Воздушный выключатель: принцип работы, преимущества, недостатки

Воздушный выключатель: принцип работы, преимущества, недостатки

Этот тип выключателей — это такой автоматических выключателей, который работает на воздухе при атмосферном давлении. После разработки масляного выключателя автоматический автоматический выключатель среднего напряжения (ACB) полностью заменяется масляным выключателем в разных странах.

Принцип работы воздушного выключателя (ACB)

Принцип работы этого выключателя сильно отличается от принципа работы любого другого типа выключателей. Основная цель автоматического выключателя всех типов — предотвратить восстановление дуги после нулевого тока, создав ситуацию, когда контактный зазор будет выдерживать напряжение восстановления системы. Воздушный выключатель работает одинаково, но по-разному. Для прерывания дуги он создает напряжение дуги, превышающее напряжение питания. Дуговое напряжение определяется как минимальное напряжение, требуемое для поддержания дуги. Этот автоматический выключатель увеличивает напряжение дуги главным образом тремя различными способами:

1. Он может увеличить напряжение дуги за счет охлаждения дуговой плазмы. По мере уменьшения температуры дуговой плазмы подвижность частицы в дуговой плазме уменьшается, поэтому для поддержания дуги требуется более высокий градиент напряжения.

2. Он может увеличить напряжение дуги за счет удлинения дуги. По мере увеличения длины пути дуги сопротивление пути увеличивается и, следовательно, для поддержания того же дугового тока требуется дополнительное напряжение для прохождения по дуговому пути. Это означает, что напряжение дуги увеличивается.

3. Разделение дуги на ряд последовательных дуг также увеличивает напряжение дуги.

Первая цель обычно достигается за счет превода дугу в контакт с большей площадью из изоляционного материала. Каждый воздушный выключатель оснащен камерой, окружающей контакт. Эта камера называется «дуговым лотком». Дуга приводится в нее. Если внутренняя часть дугового желоба имеет соответствующую форму, и если дуга может соответствовать форме, стена дугового желоба поможет добиться охлаждения. Этот тип дугогасительных должен быть сделан из огнеупорного материала.

Вторая цель, которая удлиняет путь дуги достигается одновременно с первой целью. Если внутренние стенки дугового желоба сформированы таким образом, что дуга не только принудительно приближается к ней, но также приводится в змеевидный канал, проецируемый на стенку дугового желоба. Удлинение дуговой дорожки увеличивает сопротивление дуги.

Третья цель достигается за счет использования металла дуговой резки внутри дугогасительной камеры. Главный дуговый желоб разделяется на числа небольших отсеков с использованием металлических разделительных пластин. Эти металлические разделительные пластины на самом деле являются дуговыми разветвителями, и каждый из небольших отсеков ведет себя как отдельный мини-дуговый желоб. В этой системе начальная дуга разбивается на ряд последовательных дуг, каждый из которых будет иметь свой собственный мини-дуговый желоб.

1. Основные контакты

2. Запирающие контакты

3. Нарезка дуги в направлении стрелки

5. Токопроводящие клеммы

В воздушном резервуаре находится воздух под высоким давлением от 20 до 30 кг / см2. И этот воздух взят из системы сжатого воздуха. На резервуаре имеются три полые изоляционные колонны, установленные с клапанами у основания. На верхней части пустотелых изоляционных камер установлены две дугогасящие камеры. Токоподводящие части соединяют три камеры выгорания дуги друг с другом последовательно, а полюс — к соседнему оборудованию, так как между проводником и воздушным резервуаром существует очень высокое напряжение, весь узел камеры гашения дуги установлен на изоляторах. Поскольку в серии есть три столба с двойной дугой, у них шесть размыкателей на полюс. Каждая камера выгорания дуги состоит из одного двойного фиксированного контакта. Есть два движущихся контакта. Движущиеся контакты могут перемещаться в осевом направлении, чтобы открываться или закрываться.

Механизм работы управляет стержнями, когда он получает пневматический или электрический сигнал. Клапаны открываются так, чтобы посылать воздух высокого давления в полость изолятора. Воздух высокого давления быстро поступает в камеру с двойной дугой. Когда воздух поступает в камеру гашения экструзии, давление на движущиеся контакты становится больше, чем пружинное давление, и это приводит к открытию контактов.

Контакты перемещаются на короткое расстояние против давления пружины. В конце контактов перемещение части для выходящего воздуха закрывается движущимися контактами, и вся камера гашения дуги заполнена воздухом высокого давления, так как воздух не пропускается. Однако в течение периода дуги воздух выходит через отверстия и отводит ионизированный воздух. Закрывая клапан, он поворачивается так, чтобы закрыть соединение между полостью изолятора и резервуаром.

