Автоматический выключатель

Автоматический выключатель
	Двухполюсный миниатюрный автоматический выключатель.
Электронный символ

Автоматический выключатель — это устройство электробезопасности, предназначенное для защиты электрической цепи от повреждений, вызванных током, превышающим тот, который оборудование может безопасно выдерживать ( перегрузка по току ). Его основная функция – прерывание тока для защиты оборудования и предотвращения пожара . В отличие от предохранителя , который срабатывает один раз и затем подлежит замене, автоматический выключатель можно сбросить (вручную или автоматически), чтобы возобновить нормальную работу.

Автоматические выключатели изготавливаются с разными номиналами тока: от устройств, защищающих слаботочные цепи или отдельные бытовые приборы, до распределительных устройств , предназначенных для защиты высоковольтных цепей, питающих целый город. Любое устройство, которое защищает от чрезмерного тока путем автоматического отключения питания от неисправной системы, например автоматический выключатель или предохранитель , можно назвать устройством защиты от перегрузки по току ( OCPD ).

Происхождение [ править ]

Ранняя форма автоматического выключателя была описана Томасом Эдисоном в заявке на патент 1879 года, хотя в его коммерческой системе распределения электроэнергии использовались предохранители . ^[1] Его назначением была защита проводки цепи освещения от случайных коротких замыканий и перегрузок. Современный миниатюрный автоматический выключатель, аналогичный тем, которые используются сейчас, был запатентован компанией Brown, Boveri & Cie в 1924 году. Изобретателем немецкого патента № 458392 был назван Хьюго Стотц, инженер, который продал свою компанию компании Brown, Boveri & Cie. ^[2] Изобретение Стоца стало предшественником современного термомагнитного выключателя, который и по сей день широко используется в бытовых центрах нагрузки.

Объединение нескольких генераторных источников в электрическую сеть потребовало разработки автоматических выключателей с увеличенными номиналами напряжения и повышенной способностью безопасно прерывать растущие токи короткого замыкания, создаваемые сетями. Простые ручные выключатели с воздушным разрывом создавали опасные дуги при разрыве высоковольтных цепей; они уступили место масляным контактам и различным формам, использующим направленный поток сжатого воздуха или масла под давлением для охлаждения и прерывания дуги. К 1935 году специально сконструированные автоматические выключатели, использованные в проекте плотины Боулдер, использовали восемь последовательных разрывов и поток масла под давлением для отключения неисправностей мощностью до 2500 МВА в трех циклах переменного тока. ^[3]

Операция [ править ]

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

Автоматический выключатель должен сначала обнаружить состояние неисправности. В небольших сетевых и низковольтных выключателях это обычно делается внутри самого устройства. Обычно используют нагревательное или магнитное воздействие электрического тока. Автоматические выключатели на большие токи или высокие напряжения обычно оснащаются пилотными устройствами защитного реле, которые определяют состояние неисправности и приводят в действие механизм отключения. Обычно для них требуется отдельный источник питания, например аккумулятор , хотя некоторые высоковольтные выключатели имеют автономные трансформаторы тока , защитные реле и внутренние источники питания.

При обнаружении неисправности контакты выключателя должны размыкаться, чтобы разорвать цепь; обычно это делается с использованием механически накопленной энергии, содержащейся внутри выключателя, например, пружины или сжатого воздуха для разделения контактов. Выключатель также может использовать более высокий ток, вызванный неисправностью, для разъединения контактов за счет теплового расширения или увеличения магнитного поля. Небольшие автоматические выключатели обычно имеют рычаг ручного управления для отключения цепи или сброса сработавшего выключателя, в то время как более крупные устройства могут использовать соленоид для отключения механизма и электродвигатель для восстановления энергии пружин (которые быстро разъединяют контакты при срабатывании выключатель сработал).

Контакты выключателя должны проводить ток нагрузки без чрезмерного нагрева, а также должны выдерживать нагрев дуги, образующейся при разрыве (размыкании) цепи. Контакты изготавливаются из меди или медных сплавов, сплавов серебра и других материалов с высокой проводимостью. Срок службы контактов ограничен эрозией контактного материала из-за образования дуги при отключении тока. Миниатюрные и автоматические выключатели в литом корпусе обычно выбрасывают при износе контактов, однако силовые выключатели и высоковольтные выключатели имеют сменные контакты.

