Nashidvery.ru

Наши Двери
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Воздушные выключатели напряжением 110 кВ и выше

Воздушные выключатели напряжением 110 кВ и выше

Понятие и общая характеристика воздушных выключателей, их применение в энергосистемах. Схема включения конденсаторов и шунтирующих резисторов. Серии воздушных выключателей. Устранение неполадок в работе прибора, порядок проведения осмотра и обслуживания.

Подобные документы

Автоматические воздушные выключатели, их эксплуатация и техническое обслуживание. Автоматические выключатели низкого напряжения. Техническое обслуживание и эксплуатация автоматов низкого напряжения. Генераторные высоковольтные воздушные выключатели.

реферат, добавлен 22.12.2009

Выключатель высокого напряжения: общее понятие и требования. Масляные выключатели с открытой дугой и с дугогасительными камерами. Преимущества и недостатки элегазовых, автогазовых, вакуумных, электромагнитных, воздушных и маломасляных выключателей.

реферат, добавлен 03.03.2011

Параметры выключателей высокого напряжения. Физико-химические свойства элегаза. Конструкция элегазовых выключателей, характеристика его составных частей. Преимущества, принцип работы и устройство выключателей серии ВГТ-110-40/2500 У1 И ВГТ-220-40/2500 У1.

курсовая работа, добавлен 06.04.2012

Преимущество автоматических выключателей перед плавкими предохранителями. Автоматические выключатели с электромагнитными, тепловыми и комбинированными расцепителями, их устройство и принцип действия. Особенности выбора автоматических выключателей.

реферат, добавлен 27.02.2009

Конструкция, принцип действия, надежность и области применения вакуумных выключателей. Особенности вакуума при гашении электрической дуги. Общая характеристика и проверка работы дугогасительных камер BB/TEL, сущность процесса их включения и отключения.

лабораторная работа, добавлен 30.05.2010

Изучение масляных выключателей. Выключатели по компоновке с дугогасительными камерами внизу и с камерами, расположенными сверху. Общий вид маломасляного генераторного выключателя. Применение искусственного обдува контактной системы и подводящих шин.

лабораторная работа, добавлен 12.01.2010

Общие сведения о воздушных линиях электропередач, типы опор для них. Понятие и классификация изоляторов провода трассы. Особенности процесса разбивки трассы, монтажа проводов и тросов. Характеристика технического обслуживания воздушных линий до 1000 В.

курсовая работа, добавлен 05.12.2010

Выключатели нагрузки (ВН), предназначенные для отключения токов нормального режима. Принцип действия электромагнитного выключателя. Мероприятия по предотвращению отказов выключателей. Гашение электрической дуги в элегазовых и масляных выключателях.

презентация, добавлен 04.10.2012

Воздушные выключатели, гасительные устройства с двусторонним дутьем и полыми контактами. Элегазовые выключатели, принцип действия. Автопневматические дугогасительные устройства. Вакуумные выключатели, краткая характеристика гашения дуги переменного тока.

презентация, добавлен 08.07.2014

Исследование конструктивного устройства воздушных, кабельных линий и токопроводов. Анализ допустимых норм потерь напряжения. Расчет электрических сетей по экономической плотности тока. Обзор способов прокладки кабельных линий. Опоры для воздушных линий.

Аппараты высокого напряжения — Компоновка масляного выключателя

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
МАСЛЯНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
4.1. ОБЩАЯ КОМПОНОВКА БАКОВОГО И МАЛОМАСЛЯНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
Масляные выключатели явились одними из первых коммутационных аппаратов в электроустановках высокого напряжения. Они начали применяться с конца XIX в. и несмотря на значительный прогресс в развитии других видов выключателей широко применяются в настоящее время.
В нашей стране масляные выключатели являются основным видом выключателей на напряжение от 6 до 220 кВ, на более высокие напряжения они не выпускаются.
Масляные выключатели можно разделить на две большие группы: баковые, в которых трансформаторное масло используется и для гашения дуги, и для создания необходимой изоляции, и маломасляные, в которых масло используется в основном для дугогашения
На напряжения 35, 110 и 220 кВ применяются в основном баковые выключатели; эти выключатели имеются и в более низких классах напряжения.
Работы, проведенные в первой половине 70-х годов, позволили значительно уменьшить металлоемкость баковых выключателей за счет уменьшения диаметра бака, сократить объем масла. Одновременно за счет усовершенствования дугогасительных устройств значительно увеличился их номинальный ток отключения.
Маломасляные выключатели являются основными для напряжения 10 кВ, и, вероятно, это положение сохранится еще долгое время, особенно если удастся увеличить их номинальный ток до 4 кА, а ток отключения — до 40—50 кА.
Отключаемые токи маломасляных выключателей наружной установки на напряжения 35, 110 и 220 кВ ниже, чем баковых, но в силу меньшей стоимости, меньших расходов материалов, а также меньшей пожароопасности эти выключатели в значительной степени могут заменить масляные баковые и конкурировать с воздушными выключателями [4.1].
В СССР для электрических сетей с токами КЗ до 20 кА, что имеет место приблизительно в 75 % точек сетей, намечается переход на маломасляные выключатели серии ВМТ напряжением 110 и 220 кВ [4.1].

