Технические характеристики ВМГ133

Горение дуги в высоковольтном выключателе одновременно вызывает два процесса: ионизации и деионизации, которые противоположны друг другу. Если в процессе ударной и термической ионизации скорость образования ионов, равна скорости исчезновения ионов, которое происходит вследствие рекомбинации и диффузии, то в такой дуге будет существовать баланс ионов и следовательно она будет устойчивой. Таким образом гашение дуги и успешность отключения тока короткого замыкания будет зависеть от протекания двух процессов, это восстановление электрической прочности дугового промежутка, и восстановления напряжения на контактах высоковольтного выключателя. Следовательно, для того, чтобы дуговой промежуток не был повторно пробит восстанавливающимся напряжением, необходимо как можно быстрее устранить из него заряженные частицы, то есть деионизировать его. Защитная среда одновременно с дугогашением обеспечивает и диэлектрическую прочность промежутка между контактами в отключенном положении, от чего зависит и величина хода контактов.

4. Масляные выключатели ВМГ-133 предназначены для коммутации под нагрузкой электрических цепей трехфазного тока с номинальным напряжением 10 кВ и применяются для внутренней установки в ЗРУ на ячейки КСО и КТП типа К-42. Выключатели маломасляные горшковые ВМГ133 относятся к типу малообъемных и выпускаются в следующих исполнениях: ВМГ-133-II напряжением до 10кВ, 600А, 350 мВА; ВМГ-133-III напряжением до 10кВ, 1000А, 350 мВА.

Технические характеристики ВМГ133

§ Номинальное напряжение - 10кВ

§ Наибольшее рабочее напряжение - 11,5кВ

§ Номинальный ток выключателя ВМГ-133-II - 600А

§ Номинальный ток выключателя ВМГ-133-III - 1000А

§ Номинальный ток отключения при 6; 10кВ - 20кА

§ Ток термической стойкости при t-1с. - 30кА

§ Ток термической стойкости при t-5с. - 20кА

§ Мощность отключения при напряжении 6кВ - 200мВА

§ Мощность отключения при напряжении 10кВ - 350мВА

§ Время включения выключателя с приводом ПЭ-11 - 0,3с

§ Время отключения выключателя с приводом ПЭ-11 - 0,1с

§ Масса выключателя ВМГ-133-II-630 - 190 кг

§ Масса выключателя ВМГ-133-III-1000 - 200 кг

§ Масса масла для выключателя - 10 кг

Рисунок.1Конструкция выключателя

Конструкция и основные размеры выключателя ВМГ-133 указаны на рисунке 1. Каждый выключатель состоит из сварной рамы 8, к нижней части которой болтами М12 прикреплены три сдвоенных опорных изолятора 9. На изоляторы подвешены цилиндры 1. В верхней части рамы расположен вал 10 с приваренными к нему тремя двуплечими рычагами 4. Для установки рычага дистанционной передачи привода вал выведен консольно в обе стороны рамы. Выключатель включается поворотом вала на угол около 54°. К коротким плечам крайних рычагов вала прикреплены две работающие на растяжение пружины 7, которые служат для отключения выключателя и удержания его в отключенном положении.

В верхней части рамы установлен пружинный буфер 5, предназначенный для смягчения ударов при включении выключателяи для создания необходимой скорости отключения в момент размыкания контактов. Движение от рычагов вала к токоведущим стержням 2 передается фарфоровыми тягами 5. Для крепления выключателя к стене или к поддерживающей конструкции в опорных угольниках рамы имеются четыре отверстия M16 под болты.

Выключатели ВМГ-133-20-630 и ВМГ-133-20-1000 возможно использовать с электромагнитным приводом ПЭ-11 и ручным автоматическим приводом ПРБА. При соединении выключателя с приводом ПЭ-11 необходимо:
а) насадить рычаг на вал выключателя; б) установить механизм привода в положение «Включено» и на его вал насадить рычаг под углом 30° к вертикали; в) проверить правильность углов насадки рычагов и закрепить их установочными болтами; г) просверлить в рычагах совместно с валами отверстия под конические штифты диаметром 8X60 мм, развернуть их конической разверткой и установить штифты; д) перевести механизм привода в положение «Отключено» и соединить рычаги привода и выключателя тягой дистанционной передачи. Регулировать выключатель ВМГ133-20-1000

 

Трехполюсные маломасляные выключатели серии ВМП-10 (выключатель масляный подвесной) изготавливаются трех разновидностей: обычные для работы в нормальных климатических условиях; тропические для работы в районах с тропическим климатом; усиленные в обычном и тропическом исполнениях (к обозначению добавляется «У»), Выключатели серии ВМП-10 по своим габаритам и установочным размерам подразделяются на два типа: выключатели типов ВМП-10; ВМП-10У; ВМП-10Т (рис. 1) для применения в стационарных распределительных устройствах типа КСО, имеющих большую ширину в сравнении с КРУ выкатного исполнения, и выключатели типов ВМП-10К; ВМП-10КУ; ВМП-10КТ; ВМП-10КТУ (рис. 2) для применения в КРУ с выкатными тележками, на которых устанавливается выключатель (в обозначении этих выключателей добавляется индекс «К»). Этот выключатель имеет меньшие основные размеры по ширине за счет сокращенного расстояния между полюсами фаз, в этом случае выключатель укомплектовывается изоляционными междуфазными перегородками. Оба типа выключателей имеют варианты исполнения по номинальным токам. Основные технические данные выключателей серии ВМП-10 приведены в табл. 1. Выключатели серии ВМП-10 относятся к жидкостным трехполюсным выключателям высокого напряжения с малым объемом дугогасящей жидкости (трансформаторного масла).