При прерывании высокого тока или напряжения дуга возникает . Максимальная длина дуги обычно пропорциональна напряжению, а интенсивность (или тепло) пропорциональна току. Эту дугу необходимо сдерживать, охлаждать и гасить контролируемым образом, чтобы зазор между контактами снова мог выдерживать напряжение в цепи. В различных автоматических выключателях используется вакуум , воздух, изолирующий газ или масло в качестве среды, в которой образуется дуга, . 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 в тот момент формы сигнала переменного тока , когда ток и потенциал близки к нулю, эффективно отключая ток холостого хода в момент размыкания. Пересечение нуля происходит при удвоенной частоте сети, т. е. в 100 раз). в секунду для 50 Гц и 120 раз в секунду для 60 Гц переменного тока.)
Подключение конденсаторов параллельно контактам в цепях постоянного тока .

Наконец, как только состояние неисправности устранено, контакты должны снова замкнуться, чтобы восстановить питание прерванной цепи.

Прерывание дуги [ править ]

В низковольтных миниатюрных автоматических выключателях ( MCB ) для гашения дуги используется только воздух. Эти автоматические выключатели содержат так называемые дугогасительные камеры — стопку 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 вблизи контактов обеспечивают легкое отклонение дуги в дугогасительную камеру под действием магнитной силы пути тока, хотя магнитные дугогасительные катушки или постоянные магниты также могут отклонять дугу в дугогасительную камеру (используются в автоматических выключателях для более высоких нагрузок). рейтинги). Количество пластин в дугогасительной камере зависит от стойкости к короткому замыканию и номинального напряжения автоматического выключателя.

Масляные выключатели больших номиналов полагаются на испарение части масла, чтобы продуть струю масла через дугу. ^[4]

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

Вакуумные автоматические выключатели имеют минимальное искрение (поскольку нечего ионизировать, кроме материала контактов). Дуга гасится, если ее растянуть на очень небольшую величину (менее 3 мм (0,1 дюйма)). Вакуумные выключатели часто используются в современных распределительных устройствах среднего напряжения до 38 000 вольт .

Воздушные автоматические выключатели могут использовать сжатый воздух для гашения дуги или, альтернативно, контакты быстро перемещаются в небольшую герметичную камеру, при этом вытесненный воздух выходит, таким образом, гасит дугу.

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

Короткое замыкание [ править ]

Автоматические выключатели оцениваются как по нормальному току, который они должны выдерживать, так и по максимальному току короткого замыкания, который они могут безопасно отключить. Последняя цифра представляет собой отключающую способность в амперах ( AIC выключателя ).

В условиях короткого замыкания расчетный или измеренный максимальный предполагаемый ток короткого замыкания может во много раз превышать нормальный номинальный ток цепи. Когда электрические контакты размыкаются, чтобы прервать большой ток, существует тенденция к образованию дуги между разомкнутыми контактами, что позволяет току продолжаться. В этом состоянии могут возникать проводящие ионизированные газы, а также расплавленный или испаренный металл, что может вызвать дальнейшее продолжение дуги или создать дополнительные короткие замыкания, что потенциально может привести к взрыву автоматического выключателя и оборудования, в котором он установлен. включать различные функции для разделения и гашения дуг.

Максимальный ток короткого замыкания, который может отключить выключатель, определяется испытаниями. Применение выключателя в цепи с предполагаемым током короткого замыкания, превышающим номинальную отключающую способность выключателя, может привести к тому, что выключатель не сможет безопасно отключить короткое замыкание. В худшем случае выключатель может успешно прервать замыкание, но взорвется при сбросе.

Типичные бытовые щитовые автоматические выключатели рассчитаны на прерывание 6 кА ( 6000 А тока короткого замыкания ).