Полюс выключателя У-110

Рис. 4.1. Полюс выключателя серии У-110-2000-40

Выключатель У-110

Компоновка полюса современного бакового выключателя показана на рис. 4.1.
Несущим элементом каждого полюса является стальной бак 2 цилиндрической или эллипсоидальной формы, на крышке которого установлены вводы, 5, приводной механизм 3, предохранительный клапан, магнитопроводы со вторичными обмотками встроенных трансформаторов тока 4 и патрубки для заливки масла.
На каждом баке имеются лазы для доступа внутрь бака и к конта кто держателю 1 устройства для электроподогрева масла 10, включаемого при низких температурах, когда сильно повышается вязкость масла.

Рис. 4.2. Выключатель серии У-110-2000-40

Приводной механизм соединен с изоляционной штангой 6, движущейся в вертикальном направлении и перемещающей контактную траверсу.
На нижних концах вводов каждого полюса закреплены ДУ 8, к каждому из которых крепится шунтирующий резистор 7, облегчающий условия отключения емкостных и малых индуктивных токов и улучшающий распределение напряжения. Внутренняя стенка бака изолирована листами из электрокартона 9.
Управление выключателем осуществляется электромагнитным или пневматическим приводом, который крепится на одном из полюсов. В выключателях 110 кВ приводные механизмы всех трех полюсов обычно соединяются между собой с помощью тяги и присоединяются к приводу 1 (рис. 4.2). В выключателях 220 кВ на каждом полюсе устанавливается индивидуальный привод.

выключатель ВМПЭ-10

Рис. 4.3. Маломасляный выключатель серии ВМПЭ-10

Полюс выключателя серии ВМПЭ-10

В маломасляном выключателе (рис. 4.3) в отличие от бакового изоляция в основном обеспечивается твердыми диэлектриками. Меньшие габаритные размеры, а также худшие механические свойства материалов, применяемых для изготовления корпусов маломасляных выключателей, приводят к тому, что механическая прочность корпуса по отношению к давлениям, создаваемым при отключении предельных токов КЗ, у маломасляного выключателя ниже, чем у бакового. Это является основной причиной ограничения отключающей способности маломасляного выключателя. Второй причиной является трудность создания малогабаритного ДУ, обеспечивающего надежное гашение дуги всего диапазона отключаемых токов — от малых до предельных.
Выпускаемые в настоящее время маломасляные выключатели можно разделить на две группы. Первая, более многочисленная — с установкой ДУ в нижней части полюса и движением подвижного контакта на включение сверху вниз. Вторая — с движением подвижного контакта на включение снизу вверх и установкой ДУ в верхней части полюса. Выключатели второй группы более перспективны с точки зрения повышения отключаемого тока.
На рис. 4.3 показан общий вид подвесного маломасляного выключателя серии ВМПЭ-10 со встроенным электромагнитным приводом, относящейся к первой группе.
Номинальное напряжение выключателя 10 кВ, номинальный ток в зависимости от сечения токоведущего контура и контактов — от 630 до 1600 А, номинальный ток отключения 20 и 31,5 кА, время отключения выключателя с приводом — не более 0,12, с, время горения дуги при отключении номинальных токов отключения — не более 0,02 с.
Выключатель состоит из рамы 1, к которой с помощью опорных изоляторов 3 крепятся полюсы выключателя 2. Полюсы выключателя с помощью изоляционных тяг 4 связываются с валом 5, общим для трех полюсов и установленным в раме выключателя. Включение выключателя осуществляется подачей напряжения на встроенный электромагнитный привод через контактор. Электромагнитный привод, преодолевая силу отключающих пружин, а в конце хода на включение и буферной пружины, поворачивает вал выключателя и через изоляционные тяги обеспечивает замыкание подвижных и неподвижных контактов, расположенных внутри полюсов, а также блокирует механизм выключателя во включенном положении. При этом взводятся отключающие и буферная пружины. При отключении механизм выключателя расцепляется и под действием отключающих пружин и буферной пружины, работающей на небольшом ходе, происходит перемещение подвижных контактов. Торможение подвижных частей в конце хода на отключение происходит за счет маcляного буфера, устраняющего вибрации подвижных контактов. Полюсы разделяются междуполюсными изоляционными перегородками, позволяющими сократить междуполюсные расстояния. Рама выключателя заземляется с помощью болта заземления.
Со стороны привода рама закрыта металлической крышкой, в которой имеются окна для наблюдения за уровнем масла в полюсах и для указателя, который фиксирует включенное и отключенное положения выключателя.
Полюс выключателя· (рис. 4.4) состоит из изоляционного цилиндра 3, на концах которого заармированы металлические фланцы 2 и 4. Нижний фланец изоляционного цилиндра закрывается крышкой 1, на которой расположен не. подвижный контакт розеточного типа. На верхнем фланце 4 укреплен корпус 5, к которому крепится головка полюса 6. Внутри корпуса расположен механизм перемещения подвижного стержня, состоящий из двух рычагов — наружного 16 и внутреннего 12, жестко закрепленных на общем валу 14. Наружный рычаг с помощью изоляционной тяги связан с валом выключателя, а внутренний двумя серьгами 25 шарнирно соединен с подвижным контактом 24. Вал 14 установлен на подшипниках скольжения 10 и имеет уплотнения 13 для предотвращения выброса газомасляной смеси при отключениях. Изоляционная тяга крепится к рычагу 16 механизма 15.
В головке полюса имеются четыре отверстия для выхода газомасляной смеси при отключениях и обратный клапан 9.

