25.1. Силовые трансформаторы

Силовые трансформаторы, применяемые на подстанции, могут быть масляными и сухими. В масляных трансформаторах для охлаждения и изоляции применяют трансформаторное масло. В сухих трансформаторах масло отсутствует и они, в отличие от масляных трансформаторов, являются безопасными в отно­шении возникновения пожара. Ввиду этого для их установки не требуется устройство специальных камер, их можно устанавли­вать в помещении распределительных устройств, в любом месте горной выработки и т. п. Это является основным их достоин­ством.

Силовые трансформаторы характеризуются следующими па­раметрами: номинальной мощностью (кВ-А), номинальными напряжением и током первичной и вторичной обмоток, напря­жением короткого замыкания и к. п. д.

Номинальной мощностью трансформатора называют макси­мальную длительно допускаемую мощность нагрузки, при кото­рой превышение температуры обмоток трансформатора не будет больше +70 °С при температуре окружающей среды +35 °С. Предельно допустимая температура нагрева верхних слоев масла при этом не должна быть больше +95 °С. Так как часть вре­мени силовые трансформаторы работают с недогрузкой, их можно перегружать сверх номинальной мощности, о чем было сказано в главе 2.

Номинальным первичным напряжением называют линейное напряжение, указанное в паспорте, которое нужно подводить к первичной обмотке трансформатора.

Номинальным вторичным напряжением называют линейное напряжение при холостом ходе на зажимах вторичной обмотки цри номинальном первичном напряжении.

25.2. Выключатели на напряжение свыше 1000 в

Одним из основных аппаратов, применяемых на подстанциях, являются выключатели высокого напряжения, при помощи ко­торых производится включение и отключение цепи электрического тока как вручную, так и автоматически (при коротких за­мыканиях и при других повреждениях).

Гашение электрической дуги, которая при разрыве цепи тока напряжением свыше 1000 В (особенно т. к. з.) получается очень мощной, происходит в специальной среде или в специальных дугогасительных устройствах. На карьерных подстанциях при­меняют в основном масляные и вакуумные выключатели.

Масляные выключатели делятся на многообъемные и мало­объемные. В тех и других гашение электрической дуги

происходит в среде газов и паров масла, образующихся при разло­жении масла под действием высокой температуры дуги. На рис. 25.1 приведен общий вид многообъемного масляного вы­ключателя ВМЭ-6. Выключатель состоит из стального бака 10, наполненного минеральным маслом. На верхней крышке бака 1 смонтированы шесть проходных изоляторов 2, внутри которых проходят токоведущие стержни 3, на них укреплены неподвиж­ные контакты 5 (по два контакта на фазу). На изоляционных штангах в укреплены подвижные контакты 9. Под крышкой рас­положен механизм выключения 6 с главным валом 7. Поворот вала по часовой стрелке приводит к замыканию неподвижных контактов 5 с подвижными 9; при повороте вала против часо­вой стрелки происходит размыкание контактов. Бак снабжен маслоуказателем 11 и маслоспускной пробкой 12. Между фа­зами внутри бака установлены фанерные перегородки 13. На крышке выключателя установлен маслоотделитель 4.

В момент размыкания контаков возникает электрическая дуга. Под действием высокой температуры масло испаряется и разлагается, вследствие чего вокруг контактов и дуги обра­зуется так называемый газовый пузырь. Газовая среда, обра­зовавшаяся при разложении масла, состоит в основном (70 %) из водорода, который обладает высокой теплоемкостью и ди­электрической прочностью. Водородная среда ускоряет охлаж­дение дуги, а высокая диэлектрическая прочность затрудняет восстановление ее после достижения переменным током нуле­вого значения.В масляном выключателе гашение дуги

совершается в течение 0,1 с. Энергия дуги растрачивается на испаре­ние и разложение масла.

Масляные выключатели с большим объемом масла устанав­ливают в специальных бетонных камерах или стальных карка­сах для обеспечения безопасности от взрыва или пожара.

На рис. 25.2 приведен общий вид масляного выключателя ВМП-10 с малым объемом масла. В этих выключателях масло служит дугогасящей средой, а изоляция контактов и фаз осу­ществляется фарфоровыми изоляторами. Выключатель состоит из трех горшков 1, укрепленных с помощью изоляторов 2 на раме 3. На этой же раме укреплен главный вал 5 приводного механизма, который с помощью тяг 4 соединен с подвижными контактами выключателя. Для смягчения ударов при отключе­нии имеются масляные 6 и пружинные демпферы. На раме пре­дусмотрен болт 7 для заземления.

Гашение дуги в камере происходит следующим образом (рис. 25.3). При образовании дуги происходит разложение масла и резко увеличивается давление в нижней части камеры, под действием которого масло по поперечному каналу перего­няется в верхнюю часть цилиндра. Поток масла пересекает дугу, дуга удлиняется, интенсивно охлаждается и быстро гаснет, достоинством малоообъемных масляных выключате­лей является то, что они взрывобезопасны из-за малого ко­личества масла, поэтому для установки их не требуется устройство специальных бе­тонных взрывных камер.

Но масляные выключатели имеют существенные недостатки, к которым следует от­нести:

специальную подготовку масла и контроль за его ка­чеством и уровнем в выключателе; сложное маслохозяйство; взрыво- и пожароопасность, необходимость в процессе эксплуатации постоянного наблюде­ния, многократных ревизий и ремонтов; малую надежность

работы при низких температурах из-за увеличения вязкости масла.

Из-за приведенных недостатков масляные выключатели от­носятся к числу ненадежных элементов электроснабжения карьера. Очевидна необходимость их замены более современ­ными надежными выключателями.

Наиболее перспективными для применения в системе элек­троснабжения открытых горных разработок и приисков явля­ются вакуумные выключатели.

Основными достоинствами вакуумных выключателей явля­ются: большой срок службы без ревизий и ремонтов; взрыво- и пожаробезопасность; широкий рабочий диапазон по темпера­туре окружающей среды (от —50 до +50 °С); высокое быстро­действие, время отключения не более 0,025 с, время включения 0,01—0,05 с; низкие эксплуатационные расходы на обслужива­ние; удобство и высокая электробезопасность обслуживания.

На рис. 25.4 приведен разрез вакуумной дугогасительной камеры КДВ-27. Неподвижный / и подвижный 8 контакты с на­конечниками 5 помещены в камеру с высоким вакуумом (1,3- 10-³Па и ниже). Разрыв цепи тока происходит в вакууме. Принцип действия вакуумной дугогасительной камеры заклю­чается в гашении электрической дуги в парах металла контак­тов, резком падении плотности пара при подходе тока к нулю и быстром нарастании сопротивления дугового промежутка, отчего и гаснет дуга.

Опыт эксплуатации вакуумных выключателей на открытых разработках подтвердил их преимущества по сравнению с мас­ляными. В настоящее время вакуумные выключатели широко применяют на карьерах многих горных предприятий.

Автогазовые выключатели используют для напряжений до 10 кВ. В автогазовых выключателях гашение дуги осуществля­ется за счет обдува дуги газами, которые образуются в самом выключателе под действием высокой температуры дуги. В этих выключателях используют свойство некоторых материалов вы­делять под действием высокой температуры газы. Таким свойством, например, обладает фибра и органическое стекло.