安全な状態の基準と制限
GOST 1550に準拠した気候バージョンと配置カテゴリU2、この場合の動作条件：
- 3000メートルまでの最高高度;
- 開閉装置（KSO）の周囲温度の上限動作値はプラス55°Cであると想定され、開閉装置とKSOの周囲温度の実効値はプラス40°Cです。
- 周囲温度の低い動作値はマイナス40°Cです。
- 相対湿度の上限値はプラス25°で100％です。
- 環境は非爆発性であり、絶縁に有害なガスや蒸気を含まず、スイッチ絶縁の絶縁耐力パラメータを低下させる濃度の導電性ダストで飽和していません。
宇宙での作業位置-任意。バージョン59、60、70、71の場合-ベースダウンまたはベースアップ。スイッチは、操作「O」と「B」、およびサイクルO-0.3秒-VO-15秒-VOで動作するように設計されています。 O-0.3秒-VO-180秒-VO。
サーキットブレーカの補助接点のパラメータを表3.1に示します。
外部の機械的要因に対する耐性の観点から、回路ブレーカーはGOST17516.1-90に準拠したグループM7に対応しますが、回路ブレーカーは、最大加速振幅で周波数範囲（0.5 * 100）Hzの正弦波振動にさらされたときに動作します。 10 m / s2（1 q）で、30 m / s2（3 q）の加速度で複数の衝撃が発生します。
表3.1-サーキットブレーカの補助接点のパラメータ
| いいえ。p/p | パラメータ | 定格値 |
| 1 | 2 | 3 |
| 1 | 最大動作電圧、V（ACおよびDC） | 400 |
| 2 | t = 1 ms、WでのDC回路の最大スイッチング電力 | 40 |
| 3 | AC回路の最大スイッチング電力 | 40 |
| 4 | 最大貫通電流、A | 4 |
| 5 | テスト電圧、V（DC） | 1000 |
| 6 | 接触抵抗、µOhm、これ以上 | 80 |
| 7 | 最大遮断電流、B-Oサイクルでのスイッチングリソース | 106 |
| 8 | 機械的寿命、V-Oサイクル | 106 |
図3.1
スイッチは、GOST687、IEC-56の要件、および仕様TU U 25123867.002-2000（およびITEA 674152.002 TU; TU U 13795314.001-95）を満たしています。
回路ブレーカーのスイッチング寿命のスイッチオフされる電流の大きさへの依存性を図1に示します。 3.1。
スイッチは、GOST 687、IEC-56、および仕様TU U 25123867.002-2000（およびITEA 674152.002 TU; TU U 13795314.001-95）の要件を満たしています。
回路ブレーカーのスイッチング寿命のスイッチオフされる電流の大きさへの依存性を図1に示します。 3.1。
真空遮断器技術。
「クリーンルーム」のメイン水平カバレッジライン。 VIL、フィンチリー、1978年。
真空アークシュートの製造は、「クリーンルーム」や真空炉などの最新技術を使用した特別な設備で行われます。
南アフリカでの真空遮断器ワークショップ、1990年
真空チャンバーの製造は、ハイテク製造プロセスです。組み立て後、サーキットブレーカチャンバーは真空オーブンに入れられ、密閉されます。
真空アークシュートの製造における4つの主要なポイント：
- 全真空
- 電気的パラメータの詳細な計算。
- アーク制御システム
- コンタクトグループの資料
真空遮断器の製造における4つの重要なポイント：
