Technologie

Zalety napędu magnetycznego w wyłączniku próżniowym typu VCB wykorzystywanym w rozdzielnicach „MILE” produkcji ELTAR ENERGY

opublikowany przez redakcja 26 kwietnia 2017 0 komentarzy

Wyłączniki próżniowe z napędem magnetycznym typu VCB (Shell/ISM_LD) są standardowo stosowane w rozdzielnicach SN typu MILE produkcji ELTAR ENERGY. Wyłączniki posiadają atesty laboratorium KEMA w Holandii, High – Power Laboratory w Arnheim oraz certyfikat przydatności do stosowania w energetyce polskiej wydany przez Zakłady Pomiarowo – Badawcze „Energopomiar” w Gliwicach. Wykonanie Shell – posiada certyfikat wydany przez Instytut Elektrotechniki w Warszawie.
Stosowany w rozdzielnicach „MILE” produkcji ELTAR ENERGY – wyłącznik VCB opracowano w oparciu o najnowsze rozwiązania z zakresu techniki łączeniowej i elektronicznych urządzeń sterowania. Zapewniają one szybkość i pewność działania wyłącznika, co zwiększa bezpieczeństwo personelu w czasie eksploatacji rozdzielnicy.
Rozdzielnice wyposażone w wyłączniki z napędem magnetycznym ze względu na bardzo krótkie czasy wyłączania pozostają bezkonkurencyjne w porównaniu ze swoimi tradycyjnymi odpowiednikami z napędami zasobnikowymi.
Między innymi z tego powodu cieszą się one taką popularnością w Ameryce Północnej, Australii, Azji i Europie Południowo-Wschodniej. Jednak w Polsce w rozdzielnicach SN są preferowane wyłączniki o napędzie zasobnikowo – sprężynowym.

Podstawowe informacje o rozdzielnicy MILE

  • Klasyczna, 2- członowa, 4 przedziałowa, wg PN-EN 62271-200 – klasa PM, klasa dostępności do przedziałów LSC2B;
  • Parametry znamionowe i zwarciowe dla dystrybucji (primary distribution);
  • Łukochronna, odporność rozdzielnicy na skutki działania łuku dla wszystkich przedziałów średniego napięcia w czasie co najmniej 1 sekundy do 31,5kA – klasa AFLR
  • Przebadana w KEMA i CESI, certyfikat IEL;
  • Niezawodna konstrukcja mechaniczna, wyposażona w system ośmiu blokad;
  • Wyposażona w klapy wydmuchowe pozwalają na uwolnienie gorących gazów z każdego przedziału w przypadku zwarcia łukowego w jego wnętrzu, czujniki błysku do współpracy z automatyką zabezpieczeniową, system wyłączników krańcowych zamocowany na klapach wydmuchowych;
  • Unikalna dzięki zastosowaniu wyłącznika z napędem magnetycznym;
  • Możliwe jest wyposażenie w klasyczne wyłączniki o napędzie zasobnikowo-sprężynowym;
  • Możliwość dobudowy i rozbudowy standardowo oferowanych modeli np. nad polem zasilającym lub sprzęgłowym, pola pomiaru napięcia z przekładnikami napięciowymi lub uziemnika szyn, co przy niezmienionej funkcjonalności rozdzielnicy daje oszczędność miejsca.

W rozdzielnicach MILE możemy zastosować jako urządzenia automatyki zabezpieczeniowej:

  • zabezpieczenia z funkcją programowalnego sterownika polowego:
  • REF (ABB),
  • MiCOM VAMP (Schneider Energy),
  • iZAZ (ZAZ-En),
  • Ex-BEL ( Apator-Elkomtech)
  • MUPASZ (ITR),
  • CZAZ (KES),
  • CZIP-PRO (Relpol-Polon),

Inne zabezpieczenia, dedykowane funkcji pola, dodatkowe układy:

  • zabezpieczenia łukochronne ZŁ (Energotest), 
  • układy przełączania zasilania (SZR/PPZ)

Rozdzielnice MILE produkcji ELTAR ENERGY

W związku z tym chcielibyśmy przedstawić zalety wyłącznika próżniowego z napędem elektromagnesowym, stosowanego standardowo w produkowanych przez Eltar-Energy rozdzielnicach średniego napięcia „MILE”.