Клапан подает воздух из полого изолятора в атмосферу. В результате давление воздуха в камере затухания дуги снижается до атмосферного давления, а движущиеся контакты закрываются по неподвижным контактам благодаря пружинному давлению, открытие происходит быстро, потому что воздух занимает незначительное время для перемещения из резервуара к движущемуся контакту. Дуга гаснет в течение цикла. Таким образом, воздушный выключатель очень быстро разрушает ток. Закрытие также происходит быстро, потому что давление в камере погашения дуги сразу падает, а контакты закрываются в силу давления пружины.

Преимущества:

· Рост диэлектрической прочности настолько быстр, что конечный контактный зазор, необходимый для выгорания дуги,
очень мал, что уменьшает размер устройства.

· Риск пожара устраняется.

· Из-за меньшей энергии дуги, воздушные воздушные выключатели очень подходят для условий, требующих частых операций.

· Дугогасительные изделия полностью удаляются при взрыве, в то время как масло ухудшается при последовательных операциях; исключается замена обычного масла.

· Энергия, подаваемая для выгорания дуги, получается из воздуха высокого давления и не зависит от тока, который должен быть прерван.

· Время дуги очень мало из-за быстрого нарастания диэлектрической прочности между контактами. Поэтому энергия дуги является лишь малой величиной, что в масляных выключателях приводит к меньшему сжиганию контактов.

Недостатки:

· Для компрессорной установки, которая обеспечивает воздушный взрыв, требуется значительное техническое обслуживание.

· Воздушные выключатели очень чувствительны к изменениям скорости перенапряжения.

· Воздушные выключатели широко применяются в установках высокого напряжения. Большинство выключателей для напряжений свыше 110 кВ относятся к этому типу.

ВОЗДУШНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Воздушные выключатели (ВВ), в которых для гашения дуги и деионизации дугового промежутка используется сжатый воздух, обдувающий дугу в продольном или поперечном направлении. Изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами.

Принцип гашения дуги сжатым воздухом заключается в том, что межконтактный промежуток обдувается чистым сжатым воздухом, лишенным заряженных частиц. При этом дуга и ее опорные поверхности интенсивно охлаждаются, а ее сечение уменьшается. Одновременно этот же поток воздуха выносит из межконтактного промежутка продукты горения дуги, представляющие собой хорошо проводящую среду. Место этих продуктов занимает теперь свежий неионизированный воздух, способный выдержать напряжение, восстанавливающееся на контактах выключателя. Назначение ДГК заключается в быстром и полном замещении ионизированной среды свежим, обладающим высокой электрической прочностью воздухом.

ВВ строятся на все напряжения от 3 до 750 кВ, на номинальные токи от 4 кА (генераторные выключатели) до 20 кА и на широкий диапазон мощности отключения от 300 МВА (10 кВ) до 85000 МВА (750 кВ). разработан опытный образец ВОВ на 1150 кВ на номинальный ток 4 кА и номинальную мощность отключения 65000 МВА.

В воздушных выключателях гасительное устройство с одним разрывом может быть использовано для отключения значительного тока только при относительно небольшом напряжении. Выключатели напряжением 220 кВ и выше должны иметь несколько разрывов включенных последовательно. Так например, при давлении воздуха 4 МПа и напряжении 110 кВ выключатель с одним разрывом способен отключить ток около 40 кА. Выключатель 220 кВ должен иметь 2 разрыва, а выключатель 500 кВ – четыре разрыва.

В выключателях на большие номинальные токи имеются главный и дугогасительный контуры, как в маломасляных выключателях МГ и ВГМ.

вспомогательной ка­меры. Если выключатель отключает ток в цепи с большим индук­тивным сопротивлением, которое соизмеримо или больше актив­ного сопротивления резисторов, то скорость восстанавливающе­гося напряжения на контактах вспомогательной камеры велика. В этом случае после гашения дуги на контактах камеры 6 проби­вается искровой промежуток и параллельно контактам включает­ся шунтирующий резистор 7. При последующем переходе тока через нуль дуга на искровом промежутке гасится потоком воздуха.

Последним отключается нож отделителя 9, создавая оконча­тельный разрыв цепи. После отключения отделителя прекращает­ся подача воздуха в камеры 3 и 8 и подвижные контакты под действием пружин возвращаются во включенное положение. Пол­ное время отключения этого выключателя составляет 0,17 с. При включении замыкается сначала нож отделителя 9, а затем нож разъединителя 5.

