4.3 Подробное описание выключателей разных видов
Высоковольтные выключатели предназначены для отключения и включения электрических цепей в нормальных условиях эксплуатации и для устранения коротких замыканий и сверхтоков, вызванных недопустимыми перегрузками или иными отклонениями от нормальных условий эксплуатации, а также для работы устройств АПВ и АВР в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и номинальными напряжениями 6, 10, 35 и 110кВ.
К основным параметрам любого выключателя относятся:
- номинальное напряжение (Uн), кВ;
- номинальный ток (Iн), кА;
- ном. ток отключения (Iо.н), кА.
Номинальным напряжением называется междуфазное напряжение сети.
Номинальным током является наибольший допустимый ток, при котором выключатель может работать неограниченно долго.
Номинальный ток отключения - это наибольший ток, который выключатель способен отключать при наибольшем рабочем напряжении.
В масляных выключателях дуга, образующаяся между контактами, горит в трансформаторном масле. Гашение дуги в масляных выключателях обеспечивается воздействием на нее дугогасящей среды – масла. Процесс сопровождается сильным нагревом, разложением масла и образованием газа в виде газового пузыря. В газовой смеси содержится до 70 % водорода, что и определяет высокую дугогасительную способность масла.
В зависимости от способа изоляции токоведущих частей различают баковые и маломасляные выключатели.
В баковых выключателях токоведущие части изолируются между собой и от земли с помощью масла, находящегося в стальном баке, соединенном с землей.
В маломасляных выключателях изоляция токоведущих частей от земли и между собой производится с помощью твердых диэлектриков (изоляционных тяг) и масла.
В элегазовых выключателях гашение дуги осуществляется за счет охлаждения ее двигающимся с большой скоростью элегазом (шестифтористой серой SF6), который используется и как изолирующая среда.
В вакуумных выключателях контакты расходятся под вакуумом (давление равно 10-4 Па). Возникающая при расхождении контактов дуга быстро гаснет благодаря интенсивной диффузии зарядов в вакууме.
Для автоматического, дистанционного или ручного (местного) управления выключателем применяется специальное устройство называемое приводом, который служит для включения, удерживания во включенном положении и отключения выключателя. Взведенный привод выключателя позволяет выполнить цикл операций О-В-О или цикл АПВ.
На подстанциях 35-110кВ встречаются следующие разновидности приводов:
- электромагнитные типа ПЭ-11, ПЭ-12, ПЭ-21, ПЭ-33, ШНР-35 и встроенные электромагнитные привода.
- пружинные (пружинно-моторные) типа ПП-67, ЗПМ 70 000, ППрК-1400, CRR5 и пружинные встроенные привода;
- гидравлические привода типа AHMA.
Электромагнитные привода являются приводами прямого действия - энергия для включения непосредственно потребляется от источника большой мощности. Таким источником, как правило, являются: выпрямительные устройства питающие от сети переменного тока на подстанциях с выпрямленным оперативным током или аккумуляторные батареи на подстанциях с постоянным оперативным током.
Выключатель с электромагнитным приводом включается сердечником включающего электромагнита привода, а отключается за счет, запасенной при включении, энергии отключающих пружин самого выключателя.
Электромагнитный привод состоит из механизма привода, в котором расположены блок-контакты включения и отключения выключателя (КБВ и КБО), отключающего и включающего электромагнитов (ЭВ и ЭО) и контактора.
Цепи управления включением и отключением выключателя коммутируются быстродействующими контактами КБВ и КБО, связанными посредством регулируемой передачи с валом выключателя. С помощью этих контактов достигается автоматическое прекращение питания электромагнитов ЭВ и ЭО после совершения ими соответствующих операций. Контакт КБВ размыкает цепь включения в самом конце процесса включения выключателя, контакт КБО размыкает цепь отключения в самом начале процесса отключения. Силовая цепь привода или электромагнита ЭВ включается и отключается с помощью контактора постоянного тока.
Электромагнитный привод имеет механизмом ручного отключения, рычажок которого выведен наружу, а также электрическую блокировку против повторения операций включения и отключения - блокировку против «прыгания», так называемую блокировку от многоразового включения, которое может возникнуть при включении выключателя кнопкой управления на к.з.
Пружинные привода являются приводами косвенного действия - энергия, необходимая для включения, запасается в мощной пружине с помощью двигателя. Выключатель с пружинным приводом включается под действием заранее поднятого груза или предварительно растянутых пружин, а отключается за счет, запасенной при включении, энергии отключающих пружин самого выключателя.
Управление приводом, кроме дистанционного и автоматического, может осуществляться вручную - специальными кнопками управления “ВКЛ” или “ОТКЛ”, расположенными на приводе.
Подготовка привода к включению (завод включающих пружин) может быть выполнен вручную при помощи специальной заводной ручки в направлении по часовой стрелки до совпадения указателя привода на диске в положении “ГОТОВ” и до посадки на защелку. Рукоятка должна надеваться только на время выполнения данной операции.
Встроенный пружинный привод осуществляет оперативное включение и отключение, а также автоматическое отключение выключателя одним энергоносителем - спиральными пружинами, находящимися в барабане и которые срабатывают при воздействии электромагнитов включения и отключения, защитных реле.
Со стороны привода рама закрыта металлической крышкой, в которой имеются окна:
- для наблюдения за уровнем масла в полюсах;
- для пульта ручного управления и указателя положения выключателя;
- для счетчика количества операций отключения;
- для выхода рычага ручной заводки рабочих пружин;
- для указателя рабочих пружин приводов;
- для управления механизмом вкатывания и указателя его положения.