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

текущие рейтинги Стандартные

Автоматические выключатели производятся со стандартными номиналами, с использованием системы предпочтительных номеров для создания полезного выбора номиналов. Миниатюрный автоматический выключатель имеет фиксированную настройку срабатывания; изменение значения рабочего тока требует замены всего автоматического выключателя. Автоматические выключатели с более высокими номиналами могут иметь регулируемые настройки срабатывания, что позволяет использовать меньшее количество стандартизированных изделий, адаптированных к применимым точным номиналам при установке. Например, для автоматического выключателя с типоразмером 400 ампер порог обнаружения перегрузки по току может быть установлен только на 300 ампер, если этот номинал подходит.

Для низковольтных распределительных выключателей международный стандарт IEC 60898-1 определяет номинальный ток как максимальный ток, который выключатель рассчитан на непрерывную передачу. 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. , 100 А, ^[5] и 125 А. На маркировке автоматического выключателя указан номинальный ток в амперах , перед которым стоит буква, обозначающая мгновенный ток срабатывания , который вызывает срабатывание автоматического выключателя без преднамеренной задержки по времени, выраженный в кратных номинальному току:

Тип	Мгновенный ток отключения
Б	В 3–5 раз превышающий номинальный ток `I _n` , например, устройство с номинальным током 10 А отключится при токе 30–50 А.
С	раз `в _5–10`
Д	10–20 раз `в _неделю`
К	раз `в _8–12` Для защиты нагрузок, вызывающих частые кратковременные (приблизительно от 400 мс до 2 с ) пики тока при нормальной работе.
С	2–3 раза `I _n` длительностью порядка десятков секунд. Для защиты таких нагрузок, как полупроводниковые приборы или измерительные цепи, использующие трансформаторы тока.

Автоматические выключатели также оцениваются по максимальному току повреждения, 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 крупного коммерческого здания.

В Соединенных Штатах Underwriters Laboratories (UL) сертифицирует рейтинги оборудования, называемые рейтингами серий (или «классами интегрированного оборудования»), для автоматических выключателей, используемых в зданиях. Силовые автоматические выключатели, а также автоматические выключатели среднего и высокого напряжения, используемые в промышленных или электроэнергетических системах, разработаны и протестированы в соответствии со стандартами ANSI или IEEE серии C37. Например, в стандарте C37.16 указаны предпочтительные номинальные токи типоразмера для силовых выключателей в диапазоне от 600 до 5000 ампер. Настройки тока отключения и времятоковые характеристики этих выключателей обычно регулируются.

Для выключателей среднего и высокого напряжения, используемых в распределительных устройствах , подстанциях и электростанциях, обычно изготавливается относительно небольшое количество типоразмеров типоразмеров. Эти автоматические выключатели обычно управляются отдельными системами релейной защиты , предлагая регулируемые настройки тока и времени отключения, а также позволяя использовать более сложные схемы защиты.

Типы [ править ]

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

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

Низковольтный [ править ]

Типы с низким напряжением (менее 1000 В _{переменного тока} ) широко распространены в домашнем, коммерческом и промышленном применении и включают:

Миниатюрный автоматический выключатель (MCB) — номинальный ток до 125 А. Характеристики срабатывания обычно не регулируются. Термический или термомагнитный режим. Выключатели, показанные выше, относятся к этой категории.
Автоматический выключатель в литом корпусе (MCCB) — номинальный ток до 1600 А. Тепловой или термомагнитный режим. Ток отключения можно регулировать в устройствах с более высоким номиналом.
Силовые низковольтные выключатели могут монтироваться в несколько ярусов в низковольтных распределительных щитах или шкафах распределительных устройств .

Характеристики низковольтных выключателей даны международными стандартами, такими как IEC 947. Эти выключатели часто устанавливаются в выкатных шкафах, которые позволяют снимать и заменять без демонтажа распределительного устройства.

Большие низковольтные выключатели в литом корпусе и силовые выключатели могут иметь приводы с электродвигателями, поэтому они могут открываться и закрываться под дистанционным управлением. Они могут быть частью системы автоматического включения резерва для резервного питания.