Рис. 2. Выключатель серии ВМП-10 (ВМП-10У, ВМП-10Т).
1 — полюс; 2 — изолятор; 3 — рама; 4 — изоляционная тяга; 5 — главный вал; 6 — масляный демпфер; 7 — болт для заземления М10; 8 — площадка для крепления первичного разъединяющего втычного контакта (площадка для токосъема не предназначена и для этих целей не используется).

 

Номинальный ток выключателя, А	Размеры, мм
А	Б	В	Г	Д
		М12		Ø 13
1000(630*)		М16		Ø 17
1500(1000*)		М16		Ø 17

 

Выключатели МГГ служат для коммутации в цепях генераторов переменного тока напряжением 10 кВ при частоте тока 50 и 60 Гц. Выключатели снабжены электромагнитными приводами, тип которых определяется параметрами выключателей.

Структура условного обозначения

МГГ-10-Х-Х К Х3:
М - маломасляный;
Г - генераторный;
Г - горшковый;
10 - номинальное напряжение, кВ;
Х - номинальный ток, А;
Х - номинальный ток отключения, кА;
К - предназначен для установки в КРУ (при установке вне КРУ
индекс К опускается);
Х3 - климатическое исполнение (У, Т) и категория размещения 3.

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ПРИВОДОВ

	ПЭ-21У3	ПЭ-21Т3	ПЭ-21АУ3	ПЭ-21АТ3
Номинальное напряжение силовой цепи, В	110/220
Пределы оперативной работы по напряжению на зажимах обмоток от номинального напряжения, %:
включающего электромагнита	85–110
отключающего электромагнита	65–120
Установившееся значение потребляемого тока, А, не более:
включающего электромагнита:
при 110 В		–	–	–
при 220 В
отключающего электромагнита:
при 110 В	7,0	–	–	–
при 220 В	3,5	3,5	3,5	3,5

 

В выключателе используются дугогасительные камеры встречно-поперечного дутья. Устанавливаются две камеры на полюс. В связи с большими номинальными токами используется сдвоенная контактная система (главных и дугогасительных контактов)

Рис. 3. Общий вид выключателя МГГ-10 на 45 кА
1 - рама;
2 - перегородка;
3 - штанга;
4 - цилиндр;
5 - газоотвод;
6 - траверса;
7 - изолятор опорный;
8 - болт заземления;
9, 10 - рычаги;
11 - маслопускная пробка

Маломаслянные выключатели МГ-10 и МГ-20.6-20кВ, 2000-8000 А, 1800-7000 МВт устанавливаютсяв качестве генераторных выключателей. Каждый полюс выключателя имеет два разрыва.

 

6. Выключатели маломасляные серии ВМТ предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах, а также для работы при АПВ в сетях тр¸хфазного переменного тока частоты 50 и 60 Гц с номинальным напряжением 110 и 220 кВ.
Выключатели соответствуют требованиям ТУ16-674.047-87 и ГОСТ 687-78.
Серия ВМТ включает в себя следующие типоисполнения выключателей: ВМТ-110Б-25/1250 УХЛ1; ВМТ-220Б-25/1250 УХЛ1;
ВМТ-110Б-25/1000 Т1;ВМТ-220В-25/1000 Т1;
ВМТ-110Б-40/2000 УХЛ1; ВМТ-220-40/2000 УХЛ1; ВМТ-110Б-40/1600 Т1;ВМТ-220Б-40/1600 Т1.
Выключатели управляются унифицированными пружинными приводами типа ППрК-1400 (на ток отключения 25 кА) и ППрК-1800 (на ток отключения 40кА).
Выключатели обладают следующими достоинствами: простотой и над¸жностью конструкции; малыми массой и габаритами, что позволяет устанавливать выключатель на облегченных фундаментах; высокой заводской готовностью, что позволяет производить простой и быстрый монтаж; л¸гким доступам к контролируемым элементов механизмов, к контактам и камерам и минимальный объ¸м работ при их замене; автономностью, обусловленной применением пружинного привода, - не требуется мощный источник питания, при отсутствии электропитания привод для первого включения может быть подготовлен вручную; высоким механическим ресурсом; высокой коммутационной износостойкостью, стабильными коммутационными характеристиками во вс¸м диапазоне отключаемых токов, отключают токи ненагруженных и одиночных конденсаторных батарей с глухозаземл¸нной нейтралью без повторных пробоев; малым временем включения и отключения; возможностью эксплуатации в различных климатических зонах, в том числе в районах Крайнего Севера, с обычным трансформаторным маслом марки ТКп по ГОСТ 10121-76; возможностью питания электромагнитов управления от источников выпрямленного тока.

 

7. Основные достоинства маломасляных выключателей – относительно, невысокая цена, универсальность многих узлов. Такие выключатели отличаются простотой конструкции, часто их проще монтировать при реконструкции, когда не планируется замена ячеек. Некоторые модели можно устанавливать как в открытых, так и закрытых распредустройствах.

К недостаткам малообъемных масляных выключателей можно отнести их пожаро- и взрывонебезопасность. Ограниченная способность к быстродействию и частоте осуществления АПВ. Эксплуатация таких выключателей обходится дороже: замена и периодическая доливка масла, износ дугогасящих контактов, текущие ремонты. При работе МВ на низких температурах могут возникнуть трудности с подогревом масла. Отключающая способность масляных выключателей может оказаться недостаточной.

