щите выключателя .

Внутри миниатюрного автоматического выключателя

DIN рейку -mounted миниатюрный автоматический выключатель термомагнитный является наиболее распространенным стилем в современных отечественных потребительских единиц и коммерческих электрических распределительных щитов по всей Европе . В конструкцию входят следующие компоненты:

  1. Рычаг привода - используется для ручного отключения и сброса автоматического выключателя. Также указывает состояние автоматического выключателя (Вкл. Или Выкл. / Сработал). Большинство выключателей сконструированы таким образом, что они могут сработать, даже если рычаг удерживается или заблокирован в положении «включено». Это иногда называют операцией «свободного отключения» или «положительного отключения».
  2. Приводной механизм - прижимает контакты вместе или врозь.
  3. Контакты - пропускают ток при прикосновении и прерывают ток при раздвигании.
  4. Терминалы
  5. Биметаллическая полоса - разделяет контакты в ответ на меньшие длительные перегрузки по току
  6. Калибровочный винт - позволяет производителю точно отрегулировать ток срабатывания устройства после сборки.
  7. Соленоид - быстро разъединяет контакты в ответ на высокие токи перегрузки
  8. Делитель / гаситель дуги

Твердотельный [ править ]

Твердотельные автоматические выключатели , также известные как цифровые автоматические выключатели, являются технологической инновацией, которая обещает продвинуть технологию автоматических выключателей с механического уровня на электрическую. Это обещает ряд преимуществ, таких как сокращение схемы за доли микросекунд, лучший контроль нагрузки схемы и более длительный срок службы. [6]

Магнитный [ править ]

В магнитных выключателях используется соленоид ( электромагнит ), тянущая сила которого увеличивается с увеличением тока . Некоторые конструкции используют электромагнитные силы в дополнение к силам соленоида. Контакты выключателя удерживаются замкнутыми защелкой. Когда ток в соленоиде превышает номинал автоматического выключателя, тяга соленоида освобождает защелку, которая позволяет контактам размыкаться под действием пружины. Это наиболее часто используемые автоматические выключатели в США.

Термомагнитный [ править ]

Shihlin Electric MCCB с SHT

Термомагнитные выключатели , которые используются в большинстве распределительных щитов.в Европе и странах с аналогичной схемой проводки необходимо использовать обе технологии, при которых электромагнит мгновенно реагирует на большие скачки тока (короткие замыкания), а биметаллическая полоса реагирует на менее экстремальные, но более длительные условия перегрузки по току. Тепловая часть автоматического выключателя обеспечивает временную реакцию, которая отключает автоматический выключатель раньше при больших токах перегрузки, но позволяет меньшим перегрузкам сохраняться в течение более длительного времени. Это допускает кратковременные всплески тока, которые возникают, например, при включении двигателя или другой не резистивной нагрузки. При очень больших перегрузках по току во время короткого замыкания магнитный элемент отключает автоматический выключатель без дополнительной задержки. [7]

Магнитно-гидравлический [ править ]

Магнитно-гидравлический выключатель использует катушку соленоида , чтобы обеспечить рабочее усилие , чтобы открыть контакты. Магнитно-гидравлические отбойные молотки имеют функцию гидравлической задержки с использованием вязкой жидкости. Пружина удерживает сердечник до тех пор, пока ток не превысит номинальное значение выключателя. Во время перегрузки скорость движения соленоида ограничивается жидкостью. Задержка допускает кратковременные скачки тока сверх нормального рабочего тока для запуска двигателя, подачи питания на оборудование и т. Д. Токи короткого замыкания обеспечивают достаточное усилие соленоида для разблокировки защелки независимо от положения сердечника, таким образом обходя функцию задержки. Температура окружающей среды влияет на время задержки, но не влияет на номинальный ток магнитного выключателя. [8]

Выключатели большой мощности, применяемые в цепях с напряжением более 1000 вольт, могут включать в себя гидравлические элементы в контактном приводном механизме. Гидравлическая энергия может подаваться насосом или храниться в аккумуляторах. Они представляют собой тип, отличный от масляных автоматических выключателей, в которых масло является средством гашения дуги. [9]

Обычные аварийные выключатели [ править ]

Трехполюсный автоматический выключатель с общим расцепителем для питания трехфазного устройства. Этот выключатель имеет номинал 2 А.