Низковольтные автоматические выключатели также предназначены для применения в системах постоянного тока (DC), например, на линиях метро. Для постоянного тока требуются специальные прерыватели, поскольку дуга непрерывна — в отличие от дуги переменного тока, которая имеет тенденцию гаснуть в каждом полупериоде, автоматический выключатель постоянного тока имеет катушку, генерирующую магнитное поле, которое быстро растягивает дугу. Малые автоматические выключатели либо устанавливаются непосредственно в оборудовании, либо размещаются в панелях выключателей .

Внутри миниатюрного автоматического выключателя

Миниатюрный DIN-рейку, термомагнитный автоматический выключатель, монтируемый на является наиболее распространенным типом в современных бытовых потребительских устройствах и коммерческих электрораспределительных щитах по всей Европе . В конструкцию входят следующие компоненты:

привода Рычаг – используется для ручного отключения и сброса автоматического выключателя. Также указывает состояние автоматического выключателя (включено или выключено/сработало). Большинство автоматических выключателей сконструированы таким образом, что они могут сработать, даже если рычаг удерживается или заблокирован в положении «включено». Иногда это называют операцией «свободного отключения» или «положительного отключения».
Приводной механизм – смыкает или раздвигает контакты.
Контакты – пропускают ток при прикосновении и разрывают ток при раздвижении.
Терминалы
Биметаллическая полоска – разделяет контакты в ответ на небольшие и длительные перегрузки по току.
Калибровочный винт – позволяет производителю точно настроить ток срабатывания устройства после сборки.
Соленоид – быстро размыкает контакты в ответ на высокие перегрузки по току.
Дугоделитель/гаситель

Твердотельный [ править ]

Твердотельные автоматические выключатели (SSCB), также известные как цифровые автоматические выключатели, представляют собой технологическую инновацию, которая обещает вывести технологию автоматических выключателей с механического уровня на электрический. Это обещает несколько преимуществ, таких как гораздо более быстрое действие (размыкание цепей за доли микросекунд), лучший контроль нагрузки цепей и более длительный срок службы. ^[6] Твердотельные автоматические выключатели были разработаны для питания постоянного тока среднего напряжения и могут использовать для переключения транзисторы из карбида кремния или встроенные тиристоры с коммутацией затвора (IGCT). ^[7]^[8]^[9]

Магнитный [ править ]

В магнитном выключателе используется соленоид ( электромагнит ), тяговая сила которого увеличивается с ростом тока . В некоторых конструкциях помимо сил соленоида используются электромагнитные силы. Контакты выключателя удерживаются в закрытом состоянии защелкой. Когда ток в соленоиде превышает номинал автоматического выключателя, натяжение соленоида освобождает защелку, что позволяет контактам размыкаться под действием пружины. Это наиболее часто используемые автоматические выключатели в США.

Термомагнитный [ править ]

Термомагнитный в Европе и странах с аналогичной схемой проводки, сочетает в себе оба метода : автоматический выключатель, который используется в большинстве распределительных щитов электромагнит мгновенно реагирует на большие скачки тока (например, короткие замыкания), а биметаллическая полоска реагирует к меньшим, но более долгосрочным условиям перегрузки по току. Тепловая часть автоматического выключателя обеспечивает функцию временного реагирования, которая быстрее отключает автоматический выключатель при больших перегрузках по току, но позволяет меньшим перегрузкам сохраняться в течение более длительного времени. Это допускает кратковременные всплески тока, например, возникающие при включении двигателя или другой нерезистивной нагрузки. При очень большой перегрузке по току, например, вызванной коротким замыканием, магнитный элемент отключает автоматический выключатель без преднамеренной дополнительной задержки. ^[10]

Магнитно-гидравлический [ править ]

В магнитно -гидравлическом выключателе используется электромагнитная катушка, обеспечивающая рабочее усилие для размыкания контактов. Магнитно-гидравлический молот включает в себя функцию гидравлической задержки времени с использованием вязкой жидкости. Пружина удерживает сердечник до тех пор, пока ток не превысит номинальный ток выключателя. Во время перегрузки скорость движения соленоида ограничивается жидкостью. Задержка допускает кратковременные скачки тока, превышающие нормальный рабочий ток, для запуска двигателя, подачи питания на оборудование и т. д. Токи короткого замыкания обеспечивают достаточную силу соленоида для освобождения защелки независимо от положения сердечника, тем самым обходя функцию задержки. Температура окружающей среды влияет на время задержки, но не влияет на номинальный ток магнитного выключателя. ^[11]