Вакуумные выключатели 6...10 кВ абсолютно пожаро- и взрывобезопасностны, сохраняют свою работоспособность при практически любых температурах окружающей среды. К достоинствам вакуумных выключателей можно отнести большой ресурс отключений-включений номинальных токов, возможность их эксплуатации в агрессивных средах, высокая скорость коммутаций и готовность к повторным включениям. Следует добавить, что это самый «чистый» тип выключателя – никаких проблем с загрязнением распредустройства и выделением небезопасных для экологии веществ, они практически бесшумны в работе. Дальновидный хозяин при выборе покупки учтет невысокую стоимость эксплуатации вакуумных выключателей: протирка изоляции, текущие ремонты привода (малая мощность) и крайне редко требуемая замена дугогасительных камер, не вызовут особых сложностей. Малые габариты и возможность произвольного их расположения позволяют уменьшить размеры распределительного устройства и предоставляют свободу в их компоновке, например, размещение ячеек в несколько ярусов. Установленные на линейных присоединениях вакуумники без проблем отключают зарядные токи кабельных или воздушных линий, находящихся под напряжением.

Но при отключении такими вакуумными выключателями небольших индуктивных токов (холостой ход трансформатора), есть вероятность коммутационных перенапряжений. В случае потери вакуума в одной из дугогасительных камер происходит приваривание контактов – необходим постоянный контроль отсутствия напряжения на всех трех фазах после отключения присоединения. Ресурс дугогасительного устройства по отключению токов короткого замыкания не очень велик.

Как и вакуумные выключатели элегазовые полностью пожаро- и взрывобезопасностны, и часто, взаимозаменяемы с этим типом выключателей. Имеют высокую отключающую способность. Элегазовые выключатели можно устанавливать как в ЗРУ так и в ОРУ. Длительный срок службы дугогасительного устройства.

Основная сложность при эксплуатации этих выключателей - SF₆ (элегаз, шестифтористая сера), которая сама по себе недешевая, плюс в обслуживании требуются устройства для очистки, заполнения и ее перекачки

 

8. В масляных баковых выключателях масло служит для гашения дуги и изоляции токоведущих частей. При напряжении до 10 кВ (в некоторых типах выключателей до 35 кВ) выключатель имеет один бак, в котором находятся контакты всех трех фаз, при большем напряжении для каждой фразы предусматривается свой бак. В установках 6 – 10 кВ применяли масляные выключатели ВМБ-10, ВМЭ-6, ВМЭ-10, ВС-10, им на смену пришли выключатели маломасляные иэлегазовые.

Баковые масляные выключатели использовались в наружных установках напряжением 35 кВ и выше. Они отличались простотой конструкции, что определило их широкое применение и в настоящее время. В отличие от простейшего выключателя они имеют специальные устройства - гасительные камеры.

По принципу действия дугогасительные устройства можно разделить на три группы:
1) с автодутьем, в которых высокое давление и большая скорость движения газа в зоне дуги создаются за счет выделяющейся в дуге энергии;
2) с принудительным масляным дутьем, у которых к месту разрыва масло нагнетается с помощью специальных гидравлических механизмов;
3) с магнитным гашением в масле, в которых дуга под действием магнитного поля перемещается в узкие каналы и щели.

Наиболее эффективным и простым являются дугогасительные устройства с автодутьем. Следует отметить, что устройства с автодутьем работают тем эффективнее, чем больше ток в дуге. При отключении малых токов давление газов может оказаться незначительным, вследствие чего дутье будет неэнергичным, что приведет к затягиванию гашения дуги. По этой причине некоторые гасительные устройства с автодутьем дополнены принудительным масляным дутьем, которое обеспечивает гашение малых токов.

Чем выше напряжение, тем больше необходимо разрывов. Для равномерного распределения напряжения между основными разрывами параллельно им включается шунтирующее сопротивление. После гашения дуги на основных разрывах ток, проходящий через шунтирующее сопротивление, гасится на вспомогательных разрывах, обычно вне камеры. В дугогасительных устройствах с помощью изоляционных пластин и выхлопных отверстий создаются рабочие каналы, по которым происходит движение масла и газов (дутье). В зависимости от расположения каналов различают камеры с поперечным, продольным и встречно-поперечным дутьем.

Выключатель работает по двухступенчатому циклу: сначала размыкаются контакты дугогасительных камер, происходит гашение дуг и прерывается цепь основного тока, затем в открытом разрыве контактов траверсы и контактов дугогасительных камер прерывается ток, протекающий через шунты. Траверса приводится в движение изолирующей тягой, связанной с приводным механизмом. На днище бака установлено льдоулавливающее устройство, предотвращающее всплытие замерзшего конденсата. Для подогрева масла при низких температурах к днищу крепится устройство электроподогрева, которое включается при температурах воздуха ниже – 150С. Это необходимо чтобы не снижалась скорость перемещения подвижных частей выключателя при увеличении вязкости масла. Например, в выключателе У-220 на три полюса необходимо 27000 кг масла.

Основные преимущества баковых выключателей:

1. простота конструкции,

2. высокая отключающая способность,

3. пригодность для наружной установки,

4. возможность установки встроенных трансформаторов тока.

Недостатки баковых выключателей:

1. взрыво- и пожароопасность;

2. необходимость периодического контроля за состоянием и уровнем масла в баке и на вводах;

3. большой объем масла, что обусловливает большую затрату времени на его замену,

4. необходимость больших запасов масла;

5. непригодность для установки внутри помещений;

6. непригодность для выполнения быстродействующего АПВ;

7. большая затрата металла, большая масса, неудобство перевозки, монтажа и наладки.

 

Рис. 4. Полюс масляного бакового выключателя на 220 кВ

1 — бак; 2 — дугогасительная камера; с неподвижными контактами и шунтирующим резистором; 3 — изоляция бака; 4 — ввод; 5 — приводной механизм;6 — трансформатор тока; 7 — направляющее устройство; 8 — шунтирующий резистор; 9 - изоляционная тяга; 10 -траверса с подвижными контактами;II — положение траверсы после отключения

 

9. В воздушных выключателях гашение дуги происходит сжатым воздухом, а изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Конструктивные схемы воздушных выключателей различны и зависят от их номинального напряжения, способа создания изоляционного промежутка между контактами в отключенном положении, способа подачи сжатого воздуха в дугогасительные устройства.