Для заводки рабочих пружин служит электродвигатель заводного устройства привода. В конце заводки на три операции (цикл В-О-В) в окошке крышки выключателя появляется надпись указателя “ГОТОВ”. Заводка может осуществляться вручную колебательными движениями рычага наружной обоймы обгонной муфты привода.
Для определения положения выключателя служит указатель положения выключателя с табличками “ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ВКЛ” и “ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ОТКЛ”, который приводится в движение от вала выключателя.
В РУ подстанций, установлены следующие разновидности выключателей 10-110кВ:
- баковые масляные выключатели 110кВ типа МКП-110;
- баковые масляные выключатели 35кВ типа С-35М, ВТД-35, ВТ-35 и ВМ-35;
- маломасляные выключатели 110кВ типа ВМТ-110 и ММО-110;
- элегазовые выключатели 110кВ серии ЗAP1 FG (Германия), S1 F1 (Германия) и EDF SU (Польша);
- маломасляные выключатели 6-10кВ типа МГГ-10, ВМГ-10, ВМГ-133, ВПМ-10, ВМ-10, ВМП-10, ВМП-10П, ВМПП-10, ВМПЭ-10, ВК-10 и ВКЭ-10;
- вакуумные выключатели 10кВ типа ВВ/ТEL-10, ВВЭ-М-10, ВБЧС-10, ВБПС-10 и ВБПЭ.
Элегазовые выключатели 110кВ
Выключатели серии EDF SU, ЗАР1 FG или S1 F1 состоят из трех полюсных колонок (дугогасительных камер), расположенных на общей несущей раме и управляемых пружинным приводом или гидравлическим приводом. Гасящей средой выключателей является SF6.
Полюсные колонки, состоящие из опорного изолятора и дугогасящей камеры с одним разрывом, имеют один рабочий и один дугогасительный контакт и представляют собой закрытую полость, наполненную SF6. Подвижные рабочие контакты при помощи тягово-рычажного механизма на несущей раме соединяются с пружинным или гидравлическим приводом выключателя.
Принцип действия полюсной колонки: во включенном положении ток течет по рабочим контактам. Во время отключения сначала разъединяются рабочие контакты без разрыва цепи, а затем дугогасящие.
Элегазовые выключатели 110кВ конструктивно могут различатся лишь разновидностью привода (пружинный или гидравлический) и датчика плотности, а также типом дугогасительной камеры и числом промежутков, что не влияет на особенности эксплуатации выключателя.
Все элегазовые выключатели 110кВ имеют:
- блокировку функции SF6, предотвращающую любую коммутацию выключателя при низком давлении элегаза, что обеспечивается реле (клапаном) плотности и контролируется датчиком плотности элегаза.
- блокировку операций, предотвращающую непрерывность автоматического включения и отключения выключателя.
Маломаслянные Выключатели 110кВ
Выключатели маломасляные типа ВМТ-110 и ММО-110 (Болгария) имеют следующие обозначения: В - выключатель, М - маломасляный, Т – трехполюсный, ММО - серия выключателя.
В основу конструкции выключателя маломасляного типа ВМТ-110 положено одноразрывное дугогасительное устройство на напряжение 110кВ, представляющее собой три полюса установленные на общей раме и управляемые общим пружинным приводом типа ППрК-1400.
Полюс выключателя представляет собой колонну, состоящую из опорного изолятора, дугогасительного устройства с токовыми выводами и механизма управления.
Включение выключателя осуществляется за счет энергии включающих пружин привода, а отключение - за счет энергии собственных пружин выключателя (на каждый полюс), взведение которых происходит в процессе включения. Перемещение подвижных контактов выключателя осуществляется при включении снизу вверх
В крышке рамы выключателя выполнено смотровое окно планки-указателя положения выключателя.
Маслонаполненные колонны выключателя наполняются сжатым азотом. Избыточное давление измеряется при помощи установленных на каждый полюс манометров.
Избыточное давление в колоннах должно быть в пределах 0,5 - 1,0 МПа (5 - 10 кгс/см2). Нормальное рабочее давление - 0,8 МПа (8 кгс/см2).
При отсутствии избыточного давления газа выключатель может выполнять операцию отключения тока до 25 кА; операцию включения, а также цикл АПВ таким выключателем осуществлять не допустимо.
Выключатель имеет устройство для выпуска сжатого газа, выпускной автоматический клапан срабатывающий при 1,0 МПа (10 кгс/см2), а также указатель уровня масла на каждый полюс.
Ручная заводка пружин включения привода ППрК-1400 производится при помощи рукоятки ручного завода, в направлении против часовой стрелки, до появления красного флажка “Готов” на указателе состояния пружин.
Ручное отключение осуществляется нажатием на кнопку электромагнита отключения.
вакуумные Выключатели 10кВ
Выключатели серии ВВ/ТEL-10, ВВЭ-М-10 и ВБПС-10 (ВБЧС, ВБПЭ-10):
В – выключатель, В, Б – вакуумный, М – модернизированный, Э – с электромагнитным приводом, TEL – наименовании серии, С – стационарное.
Вакуумные выключатели 10кВ представляют собой стальную раму на которой смонтированы три полюса, встроенный привод выключателя, крышка, изоляционные тяги.
Гашение дуги осуществляется при разведении контактов в глубоком вакууме (остаточное давление порядка 10-6 мм. рт. ст.). Отключение выключателя происходит при зазорах более 1 мм, поскольку электрическая прочность вакуумного промежутка чрезвычайно высока (30 кВ/мм).
Полюс вакуумного выключателя в общем состоит из вакуумной дугогасительной камеры (ВДК), неподвижного контакта ВДК, подвижного контакта ВДК и гибкого токосъема.