Читайте так же:
Блок распределения электроэнергии с выключателями

Рис. 4.4. Полюс выключателя серии ВМПЭ-10

Неподвижный контакт розеточного типа

Головка закрыта изоляционной крышкой 7 с пробкой 8 маслоналивного отверстия и двумя отверстиями для выхода газов.
К головке полюса крепятся два направляющих стержня 17. Нижние концы стержней связаны планкой 20, в которую установлена втулка 19 для направления подвижного контакта. Для смягчения ударов при отключениях на каждом стержне установлены буферы 11. Между направляющими стержнями и подвижным контактом установлены роликовые токосъемные устройства 18, выполненные из медных роликов с поджимающими их пружинами.

Рис. 4.5. Неподвижный контакт розеточного типа

Количество этих роликов в зависимости от номинального тока и номинального тока отключения меняется от 4 до 10. Подвижный контакт имеет диаметр 22 мм для номинальных токов 630 и 1000 А и 24 мм для тока 1600 А.
Неподвижный контакт розеточного типа (рис. 4.5) установлен на крышке 1. К граням основания на гибких связях 8 крепятся ламели 5, верхние торцы которых имеют напайки из дугостойкой металлокерамики. С внешней стороны в каждой ламели имеется гнездо 6 для установки изоляционной прокладки пружины 7, упирающейся в кольцо 4. Ламели опираются на опорное кольцо 3. Фиксатор 2 фиксирует распорный цилиндр и ДУ. Розеточный контакт на номинальные токи 630 и 1000 А имеет пять ламелей, на ток 1600 А — шесть ламелей.
Внутри цилиндра 3 (см. рис. 4.4) над розеточным контактом на распорном цилиндре 23 установлена дугогасительная камера 21, имеющая два исполнения: поперечного масляного дутья для выключателей с номинальным током отключения 20 кА или встречно-поперечного масляного дутья для выключателей с номинальным током отключения 31,5 кА. Камера верхней частью упирается в пружину 26. Для наблюдения за уровнем масла в полюсе на нижнем фланце цилиндра установлен маслоуказатель 22 в виде стеклянной трубки с двумя рисками предельных уровней масла.
Колонковые маломасляные выключатели серии ВК-10 разработаны на те же параметры, что и выключатель ВМПЭ-10, за исключением времени отключения, которое на 0,02 с меньше. Общий вид выключателя на номинальные токи 630 и 1000 А и номинальный ток отключения 31,5 кА показан на рис. 4.6, а полюс выключателя — на рис. 4.7.


Рис. 4.6. Выключатель ВК-10
Три полюса выключателя устанавливаются на литое основание, в котором расположены рычаги механизма, связанные со встроенным пружинным приводом. Полюс выключателя образован изоляционным цилиндром 1, внутри которого проходят токоведущие элементы, соединяемые с верхним неподвижным розеточным контактом, закрытым цилиндром 2 и обоймой 3, присоединенной к направляющим стержням 4. Токосъем с подвижного контакта 5 осуществляется с помощью роликового устройства 6. Подвижный контакт присоединен к рычагу механизма с помощью изоляционной тяги 7. На обойме 3 устанавливается распорный цилиндр 8, а на него ДУ 9. Маслоуказатели 10 расположены наверху полюсов выключателя.

Полюс выключателя ВК-10

Колонковые выключатели позволяют значительно уменьшить металлоемкость выключателей, легко компонуются КРУ.
Предполагается, что такие выключатели смогут в дальнейшем заменить выключатели подвесного типа.
Маломасляные выключатели на напряжения 110 и 220 кВ серии ВМТ выполняются в трехполюсном исполнении на напряжение 110 кВ и в однополюсном исполнении на напряжения 220 кВ (рис. 4.8).
Выключатели на 110 кВ имеют ДУ с одним разрывом с камерой встречно-поперечного дутья. Воздушная полость ДУ выключателя заполнена сжатым газом, создающим избыточное давление.

Рис. 4.7. Полюс выключателя ВК-10
Высокие скорости включения и отключения выключателя обеспечиваются за счет снижения массы его подвижных частей. Вместо массивных изоляционных тяг, применяемых в других отечественных и зарубежных выключателях наружной установки, в этом выключателе используется тросовый механизм. Передача движения на высокий потенциал осуществляется высокопрочными стеклопластиковыми тягами диаметром 12 мм, работающими только на растяжение.
Конструкция полюса позволяет установить электронагревательные устройства, в результате чего выключатели с с обычным трансформаторным маслом могут работать при температуре окружающей среды до —45 °C.
Выключатели на 220 кВ в одном полюсе используют два последовательно соединенных ДУ на 110 кВ. Управление выключателями такого типа производится мощными пружинными приводами.
Маломасляные выключатели применяются и в качестве генераторных выключателей. Так например, в выключателе типа В ГМ-20-90/11200 на номинальное напряжение 20 кВ, номинальный ток 11 200 А и номинальный ток отключения 90 кА три полюса выключателя (рис. 4.9) установлены на общем основании 1, в которое встроен приводной механизм, связанный с приводом 12 тягой 13. В каждый полюс входят два изолированных от земли бака 3, установленных на изоляторах 2. На крышках баков смонтированы неподвижные контакты главного токоведущего контура. Магнитопровод 9 выравнивает распределение тока в контуре. Подвижные контакты расположены на траверсах 10, связанных с приводным механизмом изоляционными штангами 11. На крышках баков установлены распорная труба 5, маслоотделители 6 и газоотвод 8.

