Лабораторная работа №4 (Описание)

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Институт Теплоэнергетики и Технической Физики

Кафедра электрических станций.

Лабораторная работа №4

Вакуумные выключатели. Разъединители ЗРУ.

Студент: Безбородов Д.С.

Группа: ТФ-02-02

Преподаватель: Козинова М.А.

Москва МЭИ 2006г.

Цель работы: изучить принцип действия и конструкцию вакуумных выключателей и разъединителей, применяемых в закрытых распределительных устройствах (ЗРУ).

Вакуумные выключатели:

Вакуумные выключатели являются относительно новыми аппаратами. В результате совершенствования конструкции, применения новых материалов значительно повышены номи­нальные напряжения, рабочие токи и токи отключения, а также надежность работы.

В настоящее время отечественная промышленность вы­пускает вакуумные выключатели на напряжение 10кВ двух серий ВВТ и ВВЭ, а также выключатели серии ВВК на на­пряжения 35 и 110 кВ.

Выключатели серии ВВТ предназначены для КРУ пере­движных электростанций, нефтебуровых установок, экскава­торов и роторных комплексов. Номинальный ток 630, 1000A, ток отключения 10, 20 кА. Выключатели серии ВВЭ предна­значены для сетей с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью с частыми коммутационны­ми операциями. Устанавливаются в шкафах КРУ. Номиналь­ные токи 630, 1000 и 1600 А, ток отключения - 20 кА.

Выключатели серии ВВК классов напряжения 35 и 110 кВ предназначены для коммутаций в нормальном и аварийном режимах работы мощных сталеплавильных печей и других установок с частыми коммутациями.

В основу построения конструкций этих выключателей по­ложен модульный принцип. Каждый полюс выключателя класса 110кВ состоит из четырех модулей класса 35кВ. Это облегчает производство и эксплуатацию таких выключателей. Номинальный ток выключателей серии ВВК - 1000 А, ток от­ключения - 20 кА.

Выключатели серии ВВК классов напряжения 35 и 110 кВ предназначены для коммутаций в нормальном и аварийной режимах работы мощных сталеплавильных печей и других установок с частыми коммутациями.

В основу построения конструкций этих выключателей по­ложен модульный принцип. Каждый полюс выключателя класса 110 кВ состоит из четырех модулей класса 35 кВ. Это облегчает производство и эксплуатацию таких выключателей. Номинальный ток выключателей серии ВВК – 1000 A, ток отключения - 20 кА.

Материал контактов оказывает большое влияние на ха­рактеристики выключателя. В настоящее время применяют сплавы меди с небольшими количествами висмута, железа и бора. Эти сплавы отличаются высокой электро- и тепло­проводностью по сравнению с ранее применявшимися туго­плавкими материалами, например вольфрамом.

Выключатель нагрузки типа ВНВЛ-3/320УЗ состоит из вакуумной дугогаситель­ной камеры типа КДВ-21, приводного устройства и схе­мы управления (рис. 4.1).

Дугогасительная камера 7 устанавливается на стака­не 15.

К стакану крепится тяговый электромагнит 14. Контакты 6, 10 нормально разомкнуты за счет пружины 12, упирающей­ся на подвижный стакан 16, последний жестко связан с под­вижным контактом 10.

Токосъем с подвижного контакта осуществляется конус­ным зажимом 11. Движение якоря электромагнита постоян­ного тока передается на подвижный контакт через шток 4 и пружину поджатия 13. Для питания электромагнита внутри корпуса выключателя смонтирован выпрямитель.

Как видно из рис 4.2, дугогасительная камера типа КДВ-10/3200 состоит из двухсекционного керамического кор­пуса 3, 4 вакуумно-плотно закрытого с обоих торцов метал­лическими фланцами 6, 13. Внутри корпуса расположены подвижный 9 и неподвижный 10 контакты. Они припаяны к токовводам 5, 11. Перемещение подвижного контакта, обес­печивается сильфоном 1, который вакуумно-плотно соединен с корпусом и подвижным контактом.

Система экранов 2, 7, 8, 12 предохраняет внутренние изоляционные поверхности корпуса от металлизации продуктами эрозии контактов. Присоединение камеры к электрической цепи осуществляется через токоввод неподвижного контакта 11 шпильками и с помощью розеточного контакта, надеваемого на подвижный контакт. Камера имеет нормально замкнутые контакты, сила сжатия (около 240 Н) обеспечивается атмосферным дав­лением на сильфон. Основные технические характе­ристики камеры: U_ном=10кВ; I_ном=3200 А; I_откл=31,5 кА; ход подвижного контакта - 14 мм; время горения дуги - не более 0,02 с; скорость подвижного контакта при отклю­чении 1,6—1,8 м/с, при замыкании — 0,6—0,9 м/с.

Камера типа КДВ-10/1250, представленная в разобран­ном виде, позволяет познакомиться с внутренними устрой­ствами гасительных камер. Здесь видны сильфон, металли­ческий экран, контактная система. Поскольку камера про­ходила испытания на отключение предельных токов, на кон­тактах видны следы эрозии.