Гасительные камеры, резисторы укреплены на опорных изоля­торах.

Выполнение операций включения и отключения, последова­тельность работы отдельных узлов обеспечиваются пневматической системой полюса. Рассмотренный выключатель не предназна­чен для АПВ.

Выключатели серии ВВБ имеют изолированный от земли резервуар сжатого воздуха, внутри которого находится контактная система, поэтому собственное время отключения этих выключателей меньше, чем у выключателей серии ВВ. В настоящее время выключатели серии ВВБ модернизированы. Новые выключатели ВВБК (крупномодульные) работают при давлении воздуха 4 МПа,а вкамере гашения кроме основного дутья, как в серии ВВБ, имеется дополнительное дутье через неподвижные контакты с продувкой продуктов горения через полые токоведущие стержни вводов.

отключающая 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.

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

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.001 с) .

Воздушные выключатели

Ввоздушном выключателе сжатый воздух выполняет две функ­ции — гашения дуги и управления механизмом самого выключателя. Изоляция токоведущих частей от земли осуществляется фарфором.

Конструктивные схемы воздушных выключателей, применяемых на подстанциях, в основном определяются: способом создания изоляцион­ного промежутка между контактами выключателя, находящегося в от­ключенном положении; способом подачи сжатого воздуха в дугогасительные устройства; наличием шунтирующих резисторов и делителей напряжения и некоторыми другими особенностями.

На рис. 3.1 представлены две принципиально отличные конструк­тивные схемы воздушных выключателей 110 кВ и выше. По схеме рис. 3.1, а выполняются выключатели с воздухонаполненными отделителями серии ВВП или их новая модификация ВВШ, а по схеме рис. 3.1,б — вы­ключатели серии ВВБ.

Выключатели серии ВВШ (рис. 3.1,а). Основанием каждого полюса служат резервуары со сжатым воздухом 1. Выключатели имеют две контактные системы, соединенные последовательно. Первая — контакт­ная система дугогасительных камер 2, контакты которой лишь кратко­временно расходятся на время гашения дуги. Вторая — контактная си­стема отделителей 6, отключающая ток, ограниченный шунтирующими резисторами, и образующая надежный изоляционный промежуток при отключенном положении выключателя, когда контакты дугогаси­тельных камер замкнуты. Камеры и отделители связаны между собой трубчатыми шинами 10, к которым подключены резисторы 5, шунти­рующие камеры и емкостные делители напряжения 7, предназначенные для выравнивания распределения напряжения в отключенном положе­нии отделителей.

Сжатый воздух поступает из резервуаров полюса в гасительные ка­меры и отделители через дутьевые клапаны, находящиеся у основания каждого полюса, по полым опорным изоляторам. В корпусах дутьевых клапанов установлены обратные клапаны, через которые при включен­ном положении выключателя поступает воздух для вентиляции внутрен­них полостей опорной изоляции, камер и отделителей, откуда через не­плотности контактов и их механизмов выходит в атмосферу. Когда камеры или отделители находятся под давлением сжатого воздуха, обратные клапаны закрыты и система вентиляции не работает.

Управление выключателями однополюсное и трехполюсное осу­ществляется электромагнитами включения и отключения, воздействую­щими на систему пусковых клапанов.

Выключатели серии ВВБ (рис. 3.1, б). Контактная система полюса вместе со своим механизмом и дутьевым клапаном находится внутри металлического резервуара 11 со сжатым воздухом, изолированного от земли фарфоровой опорной колонкой (изолятором) 9. Внутри колонки проходят два стеклопластиковых воздухопровода, один из которых слу­жит для постоянной подачи воздуха в гасительные камеры — резер­вуары, второй — для импульсной подачи воздуха при отключении и сброса воздуха при включении выключателя. Дугогасительная камера имеет два главных и два вспомогательных разрыва. Главные контакты 8 отключают основной ток электрической цепи. Они шунтируются рези­сторами (не показаны), которые служат для выравнивания распределе­ния напряжения между разрывами в процессе отключения и для сниже­ния скорости восстанавливающегося напряжения. Вспомогательные контакты (не показаны) отключают остаточный ток, проходящий через шунтирующие резисторы.