Чтобы обеспечить одновременное отключение нескольких цепей от неисправности любой из них, автоматические выключатели могут быть выполнены в виде сборной сборки. Это очень распространенное требование для трехфазных систем, в которых размыкание может быть трех- или четырехполюсным (сплошная или переключаемая нейтраль). Некоторые производители делают комплекты для сборки, позволяющие при необходимости соединять группы однофазных выключателей.

В США, где часто используются расщепленные фазы, в ответвленных цепях с более чем одним токоведущим проводом каждый токоведущий провод должен быть защищен полюсом выключателя. Чтобы гарантировать отключение всех токоведущих проводов при отключении любого полюса, необходимо использовать автоматический выключатель «общего отключения». Они могут содержать два или три отключающих механизма в одном корпусе, или, для небольших выключателей, они могут связывать полюса снаружи с помощью рукояток управления. Двухполюсные автоматические выключатели с общим расцеплением обычно используются в системах на 120/240 В, где нагрузки 240 В (включая основные приборы или другие распределительные щиты) охватывают два провода под напряжением . Трехполюсные выключатели с общим расцепителем обычно используются для подачи трехфазной электроэнергии на большие двигатели или другие распределительные щиты.

Запрещается использовать отдельные автоматические выключатели для фаз, находящихся под напряжением, и нейтрали, поскольку, если нейтраль отключена, а провод под напряжением остается подключенным, возникает очень опасное состояние: цепь оказывается обесточенной (приборы не работают), но провода остаются под напряжением и некоторые устройства остаточного тока (УЗО) могут не сработать, если кто-то коснется провода под напряжением (потому что некоторым УЗО для срабатывания требуется питание). Вот почему при переключении нейтрального провода следует использовать только обычные размыкающие выключатели.

Независимые расцепители [ править ]

Независимый расцепитель выглядит похожим на обычный выключатель, а подвижные исполнительные механизмы `` объединены '' с обычным механизмом выключателя для совместной работы аналогичным образом, но независимый расцепитель представляет собой соленоид, предназначенный для работы от внешнего сигнала постоянного напряжения, а не ток, обычно напряжение местной сети или  постоянный ток. Они часто используются для отключения электроэнергии, когда происходит событие с высоким риском, такое как пожар или наводнение, или другое электрическое состояние, такое как обнаружение перенапряжения. Независимые расцепители могут быть аксессуарами, устанавливаемыми пользователем к стандартному выключателю, или поставляться как неотъемлемая часть автоматического выключателя.

Среднее напряжение [ править ]

Воздушный выключатель марки Сименс, установленный на шкафу управления двигателем.

Выключатели среднего напряжения номиналом от 1 до 72  кВ могут быть собраны в распределительные устройства в металлическом корпусе для использования внутри помещений или могут быть отдельными компонентами, установленными на открытом воздухе на подстанции . Автоматические выключатели с воздушным разрывом заменили маслонаполненные блоки для внутреннего применения, но в настоящее время сами заменяются вакуумными выключателями (примерно до 40,5  кВ). Как и описанные ниже высоковольтные автоматические выключатели, они также управляются реле защиты, считывающими ток, управляемыми через трансформаторы тока . Характеристики выключателей среднего напряжения приведены в международных стандартах, таких как IEC 62271. В выключателях среднего напряжения почти всегда используются отдельные датчики тока и защитные реле., вместо того, чтобы полагаться на встроенные тепловые или магнитные датчики максимального тока.

Автоматические выключатели среднего напряжения можно классифицировать по среде, используемой для гашения дуги:

  • Вакуумные выключатели - с номинальным током до 6300  А и выше для генераторных выключателей (до 16000  А и 140  кА). Эти прерыватели прерывают ток, создавая и гаснув дугу в вакуумном контейнере, также известном как «бутылка». Сильфоны с длительным сроком службы рассчитаны на перемещение контактов на 6–10 мм. Обычно они применяются для напряжений примерно до 40 500  В [10], что примерно соответствует диапазону среднего напряжения энергосистем. У вакуумных выключателей более длительный срок службы между капитальными ремонтами, чем у других автоматических выключателей. Кроме того, их потенциал глобального потепления намного ниже, чем у выключателей SF 6 .
  • Воздушные автоматические выключатели - Номинальный ток до 6300  А и выше для генераторных выключателей. Характеристики срабатывания часто полностью настраиваются, включая настраиваемые пороги срабатывания и задержки. Обычно с электронным управлением, хотя некоторые модели управляются микропроцессором через встроенный электронный расцепитель. Часто используется для распределения электроэнергии на крупных промышленных предприятиях, где выключатели расположены в выдвижных корпусах для облегчения обслуживания.
  • Выключатели SF 6 гасят дугу в камере, заполненной газообразным гексафторидом серы .

Выключатели среднего напряжения могут быть подключены к цепи с помощью болтовых соединений с шинами или проводами, особенно в открытых распределительных устройствах. Выключатели среднего напряжения в распределительных устройствах часто имеют выдвижную конструкцию, что позволяет снимать выключатель без нарушения соединений силовых цепей, с использованием механизма с приводом от двигателя или с ручным приводом для отделения выключателя от корпуса.

Высокое напряжение [ править ]

Основная статья: Высоковольтное распределительное устройство
Три однофазных советских / российских масляных выключателя 110 кВ
Автоматические выключатели SF 6 под напряжением 400 кВ

Электрические передачи мощности сети защищены и контролируются выключателями высокого напряжения. Определение высокого напряжения варьируется, но при работе по передаче электроэнергии обычно считается 72,5 кВ или выше, согласно недавнему определению Международной электротехнической комиссии (МЭК). Высоковольтные выключатели почти всегда работают от соленоидов , а реле защиты от тока, управляемые через трансформаторы тока . На подстанциях схема защитного реле может быть сложной, защищая оборудование и шины от различных типов перегрузок или замыканий на землю.

Высоковольтные выключатели широко классифицируются по средам, используемым для гашения дуги:

  • Масло наливом
  • Минимум масла
  • Поток воздуха
  • Вакуум
  • SF 6
  • CO 2

Из-за соображений экологии и затрат на изоляцию разливов нефти в большинстве новых выключателей для гашения дуги используется газ SF 6 .

Автоматические выключатели можно классифицировать как резервуар под напряжением, где корпус, в котором находится механизм отключения, находится под линейным потенциалом, или как мертвый резервуар с корпусом с потенциалом земли. Обычно выпускаются высоковольтные выключатели переменного тока с номинальным напряжением до 765 кВ.  Выключатели на 1200 кВ были запущены компанией Siemens в ноябре 2011 года [11], а в апреле следующего года - компанией ABB. [12]

Высоковольтные выключатели, используемые в системах передачи, могут быть устроены так, чтобы обеспечить отключение одного полюса трехфазной линии вместо отключения всех трех полюсов; для некоторых классов неисправностей это улучшает стабильность и доступность системы.

В 2015 году высоковольтные выключатели постоянного тока все еще являются областью исследований. Такие выключатели могут быть полезны для соединения систем передачи постоянного тока высокого напряжения . [13]

Гексафторид серы (SF 6 ) высоковольтный [ править ]

Основная статья: Автоматический выключатель из гексафторида серы

В автоматическом выключателе с гексафторидом серы для гашения дуги используются контакты, окруженные газообразным гексафторидом серы. Чаще всего они используются для напряжений на уровне передачи и могут быть включены в компактные распределительные устройства с элегазовой изоляцией. В холодном климате может потребоваться дополнительный нагрев или снижение номинальных характеристик автоматических выключателей из-за сжижения газа SF 6 .

Автоматический выключатель (DCB) [ править ]

Выключатель-разъединитель (DCB) был представлен в 2000 году [14] и представляет собой высоковольтный выключатель, созданный по образцу выключателя SF 6 . Это техническое решение, в котором функция отключения встроена в камеру отключения, что устраняет необходимость в отдельных разъединителях. Это увеличивает доступность , поскольку главные контакты выключателя-разъединителя открытого типа нуждаются в обслуживании каждые 2–6 лет, в то время как современные автоматические выключатели имеют интервалы обслуживания 15 лет. Внедрение решения DCB также снижает требования к пространству на подстанции и увеличивает надежность из-за отсутствия отдельных разъединителей. [15] [16]

Чтобы еще больше уменьшить необходимое пространство подстанции, а также упростить проектирование и проектирование подстанции, волоконно-оптический датчик тока (FOCS) может быть интегрирован с DCB. DCB на 420 кВ со встроенным FOCS может уменьшить занимаемую подстанцией площадь более чем на 50% по сравнению с традиционным решением, состоящим из выключателей под напряжением с разъединителями и трансформаторами тока , благодаря меньшему количеству материалов и отсутствию дополнительной изоляционной среды. [17]

Углекислый газ (CO 2 ) высоковольтный [ править ]

В 2012 году ABB представила  высоковольтный выключатель на 75 кВ, в котором в качестве среды для гашения дуги используется углекислый газ. Выключатель двуокиси углерода работает по тем же принципам, что и выключатель SF 6, и может также изготавливаться как выключатель отключения. Переключившись с SF 6 на CO 2 , можно сократить выбросы CO 2 на 10 тонн в течение жизненного цикла продукта. [18]

«Умные» выключатели [ править ]

Несколько фирм рассматривали возможность добавления контроля за приборами с помощью электроники или использования цифрового автоматического выключателя для удаленного контроля выключателей. Коммунальные компании в Соединенных Штатах изучают возможность использования этой технологии для включения и выключения бытовых приборов, а также для отключения зарядки электромобилей в периоды высокой нагрузки электросети. Эти исследуемые и тестируемые устройства будут иметь возможность беспроводной связи для отслеживания потребления электроэнергии в доме через приложение для смартфона или другие средства. [19]

Другие выключатели [ править ]

Автоматический выключатель дифференциального тока с защитой от перегрузки

Следующие типы описаны в отдельных статьях.

  • Автоматические выключатели для защиты от замыканий на землю, слишком малые для отключения устройства перегрузки по току:
    • Устройство защитного отключения (RCD) или устройство защитного отключения (RCCB) - обнаруживает дисбаланс токов, но не обеспечивает защиту от сверхтоков. В США и Канаде они называются прерывателями цепи замыкания на землю (GFCI).
    • Автоматический выключатель дифференциального тока с максимальной токовой защитой ( RCBO ) - сочетает в себе функции УЗО и автоматического выключателя в одном корпусе. В США и Канаде они называются прерывателями GFCI.
    • Автоматический выключатель утечки на землю (ELCB) - он определяет ток в заземляющем проводе напрямую, а не обнаруживает дисбаланс. Их больше не видят в новых установках, поскольку они не могут обнаружить никаких опасных условий, когда ток возвращается на землю другим путем - например, через человека на земле или через водопровод. (также называется VOELCB в Великобритании).
  • Реклоузер - тип автоматического выключателя, который автоматически замыкается после задержки. Они используются в воздушных системах распределения электроэнергии, чтобы предотвратить кратковременные неисправности, вызывающие длительные отключения.
  • Polyswitch (polyfuse) - небольшое устройство, обычно описываемое как автоматически сбрасывающий предохранитель, а не автоматический выключатель.

См. Также [ править ]

  • Прерыватель цепи дугового замыкания
  • Анализатор выключателя
  • Кольцевой основной блок
  • Общее ограничение контура (CTL)
  • Распределительный щит (Щит выключателя)
  • Система заземления
  • Модуль гибридного распределительного устройства
  • Устройство контроля изоляции
  • Центр управления двигателем (ЦУД)
  • Защитник сети
  • Центр распределения электроэнергии (PDC)
  • Защита энергосистемы
  • Система удаленных стеллажей
  • Автоматический выключатель из гексафторида серы
  • Прерыватель цепи замыкания на землю (GFCI)

Ссылки [ править ]

  1. ^ Роберт Фридель и Пол Исраэль, Электрический свет Эдисона: биография изобретения , Rutgers University Press, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, США, 1986 ISBN  0-8135-1118-6 стр.65-66
  2. ^ " " 1920-1929 Stotz миниатюрный автоматический выключатель и бытовая техника», ABB, 2006-01-09, доступ к 4 июля 2011" .
  3. ^ Flurscheim, Чарльз Х., изд. (1982). "Глава 1". Теория и конструкция силовых выключателей (Второе изд.). ИЭПП . ISBN 0-906048-70-2.
  4. ^ Сорное, Б. М. (1972). Электроэнергетические системы (второе изд.). Лондон: Джон Вили и сыновья. С.  428–430 . ISBN 0-471-92445-8.
  5. ^ "Что такое MCB и как он работает?" . Мир потребительских единиц . 16 сентября 2016 г.
  6. ^ https://www.eeweb.com/app-notes/solid-state-circuit-breaker
  7. ^ Джон Мэтьюз Введение в проектирование и анализ строительных электрических систем Springer 1993 0442008740 стр.
  8. ^ Hwaiyu Гэн, Справочник центров обработки данных , John Wiley & Sons, 2014 страница 542
  9. ^ GR Jones (редактор), Справочник инженера-электрика , Butterworth - Heinemann Ltd, 1993, стр. 25/14
  10. ^ Некоторые производители теперь предлагают однокамерный вакуумный выключатель на напряжениедо 72,5кВ и даже до 145 кВ. См. Https://www.edu-right.com/full-knowledge-about-integrated [ постоянная мертвая ссылка ] Электротехника в Индии, том 157, выпуск 4, страницы 13–23
  11. ^ «Сименс выпускает первый в мире элегазовый выключатель на 1200 кВ» . Проверено 14 ноября 2011 года .
  12. ^ «АББ разработает выключатель сверхвысокого напряжения» . Проверено 14 августа 2012 года .
  13. ^ «Переключатель постоянного тока высокого напряжения позволяет использовать суперсети для возобновляемых источников энергии, MIT Technology Review» . Проверено 19 июля 2013 года .
  14. ^ «Применение разъединителей автоматических выключателей, Майкл Факсо, стр.1» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 16 мая 2013 года . Проверено 9 июля 2012 года .
  15. ^ "Автоматический выключатель HPL" . Проверено 9 июля 2012 года .
  16. ^ «Разъединяющие автоматические выключатели, руководство по применению и покупателю, стр. 10» (PDF) . Проверено 15 сентября 2014 года .
  17. ^ "Выключатель-разъединитель 362 - 550 кВ с FOCS: маленький, умный и гибкий, стр.1" . Проверено 3 июля 2013 года .
  18. ^ «Швейцария: АББ открывает новые горизонты с помощью экологически безопасного высоковольтного выключателя» . Проверено 7 июня 2013 года .
  19. ^ "Умные выключатели для энергоэффективных домов" . Экономист . 2017-11-23 . Проверено 15 января 2018 .
Общий
  • BS EN 60898-1. Электрические аксессуары - Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков для бытовых и аналогичных установок. Британский институт стандартов , 2003 г.