1.デバイスの全体的なビルド品質を完璧にします。
2.デバイスの電磁パラメータの正確な計算。デバイスの設計に誤りがある場合、断路器間の電磁干渉が発生する可能性があります。
3.メカニズム。メカニズムの短いストロークと低レベルのエネルギー消費を確保する必要があります。たとえば、38kVに切り替える場合、メカニズムの必要なストロークは1/2インチであり、同時に、エネルギー消費量は150Jを超えません。
4.完全に密閉された溶接シーム。
古典的な真空アークシュートの装置。
アークシュートV815kV（直径4 1/2インチ）。 70年代初頭。
写真は、真空アークシュートの設計の主要コンポーネントを示しています。
電気アーク制御：ラジアル磁場。
高速撮影フレーム（5000フレーム/秒）。
ブレーカーパッド。直径2インチ。
放射状磁場
31.5kArms12kVrms。
このプロセスは、ラジアル磁場の自己誘導（フィールドベクトルはラジアル方向に沿って方向付けられます）によって発生します。これにより、コンタクトパッドの局所的な加熱を抑えながら、電気接点上でアーク運動が発生します。接点の材質は、電気アークが表面上を自由に移動するようなものでなければなりません。これらすべてにより、最大63kAのスイッチング電流を実装できます。
アーク制御：軸方向磁場。
高速撮影フレーム（毎秒9000フレーム）。
軸方向磁場の画像
40kArms 12kVrms
電気アークの軸に沿った磁場の自己誘導を使用するプロセスは、アークが収縮することを可能にせず、接触パッドを過熱から保護し、過剰なエネルギーを除去します。この場合、接触領域の材料は、接触面に沿ったアークの動きに寄与してはなりません。産業条件では、100kAを超える電流の切り替えを実行する可能性があります。
真空中の電気アークは、接触グループの材料です。
高速撮影フレーム（5000フレーム/秒）。
直径35mmのパッドの画像。
ラジアル磁場。
20kArms 12kVrms
接点が真空中で開かれると、金属が接点表面から蒸発し、電気アークを形成します。この場合、アークの特性は、接触を行う材料によって異なります。
コンタクトプレートの推奨パラメータ：
| 電圧 | 製品 | 要件 |
| 1.2〜15 kV | コンタクタ | 最小トリップしきい値<0.5A |
| 15〜40 kV | スイッチ | 高い絶縁耐力–（12mmで最大200kV） |
| 132kV以上 | スイッチ | 非常に高い絶縁耐力–（50mmで最大800kV） |
材料
顕微鏡写真。
当初、コンタクトプレートの製造には銅とクロムの合金が使用されていました。この資料は、1960年代にイングリッシュエレクトリックによって開発され、特許を取得しました。今日、それは真空アークシュートの生産で最も使用されている金属です。
メカニズムの動作原理。
真空遮断器のメカニズムは、スイッチングに費やされるエネルギー量が何の役割も果たさないように設計されています。つまり、接点が簡単に動くだけです。 1回の切り替えに18,000〜24,000ジュールを必要とするガス絶縁バックボーンスイッチとは異なり、一般的な自動再閉路では、制御に150〜200ジュールのエネルギーが必要です。この事実により、作業で永久磁石を使用することができました。
磁気ドライブ。
磁気ドライブの動作原理
休憩ステージ移動ステージは動きのモデルです。
真空遮断器の歴史
50年代開発の歴史：すべてがどのように始まったか...