 

В выключателях на большие номинальные токи (рис. 5 а, б) имеются главный и дугогасительный контуры, как и в маломасляных выключателях МГ и ВГМ.

Рис. 5. Конструктивные схемы воздушных выключателей

Основная часть тока во включенном положении выключателя проходит по главным контактам 4, расположенным открыто. При отключении выключателя главные контакты размыкаются первыми, после чего весь ток проходит по дугогасительным контактам, заключенным в камере 2. К моменту размыкания этих контактов в камеру подается сжатый воздух из резервуара 1, создается мощное дутье, гасящее дугу. Дутье может быть продольным или поперечным. Необходимый изоляционный промежуток между контактами в отключенном положении создается в дугогасительной камере путем разведения контактов на достаточное расстояние или специальным отделителем 5, расположенным открыто. После отключения отделителя прекращается подача сжатого воздуха в камеры и дугогасительные контакты замыкаются. Выключатели, выполненные по такой конструктивной схеме, изготовляются для внутренней установки на напряжение 15 и 20 кВ и ток до 20000 А (серия ВВГ), а также на 35 кВ (ВВЭ-35-20/1600УЗ).

В выключателях для открытой установки дугогасительная камера расположена внутри фарфорового изолятора, причем на напряжение 35 кВ достаточно иметь один разрыв на фазу (рис.5 в), на 110 кВ - два разрыва на фазу (рис.5 г). Различие между этими конструкциями состоит в том, что в выключателе на 35 кВ изоляционный промежуток создается в дугогасительной камере 2, а в выключателях напряжением 110 кВ и выше после гашения дуги размыкаются контакты отделителя 5 и камера отделителя остается заполненной сжатым воздухом на все время отключенного положения. При этом в дугогасительную камеру сжатый воздух не подается и контакты в ней замыкаются. По конструктивной схеме рис.,г созданы выключатели серии ВВ на напряжение до 500 кВ. Чем выше номинальное напряжение и чем больше отключаемая мощность, тем больше разрывов необходимо иметь в дугогасительной камере и в отделителе (на 330 кВ - восемь; на 500 кВ - десять).

В рассмотренных конструкциях воздух подается в дугогасительные камеры из резервуара, расположенного около основания выключателя. Если контактную систему поместить в резервуар сжатого воздуха, изолированный от земли, то скорость гашения дуги значительно увеличится. Такой принцип заложен в основу серии выключателей ВВБ (рис. 5 д). В этих выключателях нет отделителя. При отключении выключателя дугогасительная камера 2, являющаяся одновременно резервуаром сжатого воздуха, сообщается с атмосферой через дутьевые клапаны, благодаря чему создается дутье, гасящее дугу. В отключенном положении контакты находятся в среде сжатого воздуха. По такой конструктивной схеме созданы выключатели до 750 кВ. Количество дугогасительных камер (модулей) зависит от напряжения:

1. при напряжении 110 кВ - одна;

2. при напряжении 220, 330 кВ - две;

3. при напряжении 500 кВ - четыре;

4. при напряжении 750 кВ - шесть (в серии ВВБК).

Для равномерного распределения напряжения по разрывам используют омические 3 и емкостные 6 делители напряжения.

Воздушные выключатели имеют следующие достоинства: взрыво- и пожаробезопасность, быстродействие и возможность осуществления быстродействующего АПВ, высокую отключающую способность, надежное отключение емкостных токов линий, малый износ дугогасительных контактов, легкий доступ к дугогасительным камерам, возможность создания серий из крупных узлов, пригодность для наружной и внутренней установки.

Недостатками воздушных выключателей являются: необходимость компрессорной установки, сложная конструкция ряда деталей и узлов, относительно высокая стоимость, трудность установки встроенных трансформаторов тока.

 

Вакуумные выключатели являются усовершенствованной разработкой для применения в новейших распределительных устройствах с воздушной изоляцией. Они характеризуются компактной конструкцией, небольшими габаритными размерами, удобной для оператора системой управления и современным многофункциональным промышленным дизайном. Таким образом, выключатель полностью отвечает современным рыночным требованиям, при этом его компактные размеры, без применения дополнительного твердого изоляционного материала, при установке в щитах распредустройств обеспечивают достаточную диэлектрическую прочность.

Рис. 6

1 - вакуумная дугогасящая камера;
2 - основание модуля;
3 - крышка;
4 - синхронизирующий вал;
5 - вспомогательные контакты;
6 - блокировочная тяга;
7 - привод, особенности работы которого будут рассмотрены в дальнейшем;
8 - торцевой блокировочный узел.

Как видно из рис. 6, этот выключатель состоит из трех полюсов с пофазно встроенными электромагнитными приводами, размещенными на общем основании. Приводы каждой из фаз, расположенные внутри основания выключателя, механически соединены между собой посредством общего вала, выполняющего три функции: обеспечивает синхронизацию фаз, предохраняя от неполнофазных режимов; приводит в действие вспомогательные контакты выключателя; обеспечивает механическую блокировку работы распредустройства, в котором установлен данный выключатель; управляет визуальными индикаторами положения выключателя.