По обе стороны резервуара имеются эпоксидные вводы, защи­щенные снаружи фарфоровыми покрышками от атмосферных воздей­ствий. Внутренние полости опорных изоляторов и фарфоровых покры­шек вводов постоянно вентилируются. Для вентиляции воздух понижен­ного давления подается по трубам через редукторный клапан, установленный в распределительном шкафу. Когда выключатель от­ключен, воздух через указатель продувки на цоколе поступает в полость опорного изолятора, а из него, разветвляясь, — в покрышки вводов и полость промежуточного изолятора. Из покрышек вводов воздух вы­ходит в атмосферу через указатели продувки, установленные на вводах. Если выключатель находится во включенном положении, вентиля­ционный воздух, кроме того, поступает в полости импульсных воздухо­проводов.

Питание воздушного выключателя сжатым воздухом производится через шкафы управления, где размещены элементы пневматического и электрического управления — системы клапанов, электромагниты управления, вспомогательные контакты (блок-контакты) с пневмоприводом, сборки зажимов, устройства световой сигнализации положения вы­ключателя. В шкафу управления полюса установлен электроконтактный манометр, показывающий давление в гасительной камере полюса вы­ключателя в отключенном его положении.

Подача сжатого воздуха из воздухораспределительной сети к вы­ключателю производится через распределительный шкаф типа ШРНФ-2М (для ВВН) и типа ШРНА (для ВВБ). С помощью распреде­лительного шкафа производится: очистка сжатого воздуха, поступаю­щего из магистрали, и его распределение по резервуарам полюсов вы­ключателей; редуцирование воздуха для вентиляции; отсоединение обратным клапаном резервуаров выключателей от магистрали при сни­жении в ней давления; блокировка работы выключателя при недоста­точном давлении воздуха; местное отключение выключателя.

Неполадки в работе. Причины неполадок характерны для воз­душных выключателей всех типов. Наиболее часто повторяющимися неполадками на протяжении последних лет являются следующие:

1) отказы в отключении токов к.з. Они в основном происходят из-за недостаточной способности воздушных выключателей гасить элек­трическую дугу при отключении неудаленных к.з., сопровождающихся большой скоростью восстановления напряжения на контактах, хотя ток к.з. при этом может быть меньше номинального. При удалении точки короткого замыкания от шин подстанции токи к.з. и скорость восста­новления напряжения в общем случае уменьшается.

До недавнего времени полагали, что наиболее тяжелым коротким замыканием является повреждение на шинах. Однако практикой и ана­лизом установлено, что процессы коротких замыканий на участках ли­ний протяженностью от 0,5 до 8 — 10 км (т. е. в зоне так называемого километрического эффекта) характеризуются большими значениями ам­плитуды первого пика высокочастотных колебаний и очень высокой на­чальной скоростью восстанавливающегося напряжения. При этом, как правило, происходит повторный пробой межконтактного промежутка и выключатель не справляется с отключением. Применяемыми в на­стоящее время способами улучшения работы воздушных выключателей является шунтирование дугового разрыва низкоомным резистором и повышение эффективности дугогасящих устройств путем увеличения последовательно включенных мест разрыва;

2) дефекты контактных систем. Их основная причина — дефекты конструкций отдельных узлов выключателя, заклинивания деталей, при­водящие к зависанию подвижных контактов в промежуточном положе­нии или к недостаточному вжиму контактов. Зависания подвижных кон­тактов отделителей выключателей серии ВВН вызываются загрязне­нием и «надирами» на трущихся поверхностях. Если зависание происходит во время отключения к.з., то горящей дугой разрушаются контактные системы и фарфоровая изоляция;

3) перекрытия опорной изоляции. Перекрытия по наружной поверх­ности обусловлены главным образом загрязнением изоляторов уносами промышленных предприятий, пылью при ее увлажнении. Проникнове­ние и накопление влаги внутри изоляторов, а также прекращение про­дувки внутренних полостей воздухопроводов обычно приводит к пере­крытиям изоляции по внутренней поверхности и разрушениям выклю­чателей ;

4) неисправности механизмов приводов и клапанов. Значительное число отказов в работе выключателей связано с дефектами клапанов (из­ломы, заклинивания), попаданием под клапаны посторонних предметов, повреждением электромагнитов и цепей управления. Часто происходит самопроизвольное уменьшение сброса давления из-за попадания в ка­налы клапанов отсечек пыли и смазки. Все эти неисправности, как пра­вило, приводят к неполнофазной работе выключателей;