主な電気ネットワークの最初の高電圧スイッチの1つ。写真は、1967年以来ロンドンのウェストハムで稼働している真空遮断器である132 kV AEIを示しています。これは、ほとんどの同様のデバイスと同様に、1990年代まで稼働していました。
開発履歴：132kVVGL8真空遮断器。
-CEGB（Central Power Board-イギリスの主要な電力供給業者）とGeneralElectricCompanyの共同開発の結果。
-最初の6つのデバイスは、1967年から1968年の期間に稼働しました。
-電圧は、並列接続されたコンデンサと複雑な可動メカニズムを使用して分配されます。
-各グループは磁器の絶縁体で保護されており、SF6ガスで加圧されています。
各グループに4つの真空アークシュートを備えた真空回路ブレーカー構成「T」-それぞれ、一連の8つの真空アークシュートが相ごとに接続されています。
本機の運転履歴：
—ロンドンでの30年間の中断のない運用。 1990年代に、それは不必要であるとしてサービスから撤回され、解体されました。
-このタイプの真空遮断器は、1980年代までティルジョン発電所（ウェールズ）で使用されていましたが、その後、ネットワークの再構築の結果、デボンで解体されました。
開発の歴史：60年代の問題。
同時に、高電圧真空遮断器の開発に伴い、製造会社は石油および空気遮断器をSF6遮断器に変更しました。 SF6スイッチは、次の理由で操作が簡単で安価でした。
-高電圧真空遮断器でフェーズごとに8つの真空遮断器を使用するには、グループ内の24個の接点を同時に動作させるための複雑なメカニズムが必要です。
-既存のオイルサーキットブレーカーの使用は経済的に実現可能ではありませんでした。
真空スイッチ。
真空遮断器は、最初にV3シリーズの真空遮断器を使用し、その後V4シリーズを使用しました。
V3シリーズの真空アークシュートは、もともと三相配電網で使用するために開発されたもので、電圧は12kVです。それにもかかわらず、それらは、電気機関車の電気牽引回路および「通行権」での接続、つまり電圧25kVの単相ネットワークで正常に使用されました。
真空遮断器装置：
真空遮断器は、7/8インチ（22.2mm）のメインチャンバーと、接触ばねを操作するための追加の3/8インチ（9.5mm）のチャンバーで構成されています。
—チャンバーを閉じる平均速度は1〜2m/秒です。
–平均チャンバー開放速度–2-3m/秒。
では、60年代に真空高圧回路ブレーカーのメーカーによってどのような問題が解決されたのでしょうか。
まず、最初の真空遮断器のスイッチング電圧は17.5または24kVに制限されます。
第二に、当時の技術では、多数の真空アークシュートを直列に接続する必要がありました。これには、複雑なメカニズムの使用が伴いました。
もう一つの問題は、当時の真空アーク消火器の生産が大量販売向けに設計されていたことでした。高度に専門化されたデバイスの開発は経済的に実現可能ではありませんでした。
最も一般的なモデル
最も一般的なモデルVVE-M-10-20、VVE-M-10-40、VVTE-M-10-20のいくつかを次に示します。図は、それらを解読する方法と 凡例の構造、モデルの名前には最大10〜12個の文字と数字を含めることができるため。それらのほとんどすべては、廃止されたオイルサーキットブレーカーの代替品であり、AC回路とDC回路の両方の切り替えに使用できます。
高電圧真空遮断器の設置、設置、および運用は面倒なプロセスであり、電力システムの以降のすべての運用、およびそれらに接続されているすべての要素と機器が直接依存するため、すべてを設置することをお勧めします資格のある電気工学担当者の肩に取り組んでください。真空遮断器の制御は明確に実行する必要があり、特定のコマンドに従って、動力機器で作業する人々の生命と健康はこれに依存します。
スイッチをオンにする
サーキットブレーカの真空アークシュートの接点1、3の初期開状態は、トラクションインシュレータ4を介して開放スプリング8の可動接点3に作用することによって保証されます。「ON」信号が印加されると、回路はブレーカー制御ユニットは、電磁石のコイル９に印加される正極性の電圧パルスを生成する。同時に、電磁引力が磁気システムのギャップに現れ、それが増加するにつれて、切断8と予圧5のばねの力に打ち勝ち、その結果、差の影響下でこれらの力において、時間１での牽引絶縁体４および２と共に電磁石７の電機子は、開口ばね８を圧縮しながら、固定接触１の方向に動き始める。
主接点を閉じた後（オシログラムの時間2）、電磁石アーマチュアは上向きに動き続け、プリロードスプリング5をさらに圧縮します。アーマチュアの動きは、電磁石磁気システムの作業ギャップがゼロになるまで続きます（時間2aオシログラム上）。さらに、リング磁石６は、回路遮断器を閉位置に保持するために必要な磁気エネルギーを蓄積し続け、コイル９は、時間３に達すると、非通電を開始し、その後、ドライブは開動作のために準備される。したがって、スイッチは磁気ラッチ上になります。接点1と3を閉位置に保持するための制御電力は消費されません。
