1.8Выбор и проверка разъединителей

Выбираем высоковольтный разъединитель типа РГ-220/1000УХЛ1, установленный в первичной обмотке высшего напряжения силового трансформатора

-по напряжению установки:

220кВ=220кВ.

-по номинальному току:

Проверку высоковольтного разъединителя типа РГ-220/1000УХЛ1, установленного в первичной обмотке высшего напряжения силового трансформатора осуществляем в следующей последовательности:

-на электродинамическую стойкость:

-на термическую стойкость:

; (9.4)

Согласно проверке выбранный разъединитель типа РГ-220/1000УХЛ1, является электродинамически и термически стойким. Данные расчёта этого разъединителя сведены в таблице 9.1.

Аналогично выбираем и проверяем разъединители, установленные в ОРУ-220кВ, ОРУ-35кВ, которые согласно проверке являются термически и динамически стойкими (результаты сведены в таблице 9.1).

Место установки	Тип	Паспортные значения				Расчетные значения
		, В	,В	, А	, А	I2тtт,кА2·с	Iпр.с,кА	Bк,кА2·с	Iк,кА	iу,кА
Рабочая перемычка	РГ-220/1000УХЛ1	220	220	1250	346,41	1875	65	6,24	2,856	7,283
Обмотка высшего напряжения	РГ-220/1000УХЛ1	220	220	1250	136,41	1875	65	6,24	2,856	7,283
Обмотка среднего напряжения	РДЗ-35. IV/2000УХЛ1	35	27,5	1600	1091,72	1200	45	19,498	8,923	22,759
Первичная обмотка ТСН	РГ-35/1000УХЛ1	35	27,5	1600	10,92	1200	45	19,498	8,923	22,759
Фидер ДПР	РГ-35/1000УХЛ1	35	27,5	1600	11,02	1200	45	19,498	8,923	22,759
Фидер контактной сети1	РГ-35/1000УХЛ1	35	27,5	1200	600	1200	31,5	19,498	8,923	22,759
Фидер контактной сети2	РГ-35/1000УХЛ1	35	27,5	1200	650	1200	31,5	19,498	8,923	22,759
Фидер контактной сети3	РГ-35/1000УХЛ1	35	27,5	1200	700	1200	31,5	19,498	8,923	22,759
Фидер контактной сети4	РГ-35/1000УХЛ1	35	27,5	1200	800	1200	31,5	19,498	8,923	22,759

2 Технологический раздел

Для включения и отключения высоковольтных цепей напряжением 10кВ во всех режимах работы используют выключатели с различными средами гашения. В настоящее время выпускаются, в основном, вакуумные выключатели (ВВ), широкое применение которых вызвано их умеренной стоимостью и его достоинствами:

– компактность (габариты масляного выключателя ВМП-10: 930, 530, 700, а вакуумного ВВ/TEL: 474, 265, 540-640 (высота, ширина, длина));

– легкость (вес масляного выключателя ВМП-10 составляет 134,5 кг, а вакуумного ВВ/TEL составляет всего 35-38 кг);

– время включения (у масляного выключателя ВМП-10 оно составляет 0,1 с, а у вакуумного 0,015 с);

– время отключения (у масляного выключателя ВМП-10 оно составляет 0,3 с, а у вакуумного 0,07 с);

– удобство монтажа и ошиновки (мало составных частей);

– возможность визуально определить состояние выключателя (включенное или отключенное) (прозрачный корпус);

– износ контактов 1 мм за срок службы в 30 лет;

– большой коммутационный ресурс (производит 150000 операций в год, а масляный выключатель ВМП-10 150000 операций за весь срок службы).

Конструкции современных ВВ должны исключать необходимость проведения внеочередных, текущих и средних ремонтов и большинства периодических плановых проверок состояния ВВ, характерных для других типов выключателей. Для этих целей больше всего подходят конструкции с электромагнитными приводами. Применение пружинных приводов менее целесообразно из-за сложности их конструкции и меньшей надежности в работе, что подтверждается многолетним опытом их эксплуатации. Они требуют также более квалифицированного и частого обслуживания.

Непосредственное соединение силового элемента привода с подвижными контактами вакуумной дугогасительной камере через тяговый изолятор снижает ремонтопригодность ВВ, но существенно увеличивает надежность работы. Поэтому при разработке ВВ на первый план выступает вопрос обеспечения их долговременной надежной работы за счет применения простой конструкции привода с эффективной кинематической схемой.