Читайте так же:
Можно ли поменять выключатель не отключая электричество


Рис. 4.8. Маломасляный выключатель серии ВМТ на напряжение 220 кВ
Для предохранения от пробоя промежутка между баками каждого полюса на штанге укреплены изоляционные перегородки 4. Изоляционные перегородки 7 предохраняют от пробоя промежутки между полюсами.
В каждом полюсе выключателя имеются два контура тока — главный и дугогасительный, показанный на рис. 4.10.
выключатель ВГМ-20-90/11200
Рис. 4.9. Маломасляный генераторный выключатель ВГМ-20-90/11200

Токоведущие контуры маломасляного генераторного выключателя ВГМ-20-90/11200

Главный контур включает в себя контакты первого и второго баков 1 и ножи 2. Дугогасительный контур образован крышкой 3, медными скобами 4, соединяющими крышку с баком, стенкой бака 5, неподвижным дугогасительным контактом 7 и стержнем дугогасительного контакта 6 первого бака, ножом 2 и теми же элементами второго бака.
Во включенном положении оба контура включены параллельно, при этом большая часть тока проходит через главный контур, имеющий значительно меньшее сопротивление, чем дугогасительный.
При отключении первыми размыкаются контакты главного токоведущего контура и происходит переброс тока в дугогасительный контур, контакты которого размыкаются позднее в масле. Возникающие электрические дуги гасятся в ДУ встречно-поперечного дутья. Образующиеся горячие газы вместе с каплями масла попадают в маслоотделители.

Рис. 4.10. Токоведущие контуры маломасляного генераторного выключателя ВГМ-20-90/11200

Здесь газы соприкасаются с фарфоровыми шариками, масло конденсируется и стекает обратно в баки, а газы проходят между шариками, охлаждаются и, попадая в газоотводные трубы, выходят в атмосферу.

Высоковольтные выключатели постоянного и переменного тока

Высоковольтный выключатель — защитно-коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах при ручном, дистанционном или автоматическом управлении.

Высоковольтный выключатель состоит из: контактной системы с дугогасительным устройством, токоведущих частей, корпуса, изоляционной конструкции и приводного механизма (например, электромагнитный привод, ручной привод).

Выключатели среднего и высокого напряжения (номинальное напряжение 6 — 1150 киловольт) и большим током отключения (до 50 килоампер) используются на электрических станциях и подстанциях. Эти выключатели представляют собой довольно сложную конструкцию, управляемую электромагнитными, пружинными, пневматическими или гидравлическими приводами.

В зависимости от среды, в которой производят гашение дуги, различают воздушные выключатели, в которых дуга гасится сжатым воздухом, масляные выключатели, в которых контакты помещаются в ёмкость с маслом, а дуга гасится парами масла, элегазовые выключатели, в которых используется электропрочный газ SF6 — «элегаз», и вакуумные выключатели, в которых гашение дуги происходит в вакууме — в так называемой вакуумной дугогасительной камере (ВДК). Защитная среда одновременно с гашением дуги обеспечивает и диэлектрическую прочность промежутка между контактами в отключенном положении, от чего зависит и величина хода контактов.

Классификация высоковольтных выключателей

По способу гашения дуги

  • Элегазовые выключатели (баковые и колонковые);
  • Вакуумные выключатели;
  • Масляные выключатели (баковые и маломасляные);
  • Воздушные выключатели;
  • Автогазовые выключатели;
  • Электромагнитные выключатели;
  • Автопневматические выключатели.

По назначению

  • Сетевые выключатели на напряжения от 6 кВ и выше, применяемые в электрических цепях (кроме цепей электрических машин и электротермических установок) и предназначенные для пропускания и коммутирования тока в нормальных условиях работы цепи, а также для пропускания в течение заданного времени и коммутирования тока в заданных ненормальных условиях, таких как условия короткого замыкания.
  • Генераторные выключатели на напряжения от 6 до 20 кВ, применяемые в цепях электрических машин (генераторов, синхронных компенсаторов, мощных электродвигателей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в пусковых режимах и при коротких замыканиях. Отличаются, как правило, большими значениями номинального тока (до 10000А) и тока отключения.
  • Выключатели на напряжение от 6 до 220 кВ для электротермических установок, применяемые в цепях крупных электротермических установок (например, сталеплавильных, руднотермических и других печей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в различных эксплуатационных режимах и при коротких замыканиях.
  • Выключатели нагрузки — выключатели, предназначенные для коммутаций под номинальным током, но не рассчитанные на разрыв сверхтоков. Применяются в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью для коммутации небольших нагрузок — до нескольких мегавольт-ампер.
  • Реклоузеры подвесные секционирующие дистанционно управляемые выключатели, снабжённые защитой и устанавливаемые на опорах воздушных ЛЭП.
  • Выключатели специального назначения.

По виду установки

  • Опорные, то есть имеющие основную изоляцию на землю опорного типа.
  • Подвесные, то есть имеющие основную изоляцию на землю подвесного типа.
  • Настенные, то есть укрепленные на стенах закрытых распределительных устройств.
  • Выкатные, то есть имеющие приспособления для выкатывания из ячеек распредустройств (для обслуживания, ремонта и для создания т.н. «видимого разрыва» при работах на линиях).
  • Встраиваемые в комплектные распределительные устройства (КРУ).

По категориям размещения и климатическому исполнению

  • пять категорий размещения (вне и внутри помещений с различными условиями обогрева и вентиляции);
  • десять климатических исполнений (У, ХЛ, УХЛ, ТВ, ТС, Т, М, ОМ, В и О) в зависимости от географического места установки.
Читайте так же:
Выключатель для второй акб

Общее устройство и принцип действия высоковольтных выключателей

Воздушный выключатель

В воздушных выключателях (ВВ) энергия сжатого воздуха используется и как движущая сила, перемещающая контакты, и как дугогасящая среда. Принцип действия дугогасительного устройства (ВВ) заключается в том, что дуга, образующаяся между контактами, подвергается интенсивному охлаждению потоком сжатого воздуха, вытекающего в атмосферу. При прохождении тока через ноль температура дуги падает и сопротивление промежутка увеличивается. Одновременно происходит механическое разрушение дугового столба и вынос заряженных частиц из промежутка.