В процессе размыкания контактов количество контактных точек между ними уменьшается, а плотность тока, протекаю­щего через контактные точки, растет. В результате этого на завершающей стадии размыкания происходит расплавление и испарение материала контактов. В парах металла воз­никает электрический разряд в промежутке между контак­тами, переходящий в дуговую стадию. Благодаря низкому давлению вокруг контактов происходит интенсивная диффузия (деионизация) дугового столба, и дуга гаснет. Частицы испарившегося материала контактов оседают на поверхнос­тях вакуумной камеры. При этом быстро, со скоростью 5— 50 кВ/мкс, восстанавливается электрическая прочность меж­ду контактами. Скорость восстановления электрической проч­ности в вакуумных выключателях выше, чем у других типов выключателей.

Характеристики вакуумных выключателей определяются работой контактной системы. При коммутациях происходит эрозия контактных поверхностей. Она тем больше, чем боль­ше отключаемый ток, длительность горения дуги, ниже тем­пература плавления материала контактов и хуже теплоотвод.

Благодаря высокой электрической прочности вакуумных промежутков ход подвижных контактов невелик, всего 10— 20 мм.

Разъединители типа ЗРУ:

Разъединители типа РВ:

Разъединители типа РВ изготовляют на номинальные напряжения от 6 до 35 кВ и номинальные (продолжительные токи 400—1000 А (РВР— на токи 2000—8000 А).

В лаборатории представлен трехполюсный разъединитель РВЗ-10/630IIУЗ (P - разъединитель; В — внутренней уста­новки; З - с заземляющими ножами) на номинальное на­пряжение 10 кВ и на номинальный ток 630 А. Цифра II в обозначении разъединителя показывает, что заземляющие ножи установлены со стороны подвижных контактов; УЗ - означает, что разъе­динитель предназначен для работы в районах с умеренным климатом и для размещения в закрытых помещениях с ес­тественной вентиляцией.

Разъединитель собран на металлической раме, общей для всех трех полюсов, и закреплен в вертикальном положении на стенде лаборатории. На раме укреплен вал главных но­жей, на одном конце которого расположен рычаг, соединяю­щий вал с ручным рычажным приводом типа ПР-10, пред­назначенным для управления главными ножами разъедини­теля. На этой же раме укреплен вал заземляющих ножей с приводным рычагом, соединенным с ручным рычажным приводом (типа ПР-10) для управления заземляющими но­жами разъединителя. Подвижные ножи связаны фарфоровы­ми изоляторами с рычагами на валу. Угол открытия глав­ных ножей составляет 60°.

Неподвижные контакты выполнены в виде контактной стойки, то есть представляют собой вертикальную часть (вы­тянутую по оси опорного изолятора) изогнутой под углом 90° медной шины, горизонтальная часть которой скреплена с колпаком верхнего опорного изолятора разъединителя. Под­вижный нож каждой фазы разъединителя состоит из двух параллельных пластин (медных шин), охватывающих кон­тактную стойку. Боковые части контактной стойки обрабо­таны под цилиндрическую поверхность, поэтому с пластина­ми ножа образуется линейный контакт. Давление в контак­тах создается пружинами, насаженными на стержень про­ходящий через пластины ножа, и может регулироваться. Магнитный замок у представленного разъединителя отсутст­вует.

Заземляющие ножи приварены к особому валу, располо­женному со стороны подвижных главных (контактов) но­жей, и соединены с металлической рамой разъединителя гибкой медной шиной. Они, как и главные ножи, выполнены из двух медных пластин, охватывающих при их включении контактную стойку, соединенную с главными ножами. В от­ключенном положении заземленные ножи расположены в плоскости закрепления рамы разъединителя.

Приводы заземляющих и главных ножей имеют механи­ческую блокировку, чтобы исключить возможность включе­ния заземляющих ножей при включенном положении разъе­динителя, а также возможность включения главных ножей при включенных заземляющих ножах.

Разъединители типа РВК:

Разъединители тина РВК изготовляют на номинальное напряжение 10—35 кВ и на номинальные длительные токи 2000 А и более. В лаборатории представлен один полюс разъединителя типа РВК-10/4000 (Р - разъединитель; В - внутренней установки; К - с ножами коробчатого профиля) на номинальное напряжение 10 кВ и на номинальный ток 4000 А.

Управление главными ножами разъединителей осуществляется с помощью ручных рычажных и червячных, электродвигательных или пневматических приводов. Для заземляющих ножей имеются отдельные приводы (один или два, по числу заземляющих ножей), обычно рычажные, блокированные с приводом главных ножей для исключения неправильных операций ножами разъединителя.

Главный нож разъединителя состоит из четырех шин ко­робчатого профиля, попарно охватывающих контактные стойки. Зажимы разъединителя позволяют присоединять к ним шины как плашмя, так и на ребро, что b ряде случаев об­легчает монтаж ошиновки.

Для увеличения динамических сил нажатия в контактах на конце ножа укреплены стальные пластины (магнитные замки), которые увеличивают магнитную индукцию вблизи размыкающихся контактов и создают дополнительное дав­ление в контактах.

Разъединители типа РВК изготовляются в виде отдель­ных полюсов, снабженных приводными валами. Трехполюсные разъединители собирают из трех таких разъединителей путем соединения их валов жесткими муфтами. Это позво­ляют устанавливать между осями полюсов разъединителя расстояние, исходя из условий обеспечения электродинами­ческой стойкости шинной конструкции или из конструктив­ных особенностей ЗРУ.