5) повреждения резиновых уплотнений. В эксплуатации наблюда­лись случаи выдувания прокладок из фланцевых соединений изоляторов и нарушения герметичности соединений из-за потери упругих свойств резины. Для устранения этих нежелательных явлений производятся об­жатия всех элементов эластичного крепления изоляторов. Периодич­ность устанавливается с учетом имеющегося опыта (обычно перед на­ступлением холодной погоды). Более частые (сезонные) обжатия приводят к деформации и преждевременному выходу из строя рези­новых прокладок и уплотнений. Длительное пребывание воздухонаполненных отделителей под рабочим давлением ускоряет процесс наруше­ния плотности фланцевых соединений и ведет к выдуванию резиновых уплотнений. В связи с этим заводы рекомендуют не находящиеся в ра­боте выключатели (шиносоединительные, обходные, секционные) дер­жать во включенном положении, а разрывы цепи создавать разъедини­телями. Однако в эксплуатации этих рекомендаций не придерживаются в тех случаях, когда, например, воздушный выключатель используется в режиме АВР. Опыт многих энергосистем свидетельствует о том, что выключатели серии ВВН могут неограниченно долго оставаться в от­ключенном положении под рабочим давлением.

Краткое описание неполадок в работе выключателей приведено с той целью, чтобы дежурные имели о них некоторое представление, не­обходимое для анализа обнаруженных явлений и предупреждения по­вреждений. Устранение возникших неполадок производится специально обученным ремонтным персоналом. При этом никакие работы в рас­пределительных шкафах и на выключателях, находящихся под рабочим давлением, разрешаться не должны.

Осмотры и обслуживание воздушных выключателей. При осмотре проверяется действительное положение всех фаз воздушного выключа­теля по показаниям сигнальных ламп и манометров. Обращается вни­мание на общее состояние воздушного выключателя, на отсутствие уте­чек воздуха (на слух); на целость изоляторов гасительных камер, отде­лителей, шунтирующих резисторов и емкостных делителей напряжения, опорных колонок и изолирующих растяжек, а также на отсутствие за­грязненности поверхности изоляторов.

Контролируется степень нагрева контактных соединений шин и ап­паратных зажимов.

По манометрам, установленным в распределительном шкафу, про­веряется давление воздуха в резервуарах выключателя и поступление его на вентиляцию. У выключателей, работающих с АПВ, давление дол­жно находиться в пределах 1,9 — 2,15 МПа (оптимальное 2,0 МПа), а у выключателей без АПВ — 1,6 — 2,1 МПа. Выключатель не должен при­ходить в действие при понижении давления воздуха ниже указанных величин. С этой целью в схеме управления предусмотрена блокировка, препятствующая проведению операции. При давлении ниже 1,6 МПа один из манометров размыкает цепи включения и отключения, другой при давлении ниже 1,9 МПа переключает цепи АПВ на отключение.

Как отмечалось, большое значение имеет непрерывная вентиляция внутренних полостей изоляторов выключателя сухим воздухом, исклю­чающая конденсацию водяных паров внутри изоляторов. Контроль за поступлением воздуха на вентиляцию ведется по указателю продувки (стеклянная трубка с находящимися в ней алюминиевым шариком). Ша­рик под воздействием струйки воздуха, создавая видимость движения воздуха, должен находиться во взвешенном состоянии между рисками, нанесенными на указателе. Регулирование расхода воздуха производит­ся винтом на верхней части редукторного клапана. Проверяется закры­тие заслонок выхлопных козырьков гасительных камер. При неблаго­приятных метеорологических условиях через неплотности в камеры выключателей может проникнуть снег. Накопление его приводит к обледенению контактов и отказу камер в работе.

При внешнем осмотре визуально проверяется целость резиновых прокладок в соединениях изоляторов гасительных камер, отделителей и их опорных колонок, так как применяемые резиновые прокладки не обладают достаточной эластичностью и со временем увеличивают свою остаточную деформацию. Операции с выключателями, имеющими по­врежденные или выдавленные прокладки, не должны допускаться.

Обслуживание выключателей в процессе эксплуатации охватывает собой проведение следующих мероприятий. Из резервуара выключате­лей 1 — 2 раза в месяц удаляется накопившийся в них конденсат. С той же периодичностью воздухораспределительная сеть продувается сжатым воздухом рабочего давления (при положительной температуре окружающего воздуха). Несоблюдение периодичности продувок при резких изменениях температуры окружающей среды приводит к конден­сации влаги в резервуарах выключателей и образованию льда в возду­хораспределительной сети. Чтобы не допускать скопления конденсата в блоках пневматических клапанов, из них также удаляют конденсат че­рез спускной клапан.