Воздушные выключатели конструктивно подразделяются на:

  • Выключатель с открытым отделителем
  • Выключатель с газонаполненным отделителем
  • Выключатель с камерами в баке со сжатым воздухом

Элегазовый силовой выключатель

Изолирующей и гасящей средой выключателей служит гексафторид серы SF6 (элегаз). Выключатели представляют собой трехполюсный аппарат, полюсы которого имеют одну (общую) раму и управляются одним приводом, либо каждый из трех полюсов выключателей имеет собственную раму и управляется своим приводом (выключатель с пополюсным управлением).

Принцип работы аппаратов основан на гашении электрической дуги (возникающей между расходящимися контактами при отключении тока) потоком элегаза.

Источников возникновения потока газа — два:

  • повышение давления в одной из заполненных газом полостей дугогасительного устройства, обусловленное уменьшением ее замкнутого объема, возможность истечения газа из которой в зону расхождения дугогасительных контактов появляется непосредственно перед их размыканием;
  • повышение давления газа в этой же полости вследствие его расширения под действием тепловой энергии самой электрической дуги.

Первый источник превалирует при отключении малых токов, а второй — больших.

Полюс выключателя

Колонковое исполнение. Полюс представляет собой вертикальную колонну, состоящую из двух (и более) изоляторов, в верхнем из которых размещено дугогасительное устройство (ДУ), а нижний служит опорой ДУ и обеспечивает ему требуемое изоляционное расстояние от заземленной рамы. Внутри опорного изолятора размещена изоляционная штанга, соединяющая подвижный контакт ДУ с приводной системой аппарата.

Баковое исполнение. Полюс представляет собой металлический цилиндрический бак, на котором установлены два изолятора, образующие высоковольтные вводы выключателя. ДУ в таком выключателе размещено в заземленном металлическом корпусе.

Комбинированное исполнение. Полюс представляет собой металлический корпус в виде сферы, на котором установлены фарфоровые изоляторы, образующие высоковольтные вводы выключателя, в одном из которых размещено дугогасительное устройство, а в другом — встроенные трансформаторы тока.

В верхней части изолятора обычно устанавливается фильтр — поглотитель влаги и продуктов разложения элегаза под действием электрической дуги. Фильтрующим элементом в нем служит активированный адсорбент — синтетический цеолит NAX.

Также на всех современных выключателях установлен предохранительный клапан — устройство с тонкостенной мембраной, разрывающейся при давлении возникающем при внутреннем коротком замыкании, но не достигающем значения, при котором испытываются собственно изоляторы.

Дугогасительное устройство

Дугогасительное устройство предназначено обеспечивать быстрое гашение электрической дуги, образующейся между контактами выключателя при их размыкании. Разработка рациональной и надежной конструкции дугогасительного устройства представляет значительные трудности, так как процессы, происходящие при гашении электрической дуги, чрезвычайно сложны, недостаточно изучены и обусловливаются многими факторами, предусмотреть которые заранее не всегда представляется возможным. Поэтому окончательная разработка дугогасительного устройства может считаться завершенной лишь после его экспериментальной проверки.

Современные выключатели оснащены дугогасительным устройством автокомпрессионного типа, которые демонстрируют свои расчетные преимущества при отключении больших токов.

ДУ содержит неподвижную и подвижную контактные системы, в каждой из которых имеются главные контакты и снабженные элементами из дугостойкого материала дугогасительные контакты. Главный контакт неподвижной системы и дугогасительный подвижной — розеточного типа, а главный контакт подвижной системы и дугогасительный неподвижной — штыревые.

Подвижная система содержит, кроме главного и дугогасительного контактов, связанную с токовым выводом ДУ неподвижную токоведущую гильзу; поршневое устройство, создающее при отключении повышенное давление в подпоршневой полости, и два фторопластовых сопла (большое и малое), которые направляют потоки газа из зоны повышенного давления в зону расхождения дугогасительных контактов. Большое сопло, кроме того, препятствует радиальному смещению контактов подвижной системы относительно контактов неподвижной, поскольку никогда не выходит из направляющей втулки главного неподвижного контакта.

Главный контакт подвижной системы представляет собой ступенчатую медную гильзу, узкая часть которой адаптирована ко входу в розеточный главный контакт неподвижной системы, а широкая часть имеет два ручья, в которых размещены токосъемные (замкнутые проволочные) спирали, постоянно находящиеся в контакте с охватывающей их неподвижной токоведущей гильзой.

Газовая система

Газовая система аппаратов включает в себя:

  • клапаны автономной герметизации (КАГ) и заправки колонн;
  • коллектор, обеспечивающий во время работы аппарата связь газовых полостей колонн между собой и с сигнализатором изменения плотности элегаза;
  • сам сигнализатор, представляющий собой стрелочный электроконтактный манометр с устройством температурной компенсации, приводящим показания к величине давления при температуре 20ºС;
  • соединительные трубки с ниппелями и уплотнениями.

