У пошуках рішення для використання найкращої середовища при здійсненні гасіння дуги, яка виникає між контактами комутаційних пристроїв, енергетики в 70-х роках минулого століття прийшли до парадоксального висновку - чому б взагалі не позбутися від дуги замість вдосконалення середовища для її гасіння? Наукові дослідження в цій області швидко перейшли в стадію виробництва. Вакуумні вимикачі виявилися конструктивно простіше і надійніше своїх побратимів. І все це при тому, що деякі характеристики вакуумних вимикачів значно перевершують інші типи апаратів.
Пристрій найпростішої ВДК є циліндр, виконаний з кераміки і закритий металевими фланцями з торців. Торцевої нерухомий контакт з'єднується з одним їх фланців, а рухливий контакт з'єднується за допомогою сифона з іншим фланцем. У момент розбіжності контактів провідним середовищем для дуги є міст з металу, який випаровується з поверхні контактів. Дуга продовжує горіти до моменту першого переходу струму через нуль. У цей момент дуга гасне. Невисока щільність парів в вакуумі забезпечує дуже високу швидкість дифузії зарядів згаслої дуги. Через 10 мск після подолання струмом нуля, між контактами відбувається відновлення міцності вакууму, яка доходить 100 МВт / м. Так, апарат при всій своїй уявній простоті чудово працює при великих швидкостях відновлення напруги і з великим успіхом застосовується при відключенні навантаження ємнісного типу.
Перші зразки вакуумних вимикачів стали з'являтися ще в кінці 70-х роках минулого століття. Однак деякі недоліки конструкції сильно сповільнили впровадження цих апаратів. Справа в тому що склад, з якого були зроблені контакти вакуумних камер не давав конденсації плазми парів металу в камері пристрою з належною швидкістю, і була велика ймовірність того, що дуга буде запалено повторно з властивою ескалацією напруги при відключенні загальмованих або неразвернутих електричних двигунів. Після появи сучасних обмежувачів перенапруг нелінійного типу ця проблема була знята. Але, ситуація, звичайно ж, породила недовіру до інноваційної розробки з боку техніків, які є досить консервативною публікою.
Іншою причиною неприйняття експлуатаційників стали перенапруги, які були викликані великим зрізом струму в перших партіях вакуумних апаратів при відключенні навантаження індукційного типу. У цих моделях вимикачів для виготовлення контактів використовувався вольфрам. Перевага цього металу у вигляді тугоплавкости, а також мала стираність виготовлених з нього контактів нівелювалися великим контактним опором і різким спадання щільності парів металу при наближенні струму до нуля. З'являвся зріз струму і виникало перенапруження на індуктивне навантаження. Ситуація була вирішена за допомогою застосування сплавів на мідній основі, легованої різними добавками, а саме, хромом. В даний час кратність перенапруги, яке викликається при комутації вакуумними апаратами не більш кратності інших моделей вимикачів.
Вже давно вирішена проблема перенапруг, але за нею ще дуже довго тягнувся шлейф, який був викликаний і консерватизмом електротехніки, і підігрівається штучно виробниками елегазових пристроїв, які почали атаку на ринок приблизно в той же самий час, що і «вакуумники». Протягом довгого часу виробники вакуумних апаратів були в положенні боку, яка зайняла оборонні позиції. Хоча, це час давно вже пішло, і вакуумні апарати правлять на напружених 6-10 кВ безроздільно, а в останні кілька років і сегмент 35 кВ був ними «прибраний до рук». Тепер дискусія перемістилася в сферу генераторних вимикачів. Причому прихильники використання елегазових генераторних систем знову апелюють до отримання можливості перенапруг при комутації ланцюга генератора вакуумними апаратами.
Обмеження по потужності відключення для сучасних ВДК обмежує застосування вакуумних апаратів на генераторному напрузі. В даний час технічно цілком виправдано створення вимикача 10 кВ на номінальний струм відключення до 63 кА і номінальний струм 4000-5000 А. Фактично, такий вимикач вже розроблений і виробляється на «Нижньотуринському електроапаратний завод», який входить в холдинг «Високовольтний союз». Цей вимикач пройшов випробування згідно з ГОСТ 687-78 і здійснюються його поставки замовникам в якості нового генераторного або вступного вимикача, а також, як заміну виробили свій ресурс генераторних вимикачів МГГ-10 маломасляний типу.
Одним з головних параметрів, який впливає на забезпечення надійності відключення вакуумним вимикачем, є первинна швидкість відновлення електропрочності в междуконтактном проміжку ВДК після гасіння дуги промислової частоти. Компанія Siemens - виробник ВДК, які застосовуються в вимикачах ВГГ-10, гарантує не менше 4,8 кВ / мкс. При подібних величинах повторних запалень дуги, не буде і ескалації напруги. Крім того, не слід забувати і про використання нелінійних обмежувачів. Допустимий рівень в ланцюзі генератора повинен визначатися випробувальним напругою, яке регулюється по ГОСТ 1516.1 і становить 4,5 Uф. При цьому ОПН обмежує коефіцієнт допустимого перенапруження в межах 2,5-3,4. Установка у блочного трансформатора конденсаторів спричиняє зниження величини перенапруг і фактично обмежує швидкість повернення напруги на контактах ВДК до початкових значень, що забезпечує якісне гасіння дуги апаратом.
Виходить, немає будь-яких передумов «звинувачувати» вакуумні апарати в нездатності коммутировать генераторні ланцюга з належним рівнем надійності. Пропозиції перш провести дослідження, і лише потім пустити вакуумні генераторні вимикачі в експлуатацію, представляються також некоректними. Новітні вакуумні генераторні апарати не поступаються за своїми характеристиками елегазовим пристроїв, а по ряду характеристик і кілька перевершують їх. Крім того, якщо вартість вимикача в співвідношенні з ціною генератора не грає важливої ролі, то збільшений комутаційний ресурс, як під навантаженням, так і механічний, є серйозним аргументом за застосування вакуумних вимикачів, особливим чином в ланцюгах енергоблоків ГАЕС і ГЕС.
Мітки: вакуумні вимикачі , ВДК , ГАЕС , ГЕС , перенапруження , елегазові пристрої , електрика