Почему воздушные автоматические выключатели обычно используются только в низковольтных системах?

Почему воздушные автоматические выключатели обычно используются только в низковольтных системах?

Воздушные выключатели играют важнейшую роль в современных системах распределения электроэнергии, особенно в низковольтных системах, где необходимы высокая токовая нагрузка, простота обслуживания и надежное прерывание неисправностей. Однако, несмотря на высокую эффективность воздушных выключателей в низковольтных системах, они редко используются в средне- или высоковольтных системах.

ВГуанчжоу ЭкоНьюлинк Технологическая Ко., Лтд.Мы специализируемся на интеллектуальных решениях для распределения электроэнергии для производителей распределительных щитов, EPC-подрядчиков и системных интеграторов по всему миру. Основанная в 2018 году и обладающая более чем 15-летним опытом производства, наша компания понимает, что выбор правильной технологии выключателей зависит не только от номинального тока, но и от контроля дугового разряда, характеристик изоляции, безопасности и долгосрочной надежности системы.

Так почему же автоматические выключатели обычно используются только в низковольтных системах? Ответ кроется в физических ограничениях воздуха как среды, гасящей дугу и изолирующей её.

Типичные значения напряжения и тока автоматических выключателей

Воздушные автоматические выключатели предназначены длянизковольтное, сильноточное распределение электроэнергииВ большинстве промышленных каталогов автоматические выключатели обычно имеют следующие номинальные параметры:

Именно здесь автоматические выключатели показывают наилучшие результаты. Они широко используются в:

• Главные входящие низковольтные панели

• системы защиты генератора

• Промышленные распределительные щиты

• Крупные коммерческие здания

• Центры обработки данных и критически важная инфраструктура

В EcoNewlink мы работаем с клиентами, которым требуется надежная защита от низкого напряжения в системах с высоким потреблением тока. В таких областях применения автоматические выключатели идеально подходят, поскольку они сочетают в себевысокая способность выдерживать непрерывный ток,высокая прерывающая способность, иудобный доступ для технического обслуживания.

Но как только напряжение выходит за пределы диапазона низких напряжений, задачи проектирования становятся гораздо сложнее.

Почему воздух испытывает трудности при высоком напряжении

Основная причина, по которой автоматические выключатели обычно не используются в системах среднего напряжения, проста:Воздух не является эффективной средой для прерывания тока при высоких напряжениях..

1. Прерывание дуги становится намного сложнее.

Когда автоматический выключатель размыкается под нагрузкой или при возникновении неисправности, между разделяющими контактами образуется электрическая дуга. В автоматическом выключателе эта дуга прерывается в воздухе с помощью дугогасителей, разделительных пластин и размыкания контактов.

При низком напряжении этот метод работает хорошо. Дугу можно эффективно охладить, разделить и погасить.

Однако при среднем напряжении ситуация резко меняется:

• Дуга становится длиннее и горячее.

• Риск повторного удара возрастает.

• Требуются большие зазоры между контактами.

• Дуговая камера должна быть намного больше.

• Рабочий механизм должен открываться быстрее и дальше.

Иными словами, по мере повышения напряжения энергия дуги возрастает до такой степени, что прерывание дуги на открытом воздухе становится неэффективным и нецелесообразным.

2. Требования к изоляции и зазорам быстро возрастают.

Воздух также служит изоляционной средой внутри выключателя и распределительного устройства. При низком напряжении межфазные и фазно-земные зазоры являются управляемыми.

Но как только система переходит в зону среднего напряжения, требуется следующее:

• расстояние зазора

• расстояние проникновения

• координация изоляции

• расстояние между корпусами

все показатели значительно возрастают.

Это делает пневматический выключатель намного больше, тяжелее и сложнее. Выключатель, который может быть компактным и практичным при напряжении 690 В, становится избыточно большим и неэффективным при напряжении 11 кВ или 24 кВ.

3. Размеры и механическая сложность становятся непрактичными.

Для прерывания высоких напряжений в воздухе автоматическому выключателю потребуется:

• гораздо большие дугоходы

• более дальнее расстояние контакта

• более мощные пружины или механизмы управления

• более крупные изолированные конструкции

• более прочная конструкция корпуса

В этот момент использование воздуха перестаёт быть наиболее практичным решением. Оборудование становится слишком громоздким и требует слишком много технического обслуживания по сравнению с другими доступными технологиями.

Что используется вместо этого в системах среднего напряжения?

Когда напряжение превышает примерно 1 кВ, в отрасли обычно отказываются от автоматических выключателей и используют другие технологии прерывания, разработанные специально для применений со средним и высоким напряжением.

Вакуумные выключатели (ВВУ)

Для большинства систем среднего напряжения,вакуумные выключателиявляются предпочтительным решением.