2.1 Конструкция выключателя типа ВВ/TEL

Конструкция выключателя ВВ/TEL представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Внешний вид выключателя ВВ/TEL

Выключатели состоят из трех полюсов, установленных на металлическом корпусе, в котором размещаются электромагнитные приводы каждого полюса с магнитной защелкой, удерживающей выключатель неограниченно долго во включенном положении после прерывания тока в катушке электромагнита привода.

Основные узлы выключателей на ток до 1000 А размещаются в закрытом изоляционном корпусе круглого сечения, выполненном из механически прочного и дугостойкого материала, защищающего элементы полюса от механических повреждений и воздействий электрической дуги тока КЗ.

Крепление выключателей к металлическим элементам КРУ и КСО осуществляется посредством болтов М10, резьбовые отверстия для которых имеются на боковых сторонах металлического корпуса. Выключатели могут работать в любом пространственном положении.

Выключатели на номинальный ток 1600 А конструктивно отличаются от выключателей на 630 - 1000 А устройством изоляционных корпусов, способом установки в них ВДК и способом крепления выключателей.

Изоляционные корпусы прямоугольного сечения открыты снизу и сверху для вентиляции воздуха и охлаждения токоведущих частей. С передней и задней сторон к корпусам крепятся изоляционные листы толщиной 10 м для придания им необходимой жесткости.

Неподвижный

контакт

Подвижный

контакт

Вакуумная

дугогасительная

камера (ВДК)

Гибкий

токосъём

Тяговый

изолятор

Вспомогательные

контакты

Указатель

вкл./откл.

положения

Толкатель

Кулачок

Вал

Втулка якоря

Кольцевой

электромагнит

Якорь

Катушка

Пружина

поджатия

Отключающая

пружина

Токоведущие

вводы

Рисунок 2.2 – Устройство полюса выключателя ВВ/TEL

На противоположной стороне токоведущих выводов круглого сечения в полимерной части выключателя имеются закладные металлические втулки (6 шт.) с отверстиями под болт М16, с помощью которых выключатели устанавливаются на вертикальное металлическое основание приводом вниз или вверх.

Состав полюса входят следующие основные элементы (рисунок 2.2): ВДК с неподвижным и подвижным контактами и сильфоном, гибкий токосъем, тяговый изолятор, токоведущие выводы и электромагнитный привод. Привод состоит из кольцевого электромагнита, якоря, катушки, пружин отключения и дополнительного поджатия, тяги устройства ручного отключения. Катушки электромагнита включены в цепь управления параллельно и используются для включения и отключения выключателя. Полюса механически связаны между собой промежуточным валом, на котором установлен кулачок для управления вспомогательными контактами, используемыми во внешних цепях (управления, сигнализации и др.). Выключатели, предназначенные для частых коммутационных операций, содержат в своей конструкции усиленный привод и камеру ВДК, которые не влияют на габаритные и присоединительные размеры.

В отключенном положении подвижные части полюса удерживаются силой отключающей пружины независимо от пространственного положения выключателя. Включение и отключение выключателя производится от блока управления (БУ), который является неотъемлемой частью ВВ. При подаче команды включения БУ подает напряжение на катушку электромагнита. Протекающий при этом ток создаёт магнитный поток в зазоре между якорем и кольцевым магнитом, под действием которого якорь втягивается внутрь электромагнита и через тяговый изолятор, сжимая пружину отключения и воздействуя на подвижный контакт замыкает контакты ВДК. Скорость замыкания контактов составляет около 1 м/с. Она является оптимальной для процесса включения и предупреждения дребезга контактов при включении. Замыкание подвижного контакта с неподвижным происходит в момент, когда между якорем и верхней крышкой электромагнита остается зазор 2 мм. Проходя это расстояние, якорь сжимает пружину поджатия и создает необходимое контактное нажатие.

Рисунок 2.3 – Включенное положение выключателя

После замыкания магнитной системы якорь встает на магнитную защелку и удерживается в этом положении неограниченно долго за счет остаточной индукции кольцевого электромагнита. Общий ход якоря 8 мм, ход подвижного контакта 6 мм. Запас по усилию удержания (сила, необходимая для отрыва якоря от верхней крышки электромагнита, приложенная вдоль оси привода), составляет 450 - 500 Н для одного полюса выключателя. В случае обрыва цепи катушки электромагнита одного из полюсов выключатель не фиксируется во включенном положении и отключается, тем самым предупреждается работа выключателя в неполнофазном режиме.