Рис. 7

Основные конструктивные элементы одного полюса этого выключателя с номинальным током 2000 А показаны на рис.2, где
1 - верхний вывод;
2 - вакуумная дугогасящая камера, установленная внутри полых опорных изоляторов, причем подвижные контакты каждой из дугогасящих камер жестко соединены со своими приводами посредством изоляционных тяг, также расположенных внутри опорных изоляторов;
3 - вспомогательные контакты;
4 - кулачок;
5 - блокировочная тяга;
6 - синхронизирующий вал;
7 - электромагнитный привод с магнитной защелкой, в состав которого входят конструктивные детали 8-13;
8 - пружина дополнительного поджатия контактов;
9 - отключающая пружина;
10 - якорь привода;
11 - кольцевой постоянный магнит;
12 - катушка электромагнитного привода;
13 - плоский магнитопровод;
14 - тяговый изолятор;
15 - опорный изолятор;
16 - нижний вывод.

Электромагнитный привод может находиться в двух устойчивых положениях: "Отключено" и "Включено", причем фиксация якоря в этих положениях производится без применения механических защелок. Это обеспечивается: силой упругости отключающей пружины - в положении "Отключено"; силой, создаваемой остаточным магнитным потоком кольцевого постоянного магнита, - в положении "Включено". Операция включения и отключения производится путем подачи управляющих импульсов напряжения разной полярности на однообмоточную катушку электромагнитного привода.

Теоретически и практически доказано, что самый простой способ гашения электрической дуги в вакууме, где отсутствует среда, проводящая электрический ток. Вакуумные выключатели более просты в эксплуатации, чем масляные или электромагнитные и, благодаря своим преимуществам, постепенно вытесняют их. Основные преимущества вакуумных выключателей: отсутствие необходимости в замене и пополнении масла; высокая износостойкость при отключении как номинальных токов, так и токов КЗ; простота эксплуатации, снижение эксплуатационных затрат; бесшумность, чистота, удобство обслуживания, обусловленные отсутствием внешних эффектов и выделений при отключении токов КЗ; сравнительно малые габариты и масса выключателей, небольшие динамические воздействия на конструкции при работе; легкая замена вакуумной дугогасительной камеры (ВДК) и ее произвольное положение при конструировании выключателя; высокое быстродействие выключателя; отсутствие загрязнения окружающей среды. К недостаткам можно отнести: трудность при создании и изготовлении, связанная со сложностью вакуумного производства; большие капитальные вложения, необходимые для осуществления технологии производства, и отсюда — высокая стоимость; возможность коммутационных перенапряжений при отключении малых индуктивных токов; склонность материалов контактов к сварке в условиях глубокого вакуума.

 

 

Элегазовые выключатели

Элегаз (SF6 – шестифтористая сера) представляет собой инертный газ, плотность которого превышает плотность воздуха в 5 раз. Электрическая прочность элегаза в 2 – 3 раза выше прочности воздуха; при давлении 0,2 МПа электрическая прочность элегаза сравнима с прочностью масла.

В элегазе при атмосферном давлении может быть погашена дуга с током, который в 100 раз превышает ток, отключаемый в воздухе при тех же условиях. Исключительная способность элегаза гасить дугу объясняется тем, что его молекулы улавливают электроны дугового столба и образуют относительно неподвижные отрицательные ионы. Потеря электронов делает дугу неустойчивой, и она легко гаснет. В струе элегаза, т. е. при газовом дутье, поглощение электронов из дугового столба происходит еще интенсивнее.

В элегазовых выключателях применяют автопневматические (автокомпрессионные) дугогасительные устройства, в которых газ в процессе отключения сжимается поршневым устройством и направляется в зону дуги. Элегазовый выключатель представляет со-бой замкнутую систему без выброса газа наружу.

В настоящее время элегазовые выключатели применяются на всех классах напряжений (6-750 кВ) при давлении 0,15 – 0,6 МПа. Повышенное давление применяется для выключателей более высоких классов напряжения. Хорошо зарекомендовали элегазовые выключа-тели следующих зарубежных фирм: ALSTOM; SIEMENS; Merlin Gerin и др. Освоен выпуск современных элегазовых выключателей ПО "Уралэлектротяжмаш": баковые выключатели серии ВЭБ, ВГБ и колонковые выключатели серии ВГТ, ВГУ.

Рассмотрим конструкцию автокомпрессионного элегазового выключателя высокого напряжения (выключатель с одной ступенью давления), который вытеснил с международного рынка воздушные и маломасляные выключатели различного назначения, а также успешно конкурирует с вакуумными выключателями на средние классы напряжения. Автокомпрессионные элегазовые выключатели выпускаются как отдельно стоящие выключатели для ОРУ и различных электроэнергетических, установок, так и для элегазовых ГРУ. Такие выключатели имеют простую конструкцию, малое количество движущихся элементов, малый уровень шума и не выбрасывают пламени и газов в окружающее пространство. Автокомпрессионные элегазовые выключатели по сравнению с воздушными выключателями отличаются более высокой отключающей способностью на один разрыв, меньшими массой и объемом, более высокой надежностью, в таких выключателях отсутствуют многие механические, пневмомеханические элементы и системы воздушных выключателей, которые в совокупности вызывают более 40% всех аварий по механическим причинам. Для элегазовых выключателей нет необходимости в компрессорной станции высокого давления, аварийность которой составляет 10 %.
Типичная конструкция автокомпрессионного элегазового выключателя приведена на рис. 8. Аппарат находится в отключенном положении и контакты 5 и 3 разомкнуты. Токоподвод к неподвижному контакту 3 осуществляется через фланец 2, а к подвижному контакту 5 через фланец 9. В верхней крышке 1 монтируется камера с адсорбентом. При включении элегазового выключателя срабатывает пневмопривод 13 (жестко закрепленный на фланце 11), шток 12 которого соединен через изоляционную тягу 10 и стальной стержень 8 с подвижным контактом. Последний жестко связан с фторопластовым соплом 4 и подвижным цилиндром 6. Вся подвижная система элегазового выключателя (элементы 12 — 10—8 — 6 — 5) движется вверх относительно неподвижного поршня 7 и полость К дугогасительной системы элегазового выключателя увеличивается.