スイッチをオンにする過程で、シャフト１０のスロットに含まれるプレート１１は、このシャフトを回転させ、それに取り付けられた永久磁石１２を動かし、外部を整流するリードスイッチ１３の動作を確実にする。補助回路。
創造の歴史
真空遮断器の最初の開発はXX世紀の30年代に開始され、既存のモデルは最大40kVの電圧で小電流を遮断することができました。当時、真空装置の製造技術が不完全であり、とりわけ、密閉されたチャンバー内で深真空を維持する際に技術的な困難が生じたため、十分に強力な真空遮断器は作成されませんでした。
電気ネットワークの高電圧で大電流を遮断できる信頼性の高い動作真空アークシュートを作成するには、広範な研究プログラムを実施する必要がありました。これらの作業の過程で、およそ1957年までに、真空中でのアーク燃焼中に発生する主な物理的プロセスが特定され、科学的に説明されました。
真空回路ブレーカーの単一プロトタイプから連続工業生産への移行には、特に、自然なゼロ交差への電流、電圧分布および絶縁部品の内面への金属蒸気の堆積による汚染に関連する複雑な問題の解決、シールドの問題、および新しい信頼性の高いベローズの作成など。
現在、中（6、10、35 kV）および高電圧（最大220 kV）の電気ネットワークで大電流を遮断できる信頼性の高い高速真空回路ブレーカーの工業生産が世界で開始されています。
空気遮断器の装置と設計
VVB電源スイッチの例を使用して、エアサーキットブレーカがどのように配置されているかを検討してください。その簡略化された構造図を以下に示します。
VVBシリーズ空気遮断器の典型的な設計
指定：
- A-レシーバー、公称圧力レベルに対応する圧力レベルが形成されるまで空気が送り込まれるタンク。
- B-アークシュートの金属タンク。
- C-エンドフランジ。
- D-分圧コンデンサ（最新のスイッチ設計では使用されていません）。
- E-可動接点グループの取り付けロッド。
- F-磁器の絶縁体。
- G-シャント用の追加のアーク接点。
- H-シャント抵抗。
- I-エアジェットバルブ。
- J-インパルスダクトパイプ。
- K-混合気の主な供給。
- L-バルブのグループ。
ご覧のとおり、このシリーズでは、コンタクトグループ（E、G）、オン/オフメカニズム、およびブロワーバルブ（I）が金属製の容器（B）に封入されています。タンク自体は圧縮空気の混合物で満たされています。スイッチの極は、中間の絶縁体によって分離されています。容器には高電圧がかかるため、支柱の保護は特に重要です。それは絶縁磁器の「シャツ」の助けを借りて作られています。
空気混合物は、2つのエアダクトKおよびJを介して供給されます。最初のメインダクトは、タンクに空気を送り込むために使用され、2番目のメインダクトは、パルスモードで動作します（ 接点を切り替えてリセットする 閉鎖）。
今日の状況はどうですか？
過去40年間に得られた科学的成果により、真空断路器の製造において、38kVと72/84kVのチャンバーを1つに統合することが可能になりました。今日、1つの断路器で可能な最大電圧は145 kVに達します。したがって、高レベルのスイッチング電圧と低消費電力により、信頼性が高く安価なデバイスを使用できます。
左の写真のブレーカーは95kVの電圧で動作するように設計されており、右の写真のブレーカーは250kVの電圧で動作するように設計されています。両方のデバイスは同じ長さです。このような進歩は、電気接触面を構成する材料の改良により可能になりました。
より高い電圧のネットワークで真空回路ブレーカーを使用するときに発生する問題：
この操作には、物理的に大きな真空チャンバーの寸法が必要であり、生産性の低下とチャンバー自体の処理品質の低下を伴います。
デバイスの物理的寸法を大きくすると、デバイス自体のシーリングを確保し、製造プロセスを制御するための要件が高まります。
接点間のギャップが長い（24 mmより長い）と、半径方向および軸方向の磁場でアークを制御する機能に影響を与え、デバイスのパフォーマンスが低下します。
接点の製造に現在使用されている材料は、中電圧用に設計されています。接点間のこのような大きなギャップで作業するには、新しい材料を開発する必要があります。
X線の存在を考慮に入れる必要があります。
最後の点に関連して、さらにいくつかの事実に注意する必要があります。
コンタクタがオフになっている場合、X線の放出はありません。
中電圧（最大38 kV）では、X線放射はゼロまたは無視できます。原則として、38 kVまでの電圧スイッチでは、X線放射はテスト電圧でのみ発生します。