Charakterystyka ogólna, konstrukcja wyłącznika

W produkowanych przez ELTAR ENERGY rozdzielnicach „MILE”, stosowane są wyłączniki próżniowe najnowszej generacji z unikalnym napędem elektromagnesowym, gwarantującym bezawaryjne działanie wyłącznika dla
150 000 zadziałań.
Prawidłową pracę wyłącznika próżniowego z napędem magnetycznym typu VCB, zapewniają dwa główne zespoły : łączeniowy i sterowniczy.
Zespół łączeniowy o opatentowanej konstrukcji składa się z trzech jednofazowych modułów wyłączających, z których każdy jest wyposażony w napęd elektromagnesowy. Każdy biegun wyłącznika jest zabudowany w oddzielnej komorze próżniowej, które są umieszczone w osłonach elektroizolacyjnych z tworzywa polimerowego, co zwiększa wytrzymałość dielektryczną aparatu.
Bieguny wyłącznika są sprzęgnięte mechanicznie przy pomocy wału synchronizującego, którego zadaniem jest:

  • Synchronizacja momentu przełączenia styków głównych wyłącznika,
  • Przełączenie styków pomocniczych,
  • Umożliwienie mechanicznego zablokowania pracy napędu.

Podwójna synchronizacja działania modułów: elektryczna i mechaniczna gwarantuje jednoczesność ich działania.

Komora próżniowa i napęd elektromagnesowy są umieszczone na przeciwległych końcach obudowy elektroizolacyjnej. Styk nieruchomy komory próżniowej jest połączony z zaciskiem górnym bieguna. Zwora i trzpień napędu elektromagnesowego są sztywno połączone z dolnym stykiem komory próżniowej przy pomocy ruchomego izolatora prowadzącego, znajdującego się wewnątrz obudowy elektroizolacyjnej w środkowej jej części. Elementy te są usytuowane w jednej osi ze sprężynami otwierającą i dociskową. Takie rozwiązanie przeniesienia napędu zapewnia prostoliniowy ruch w obu kierunkach i wyklucza konieczność stosowania skomplikowanych układów mechanicznych, występujących w napędach zasobnikowych. Styki zespołu łączeniowego w komorach próżniowych są elektrycznie połączone z zaciskami. Zaciski są przeznaczone do podłączeń szyn lub ramion złącz styków tulipanowych.

Zadaniem mikroprocesorowego zespołu sterowniczego jest kontrola blokad łączeniowych przy działaniu zespołu łączeniowego na załączanie oraz współpraca z zabezpieczeniami pola przy działaniu zespołu łączeniowego na wyłączanie pola. W zespołach sterowniczych są zabudowane kondensatory: załączający i wyłączający. Zamykanie i otwieranie styków głównych odbywa się przy użyciu energii zmagazynowanej w kondensatorach odpowiednio: załączającym i wyłączającym. Zespół sterowniczy umożliwia optymalne sterowanie napędem elektromagnesowym, niezależnie od zasilania zewnętrznego i czynników środowiskowych. Kontroluje w sposób ciągły obwody sterowania wyłącznika. Może być zasilany dowolnym napięciem pomocniczym. W przypadku zaniku napięcia pomocniczego do sterowania wyłącznikiem współpracującym z zespołem sterowniczym typu CM można wykorzystać baterię, podłączaną do wejścia „zasilanie awaryjne”. Ponadto jest możliwe autonomiczne zasilanie modułu sterowniczego z obwodów przekładników prądowych w celu uniezależnienia się od możliwego zaniku napięcia pomocniczego.

Czas zadziałania modułu sterującego najnowszej generacji typu CM16, współpracującego z wyłącznikiem próżniowym z napędem magnetycznym został skrócony do 4 ms, co pozwala na wyłączenie w czasie do
20 ms po otrzymaniu sygnału wyzwalającego z zabezpieczenia przeciwłukowego z optycznymi sensorami. Czas ten jest równy pojedynczemu okresowi cyklu o częstotliwości 50 Hz.
W tych samych warunkach wyłączniki o napędzie zasobnikowo-sprężynowym potrzebują do 5 cykli (100ms).