Рисунок 2.4 – Магнитная защелка выключателя

В процессе включения ВВ якорь через кинематическую связь поворачивает вал и установленный на нем кулачок, который управляет контактами вспомогательных цепей (микропереключателями). Длительность подачи напряжения на катушку электромагнита устанавливается блоком управления и составляет 60 - 80 мс в зависимости от типа БУ. Она выбрана с запасом, поэтому момент размыкания геркона или микропереключателя в цепи управления включением не влияет на включающую способность привода и не требует наладки и проверки эксплуатационным персоналом. Источником электрической энергии для включения ВВ служат предварительно заряженные малогабаритные конденсаторы, устанавливаемые в БУ (BU) или в блоке питания БП (BP).

Отключение выключателя ВВ/TEL осуществляется при подаче команды отключения БУ подает на катушку электромагнита напряжение противоположной полярности и определенной длительности. При этом электромагнит частично размагничивается, и якорь снимается с магнитной защелки. Под действием пружины отключения и пружины дополнительного поджатия якорь разгоняется и наносит удар по тяговому изолятору, соединенному с подвижным контактом вакуумной камеры. Ударное усилие, создаваемое якорем электромагнита, превышает 2000 Н, что позволяет отключать выключатель даже приналичии точечной сварки контактов, которая может иметь место при включении ВВ.

После удара подвижный контакт приобретает высокую стартовую скорость, необходимую для успешного отключения тока КЗ, и под действием отключающей пружины совместно с другими подвижными частями занимает конечное отключенное положение.

Рисунок 2.5 – Отключенное положение выключателя

Ручное отключение осуществляется путем воздействия на кнопку ручного отключения, которая через толкатель, шарнирно связанный с валом, воздействует через вал привода на якоря электромагнитов и разрывает магнитную систему. Кнопка ручного отключения, связанная с валом, может служить указателем положения выключателя. Усилие на кнопке отключения при ударном воздействии составляет 200 – 250 Н

Гашение дуги переменного тока осуществляется в вакуумной дугогасительной камере (ВДК) при разведении контактов в глубоком вакууме (остаточное давление порядка 10⁶мм рт. ст.). Носителями заряда при горении дуги являются пары металла. Из-за практического отсутствия среды в межконтактном промежутке, конденсация паров металла в момент перехода тока через естественный ноль осуществляется за чрезвычайно малое время (10^-5с), после чего происходит быстрое восстановление электрической прочности ВДК. Электрическая прочность вакуума составляет порядка 30 кВ/мм, что гарантирует отключение тока при расхождении контактов более 1 мм.

В выключателях применяется современная конструкция ВДК с аксиальным магнитным полем. Дуга в таком поле находится все время в диффузионном состоянии, что существенно уменьшает износ, который не превышает 1 мм после исчерпания коммутационного ресурса.

2.2 Схема управления выключателем типа ВВ/TEL – 10

Описание схемы управления вакуумным выключателем ВВ/TEL (рисунок 2.6).

Рисунок 2.7 – Функциональная схема блока BU/TEL – 220 – 0,5А

Оперативное включение осуществляется с помощью нажатия кнопки включения КВ, в результате чего реле команды включить РКВ встает под нагрузку. Его контакты замыкаются, которые соответствуют замкнутому промежутку между контактами 7 и 8 в блоке управления БУ/TEL. Если выключатель находится в работе, то замкнуты и контакты 5 – 6,реле KV 1 – 1 находятся под нагрузкой, контакты KV 1 – 2 меняют свое положение.

В результате подачи команды включения обмотка реле KV3 блока управления оказывается подключенной к цепи питания блока. Однако включения реле не происходит до тех пор, пока не зарядится конденсатор С2.

После срабатывания реле KV3, в результате переключения контактов KV 3 – 4, KV 3 – 2 цепь электромагнита вакуумного выключателя подключается к цепи питания блока. Включение выключателя происходит только если блок – контакт выключателя (контакты БК1 и БК2) замкнут. В противном случае обмотка реле РН1 обесточена, а контактная группа KV 1 – 2 препятствуют подключению цепи электромагнита к цепи питания. Электрическая цепь, по которой протекает ток включения выключателя, выделена на рисунке 2.7.