システム内の電圧が145kVに上昇するとすぐに、X線放射の電力が増加します。ここでは、安全上の問題を解決する必要があります。
真空遮断器の設計者が直面している問題は、周囲の空間にどれだけの露出があり、これがスイッチ自体に直接取り付けられているポリマーや電子機器にどのように影響するかということです。
現代。
真空 高電圧サーキットブレーカ、145kVで動作するように設計されています。
現代の真空アークシュート。
145 kVネットワークで動作するように設計された真空遮断器の製造により、300kV真空回路ブレーカーの製造が大幅に簡素化されます。フェーズごとに2つの不連続性があります。ただし、そのような高電圧値は、接点の材料と電気アークを制御する方法に独自の要件を課します。結論：
技術的には、最大145kVの電圧のネットワークでの真空遮断器の工業生産と運用が可能です。
現在知られている技術のみを使用して、最大300〜400kVのネットワークで真空遮断器を操作することが可能です。
現在、400 kVを超えるネットワークで真空遮断器を使用できないという深刻な技術的問題があり、近い将来に発生します。ただし、この方向での作業が進行中であり、そのような作業の目的は、750kVまでのネットワークで動作するための真空アークシュートの製造です。
これまで、幹線に真空アークシュートを使用しても大きな問題はありません。真空遮断器は、30年間、 電圧ネットワークでの電流の伝送 最大132kV。
サーモスタットスチームトラップ（カプセル）
サーモスタットスチームトラップの動作原理は、蒸気と凝縮液の温度差に基づいています。
サーモスタットスチームトラップの作動要素は、下部にシートが配置されたカプセルであり、ロック機構として機能します。カプセルはスチームトラップの本体に固定されており、ディスクはシートの真上、スチームトラップの出口にあります。寒いときは、カプセルディスクとシートの間に隙間があり、凝縮液、空気、その他の非凝縮性ガスが妨げられることなくトラップから排出されます。
加熱されると、カプセル内の特殊な組成物が膨張し、ディスクに作用します。ディスクは、膨張するとサドルに落下し、蒸気が逃げるのを防ぎます。このタイプのスチームトラップは、凝縮液の除去に加えて、システムから空気とガスを除去することもできます。つまり、蒸気システムの通気口として使用できます。サーモスタットカプセルには3つの変更があり、気化温度より5°C、10°C、または30°C低い温度で凝縮液を除去できます。
サーモスタットスチームトラップの主なモデル：TH13A、TH21、TH32Y、TSS22、TSW22、TH35 / 2、TH36、TSS6、TSS7。
適用範囲
ソ連でリリースされた最初のモデルが、真空チャンバーの設計上の欠陥と接点の技術的特性のために比較的小さな負荷をオフにすることを提供した場合、最新のモデルははるかに耐熱性と耐久性のある表面材料を誇ることができます。これにより、このようなスイッチングユニットをほぼすべての産業部門および国民経済部門に設置することが可能になります。現在、真空遮断器は次の分野で使用されています。
- 発電所と配電用変電所の両方の配電設備。
- 製鋼設備に供給する炉変圧器に電力を供給する冶金学。
- ポンプポイント、スイッチングポイント、変電所の石油、ガス、化学産業。
- 鉄道輸送における牽引変電所の一次および二次回路の運用のために、補助装置および非牽引消費者に電力を供給します。
- コンバイン、掘削機、および完全な変電所からの他のタイプの重機に電力を供給するための鉱業企業。
経済の上記のセクターのいずれかで、真空回路ブレーカーはどこでも時代遅れの石油と空気のモデルに取って代わっています。
動作原理
真空遮断器（10 kV、6 kV、35 kV-関係ありません）には、特定の動作原理があります。接点が開くと、ギャップ（真空中）でスイッチング電流によって放電（アーク）が発生します。その存在は、接点自体の表面から真空でギャップに金属を蒸発させることによってサポートされます。イオン化された金属の蒸気によって形成されるプラズマは、導電性要素です。電流が流れる状態を維持します。交流曲線がゼロを通過する瞬間に、電気アークが消え始め、金属蒸気が事実上瞬時に（10マイクロ秒で）真空の電気的強度を回復し、接触面とアークの内部に凝縮しますシュート。このとき、その時点ですでに離婚していた接点の電圧が回復します。過熱した局所領域が電圧回復後に残ると、それらは荷電粒子の放出源になり、真空破壊と電流の流れを引き起こす可能性があります。これを行うには、アーク制御が使用され、熱流束が接点に均等に分散されます。
真空遮断器は、その性能特性により、価格がメーカーによって異なりますが、かなりの量のリソースを節約できます。電圧、メーカー、絶縁に応じて、価格は1500米ドルの範囲になります。最大10000c.u.