Charakterystyka działania

Załączanie

Zestyk komory próżniowej jest w pozycji „otwarty” przez sprężynę otwierającą napędu. Elementem pośredniczącym między trzpieniem napędu, a stykiem ruchomym komory jest ruchomy izolator o budowie labiryntowej. Zamknięcie styków komory następuje po przepuszczeniu przez cewkę napędu impulsu prądowego. Źródłem impulsu jest zespół kondensatorów załączających, umieszczony w zespole sterowniczym. W obwodzie załączania są wykorzystane dwa kondensatorów o różnej pojemności. Pierwszy o mniejszej pojemności podłączony jest do cewki napędu w czasie pierwszych 20 ms
procesu załączania, gdy zwora pozostaje nieruchoma i znajduje się w pozycji otwartej. Wstępny impuls prądu płynący przez cewkę, ma za zadanie zmniejszyć prądy wirowe powstające w napędzie w czasie przemieszczania się zwory, by tym samym ograniczyć ilość energii wymaganej do zamknięcia zestyku. Rozładowanie drugiego kondensatora o większej pojemności inicjuje ruch zwory.
Prąd płynący przez cewkę wytwarza strumień magnetyczny w szczelinie pomiędzy rdzeniem, a zworą magnetowodu. W wyniku wzrostu prądu następuje zwiększenie strumienia magnetycznego, a przez to wzrost oddziaływania elektromagnetycznego rdzenia na zworę, aż do zrównoważenia siły pochodzącej od sprężyny otwierającej. Zwora, izolator oraz styk ruchomy zaczynają się przemieszczać do góry, ściskając równocześnie sprężynę otwierająca. W ostatniej fazie ruchu następuje dociśnięcie zwory do rdzenia. Równocześnie prąd cewki magnesuje magnes trwały do poziomu, w którym po zaniku prądu cewki wytworzony strumień utrzymuje zworę w górnej pozycji. W tym przypadku działa tzw. zatrzask magnetyczny.
Strumień wytwarzany przez magnes zapewnia trwałe zamknięcie zestyku nawet w warunkach wibracji lub udarów mechanicznych. Zostało to potwierdzone szeregiem badań.
Podczas ruchu zwory sprężyna otwierająca ulega ściśnięciu, tym samym wyłącznik jest gotów do wykonania operacji otwarcia.
Podczas operacji zamykania, wał synchronizujący obraca się o 30°, powodując przestawienie wskaźnika położenia i przełączanie zestyków pomocniczych. Po obrocie wału wyłącznik jest również przygotowany do ewentualnego ręcznego wyłączenia i mechanicznego zablokowania napędu.

Wyłączanie

W celu wyłączenia pola, przez cewkę napędu elektromagnesowego przepuszczany jest prąd o przeciwnym kierunku, pochodzący z kondensatora wyłączającego obwodu otwierania. Przepływający przez cewkę prąd powoduje rozmagnesowanie magnesu trwałego. Siły sprężyn, przezwyciężając siłę przyciągania wytworzoną przez magnes trwały, powodują gwałtowne przemieszczenie zwory w przeciwne skrajne położenie. Uzyskane przyspieszenie zwory zapewnia krótki czas wyłączania rzędu 15-20 ms. Szybkość przestawiania styku ruchomego zapewnia dużą zdolność łączeniową komory. Po przemieszczeniu się w skrajne położenie zespół ruchomy: zwora, izolator prowadzący oraz styk ruchomy jest utrzymywany w położeniu „otwarty” przez sprężynę otwierającą. Podczas operacji otwierania wał synchronizujący obraca się o 30°, powodując przestawienie wskaźnika położenia i przełączanie zestyków pomocniczych. Po obrocie wału wyłącznik jest przygotowany do mechanicznego zablokowania.
Maksymalna, szczytowa wartość wytwarzanej siły przekracza 2000 N. Zapewnia to łatwe przerywanie mikrołuków, mogących pojawić się podczas otwierania prądu zwarciowego.

Otwieranie ręczne

Zespół łączeniowy może być przestawiony w stan otwarcia przez wymuszony z zewnątrz obrót wału synchronizującego. Otwarcie ręczne wyłącznika następuje po przekręceniu wałka blokady w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara z pozycji „odblokowany” do pozycji „otwarty i zablokowany”.

Mamy nadzieję, że opisane powyżej unikalne cechy i niezawodność rozwiązań stosowanych w rozdzielnicach MILE zachęcą Państwa do nawiązania współpracy z naszą firmą. Więcej na stronie www.eltar-energy.pl

Warto zobaczyć

Zostaw komentarz