Автоматический выключатель большой мощности, например, используемый в цепях напряжением более 1000 В, может включать в себя гидравлические элементы в контактном приводном механизме. Гидравлическая энергия может подаваться насосом или храниться в аккумуляторах. Они представляют собой отдельный тип от масляных выключателей, в которых масло является дугогасящей средой. ^[12]

Общеразъемные (сборные) выключатели [ править ]

Для обеспечения одновременного отключения нескольких цепей от повреждения любой из них выключатели могут быть выполнены в виде сборной сборки. Это очень распространенное требование для трехфазных систем, где размыкание может быть трех- или четырехполюсным (с твердой или переключаемой нейтралью). Некоторые производители изготавливают комплекты для объединения, позволяющие при необходимости соединять группы однофазных выключателей.

В США, где широко распространены источники питания с разделенной фазой, в ответвленной цепи с более чем одним проводом под напряжением каждый провод под напряжением должен быть защищен полюсом выключателя. Чтобы обеспечить размыкание всех токоведущих проводников при отключении любого полюса, общего отключения необходимо использовать комплект автоматических выключателей . Они могут либо содержать два или три механизма отключения в одном корпусе, либо, в случае небольших выключателей, выключатели могут быть соединены между собой снаружи с помощью рукояток управления. Двухполюсные выключатели с общим отключением обычно используются в системах на 120/240 В, где нагрузки на 240 В (включая основные приборы или дополнительные распределительные щиты) охватывают два провода под напряжением. Трехполюсные выключатели с общим расцепителем обычно используются для подачи трехфазного питания на мощные двигатели или дополнительные распределительные щиты.

Никогда не следует использовать отдельные автоматические выключатели для напряжения и нейтрали, поскольку, если нейтраль отключена, а провод под напряжением остается подключенным, возникает очень опасная ситуация: цепь кажется обесточенной (приборы не работают), но провода остаются под напряжением и некоторые устройства защитного отключения (УЗО) могут не сработать, если кто-то прикоснется к проводу под напряжением (поскольку некоторым УЗО для срабатывания требуется питание). Вот почему, когда необходимо переключение нейтрального провода, следует использовать только автоматические выключатели общего отключения.

Шунтирующие расцепители [ править ]

Независимый расцепитель выглядит похожим на обычный выключатель, а подвижные приводы соединены с обычным механизмом выключателя для совместной работы аналогичным образом, но шунтирующий расцепитель представляет собой соленоид, предназначенный для управления внешним сигналом постоянного напряжения, а не внешним сигналом постоянного напряжения. чем ток, обычно это напряжение местной сети или постоянный ток. Они часто используются для отключения электроэнергии при возникновении событий высокого риска, таких как сигнал тревоги о пожаре или наводнении, или других электрических состояниях, таких как обнаружение перенапряжения. Шунтирующие расцепители могут быть устанавливаемыми пользователем аксессуарами к стандартному выключателю или поставляться как неотъемлемая часть автоматического выключателя.

Среднее напряжение [ править ]

Выключатели среднего напряжения напряжением от 1 до 72 кВ могут быть собраны в распределительные устройства в металлическом корпусе для использования внутри помещений или могут представлять собой отдельные компоненты, установленные снаружи на подстанции . Воздушные выключатели заменили маслонаполненные выключатели для внутреннего применения, но теперь сами заменяются вакуумными выключателями (приблизительно до 40,5 кВ). Как и описанные ниже высоковольтные выключатели, они также управляются токочувствительными защитными реле, работающими через трансформаторы тока . Характеристики выключателей среднего напряжения даны международными стандартами, такими как IEC 62271. В автоматических выключателях среднего напряжения почти всегда используются отдельные датчики тока и защитные реле вместо встроенных тепловых или магнитных датчиков максимального тока.