Сигнализатор изменения плотности элегаза (датчик плотности) имеет три пары контактов, одна из которых, замыкающаяся при значительном снижении плотности элегаза из-за его утечки, предназначена для подачи сигнала (например, светового) о необходимости дозаправки колонн, а две других, размыкающихся при недопустимом падении плотности элегаза, предназначены для блокирования управления выключателем или для автоматического отключения аппарата с одновременной блокировкой включения (что определяется проектом подстанции).

Привод

Приводы выключателей обеспечивают управление выключателем — включение, удержание во включенном положении и отключение. Вал привода соединяют с валом выключателя системой рычагов и тяг. Привод выключателя должен обеспечивать необходимую надежность и быстроту работы, а при электрическом управлении — наименьшее потребление электроэнергии.

В элегазовых выключателя применяют два типа приводов:

  • Пружинный привод:
    • аккумулятором энергии является комплект винтовых цилиндрических пружин
    • управляющим органом является кинематическая система рычагов, кулачков и валов.
    • аккумулятором энергии является комплект тарельчатых пружин
    • управляющим органом является гидросистема.

    Требования, предъявляемые к выключателям

    Требования, предъявляемые к выключателям, заключаются в следующем:

    • надежность в работе и безопасность для окружающих;
    • возможно малое время отключения;
    • по возможности малые габариты и масса;
    • простота монтажа;
    • бесшумность работы;
    • сравнительно невысокая стоимость.

    Применяемые в настоящее время выключатели отвечают перечисленным требованиям в большей или меньшей степени. Однако конструкторы выключателей стремятся к более полному соответствию характеристик выключателей выдвинутым выше требованиям.

    Требование надежности является одним из важнейших требований, поскольку от надежности выключателей зависит надежность работы энергосистемы, следовательно, и надежность электроснабжения потребителей. Срок службы выключателя составляет не менее 20 лет.

    Требование быстродействия следует понимать как возможно малое время отключения цепи при КЗ. Время отключения исчисляется от момента подачи команды на отключение до погасания дуги во всех полюсах. Приблизительно до 1940г. время отключения выключателей напряжением 110 кВ и выше составляло 8-10 периодов. Позднее это время было уменьшено до 6 и 4 периодов. В настоящее время большая часть выключателей 110 кВ и выше имеют время отключения 2 периода. За рубежом построены однопериодные выключатели (20 мс).

    Уменьшение времени отключения КЗ (например, от 4 до 2 периодов) весьма желательно по следующим соображениям:

    • увеличивается запас устойчивости параллельной работы станций системы, следовательно, увеличивается пропускная способность линий передачи;
    • уменьшаются повреждения изоляторов и проводов линий электрической дугой;
    • уменьшается опасность прикосновения к заземленным частям РУ;
    • уменьшаются механические напряжения в элементах оборудования, вызванные электродинамическими силами.

    Стоимость однопериодных выключателей значительно выше стоимости двухпериодных, однако дополнительные капиталовложения компенсируются увеличением передаваемой мощности по линии. Однопериодные выключатели необходимы также для токоограничивающих устройств, получивших применение в последнее время.

    Технические характеристики выключателей 110 кв. Структура условного обозначения. Вакуумные дугогасительные камеры

    Выключатели вакуумные типов ВБУ-35 и ВБУ-110 с электромагнитным приводом предназначены для выполнения коммутационных операций в нормальных и аварийных режимах работы трансформаторов дуговых сталеплавильных печей на номинальные напряжения 35 и 110 кВ частотой тока 50 Гц.

    Структура условного обозначения

    ВБУ-Х-5/Х У3:
    ВБ — вакуумный выключатель;
    У — уральский;
    Х — номинальное напряжение, кВ (35, 110);
    5 — номинальный ток отключения, кА;
    Х — номинальный ток, А (1000, 1250, 1600);
    У3 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ
    15150-69 и ГОСТ 15543.1-89.

    Условия эксплуатации

    Высота над уровнем моря не более 1000 м.
    Нижнее значение температуры для ВБУ-35 минус 10, для ВБУ-110 минус 5°С.
    Верхнее рабочее и эффективное значение температуры окружающего воздуха 30°С.
    Окружающая среда невзрывоопасная с содержанием коррозионно-активных агентов в атмосфере типа II по ГОСТ 15150-69.
    Требования техники безопасности по ГОСТ 12.2.007.3-75.
    Выключатели для внутригосударственных и экспортных поставок типа ВБУ-35 соответствуют требованиям ТУ 16-89 ИБКЖ.674153.013 ТУ, а ВБУ-110 соответствуют требованиям ТУ 16-89 ИБКЖ.674153.011 ТУ. ТУ 16-89 ИБКЖ.674153.013 ТУ;ТУ 16-89 ИБКЖ.674153.011 ТУ

    Технические характеристики

    Основные технические данные выключателей приведены в таблице.

    Номинальное напряжение, кВ

    Наибольшее рабочее напряжение, кВ

    Номинальный ток, А

    Номинальный ток отключения, кА

    Сквозной ток КЗ, кА:
    ток электродинамической стойкости
    начальное действующее значение периодической составляющей

    Ток термической стойкости, кА:
    время протекания тока 3 с
    время протекания тока 2 с

    Собственное время отключения выключателя, с

    Полное время отключения выключателя, с

    Собственное время включения выключателя, с

    Номинальное напряжение постоянного тока электромагнитов
    управления, В

    Диапазон рабочих напряжений электромагнитов управления, % номинального значения:
    включающего электромагнита

    Масса выключателя, кг, не более

    Ресурс по коммутационной стойкости, циклов ВО:
    при номинальном токе
    при номинальном токе отключения