После замыкания главных контактов вакуумного выключателя необходимо еще некоторое время на “пожатие” контактной системы и преодоления усилия пружин отключения выключателя. Процесс поджатия заканчивается замыканием магнитной системы привода выключателя. Для надежной фиксации выключателя (“магнитной защелки”), обмотки электромагнитного привода остаются подключенными к цепи питания в течении определенного времени.

Р

исунок 2.6 – Схема управления вакуумным выключателем BB/TEL

За это время (“довключение”) магнитная система выключателя остаточную магнитную индукцию необходимую для длительного удержания выключателя во включенном положении. Выдержка времени “довключения” производится с помощью конденсатора С1. после размыкания блок-контактов БК и обмотка реле KV1 отключается от цепи питания, но реле удерживается во включенном состоянии (40…60 мс) за счет энергии, накопленной в конденсаторе С1.

Если блок-контакт выключателя по какой-то причине останется в замкнутом положении, то KV1 отключится от предохранительного таймера. В этом случае общее время воздействия на цепь электромагнита от цепи питания блока составляет 120…140 мс.После размыкания контактов KV 1 – 2 ток электромагнита начинает протекать по цепи: источник питания, разряженный в процессе включения конденсатор отключения С4, обмотка электромагнита. Запасенная в электромагните энергия преобразуется а энергию заряда конденсатора С4 и частично гасится в варисторе KV1. Через время менее 20 мс процесс гашения заканчивается, а конденсатор отключения заряжается до 440 В, уровень напряжения определяется варистором РН1.Выключатель включен.

Одновременно с процессом включения под нагрузку встает реле фиксации команд РФ, контакты которого переключаются. При включении выключателя его контакты меняют свое положение и зеленая лампа ЛЗ встает под нагрузку.

Оперативное отключение осуществляется с помощью нажатия кнопки отключения КО в результате чего реле команды отключить РКО, которые соответствуют замкнутому промежутку 7,9 в блоке управления БУ/TEL.

Отключение вакуумного выключателя производится подключением конденсатора отключения к цепи электромагнита прикладывается в обратной полярности по отношению к включающему напряжению. Отключение выключателя возможно при любом состоянии блок-контакта.

Отключение происходит не сразу после подачи команды отключения, а спустя некоторое время задержки. Необходимость задержки отключения вызвана конструктивными особенностями выключателя и используемым способом конденсаторного отключения. Выключатель не позволяет произвести отключение от источника ограниченной энергии (примерно 1 Дж) сразу же после включения. По окончании процесса включения в магнитопроводе привода вакуумного выключателя продолжают циркулировать вихревые токи, препятствующие отключению. Поэтому задержка отключения необходима для выполнения цикла В – О, иначе выключатель не отключится. Время задержки выбирается с учетом характера затухания вихревых токов.

Задержка отключения так же способствует увеличению коммутационного ресурса выключателя при отключении токов короткого замыкания. Это обусловлено уменьшением апериодической составляющей тока короткого замыкания за время задержки отключения.

Пока команда отключения подана, контакты KV 2 – 4 блокируют возможность процедуры включения. Выключатель отключен.

Одновременно с процессом отключения под нагрузку встает реле фиксации команд РФ, контакты которого переключаются. При отключения выключателя его контакты меняют свое положение и красная лампа ЛК встает под нагрузку, а зеленая гаснет.

Токовая отсечка (ОТ) вакуумного выключателя ВВ/TEL осуществляется в следующем порядке. При протекании тока во вторичной цепи трансформаторов тока больше тока уставки реле тока 1РТ или 2РТ замыкается один из его контактов 1РТ или 2РТ. Ток протекает через выход 12 блока разделения и размножения сигналов PR/TEL на блок управления БУ/TEL цепь отключения. Таким образом, отключит выключатель.

Так же под нагрузку встанет указательное реле 1РУ, его контакты замкнутся, и желтая лампа ЛЖ встанет под нагрузку (указатель не поднят).

Питание лампочки ЛЗ будет осуществляться от шин мигания ШМ, т.к. контакты РФ соответствуют оперативному включенному состоянию выключателя.