デバイス仕様
電気回路を開くことによって負荷をオフにするデバイスは、異なる技術的特性を持っています
それらはすべて重要であり、購入とその後の設置に適したユニットを選択する際に決定的になります。
公称電圧インジケータは、元々メーカーによって設計された電気機器の動作電圧を反映しています。
最大動作電圧値は、回路ブレーカーがその性能を損なうことなく通常モードで動作できる可能性のある最高の許容高電圧を示します。通常、この数値は定格電圧のサイズを5〜20％超えています。
絶縁コーティングと導体の一部の加熱レベルがシステムの通常の動作を妨げず、すべての要素が無制限に持続できる電流の流れは、定格と呼ばれます現在。ロードスイッチを選択して購入するときは、その値を考慮に入れる必要があります。
許容限界の貫通電流の値は、短絡モードでネットワークを流れる電流の量を示しており、システムに取り付けられている負荷スイッチが耐えることができます。
動電抵抗電流は、短絡電流の大きさを反映します。短絡電流は、最初の数期間にデバイスに作用し、デバイスに悪影響を与えることはなく、機械的に損傷することもありません。
耐熱電流は、一定期間の加熱動作によってスイッチ断路器が無効にならない限界電流レベルを決定します。
また、ドライブの技術的な実装と、デバイスの全体的なサイズと重量を決定するデバイスの物理的パラメーターも非常に重要です。それらに焦点を当てると、デバイスが正しく機能し、タスクを明確に実行できるように、デバイスを配置する方が便利な場所を理解できます。
負荷の切断を担当するデバイスの無条件の肯定的な品質には、次の位置があります。
- 製造における単純さと可用性。
- 基本的な操作方法。
- 他のタイプのスイッチと比較して、完成品のコストが非常に低い。
- 負荷の定格電流の快適なアクティブ化/非アクティブ化の可能性。
- 目に見える接点間のギャップ。出力ラインでの作業の完全な安全性を確保します（追加の断路器の設置は必要ありません）。
- 通常は石英砂（タイプPKT、PK、PT）で満たされたヒューズによる過電流に対する安価な保護。
すべてのタイプのスイッチの欠点の中で、非常用電流で動作せずに定格電力のみを切り替える機能が最も頻繁に言及されています。
低コストとメンテナンスにもかかわらず、オートガスモジュールは廃止されたと見なされ、定期メンテナンス中またはネットワークと変電所の再構築中に、意図的に最新の真空要素に置き換えられます。
オートガスモジュールは通常、アークシュートでガスを発生させる内部部品が徐々に燃え尽きるため、限られた寿命で非難されます。
しかし、アーク吸収用に設計されたガス発生素子とペア接点は非常に安価であり、専門家だけでなく資格の低い労働者でも簡単に交換できるため、この瞬間は完全に解決でき、わずかな費用で済みます。