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

Выключатели вакуумные — с номинальным током до 6300 А и выше для применения в генераторных выключателях (до 16000 А и 140 кА). Эти прерыватели прерывают ток, создавая и гася дугу в вакуумном контейнере – так называемой «бутылке». Сильфоны с длительным сроком службы рассчитаны на перемещение на 6–10 мм, когда контакты должны разойтись. Обычно они применяются для напряжений примерно до 40 500 В. ^[13] что примерно соответствует диапазону среднего напряжения энергосистем. Вакуумные автоматические выключатели имеют более длительный срок службы между капитальными ремонтами, чем другие автоматические выключатели. Кроме того, их потенциал глобального потепления намного ниже, чем элегазовых _{выключателей} у .
Воздушные выключатели — номинальный ток до 6300 А и выше для генераторных выключателей. Характеристики срабатывания часто полностью регулируются, 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 шкафах для удобства обслуживания.
Элегазовые _{выключатели} газом гасят дугу в камере, заполненной шестифтористой серы .

Автоматические выключатели среднего напряжения могут быть включены в цепь посредством болтовых соединений с шинами или проводами, особенно на открытых распределительных устройствах. Автоматические выключатели среднего напряжения в распределительных устройствах часто имеют выдвижную конструкцию, позволяющую снимать выключатель, не нарушая соединений силовой цепи, с использованием механизма с приводом от двигателя или ручного запуска для отделения выключателя от его корпуса.

Высоковольтные [ править ]

электроэнергии Сети передачи защищаются и контролируются высоковольтными выключателями. Определения высокого напряжения различаются, но при передаче электроэнергии обычно считается, что оно составляет 72,5 кВ или выше, согласно недавнему определению Международной электротехнической комиссии (МЭК). Высоковольтные выключатели почти всегда управляются соленоидом , а защитные реле, чувствительные к току, работают через трансформаторы тока . На подстанциях схема релейной защиты может быть сложной, защищающей оборудование и шины от различных видов перегрузок или замыканий на землю.

Высоковольтные выключатели широко классифицируются по среде, используемой для гашения дуги:

Массовое масло
Минимум масла
Воздушный взрыв
Вакуум
СФ ₆
СО ₂

Из-за экологических и финансовых проблем, связанных с изоляцией разливов нефти, в большинстве новых выключателей _{SF 6} для гашения дуги используется газ .

Автоматические выключатели можно классифицировать как бак под напряжением , где корпус, содержащий механизм выключателя, находится под потенциалом сети, или как резервный бак с корпусом под потенциалом земли. Обычно выпускаются высоковольтные автоматические выключатели переменного тока с номиналами до 765 кВ. Выключатели на 1200 кВ были запущены компанией Siemens в ноябре 2011 года. ^[14] за которым последовала ABB в апреле следующего года. ^[15]

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

По состоянию на 2015 год высоковольтные автоматические выключатели постоянного тока все еще остаются предметом исследований. Такие выключатели могут быть полезны для соединения систем передачи высокого напряжения постоянного тока. ^[16]

Гексафторид серы (SF ₆ ) высоковольтный [ править ]

В автоматическом выключателе на основе гексафторида серы используются контакты, окруженные газом гексафторида серы, для гашения дуги. Они чаще всего используются для передачи напряжений и могут быть встроены в компактные распределительные устройства с элегазовой изоляцией. В холодном климате для высоковольтных выключателей используется дополнительный нагрев или различные газовые смеси за счет сжижения газа SF ₆ . В некоторых северных электросетях в ВВК надувного типа устанавливаются газовые смеси N ₂ и SF ₆ или CF ₄ и SF ₆ для гашения дуги без сжижения газа. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/4080767 . Минимальный температурный диапазон этих моделей составляет всего -50 °C для некоторых северных подстанций.