Типичный диапазон применения вакуумных выключателей:

• 3,3 кВ

• 6,6 кВ

• 11 кВ

• 24 кВ

• 36 кВ

Вакуумные прерыватели обладают существенными преимуществами:

• Отличная диэлектрическая прочность

• Быстрое затухание дуги

• Значительно меньший зазор контакта

• Компактная конструкция распределительного устройства

• Длительный срок службы механических компонентов

• Низкие требования к техническому обслуживанию

В отличие от автоматических выключателей, вакуумные выключатели прерывают дугу внутри герметичной вакуумной камеры, где нет воздуха, поддерживающего длительную плазменную дугу. Это делает прерывание среднего напряжения гораздо более эффективным и компактным.

Автоматические выключатели SF₆

При более высоких напряжениях, особенно в системах передачи электроэнергии и подстанциях,газовые выключатели SF₆часто используются.

Они подходят для:

• очень высокие требования к теплоизоляции

• высокая способность прерывания неисправностей

• компактные высоковольтные установки

Технология SF₆ по-прежнему широко распространена в высоковольтных системах, хотя экологические соображения побуждают отрасль к разработке более чистых альтернатив.

Сравнение: Почему автоматические выключатели остаются в условиях низкого напряжения

Это объясняет практическое правило, используемое во всей отрасли:

Автоматические выключатели отлично подходят для низковольтных систем с высокими токами, но при повышении напряжения вакуумные и газовые технологии становятся гораздо эффективнее.

Почему это важно в реальных проектах

Для производителей электрощитов, подрядчиков по проектированию, закупкам и строительству (EPC) и системных интеграторов понимание этой разницы имеет важное значение при проектировании надежных систем электроснабжения.

Попытка использовать неподходящую технологию автоматических выключателей может привести к следующим последствиям:

• негабаритное или неподходящее оборудование

• сниженные запасы безопасности

• сложное техническое обслуживание

• ненужные расходы

• низкая долговременная надежность

В EcoNewlink мы сосредоточены на предоставлении подходящих защитных устройств для конкретных условий электроснабжения. Наша экспертиза охватывает следующие области:Автоматические выключатели, измерители мощности, счетчики электроэнергии, трансформаторы тока, предохранители и специализированные интеллектуальные решения для распределения электроэнергии.для глобальных проектов.

Для низковольтных распределительных устройств и систем распределения электроэнергии выбор устройств защиты с соответствующими номинальными параметрами имеет решающее значение для обеспечения:

• безопасное прерывание тока короткого замыкания

• стабильная работа системы

• соответствие проектным стандартам

• долгосрочная безопасность пользователя

Заключение

Воздушные автоматические выключатели обычно используются только в низковольтных системах, поскольку воздух имеет практические ограничения как в качестве, так и в качестве выключателя.среда для гашения дугии анизоляционный материал.

При низком напряжении автоматические выключатели обеспечивают превосходную работу при распределении высоких токов. Однако при среднем и высоком напряжении дугу становится сложнее контролировать, изоляционные расстояния значительно увеличиваются, а конструкция выключателя становится слишком громоздкой и неэффективной.

Именно поэтому электротехническая промышленность полагается на:

• Автоматические выключатели для низковольтных систем

• VCB для систем среднего напряжения

• SF₆ и другие передовые технологии для применения в высоковольтных системах.

Понимание того, для чего предназначена каждая технология автоматических выключателей, помогает инженерам и покупателям принимать более безопасные, экономичные и надежные решения при проектировании современных систем распределения электроэнергии.

Часто задаваемые вопросы

1. Для какого диапазона напряжений обычно используется автоматический выключатель?
Воздушные автоматические выключатели обычно используются в низковольтных системах переменного тока, как правило, от 400 до 690 В, а в некоторых случаях до 1000 В.

2. Почему автоматические выключатели с защитой от перенапряжения не распространены в системах среднего напряжения?
Поскольку воздух менее эффективен для прерывания дуг высокого напряжения, а автоматический выключатель потребовал бы гораздо больших контактных зазоров, изоляционных расстояний и габаритов.

3. Какой автоматический выключатель обычно используется вместо автоматического выключателя при напряжении 11 кВ или 24 кВ?
Вакуумные автоматические выключатели являются стандартным выбором для большинства систем среднего напряжения в этом диапазоне.

4. В чем главное преимущество ACB?
Высокая токовая нагрузка, высокая отключающая способность в низковольтных системах, ремонтопригодность и пригодность для распределения электроэнергии по основным входящим сетям.

5. Сохраняют ли автоматические выключатели свою актуальность в современных электрических системах?
Да. Они остаются ключевым защитным устройством в низковольтных распределительных устройствах промышленных предприятий, коммерческих зданий, генераторов и объектов критической инфраструктуры.

6. Каким образом EcoNewlink поддерживает проекты по строительству низковольтных распределительных сетей?
Мы предлагаем комплексные интеллектуальные решения для распределения электроэнергии, включая автоматические выключатели, счетчики, трансформаторы тока, предохранители, а также оказываем индивидуальную поддержку OEM/ODM-производителям для производителей электрощитов и заказчиков, работающих по схеме EPC (проектирование, закупка и строительство).