В период дождей увеличивают подачу воздуха на вентиляцию. При понижении температуры окружающего воздуха ниже + 5°С в шкафах управления полюсов и в распределительном шкафу включают электри­ческий обогрев. В распределительных шкафах типа ШРНФ-2М нагрева­тельные элементы манометров и редукторного клапана включают при указанной выше температуре воздуха. В распределительных шкафах ти­па ШРНА включение нагревательных элементов должно производиться двумя ступенями. При температуре воздуха менее + 5С включается один нагревательный элемент манометров и один нагревательный эле­мент редукторного клапана. При температуре — 30С дополнительно включаются все остальные нагревательные элементы. Ввод в действие всех нагревательных элементов при температуре воздуха, близкой к + 5°С, приводит к перегреву устройств шкафов и разрушению (растре-скиванию) резиновых уплотнений. Проверяют работоспособность выключателя путем контрольных опробовании на отключение и включе­ние при давлении 2,0 — 1,6 МПа, проверка производится не реже 2 раз в год.

В резервуары выключателей должен поступать очищенный от меха­нических примесей воздух. Основная очистка воздуха, а также его осуш­ка производится компрессорной воздухоприготовительной установкой. Для дополнительной очистки сжатого воздуха в распределительных шкафах выключателей установлены войлочно-волосяные фильтры. Не­обходимо систематически в зависимости от загрязненности воздуха, производить смену в них фильтрующих патронов. Заметим, что при экс­плуатации распределительных шкафов запорные вентили в них должны быть открыты полностью.

Воздушные выключатели. Типы, виды, устройство, работа воздушных выключателей.

Воздушные выключатели [2], в которых гашение дуги осуществляется потоком сжатого воздуха, получили весьма широкое распространение и во многих случаях вытеснили масляные. Они позволили перейти к классам напряжения 750 и 1150 кВ и в основном применяются:

как сетевые на напряжение 6—1150 кВ с номинальными токами до 4000 А и токами отключения до 63 кА;

как генераторные на напряжение 6-20 кВ с номинальными токами до 20 кА и токами отключения до 160 кА;

как выключатели нагрузки на 6—220 кВ и 110—500 кВ и выключатели комплектных распределительных устройств на напряжение до 35 кВ.

Ожидается, что в ближайшее время появятся сетевые выключатели на напряжение 1500—2000 кВ с номинальными токами 10—15кА и токами отключения 100—120 кА и генераторные выключатели на номинальные токи до 50 кА с токами отключения до 300 кА.

Выключатели выпускаются различного климатического исполнения, для различных категорий размещения и различного вида установки (опорные, подвесные, настенные, выкатные и др.).

Независимо от типа и конструкции воздушный выключатель состоит из трех основных частей: дугогасительного устройства с отделителем или без него, системы снабжения сжатым воздухом и системы управления. Система управления выполняется с одним пневматическим приводом с механической передачей, с индивидуальной пневматической передачей, с пневмомеханической передачей, с пневмогидравлической передачей и пневмосветовой передачей.

Гашение дуги в выключателях осуществляется сжатым воздухом номинальным давлением 0,6—5 МПа в различных камерах продольного и поперечного, одностороннего и двустороннего дутья, с соответствующим напряжению числом последовательно включенных разрывов.

В выключателях с отделителем размыкание дугогасительных контактов и гашение дуги осуществляются одним и тем же потоком сжатого воздуха, поступающего из отдельного резервуара. Контакты (один или оба) выполнены в виде контактно-поршневых механизмов. Во включенном положении выключателя в дугогасительном устройстве и в отделителе все контакты замкнуты. При подаче команды на отключение сжатый воздух из резервуара подается в дугогасительную камеру, размыкает контакты и гасит дугу. Обычно параллельно контактам включается шунтирующий резистор, облегчающий гашение дуги. После погасания дуги на основных дугогасительных контактах размыкается отделитель, который отключает оставшийся ток. Отделитель может выполняться открытым (до 35 кВ) или в виде воздухонаполняемых камер. После погасания дуги на отделителе подача воздуха в дугогасительные камеры прекращается и контакты под действием пружин замыкаются. Контакты же отделителя остаются разомкнутыми, обеспечивая необходимое изоляционное расстояние для разомкнутой цепи.

Рис. 1-8. Коструктивная схема воздушного выключателя ВВП-35.