Рис. 8. Автокомпрессионный элегазовый выключатель
При отключении элегазового выключателя шток 12 приводного силового механизма тянет подвижную систему вниз и в полости К создается повышенное давление элегаза по сравнению с давлением в камере Б (рис. 8). Такая автокомпрессия элегаза обеспечивает истечение газовой среды через сопло, интенсивное охлаждение электрической дуги, возникающей между контактами 3 и 5 при отключении. Указатель положения 14 дает возможность визуального контроля исходного положения контактной системы элегазового выключателя. В ряде конструкций автокомпрессионных элегазовых выключателей используются пружинные, гидравлические силовые приводные механизмы, а организация истечения элегаза через сопла в дугогасительной камере осуществляется по принципу двухстороннего несимметричного дутья.

Для подобных элегазовых выключателей на один разрыв (рис. 8) различные фирмы имеют следующие номинальные параметры: Uном = = 174- 245 кВ, Iном = 1,25-4 кА; Iоном = 31,5-50 кА, исходное давление элегаза Рном = 0,3-0,6 МПа; время отключения — два — три периода тока КЗ. В настоящее время проводятся интенсивные исследования и испытания для достижения более высоких номинальных параметров на один разрыв: до Uном = = 300-420 кВ при Iо.ном = 40 - 50 кА и время отключения тока — один период тока КЗ.
На рис. 8 приведена принципиальная схема автокомпрессионного элегазового выключателя неразборного типа серии FG фирмы Merlin Gerin (Франция) на номинальные параметры: U = 8-24 кВ; Iном = 0,6-3 кА; Iоном = 25-60 кА; Рном = 0,2-0,65 МПа; время отключения 0,06-0,1 с. Гарантированное количество операций ВО без ревизии 10 000.
Каждый полюс элегазового выключателя (рис. 9) представляет собой герметичный корпус 2 из синтетической смолы, внутри которого имеется главный токоведущий контур 5, образуемый верхним 20 и нижним 19 вводами и разъединителем рубящего типа. Параллельно главному токоведущему контуру имеется дугогасительный контур с неподвижным контактом 4 и подвижным контактом 7. Газовое дутье из-под двигающегося поршня 8 через изоляционное сопло 6 создается благодаря перемещению поршня 8 в неподвижном цилиндре и сжатию элегаза в полости К (рис. 9). Подвижная система выключателя приводится в действие пружинным приводом (на рис. 9 не показан) через рычаг 13, изоляционную тягу 12 и направляющую 10. Последняя жестко соединена с поршнем 8 и ножом разъединителя. Вал 16 с хвостовиком 15 вводится в корпус 2 через уплотнение 14. Корпус 2 сверху и снизу закрывается крышками 1 и 17, которые приклеиваются к корпусу специальным клеем, то есть образуется неразборная герметичная конструкция. С помощью соединений 3, 11 камера крепится к металлическому каркасу ячейки. В камере имеется адсорбент 18, поглощающий влагу и газообразные продукты разложения элегаза, образующиеся под действием дуги. Во включенном положении направляющая 10 поднята вверх, дугогасительные контакты замкнуты (нижний контакт 7 взводит пружину 9), а главная цепь замкнута ножом разъединителя. При отключении направляющая 10 движется вниз и обеспечивает размыкание разъединителя и далее дугогасительных контактов. Возникающая между ними дуга обдувается потоком элегаза и гаснет при переходе тока через нулевое значение.
В заключение следует отметить некоторые особенности автокомпрессионных элегазовых выключателей, которые связаны с принципом действия таких элегазовых выключателей:
1) ограниченный расход газовой среды как по величине, так и по продолжительности, вследствие чего действие газового потока на дугу носит импульсный характер;
относительно большая приведенная масса подвижной системы элегазовых выключателей, которая увеличивается с ростом не только токовой нагрузки, но и номинального напряжения;
относительно большой ход контактов.

 

Рис. 9. Конструкция элегазового выключателя на средние классы напряжения

 

12. Магнитное дутье применяется в электромагнитных выключателях. Щелевая дугогасящая камера из жаропрочного материала – основной элемент электромагнитных выключателей. Магнитное дутье, как правило, создается с помощью электромагнита, который включается последовательно в контур дуги. За счет него электрическая дуга в выключателе растягивается, охлаждается и гаснет.

Выключатели с электромагнитным гашением дуги имеют ряд преимуществ перед малообъемными масляными выключателями, они пожаро- и взрывобезопасные, не требуют масла или другой дугогасящей среды, гарантируют низкий уровень коммутационных перенапряжений в коммутируемых аппаратах, имеют крайне незначительное обгорание контактов. Это преимущество позволяет применять их в установках с частыми отключениями. Кроме того, эти выключатели обеспечивают чистоту обслуживания, обусловленную отсутствием масла, а отсюда снижение расходов и трудоемкости на эксплуатацию. Быстродействие в зоне отключения больших токов и ограничение в процессе отключения величины тока к. з. дают соответствующее уменьшение вредных термических и динамических воздействий этих токов на элементы электроустановок. Повышенная износоустойчивость дугогасящей части выключателей обеспечивает большое допустимое число коммутационных операций без ревизий и ремонта. Эти преимущества позволили значительно расширить область применения КРУ, особенно целесообразным их применение стало на плавучих электростанциях, подстанциях метрополитена и т. п.
Широкое применение электромагнитных выключателей открывает новые возможности создания КРУ меньших габаритов, чем с маломасляными выключателями, с одновременным обеспечением экономической эффективности вследствие перехода к более упрощенным схемам электроснабжения промышленных предприятий (отказ от реактирования и т. п.) из-за высоких электрических параметров выключателей.