Разъединительный выключатель (DCB) [ править ]

Выключатель-разъединитель (DCB) был представлен в 2000 году. ^[17] Это высоковольтный выключатель, созданный по образцу элегазового _{выключателя} . Оно представляет собой техническое решение, в котором функция отключения интегрирована в камеру отключения, что устраняет необходимость в отдельных разъединителях. Это повышает эксплуатационную готовность , поскольку главные контакты разъединителя открытого типа требуют обслуживания каждые 2–6 лет, тогда как у современных автоматических выключателей интервал технического обслуживания составляет 15 лет. Внедрение решения DCB также снижает требования к пространству внутри подстанции и повышает надежность за счет отсутствия отдельных разъединителей. ^[18]^[19]

Чтобы еще больше уменьшить необходимое пространство подстанции, а также упростить конструкцию и проектирование подстанции, оптоволоконный датчик тока в DCB можно интегрировать подстанции (FOCS). DCB на 420 кВ со встроенным FOCS может уменьшить занимаемую площадь более чем на 50% по сравнению с традиционным решением с баковыми выключателями под напряжением с разъединителями и трансформаторами тока за счет меньшего количества материала и отсутствия дополнительной изоляционной среды. ^[20]

Углекислый газ (СО ₂ ) высоковольтный [ править ]

В 2012 году компания АББ представила высоковольтный выключатель на напряжение 75 кВ, в котором в качестве среды для гашения дуги используется углекислый газ. Углекислотный выключатель работает по тем же принципам, что и элегазовый _{выключатель} , а также может быть изготовлен как размыкающий выключатель. Перейдя с SF6 _на CO2 _, можно сократить выбросы CO2 _на 10 тонн в течение жизненного цикла продукта. ^[21]

«Умные» автоматические выключатели [ править ]

Несколько фирм рассмотрели возможность добавления мониторинга приборов с помощью электроники или использования цифрового автоматического выключателя для удаленного мониторинга выключателей. Коммунальные компании в Соединенных Штатах рассматривают возможность использования этой технологии для включения и выключения приборов, а также потенциального отключения зарядки электромобилей в периоды высокой нагрузки на электросеть. Эти устройства, находящиеся в стадии исследования и тестирования, будут иметь беспроводную возможность контролировать использование электроэнергии в доме с помощью приложения для смартфона или других средств. ^[22]

Другие выключатели [ править ]

Следующие типы описаны в отдельных статьях.

Выключатели для защиты от замыканий на землю, слишком малые для срабатывания устройства сверхтока:
- Устройство защитного отключения (УЗО) или выключатель защитного отключения (RCCB) — обнаруживает дисбаланс тока, но не обеспечивает защиту от перегрузки по току. В США и Канаде их называют прерывателями цепи замыкания на землю (GFCI).
- Устройство защитного отключения с защитой от сверхтоков ( RCBO ) — сочетает в себе функции УЗО и автоматического выключателя в одном корпусе. В США и Канаде их называют выключателями GFCI.
- Автоматический выключатель утечки на землю (ELCB). Он непосредственно определяет ток в заземляющем проводе, а не обнаруживает дисбаланс. Их больше не можно увидеть в новых установках, поскольку они не могут обнаружить каких-либо опасных условий, когда ток возвращается в землю другим путем – например, через человека на земле или через водопровод. (также называемый VOELCB в Великобритании).
Реклоузер — тип автоматического выключателя, который автоматически замыкается после задержки. Они используются в воздушных системах распределения электроэнергии , чтобы предотвратить кратковременные сбои, вызывающие длительные отключения электроэнергии.
Polyswitch (polyfuse) — небольшое устройство, которое обычно называют предохранителем с автоматическим сбросом, а не автоматическим выключателем.

См. также [ править ]

Прерыватель дугового замыкания
Отключающая способность
Анализатор автоматических выключателей
Общее ограничение цепи (CTL)
Распределительный щит (панель автоматического выключателя)
Система заземления
Прерыватель цепи замыкания на землю (GFCI)
Модуль гибридного распределительного устройства
Устройство контроля изоляции
Центр управления двигателем (ЦУП)
Сетевой защитник
Центр распределения электроэнергии (РЦП)
Защита энергосистемы
Удаленная стеллажная система
Кольцо Основной блок
Селективность (автоматические выключатели)
Stab-Lok — популярный тип автоматического выключателя, выпускавшийся с 1950 по 1990 год, который сейчас считается небезопасным.
Автоматический выключатель на основе гексафторида серы
Стабилитрон — диод, который позволяет току течь в обратном направлении (разрыв при определенном уровне напряжения, противоположный эффект).