В выключателях без отделителя широко применяются воздухонаполненные металлические камеры (резервуары), в которых размещены дугогасительные устройства. Привод контактов отделен от гасящей среды. При размыкании контактов открываются выхлопные клапаны камер и сжатый воздух, вытекая из камер через соответствующие сопла контактов, гасит дугу. Контакты могут выполняться одно- и двухступенчатыми. Число последовательно включенных дугогасительных устройств определяется номинальным напряжением выключателя. Изоляционный промежуток в отключенном положении обеспечивается расхождением этих же контактов на соответствующее расстояние. Ниже приведены примеры исполнения выключателей.

Конструктивная схема воздушного выключателя (ВВП-35) с контактно-поршневым механизмом и открытым отделителем приведена на рис. 1-8. Выключатель состоит из трех механически связанных полюсов (на рисунке приведен разрез одного полюса), смонтированных на общем основании (резервуаре 1), и распределительного шкафа (на рисунке не показан). На резервуаре установлены:

дугогасительные устройства 5 на опорных изоляторах 2, неподвижные контакты 12 отделителя 10 на изоляторах 16, электропневматическое устройство 17 (одно на три полюса) для управления встроенным в резервуар дифференциальным клапаном 18 и привод (на рисунке не показан), управляющий отделителем через вал 15 и изоляционные штанги 14. Полюсы выключателя (отделителя) разделены между собой изоляционными перегородками 11 и имеют выводы 7 и 13.

При открытии дифференциального клапана сжатый воздух из резервуара через полость опорного изолятора поступает в дугогасительную камеру, давит на контактно-поршневой механизм 8, размыкает контакты (неподвижный 3, подвижный 6) и через сопло подвижного контакта выдувает и гасит дугу. Пламя дуги охлаждается в пламегасительной решетке 9. Для облегчения гашения дуги контакты шунтированы резистором 4. После погасания дуги отделитель 10 размыкается и отключает оставшийся ток.

Длительность времени подачи дутья в дугогасительную камеру регулируется механизмом пневматической отсечки электропневматического устройства. После того как дифференциальный клапан закроется, подача воздуха в камеру прекратится, давление в ней упадет и подвижный контакт под действием пружины контактно-поршневого механизма возвратится на место, контакты замкнутся. Однако цепь останется разомкнутой отделителем.

Генераторные выключатели. Функциональная электрическая схема полюса и общий вид выключателя ВВГ-20 (Uном = 20 кВ, Iном = 20 кА, Iоном = 160 кА, сквозной ток 410 кА) с воздухонаполненным отделителем приведены на рис. 9-9. Полюс выключателя состоит из основного токоведущего контура — выводов 1 и 4 и разъединителя (основного контакта) 2, основных дугогасительных контактов 7 а 10, которые шунтированы резисторами 8 и 11 соответственно, вспомогательных дуго гасительных контактов б, отделителя 9 и разрядника 3 с нелинейным резистором 5.

Рис. 1-9. Функциональная электрическая схема полюса (а) и общий вид (б) генераторного воздушного выключателя ВВГ с воздухонаполненным отделителем.

Все устройства монтируются на баке и снабжаются соответствующими электропневматическими приводами. Выключатель состоит из трех одинаковых полюсов, связанных между собой воздуховодами, и распределительного шкафа.

Во включенном положении большая часть тока протекает через основной токоведущий контур. При отключении сначала размыкается основной контакт 2 и весь ток переходит в дугогасительный контур. Затем размыкаются основные дугогасительные контакты 7 и 10; ограниченный резисторами 8 и 11 ток протекает через вспомогательные дугогасительные контакты 6. После их размыкания и погасания дуги ток в цепи прекращается и размыкается отделитель 9, обеспечивая необходимый изоляционный промежуток. Разрядник служит для ограничения перенапряжений при отключении (в случае их возникновения). После прекращения подачи сжатого воздуха контакты б, 7 и 10 под действием пружин возвращаются во включенное положение.

Выключатели серии ВВБ. Общий вид и функциональная схема дугогасительного устройства без отделителя приведены на рис. 1-10. В металлическом резервуаре (камере) б, заполненном воздухом под высоким давлением (1,6—2,4 МПа), размещается дугогасительное устройство с двумя разрывами (контакты — подвижные 8, неподвижные 9) одностороннего дутья (сопло 4). Резервуар находится под высоким потенциалом. Напряжение подводится через выводы 13 с эпоксидной изоляцией 14, защищенные снаружи фарфоровыми рубашками 12. Основные разрывы (контакты 8 и 9) шунтированы линейными резисторами 10, что облегчает гашение дуги на них. Оставшийся ток отключается вспомогательными дугогасительными разрывами (контакты—неподвижный 15, подвижный, полый, он же сопло 17— закрыты кожухом 1). Камеры могут выполняться и без вспомогательных контактов, а следовательно, и без шунтирующих резисторов. Полное гашение осуществляется на основных разрывах. Конденсаторы (делительные) 11 служат для выравнивания напряжения по разрывам в отключенном положении выключателя.