 

Рис. 10. Дугогасящее устройство выключателей серии ВЭМ (камера).
1 — главные подвижные контакты выключателя; 2 — главные неподвижные контакты выключателя; 3 — дугогасительные неподвижные контакты выключателя; 4 — фторопластовая пластина; 5 — конец катушки, присоединенный к неподвижному контакту; 6 — катушка магнитного дутья; 7 — передний рог камеры; 8 — пакет керамических пластин; 9 — полюсные наконечники электромагнита; 10 — задний рог камеры; 11 — дугогасительные подвижные контакты выключателя: 12 — планка, соединяющая задний рог с нижним проходным изолятором.

Электромагнитные выключатели гасят дугу, постепенно увеличивая ее сопротивление до значений, обеспечивающих значительный сдвиг между током и напряжением. Увеличение сопротивления достигается растягиванием дуги в узкой щели между изоляционными стенками из термодугостойкого материала. Дуга возбуждается в нижней части камеры (положение А, рис. 10) и во время процесса отключения выдувается магнитным полем вверх на решетку из керамических пластин, где растягивается в двух плоскостях, приобретая зигзагообразную форму. Керамические пластины 8 имеют А-образные вырезы.
Геометрические размеры пластин определяют величину предельного тока отключения при данном напряжении, габариты дугогасительной камеры, количество допустимых отключений. Катушка магнитного дутья 6, включенная между неподвижным контактом 2 и рогом 7, обтекается током лишь в процессе отключения и включается дугой в цепь последовательно с контактами. Полный ток в катушке появляется после того, как дуга коснется рога (положение Б) и погаснет участок дуги, шунтирующий катушку. Для быстрого гашения шунтирующей (вспомогательной) дуги необходимо правильно выбрать расстояние между дугогасительным контактом и расположенным над ним рогом. Вспомогательная дуга сильно ионизирует эту область, особенно при больших отключаемых токах. Между полюсными наконечниками электромагнита образуется интенсивное магнитное поле, силовые линии которого направлены перпендикулярно плоскости движения дуги. Силы взаимодействия магнитного поля с током дуги затягивают ее вверх в пакет керамических пластин 8, расположенных на большом расстоянии друг от друга. Катушка электромагнита рассчитана таким образом, что дуга втягивается в камеру, где она занимает последовательно положения В, Г, Д, и т. д. Оба основания дуги бегут верх по рогам, а дуга, поднимаясь по камере, входит в вырезы керамических пластин, приобретает зигзагообразую форму, длина ее увеличивается, она отдает тепло керамическим пластинам. Благодаря этому сопротивление дуги увеличивается. При очередном переходе тока через нуль дуга гаснет.

 

13.

Выключатель нагрузки – коммутационный аппарат, выключатель, который служит для отключения-включения под нагрузкой подключенного через него участка электрической сети, и, как правило, представляет собой автогазовый выключатель. В отличие от силовых выключателей, выключатели нагрузки не предназначены для коммутаций токов короткого замыкания (для защиты присоединения от которых устанавливаются предохранители), но при этом имеют меньшую стоимость. Выключатель нагрузки весьма распространенный коммутационный аппарат в распределительных сетях 6, 10 кВ.

Выключатель нагрузки ВНП-17 на 6 и 10 кB:

 

Рис. 11

1 - опорный изолятор; 2 - нож; 3 - дугогасительное устройство; 4 - фарфоровая тяга; 5 - патрон предохранителя; 6 - отключающая пружина; 7 - рычаг для присоединения к приводу; 8 - опорная рама выключателя нагрузки; 9 - устройство, отключающее выключатель при перегорании предохранителя на любом из трех полюсов; 10 - отключающий электромагнит.

 

Рис. 12. Отключающая пружина выключателя нагрузки во взведенном состоянии

 

1 - стальная шайба;
2 - упорная планка;
3 и 4 - пружины;
5 - вилка;
6 - резиновая шайба

 

 

Принцип гашения дуги осуществляется за счет образующихся газов, вследствие разложения вкладыша из оргстекла. При операции отключения выключателя сначала размыкаются главные контакты, затем дугогасительные, которые размещены в дугогасительной камере. Электрическая дуга при этом воздействует на стенки вкладыша, образуя интенсивное газовыделение. Вследствие затрудненного выхода газов из дугогасительного устройства происходит повышение давления в камере, что приводит к быстрому гашению дуги.

 

14.

14. Разъединители предназначены для отключения и включения отдельных участков сети или оборудования, находящихся только под напряжением, для отключения участков сети с незначительными токами, а также для создания видимого разрыва электрической цепи при работах на линии или оборудовании.

Разъединители различают по роду установки (для внутренней и наружной), напряжению (6, 10кВ), току (400, 630А и более), исполнению — однополюсные (рисунок 13),

 

 

Рис. 13. Однополюсный разъединитель РВО-10/400:

1и 6 — неподвижные контакты, 2 — ушко,

3 — подвижный нож, 4 — ось, 5 — упор, 7 — заземляющий болт

 

трехполюсные (рисунок 14, а) и трехполюсные с заземляющими ножами (рисунок 14, б)

 

 

Рис. 14. Трехполюсный разъединитель

а — РВ, б — РВЗ-10/400 III;

1 — приводной рычаг на валу разъединителя,

2 — контакт для присоединения шин,

3 — неподвижный контакт,

4 и 10 — подвижный и заземляющие ножи,

5 — фарфоровая тяга, 6 — опорный изолятор,

7 и 12 — валы разъединителя и заземляющих ножей,

8 — металлическая рама, 9 — поводок фарфоровой тяги,

11 — рычаг вала заземляющих ножей

 

Однополюсные разъединители обозначают буквами РВО, трехполюсные РВ и трехполюсные с заземляющими ножами РВЗ.с указанием номинальных напряжений и токов. Разъединители с заземляющими ножами имеют три варианта исполнения: I — заземляющие ножи со стороны разъемных контактов, II — заземляющие ножи со стороны шарнирных контактов и III — заземляющие ножи с двух сторон. Например, разъединитель на напряжение 10кВ и ток 400А обозначают: однополюсный — РВО-10/400, трехполюсный — РВ-10/400 и трехполюсный с заземляющими ножами с двух сторон — РВЗ-10/400-III (рисунок б).