    Ресурс по механической стойкости, циклов ВО

    Срок службы до списания, лет

    Принцип действия выключателя основан на явлении гашения в вакууме электрической дуги, возникающей при размыкании контактов вакуумных дугогасительных камер. Горение дуги в вакууме поддерживается парами металла, попадающими в межконтактный промежуток при их испарении с поверхности контактов.
    В момент перехода тока через нулевое значение быстро нарастает электрическая прочность межконтактного промежутка, обеспечивающая надежное отключение цепи.
    Выключатель ВБУ-35 (рис. 1) представляет собой коммутационный аппарат, три полюса которого установлены на одной раме и управляются электромагнитным приводом. Каждый полюс содержит дугогасительный модуль, опорный изолятор, изоляционные тяги, передающие движение от привода на подвижные контакты камер, крышку. Для подъема выключателя на раме и крышках имеются рым-болты. На раме размещен также указатель включенного и отключенного положения.

    Общий вид, габаритные и установочные размеры выключателя ВБУ-35:
    1 — рама;
    2 — опорный изолятор;
    3 — тяга;
    4 — дугогасительный модуль;
    5 — полюс;
    6 — крышка;
    7 — рым-болты;
    8 — указатель положения;
    9 — привод
    Выключатель ВБУ-110 (рис. 2) представляет собой коммутационный аппарат, состоящий из трех отдельных полюсов, каждый из которых управляется электромагнитным приводом. Каждый полюс содержит четыре последовательно соединенных дугогасительных модуля, установленных на опорном изоляторе, изоляционные стеклопластиковые тяги, посредством которых движение от привода передается на подвижные контакты вакуумных дугогасительных камер, шунтирующие конденсаторы, верхнюю крышку с устройством для подъема полюса.

    Общий вид, габаритные и установочные размеры выключателя ВБУ-110:
    1 — привод;
    2 — опорный изолятор;
    3 — тяга;
    4 — дугогасительный модуль;
    5 — полюс;
    6 — крышка;
    7 — конденсаторы
    Дугогасительный модуль (рис. 3) содержит вакуумную дугогасительную камеру типа КДВ-35-20/1250 УХЛ2, заключенную в изоляционный корпус, узел управления подвижным контактом камеры, фланцы для крепления модуля.

    Общий вид дугогасительного модуля:
    1, 6 — фланцы;
    2 — корпус;
    3 — вакуумная дугогасительная камера;
    4 — подвижный контакт;
    5 — узел управления ^ В комплект поставки входят: выключатель, комплект ЗИП, эксплуатационная документация.

    А. Назарычев, главный инженер ООО «Контакт T&D», зав. кафедрой Ивановского энергетического университета, проректор по научной работе ПЭИПК, д.т.н., профессор; А. Суровов, директор ООО «Контакт T&D»; В. Чайка, главный конструктор ОАО «НПП «Контакт»; А. Таджибаев, ректор Петербургского энергетического института повышения квалификации (ПЭИПК), д.т.н., профессор

    Техническое перевооружение распределительного электросетевого комплекса является основой модернизации экономики регионов России. Разработанная в Холдинге МРСК Программа реновации электросетевого комплекса на период с 2011 по 2020 г., в качестве первоочередных задач ставит снижение износа оборудования до 46-48%, потерь электроэнергии — до 6,1%, а также двукратное снижение количества технологических нарушений.

    Воздушные и масляные выключатели

    Важнейшим оборудованием распределительных сетей являются коммутационные аппараты, от работы которых зависит надежность всех подстанций, линий электропередачи и распределительных устройств во всех режимах эксплуатации.

    Выключатели высокого напряжения являются основными коммутационными аппаратами в электрических установках и служат для отключения и включения цепей в любых режимах: номинальном длительном, при перегрузках, коротких замыканиях (КЗ), холостом ходе, несинхронной работе. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание. Общее количество высоковольтных выключателей напряжением 110-750 кВ, находящихся в эксплуатации, составляет около 30 тысяч. По классам напряжения они распределены так, как показано в табл. 1.

    Табл. 1. Распределение общего количества парка высоковольтных выключателей по классам напряжения 110-750 кВ

    Общее количество выключателей, шт .

    Количество выклю­чателей от общего числа, %

    Из табл. 1 видно, что наибольшее количество выключателей — 95,7% эксплуатируется в классе напряжения 110-220 кВ.

    Достаточно длительное время в энергосистемах в этих классах напряжения применялись масляные баковые, маломасляные колонковые и воздушные выключатели различных типов. Сегодня число выключателей, отработавших нормативный срок службы, составляет 40% от общего количества выключателей, находящихся в эксплуатации, в том числе отработали свой нормативный ресурс 90% баковых масляных выключателей типа МКП-110 и 40% выключателей типа У-110, 30% воздушных выключателей ВВН-110, 40% воздушных выключателей ВВН-220. За последние годы заметно выросло количество повреждений отечественных выключателей. Основными причинами являются:
    износ основных сборочных узлов выключателей;
    несовершенство конструкции, находящихся в эксплуатации аппаратов;
    несоответствие климатическим условиям эксплуатации;
    дефекты, обусловленные низким качеством ремонта и применяемых при ремонте материалов;
    дефекты изготовления;
    нарушения нормативных и директивных документов по срокам ремонта и режимам эксплуатации;
    установка в цепях шунтирующих реакторов и конденсаторных батарей, для коммутации которых выключатели не предназначены;
    установка в цепях, где токи КЗ и восстанавливающее напряжение превышают нормированные параметры выключателя.