Рис. 1-10. Общий вид (а) и функциональная схема (б) дугогасительного устройства без отделения выключателей серии ВВБ.

Рис. 1-11. Полюс выключателя серии ВВБ на 220 кВ.

Контакты камеры управляются пневмоэлектрическими механизмами 18. При подаче воздуха в цилиндр 2 поршень 3, связанный с траверсой 7, размыкает основные контакты. Одновременно открываются клапаны 19 выхлопных каналов сопел. Сжатый воздух устремляется наружу (показано стрелками), гасит дугу в соплах. Аналогично гасится дуга на вспомогательном разрыве. После погасания дуги выхлопные клапаны сопел закрываются. Давление внутри резервуара несколько снижается. Объем резервуара и давление в нем рассчитаны так, что камера способна выполнить несколько отключений. При этом давление в резервуаре не упадет ниже допустимого для надежного гашения дуги.

В отключенном положении контакты удерживаются давлением в цилиндре 2. Для включения выключателя воздух из цилиндра выпускается через клапан 16. Возвратный механизм 5 замыкает контакты. Соответственно управляются и вспомогательные разрывы.

Камера устанавливается на изоляционную опору 20, через которую проходят воздуховоды — основной 22 (высокого давления) и управления 21.

Приведенное дугогасительное устройство принято как модуль на 110—150 кВ для выключателей до 750 кВ без отделителей. Каждый выключатель состоит из трех полюсов, не имеющих между собой механической связи, и одного (35, 110, 220 кВ) или четырех (330, 500 и 750 кВ) распределительных шкафов. Отсутствие механической связи между полюсами позволяет выполнять трехфазное или пополюсное отключение.

Полюсы выключателей на 35, 110 кВ состоят из одной дугогасительной камеры-модуля (одного резервуара б — рис. 1-10), расположенной на изоляционной опоре. Полюс выключателей на 220 кВ (рис. 1-11) состоит из двух металлических дугогасительных камер 1, разделенных промежуточным изолятором 2 и расположенных на соответствующей изоляционной опоре 3. Полюсы выключателей на 330, 500 и 750 кВ состоят соответственно из двух, трех и четырех однотипных элементов (четырех, шести и восьми модулей), каждый из которых представляет собой полюс выключателя на 220 кВ на соответствующей изоляционной опоре, (показано штрихпунктирными линиями).

Выключатели воздушные серии ВВБК выпускаются на напряжение 110-1150 кВ, номинальный ток 3200 и 4000 А, номинальный ток отключения 50-40 кА, номинальное давление сжатого воздуха 4 МПа, время отключения 0,04 с.

Эти выключатели являются дальнейшим шагом в развитии конструктивных принципов, заложенных в серии ВВБ. Отличительными их особенностями являются повышенное рабочее давление воздуха и усовершенствованное дугогасительное устройство с несимметричным дутьем, что позволило повысить напряжение модуля (220 и 330 кВ — два модуля, 500 и 750 кВ — четыре модуля, 1150 кВ — шесть модулей). Выключатели снабжены новой быстродействующей системой управления.

Тенденции в развитии современных воздушных выключателей.

1. Модульный принцип построения серий. Этот принцип позволяет строить серии в весьма большом диапазоне напряжений (35—1150 кВ) из одинаковых модулей, производить по модульные испытания и иметь максимально выгодные условия производства, эксплуатации и монтажа. Наметилась тенденция существенного увеличения напряжения, приходящегося на один модуль (250 кВ и выше).

2. Размещение дугогасительных устройств непосредственно в сжатом воздухе. При этом обеспечиваются максимальная коммутационная способность, быстродействие, изоляционная прочность межконтактных промежутков и пропускная способность по номинальному току. Наибольшее применяемое сейчас давление достигает 6-8,5 МПа.

3. Применение быстродействующих систем управления с малым разбросом времени оперирования. Основным назначением таких систем является обеспечение работы выключателей на очень высокие напряжения с временем отключений до одного полупериода, а также выключателей с синхронным отключением или включением.

4. Ограничение коммутационных перенапряжений, что особенно важно для выключателей высших классов напряжения.

5. Повышение надежности и увеличение межремонтных сроков до 15—20 лет.

6. Введение принудительного охлаждения для генераторных выключателей.