Трехполюсные разъединители могут быть изготовлены с тремя проходными изоляторами, на которых крепят подвижные ножи. Разъединители такого типа на напряжение 10кВ и номинальный ток 400А обозначают РВФ-10/400, а с заземляющими ножами РВФЗ-10/400.

Разъемную часть разъединителя выполняют с линейным или плоскостным контактом. В разъединителях с линейным контактом переход тока осуществляется через ряд расположенных по одной линии точек, в разъединителях с плоскостным контактом — через несколько точек, расположенных на соприкасающихся плоскостях. В разъемах штепсельного типа, применяемых в камерах КРУ, переход тока осуществляется также через несколько точек, расположенных на соприкасающихся плоскостях. Управление разъединителями в городских сетях производят вручную: однополюсными — с помощью изолирующей штанги, трехолюсными — с помощью рычажного привода ПР.

Разъединитель РВЗ имеет два привода — один для основных, второй для заземляющих ножей, причем предусмотрена блокировка между валами основных и заземляющих ножей, что исключает возможность включения заземляющих ножей при включенных основных разъединителях. И, наоборот, включения основных разъединителей при включенных заземляющих ножах, то есть исключает возможность ошибочных действий персонала при оперировании этими ножами.

15. В настоящее время применяются высоковольтные подстанции без выключателей на питающей линии. Это позволяет удешевить и упростить оборудование при сохранении высокой надежности. Для замены выключателей на стороне высокого напряжения используются короткозамыкатели и отделители. Короткозамыкатель – это быстродействующий контактный аппарат, с помощью которого по сигналу релейной защиты создается искусственное КЗ сети. Отделитель – это аппарат, который предназначен осуществлять под действием защиты быстрое автоматическое отключение поврежденных участков электрической цепи в момент отсутствия в ней тока, т.е. в период бестоковой паузы АПВ, создаваемой выключателем, установленным на питающем конце линии (процесс отключения длится 0,5 – 1 сек.). Отделитель служит для отключения обесточенной цепи высокого напряжения за малое время (не более 0,1 сек). Он подобен разъединителю, но снабжен быстродействующим приводом. Конструкция короткозамыкателя подобная конструкции заземляющего устройства разъединителя, но снабженного быстродействующим приводом. Короткозамыкатели и отделители устанавливаются на стороне высшего напряжения РУ малоответственных потребителей, когда в целях экономии площади и стоимости РУ выключатели предусмотрены только на стороне низшего напряжения. Отделители и короткозамыкатели устанавливаются на стороне высшего напряжения в менее ответственных РУ в целях экономии капитальных затрат и места. Выключатели при этом предусматриваются только на стороне низшего напряжения. При перегрузках силового трансформатора, повреждении его внутренней изоляции, повышенном газовыделении внутри бака, происзодит срабатывание реле газоанализатора среды, либо реле дифференциальной защиты. Срабатывание этих реле дает команду на автоматическое срабатывание короткозамыкателя, провоцирующего действительное КЗ на стороне высшего напряжения. В цепи протекания тока КЗ короткозамыкателя установлены трансформаторы тока, которые дают команду о чрезмерном токе в систему релейной защиты, в свою очередь включающей систему управления выключателем на отключение выключателя. После отключения искусственно созданного КЗ линейным выключателем, часто находящимся на значительном удалении от данного РУ, исчезновение тока КЗ дает команду на отключение отделителя данного РУ. Вследиствие чего питание вновь возобновляется, т.е. обеспечивается отключение трансформатора в аварийном состоянии без использования выключателя на стороне высшего напряжения. Отлючение короткозамыкателя осуществляется приводом, включение с помощью возведенных пружин. Отделитель отключается автоматически, включается вручную для исключения возможности ошибочного автоматического включения при неотключенном короткозамыкателе.

На рис. 15 показан короткозамыкатель на напряжение 35 кВ КЗ-35. В скобках приведены размеры для короткозамыкателя на 110 кВ.

Рис. 15 Короткозамыкатель КЗ-35

 

На стальной коробке 1 установлен опорный изолятор 2. Вверху опорного изолятора расположен неподвижный контакт 3, находящийся под высоким напряжением. Подвижный заземленный контакт - нож 4 укреплен на валу 5 привода короткозамыкателя.

Основание 1 изолировано от земли. На вал 5 действует пружина привода, которая заводится в отключенном состоянии. Для включения подается команда на электромагнит привода, который освобождает защелку механизма. Под действием пружины нож перемещается в вертикальной плоскости и заземляет контакт 3. Время включения такого короткозамыкателя 0,15-0,25 с.

Рис. 16 Отделитель ОД-220

 

В основу конструкции отделителя ОД-220 на напряжение 220 кВ положен двухколонковый разъединитель с вращением ножей 1 в горизонтальной плоскости, рис. 16. Приведение в движение колонок 2 осуществляется пружинным приводом 3 с электромагнитным управлением. Во включенном положении пружины привода заземлены. При подаче команды пружина освобождается и контакты расходятся за
время 0,4-0,5 с.