В настоящее время повсеместно проводится замена масляных и элегазовых выключателей на выключатели вакуумные. Данный тип коммутационной аппаратуры предназначен для защиты силовых цепей от токов короткого замыкания и перегрузки на различных ступенях напряжения от 10 кВ до 220 кВ. Причины замены оборудования обусловлены не только эксплуатационным износом и моральным устареванием. Масляные выключатели имеют достаточно небольшой ресурс отключений, необходимо контролировать уровень масла, а также устанавливать мощные электроприводы для обеспечения требуемой скорости срабатывания. Кроме того, имеется вероятность возникновения взрыва во время процесса отключения.
В свою очередь элегазовые выключатели способствуют развитию парникового эффекта, их сложно производить и обслуживать. Выключатели данного типа достаточно дороги, требуют контроля за использованием элегаза, а также предъявляют высокие требования к качеству закачанного газа.
Преимущества, которыми обладают вакуумные выключатели, следующие:
1. Экологическая безопасность.
2. Большое число коммутаций.
3. Малые затраты на эксплуатацию.
4. Простота конструкции.
5. Высокая надежность.
6. Небольшие размеры.
7. Взрыво- и пожаробезопасность.
8. Отсутствие шумового загрязнения.
К недостаткам вакуумных выключателей можно отнести:
1. Относительно малые номинальные токи и токи отключения.
2. Вероятность коммутационных перенапряжений.
Разработкой вакуумных коммутационных аппаратов занимается целый ряд стран, таких как Япония, Китай, Россия и т.д.
Вакуумный выключатель может быть представлен в баковом и колонковом исполнении. В первом случае роль изоляции играет сухой воздух, который закачивается под давлением. Данная конструкция позволяет сделать выключатель вакуумный абсолютно безопасным для окружающей среды. Важнейшей особенностью баковой конструкции является то, что во время демонтажа нет необходимости в сборе газа изоляционной среды.
Вакуумный выключатель может иметь один и более разрывов, приходящихся на один полюс. Это значит, что электрическая цепь будет прерываться в нескольких местах, для того чтобы гашение возникающей электрической дуги происходило эффективнее.
Давление сухого воздуха равняется 5 атмосферам, поскольку при больших значениях дугогасительная камера, которая установлена в вакуумный выключатель, может потерять свою устойчивость и непоправимо деформироваться. Тем не менее, считается, что баковый вакуумный выключатель получил более широкое распространение, чем выключатель колонковой конструкции.
Процесс гашения электрической дуги в вакуумном выключателе происходит следующим образом: в вакуумной дугогасительной камере продольное магнитное поле накладывается на проходящую дугу. Это создает эффект так называемого продольного магнитного дутья, за счет чего происходит увеличение длины дуги. Как известно, чем больше длина дуги, тем проще ее погасить. В связи с этим напряжение электрической дуги имеет большое влияние на размеры выключателя, поскольку чем выше напряжение, тем больше размеры дугогасительной камеры и, следовательно, тем большие габариты должна иметь вся установка в целом.
Размыкание электродов осуществляется пружинным приводом, взвод пружины которого осуществляется при помощи электромагнита.