Максимальная токовая защита (МТЗ) вакуумного выключателя ВВ/TEL осуществляется при протекании тока во вторичной цепи трансформаторов тока больше тока уставки реле тока 3РТ с выдержкой времени замыкается его контакт 3РТ. Ток протекает через выход 12 блока разделения и размножения сигналов PR/TEL на блок управления БУ/TEL в цепь отключения. Таким образом, отключит выключатель.

Так же под нагрузку встанет указательное реле 3РТ, его контакты замкнутся, и желтая лампа ЛЖ встанет под нагрузку (указатель не поднят).

Питание лампочки ЛЗ будет осуществляться от шин мигания ШМ, т.к. контакты РФ соответствуют оперативному включенному состоянию выключателя.

Автоматическое повторное включения (АПВ) вакуумного выключателя ВВ/TEL осуществляется устройством РПВ 01 срабатывающим при автоматическом отключении выключателя, т.к. замкнуты контакты В между контактами 5 – 7,21. За счет этого замыкается контакт АПВ и питание осуществляется от 7 БУ/TEL через контакты ПА, АПВ, 1PR/TEL до 8БУ/TEL, одновременно встает под нагрузку указательное реле АПВ (7БУ/TEL – ПА – АПВ – Д2 – 3РУ – 6БП/TEL).

2.3 Общие правила обслуживания вакуумного выключателя ВВ/TEL

Выключатели не требуют проведения периодических (плановых) текущих, средних и капитальных ремонтов в течение всего срока их службы. Профилактический контроль технического состояния выключателей рекомендуется проводить в следующие сроки: при вводе в эксплуатацию, первую проверку через 2 года эксплуатации, повторные через каждые 5 лет. Выключатели, находящиеся постоянно во включенном или отключенном положении, должны 2 раза в год проходить проверку их работоспособности путем опробования в соответствии с Правилами технической эксплуатации или местными инструкциями по обслуживанию высоковольтной аппаратуры распределительных устройств. Внеочередные ремонты выключателей производятся после исчерпания коммутационного или механического ресурса с заменой ВДК.

При испытании изоляции выключателей при разомкнутых контактах ВДК вне шкафа КРУ для защиты персонала от возможного рентгеновского излучения устанавливают на расстоянии 0,5 м от выключателя защитный экран (1000 мм х 1500 мм), выполненный из стального листа толщиной 2 мм или из стекла марки ТФ35 толщиной не менее 12,5 мм. При испытании выкатного элемента его фасадная перегородка может использоваться как защитный экран.

Текущий ремонт вакуумного выключателя ВВ/TEL. Работа выполняется со снятием напряжения по наряду одним электромехаником и одним электромонтером тяговой подстанции 4 разряда.

Для работы требуются отвертки, ключи гаечные, линейка измерительная, динамометр, набор щупов, спирт, уайт-спирит, смазки ЦИАТИМ, ветошь обтирочная.

Накануне выполнения работы подать заявку на вывод в ремонт выключателя. Проверить исправность и сроки годности защитных средств, приборов, подготовить инструмент, монтажные приспособления и материалы. После выписки наряда производителю работ получить инструктаж у лица, выдавшего наряд. Оперативному персоналу выполнить подготовку рабочего места. производителю работ проверить выполнение технических мероприятий по подготовке рабочего места. Произвести допуск бригады к работе. Производителю работ провести инструктаж члену бригады, объяснив ему порядок и условия выполнения работы.

При внешнем осмотре выключателя убедиться в отсутствии трещин на изоляционных деталях и в отсутствии механических повреждений. При их наличии дальнейшая эксплуатация выключателя недопустима. Очистить от пыли и грязи защитные поверхности вакуумной дугогасительной камеры ВДК и изоляционные детали мягкой ветошью. Убедиться в надежности контактных соединений главных и вторичных цепей, при необходимости подтянуть. Доступные трущиеся поверхности смазать смазкой ЦИАТИМ. Проверить целостность заземления выключателя.

Для измерения времени включения и отключения выключателя необходимо собрать схему и измерить время движения подвижных частей выключателя. Значение времени движения не должно отличаться от паспортных данных более чем на ± 10 %. После измерения разобрать схему.

Проверить работу выключателя трехкратным включением и отключением со щита управления. В случае неудовлетворительной работы выключателя отрегулировать привод.

После окончания работы собрать приборы, инструменты, приспособления и материалы, возвратиться в щитовую тяговой подстанции, сдать рабочее место допускающему и закрыть наряд. Результаты проведенных измерений оформить протоколом.