    Положения Технической политики в распределительном сетевом комплексе предъявляют к современным выключателям высокого напряжения следующие достаточно высокие требования:
    надежное отключение любых токов (включая токи КЗ);
    быстрота операций, т.е. наименьшее время отключения и включения;
    пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т.е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;
    возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;
    наличие коммутационного и механического ресурса, обеспечивающего межремонтный период эксплуатации не менее 15-20 лет;
    минимальное количество операций технического обслуживания в процессе эксплуатации;
    максимальное уменьшение массогабаритных показателей;
    сокращение эксплуатационных расходов;
    взрыво- и пожаробезопасность.

    Эти требования трудновыполнимы при традиционных методах гашения дуги в масле или воздухе. Возможности дальнейшего существенного совершенствования выключателей с традиционными способами гашения дуги практически исчерпаны.

    Вакуумные и элегазовые выключатели

    Выполнение повышенных требований к выключателям возможно при использовании в распределительных устройствах подстанций современных элегазовых и вакуумных выключателей (ВВ). В настоящее время выключатели с вакуумными и элегазовыми дугогасящими устройствами (ДУ) вытесняют масляные, электромагнитные и воздушные выключатели. Дело в том, что ДУ вакуумных и элегазовых выключателей не требуют ремонта по крайней мере в течение 20 лет, в то время как в масляных выключателях масло при отключениях загрязняется частицами свободного углерода и, кроме того, изоляционные свойства масла снижаются из-за попадания в него влаги и воздуха. Это приводит к необходимости смены масла не реже 1 раза в 4 года. Дугогасящие устройства воздушных выключателей примерно в эти же сроки требуют очистки. Кроме того, у изношенных воздушных выключателей имеются утечки сжатого воздуха из ДУ, что исключает возможность нормального оперирования. Дугогасящие устройства вакуумных и элегазовых выключателей заключены в герметичные оболочки, и их внутренняя изоляция не подвергается воздействию внешней среды. Электрическая дуга при отключениях в вакууме или в элегазе также практически не снижает свойств дугогасящей и изолирующей среды.

    Нормативными документами ФСК ЕЭС и Холдинга МРСК закреплено решение о преимущественном применении при строительстве, реконструкции, техническом перевооружении и замене оборудования подстанций напряжением 330-750 кВ элегазовых выключателей, а на подстанциях напряжением 6, 10, 20, 35 кВ — вакуумных выключателей. В классе напряжения 110-220 кВ сегодня на вновь вводимых в эксплуатацию подстанциях, как правило, в отсутствии каких-либо альтернативных вариантов предлагается применять элегазовые выключатели, которые при всех своих достоинствах имеют и ряд следующих проблемных моментов.

    Физические особенности применения в высоковольтных выключателях элегаза (гексафторида серы — SF6) в качестве изолирующей и дугогасящей среды подразумевают необходимость поддержания в ДУ повышенного давления (1,5-2,5 атм.) для обеспечения требуемого уровня коммутационной способности и электрической прочности межконтактного промежутка. В процессе длительной эксплуатации выключателя возможны утечки элегаза. При этом давление в дугогасящей камере снижается. В вакуумных выключателях современные технологии изготовления вакуумных дугогасительных камер (ВДК) доведены до уровня, который гарантирует необходимый вакуум на протяжении всего срока службы ВДК — 25-40 лет.

    Давление в ДУ элегазовых выключателей может также снижаться при значительных колебаниях температуры окружающей среды. В случае падения давления ниже заданных пределов критической величины, которая определяется индивидуально для различных типов ДУ, существует опасность пробоя элегазового промежутка или отказа выключателя в момент выполнения коммутации. Для предотвращения такого рода отказов необходимы наличие в элегазовом выключателе контроля рабочего давления в дугогасящей камере с помощью манометра и своевременная подкачка элегаза до заданных пределов. Кроме того, при интеграции элегазовых выключателей в систему цифровой подстанции стоимость организации передачи информации о давлении элегаза сопоставима со стоимостью самого выключателя. Вакуумный же выключатель может эксплуатироваться в диапазоне изменения температур от +50о до -60°С, при этом датчик контроля состояния вакуума устанавливать в ВДК не требуется.

    Например, известен случай блокировки цепей управления 59 элегазовых баковых выключателей 110-500 кВ производства ряда европейских компаний при температуре окружающего воздуха -41°С в Тюменской области в 2006 году из-за несовершенства конструкции, недостаточной мощности, низкой надежности обогревающих устройств баков и недостатков системы контроля давления (плотности) элегаза. Поэтому при выборе выключателей для регионов с холодным климатом предпочтение следует отдавать либо выключателям, заполненным газовой смесью, не требующей подогрева, либо необходимы: установка дополнительной теплоизоляции баков, дополнительный обогрев импульсных газовых трубок, увеличение мощности подогревателей. Все это усложняет и удорожает конструкцию элегазовых выключателей и увеличивает расход электроэнергии на собственные нужды, а значит, делает элегазовые выключатели энергонеэффективными. Следует также отметить и относительно высокую стоимость производства, очистки и утилизации элегаза.

    Несмотря на доказанную практикой эксплуатации безвредность элегазовых выключателей при нормальных режимах работы, тем не менее, экологические проблемы остро возникают при ремонте и утилизации отработавших нормативный ресурс выключателей. Дело в том, что некоторые продукты разложения элегаза весьма токсичны и могут наносить вред человеку и окружающей среде. В табл. 2 приведена степень опасности продуктов разложения элегаза.

    голоса
    Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector