Применение вакуумных выключателей на ТПС, страница 7

2.2. ВАКУУМНЫЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛИ

     Ещё одним примером использования высокого вакуума отключения тока служат вакуумные предохранители. Как и УВР, они имеют два расположенных друг против друга электрода, которые по форме обычно схожи с контактами вакуумного выключателя. Эти неподвижные электроды соединены плавким элементом, который пропускает ток в обычных условиях. В случае короткого замыкания или другого непредвиденного события этот элемент «взрывается», т. е. плавится и испаряется, образуя дугу в парах металла. После этого такое устройство действует аналогично вакуумному выключателю с разомкнутыми контактами.

     Важной частью этого устройства является сам плавкий элемент. Как и контакты вакуумного выключателя, он должен изготавливаться из полностью обезгаженного материала для того, чтобы образующаяся дуга горела в среде, способной к конденсации. В связи с этим такой соединительный элемент изготавливается с такой же тщательностью, как и сами электроды.

     Обычная проблема, связанная с плавкими предохраните­лями,— это противоречивые требования, накладываемые необ­ходимостью пропускать и прерывать ток. Желательно, чтобы при самом опасном коротком замыкании процесс заканчивался как можно быстрее. В менее опасных ситуациях допустимо более медленное срабатывание. Фактически такое устройство должно различать малоопасные короткие замыкания, с одной стороны, и обычные перегрузки и временные превышения силы тока (такие, которыми сопровождается включение мощного двигателя. Это приводит к понятию ха­рактеристики обратного времени, согласно которой скорость срабатывания плавкой вставки обратно пропорциональна опас­ности короткого замыкания (т. е. величине тока короткого замыкания).

     По мере роста тока нагрузки получать подобную характеристику становится все более сложно. Массивный плавки элемент, способный выдерживать нагрузочный ток и обычные перегрузки, в режиме короткого замыкания взрываться не будет пли будет взрываться слишком медленно. Более легкий плавкий элемент, способный быстро реагировав на короткое замыкание, может расплавиться и испариться, тогда когда это не требуется (в условиях допустимой   перегрузки).

В этом отношении вакуумный предохранитель имеет большие преимущества. Относительно небольшая длина плавкого элемента обеспечивает отвод тепла, выделяющегося в нем при протекании номинального тока нагрузки, через основные контакты. Последние могут также накапливать или рассеивать, тепло, подводимое к ним в условиях временных перегрузок. В условиях же короткого замыкания достаточно быстрый ствол тепла невозможен, плавкая вставка плавится в наиболее узкой своей части и создает дугу.

Схема компоновки узлов вакуумного предохранителя

1,8- выводы контактов; 2- фланец; 3- керамический изолятор (корпус); 4- электрод, по которому бежит дуга;5- металлическая оболочка; 6- экран; 7- плавкий элемент; 9- откачной штенгель.

Рис.4.

Дополнительное тепло, возникаю­щее при горении дуги, способствует быстрому испарению оставшейся части плавкого элемента, создавая условия, идентичные тем, которые существуют в вакуумном разряднике перед отклю­чением тока. Вследствие этого ток от­ключается.

   Характеристики вакуумного пре­дохранителя имеют много общего с ха­рактеристиками вакуумного разряд­ника. Это связано с общностью их уст­ройства рис.4. Оба контакта неподвижны, и потому в этом приборе нет сильфона и не требуется никаких механизмов. Однако в других отноше­ниях вакуумный предохранитель и ва­куумный разрядник полностью схожи. Поэтому вакуумные предохранители — это сравнительно сложные и относи­тельно дорогие устройства. Тем не ме­нее их характеристики таковы, что де­лают их весьма привлекательными для использования в различных целях и особенно для секционирования в цепях распределения мощности линий с на­пряжением 15 и 34,5 кВ.

     Преимущества вакуумных предо­хранителей состоят в первую очередь в том, что при работе этого устройства не выделяется никаких газов, посколь­ку плавкий элемент находится в гер­метически закрытом вакуумированном объеме. Это означает, что такие предохранители можно размещать в масле или (при их размещении па воздухе) допускаются меньшие зазоры при питании отдельных частей цепи. В отличие от других мощных высоковольтных плавких предохранителей это устройство работает тихо (звуковые удары отсутствуют). По сравнению с другими предохранителями оно имеет малые габариты и массу. Вакуумный предохранитель на 15 кВ, и ток 300А., способный прерывать токи до 12000 А., имеет массу 1 кг.

3. ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ВАКУУМНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
     НА ТЯГОВОМ ПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

3.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИМЕНЕНЯЕМЫХ КОНТАКТОРОВ

Для переключения силовых и вспомогатель­ных цепей на подвижном составе электрифици­рованного железнодорожного транспорта до настоящего времени применяются коммутацион­ные аппараты электромагнитного типа с гаше­нием дуги в деионизационных решетках, кото­рые отличаются наличием открытой электричес­кой дуги. Такие аппараты обладают низкой на­дежностью, недостаточной коммутационной из­носостойкостью и высокой стоимостью затрат на обслуживание.

     Они характеризуются значи­тельным рассеиванием энергии в дуге с повы­шенным уровнем акустических шумов и радио­помех, а также выделением токсичных и хими­чески активных веществ при горении дуги, и как следствие этого, быстрым износом контактов и частой их заменой.

Таблица 1.

Технические характеристики выключателей

Параметр	КВО-3-0,1/50	КВО-3-4/500	КВО-3-5/1500
Номинальный ток, А	50	500	1500
Номинальное напряжение, В	3000	3000	3000
Номинальная частота, Гц	пост. Ток	50-60	50-60
Номинальный ток отключения, Ка	0,1	4	5
Ток динамической стойкости, Ка	30	30	50
Время включения, не более, мс	100	100	100
Время отключения,  не более, мс	80	80	80
Механический ресурс циклов ВО
Электрический ресурс контактов, при номинальном токе,  циклов ВО
Длина, мм	302	302	255
Ширина, мм	97	97	130
Высота, мм	225	185	405
Масса, кг	6,3	6	17