Ссылки [ править ]

^ Роберт Фридель и Пол Исраэль, Электрический свет Эдисона: биография изобретения , издательство Университета Рутгерса, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, США, 1986 г. ISBN 0-8135-1118-6 стр.65-66
^ « Миниатюрный автоматический выключатель и бытовая техника Stotz 1920-1929», ABB, 9 января 2006 г., по состоянию на 4 июля 2011 г.» . Архивировано из оригинала 29 октября 2013 г. Проверено 4 июля 2011 г.
^ Флуршайм, Чарльз Х., изд. (1982). «Глава 1». Теория и проектирование силовых выключателей (второе изд.). ИЭПП . ISBN 0-906048-70-2 .
^ Види, Б.М. (1972). Электроэнергетические системы (Второе изд.). Лондон: Джон Уайли и сыновья. стр. 428–430 . ISBN 0-471-92445-8 .
^ «Что такое MCB и как он работает?» . Магазин предохранителей . 16 сентября 2016 г. Архивировано из оригинала 11 июля 2018 г. Проверено 11 июля 2018 г.
^ «Твердотельный автоматический выключатель» . Архивировано из оригинала 25 января 2022 г. Проверено 14 ноября 2018 г.
^ «Atom Power открывает эру цифровых автоматических выключателей – IEEE Spectrum» .
^ Родригес, Ростан; Ду, Ю; Антониацци, Антонелло; Кайроли, Пьетро (2021). «Обзор твердотельных автоматических выключателей» . Транзакции IEEE по силовой электронике . 36 (1): 364–377. Бибкод : 2021ИТПЭ...36..364Р . дои : 10.1109/TPEL.2020.3003358 . S2CID 221590105 .
^ https://web.archive.org/web/20181222212258/http://www.divtecs.com:80/data/File/papers/PDF/mvdc_full%20paper.pdf
^ Джон Мэтьюз. Введение в проектирование и анализ строительных электрических систем. Springer, 1993, 0442008740, стр. 86.
^ Хвайю Гэн, Справочник по центрам обработки данных , John Wiley & Sons, 2014, стр. 542.
^ GR Jones (редактор), Справочник инженера-электрика , Butterworth – Heinemann Ltd, 1993, стр. 25/14
^ Некоторые производители теперь предлагают однобаллонные вакуумные выключатели на напряжение до 72,5 кВ и даже 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.
^ «Siemens выпускает первый в мире элегазовый выключатель на 1200 кВ» . Архивировано из оригинала 3 июля 2013 года . Проверено 14 ноября 2011 г.
^ «ABB разработает автоматический выключатель сверхвысокого напряжения» . Коммунальные услуги Ближний Восток . 16 апреля 2012 года. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Проверено 14 августа 2012 г.
^ «Высоковольтный переключатель постоянного тока позволяет использовать суперсети для использования возобновляемых источников энергии, Обзор технологий Массачусетского технологического института» . Проверено 19 июля 2013 г.
^ «Применение автоматических выключателей-разъединителей, Майкл Факса, стр.1» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 16 мая 2013 года . Проверено 9 июля 2012 года .
^ «Выключатель-разъединитель HPL» . Архивировано из оригинала 20 февраля 2014 года . Проверено 9 июля 2012 года .
^ «Выключатели-разъединители, Руководство для покупателя и применение, стр. 10» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 5 декабря 2020 года . Проверено 15 сентября 2014 г.
^ «Выключатель-разъединитель 362–550 кВ с FOCS: маленький, умный и гибкий, стр.1» . Архивировано из оригинала 11 мая 2020 года . Проверено 3 июля 2013 г.
^ «Швейцария: компания ABB открывает новые горизонты, предлагая экологически безопасные высоковольтные выключатели» . Архивировано из оригинала 24 декабря 2019 года . Проверено 7 июня 2013 г.
^ «Умные выключатели для энергоэффективных домов» . Экономист . 2017-11-23. Архивировано из оригинала 15 января 2018 г. Проверено 15 января 2018 г.

Источники [ править ]

БС ЕН 60898-1. Электрические аксессуары — Автоматические выключатели для защиты от перегрузки по току для бытовых и аналогичных установок. Британский институт стандартов , 2003 г.

Внешние ссылки [ править ]