Новые вакуумные выключатели с кремнийорганической изоляцией 

Коммутационные аппараты необходимы для обеспечения нормального функционирования систем электроснабжения. Появившись на заре энергетической эры, они постоянно совершенствовались: разрабатывались новые технологии и методы гашения электрической дуги, появлялись материалы с уникальными свойствами – все это и предопределило постепенный переход от громоздких, небезопасных и сложных в эксплуатации масляных выключателей к современным и более эффективным вакуумным системам. Этот принципиальный подход имеет ряд неоспоримых преимуществ: компактность, что позволяет использовать его в ограниченном пространстве, а также простота и высокая надежность конструкции. Благодаря этому устройства данного типа уже всецело используются на напряжениях 6 и 10 кВ, и высокими темпами внедряются в схемы распределительных устройств на класс напряжения 35 кВ.

Революционным решением, подразумевающим еще более широкое применение вакуумных выключателей, является внедрение новых материалов для полюсной изоляции. Технология предлагает полный отказ от масляной изоляции вводов. Последнее поколение коммутационных аппаратов для применения в открытых распределительных устройствах (ОРУ) 35 кВ, использующих в качестве дугогасящего устройства вакуумные камеры, имеет полимерную изоляцию полюсов с кремнийорганическим покрытием.

Однако данная система нашла свое применение не сразу.

Первоначально вакуумные аппараты комплектовались масляными вводами с изоляцией из фарфора. На следующем этапе от масла решили отказаться. Вместо этого в качестве внутреннего изоляционного слоя стали применять полимерные эпоксидные смолы (стеклопластик). Но наружное покрытие пока осталось керамическим (фарфоровым).

До последнего времени электротехнический фарфор являлся одним из наиболее часто применяемых изоляторов. Это проверенный временем материал, обеспечивающий высокую электрическую прочность. Но он является достаточно хрупким и не обеспечивает необходимую стойкость при различного рода механических воздействиях. К тому же материал обладает высокой плотностью, что сказывается на массе готовых электрических аппаратов и влечет за собой дополнительные затраты на транспортировку и установку, а также предполагает усиление несущих элементов конструкции. Сам по себе напрашивается вывод о целесообразности замены фарфоровой изоляции.

Поэтому на следующем этапе решили отказаться от керамики для изоляции полюсов. Ведь по электрической прочности стеклопластик показывает схожий с диэлектрической керамикой результат, но обладает гораздо большей механической прочностью: ему не присуще растрескивание при резких температурных перепадах (очень характерных для нашей страны), он более устойчив к ударам и изгибам. Поэтому для обеспечения необходимой жесткости конструкции требуется меньшее количество эпоксидного компаунда, что, в сочетании с более низкой по сравнению с фарфором удельной массой, сильно сказывается на массогабаритных показателях готовой продукции. Все это является неоспоримыми доводами в пользу использования стеклопластика в устройствах для установки в помещениях.

Однако при открытой установке, незащищенный компаунд, подверженный влиянию солнечной радиации, а также различных погодных условий, довольно быстро деградирует: углерод, входящий в его состав, при эрозии может образовывать на поверхности изолятора так называемые треки – проводящие мостики.

Поэтому для сохранения изоляционных и механических свойств компаунда, необходимо создание специального защитного покрытия. Таковым стала резина (каучук) на кремнийорганической основе. Кремний и самостоятельно, и в связи кислородом обладает хорошими диэлектрическими свойствами. А в данных соединениях его атомы замещают углерод. При этом каучук пожаробезопасен, термостабилен, безвреден для человека и обладает хорошими пластическими свойствами.

Поэтому изоляция дугогасящего устройства представляет собой слоеный «пирог» из эпоксидной основы с защитным внутренним и внешним покрытием из кремнийорганического каучука. Ребра изолятора стали тоньше, их количество возросло, а это позволило снизить вес и габариты конструкции.

Очистка поверхности изолятора вакуумного выключателя от токопроводящих элементов производится атмосферными осадками. Так как при наружной установке коммутационного аппарата возможна конденсация воды на внутренней стороне изолятора, то вводы подлежат обязательной герметизации, а внутренний слой каучука покрывается гидрофобной пленкой и плотно прилегает к конструкционным деталям.

Инновационное производство вакуумных выключателей для ОРУ 35 кВ со слоевой эпоксидной и кремнийсиликатной изоляцией освоено также и в Российской Федерации. И, как показывает практика, данные устройства проявляют высокие эксплуатационные характеристики для всех климатических регионов от Сочи до Ямала, что очень важно для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей во всех уголках нашей необъятной страны.