Элегазовые выключатели

Элегаз SF₆ представляет собой инертный газ, плотность которого в 5 раз превышает плотность воздуха. Электрическая прочность элегаза в 2 — 3 раза выше прочности воздуха.

В эле газовых выключателях применяются автокомпрессионные дугогасительные устройства (рис. 4.47). При отключении цилиндр 4 вместе с контактом 3 перемещается вниз, образуется разрыв между подвижным 3 и неподвижным 1 контактами и загорается дуга. Поршень 5 остается неподвижным, поэтому при движении цилиндра вниз элегаз над поршнем сжимается, создается дутье в объем камеры и полый контакт /, столб дуги интенсивно охлаждается, и она гаснет. При включении цилиндр 4 перемещается вверх, контакт 1 оказывается в верхней камере цилиндра и цепь замыкается.

Элегазовый выключатель представляет собой замкнутую систему без выброса газа наружу.

Более эффективным является двустороннее дутье, именно такие дугогасительные камеры применяются в современных элегазовых выключателях, построенных на модульном принципе. Так, в выключателях на ПОкВ— один дугогасительный модуль, на 220 кВ — два, на 500 кВ — четыре. Соответственно меняется изоляция относительно земли.

На рис. 4.48 показан выключатель ВГУ-220-45/3150У1 (U_mu = 220кВ, 1_{0ГКЛЛ10!Л}-45 кА, /_НОМ=3150 А, климат — умеренный, установка — открытая). Полюс имеет Y-образную компоновку. Емкостные делители обеспечивают равномерное распределение напряжения между разрывами полюса. Отключение осуществляется пневматическим приводом, включение — пружинами,

ые заводятся при отклю-:. Механический ресурс эчателя 3000 циклов ВО; г коммутационной спо-сти: при токе 45 кА чис-граций О/В — 15/17; при

11 кА — 22/11, при рабооке 3150А- 3000/3000.

определительный шкаф 4

:азначен для пневматичес-электрической связи трех

Рис. 4.47. Схема дугогасительного устройства элегазового выключателя с односторонним дутьем: / — неподвижный полый контакт; 2 —сопло из фторопласта; 3 — подвижный контакт; 4 — подвижный цилиндр; 5— поршень

гоъ выключателя.

»вая серия баковых выключи на 35 кВ позволяет иметь

>енные трансформаторы

(рис. 4.49), что упрощает

рукцию распределительных

йств. Вводы и трансформа-тока укреплены на баке,

(И которого находятся кон-

:ая и дугогасительная систе-

1оминальное давление эле-

0,45 МПа, при снижении

;ния до 0,33 МПа сраба-

ет сигнализация, а при

[Па выключатель отключа-жгоматически. Гашение дуги;ествляется за счет вращения грической дуги в элегазе с >щью магнитного поля, соз-гого отключаемым током, зод выключателя электромагнитный. По сравнению с масля-и выключателями С-35 и ВТ-35 элегазовый выключатель имеет ительные преимущества и более совершенные трансформато-ока. Рассмотренный выключатель ВГБЭ-35-12,5/630 рассчитан ж отключения 12,5 кА, полное время отключения 0,07 с, элек-инамическую стойкость 35 кА. Выключатель пригоден для АПВ. ■азовые выключатели имеют большую механическую и комму-онную износоустойчивость.

аковые выключатели с элегазом на ПО кВ выпускаются фир-АББ типа 145РМ40, номинальный ток 3000 А, ток динами-ой устойчивости 100 кА, t_miUl =0,05 с. Дутогасительное уст-;тво подобно рассмотренному выше (см. рис. 4.47). На наруж-части ввода располагаются трансформаторы тока..олонковые выключатели этой же фирмы типа LTB145D1/B рас-аны на напряжение 110 кВ, номинальный ток 3150 А, ток агключения 40 кА. В этой серии выпускаются выключатели напряжением до 800 кВ. Особенностью серии LTB являются: высокая сейсмостойкость, возможность работы в экстремальных условиях окружающей среды.

Рис. 4.48. Выключатель элегазовый ВГУ-220-45/3150:

1 — модуль дугогасительный; 2 — колонка опорная; 3 — шкаф управления с приводом; 4 — шкаф распределительный; 5 — конденсаторы (емкостные делители)

Рис. 4.49. Выключатель элегазовый баковый ВГБЭ-35:

/ — ввод; 2 — трансформатор тока; 3 — бак с контактной и дугогасительной

системами; 4 — коробка механизма; 5 — клапан; б — сигнализатор давления;

7— клеммная коробка; 8 — подогрев; 9 — шкаф с приводом

Колонковые выключатели с элегазом выпускаются ОАО «Уралэлектротяжмаш» на напряжение 110 — 500 кВ.

Для замены устаревших выключателей в КРУ типов К-Х, K-XII, K-XXV, K-XXV1 фирмой АББ производятся выкатные элементы с элегазовыми выключателями серий VF и HD2GT.

Достоинства элегазовых выключателей: пожаро- и взрывобезопасность, быстрота действия, высокая отключающая способность,

малый износ дугогасительных контактов, возможность создания серий с унифицированными узлами (модулями), пригодность для наружной и внутренней установки.

Недостатки: необходимость специальных устройств для наполнения, перекачки и очистки SF₆, относительно высокая стоимость SF₆.

Приводы выключателей

Привод выключателя предназначен для операции включения, удержания во включенном положении и отключения выключателя.

Привод — это специальное устройство, создающее необходимое усилие для производства перечисленных операций. В некоторых выключателях привод конструктивно связан в одно целое с его контактной системой (воздушные выключатели).

Основными частями привода являются: включающий механизм, запирающий механизм (защелка, собачка), который удерживает выключатель во включенном положении, и расцепляющий механизм, освобождающий защелку при отключении.

Наибольшая работа в существующих конструкциях выключателей совершается приводом при включении, так как при этой операции преодолевается собственная масса подвижных контактов, сопротивление отключающих пружин, трение и силы инерции в движущихся частях. При включении на существующее КЗ механизм привода, кроме того, должен преодолеть электродинамические усилия, отталкивающие контакты друг от друга.

Операция включения во избежание приваривания контактов выключателя должна производиться быстро. Чем меньше время включения, тем меньше пауза при АПВ.

При отключении работа привода сводится к освобождению защелки, удерживающей механизм во включенном положении. Само отключение происходит за счет силы сжатых или растянутых отключающих пружин. В зависимости от источника энергии, затрачиваемой на включение и отключение, имеются ручные, пружинные, грузовые, электромагнитные, пневматические приводы.

Ручные приводы применяются для маломощных выключателей, когда мускульной силы оператора достаточно для совершения работы включения. Отключение может быть автоматическим с помощью реле, встроенных в привод.

В современных электроустановках сохранились ручные приводы ПРА только для выключателей нагрузки ВНПР.

Пружинный привод является приводом косвенного действия. Энергия, необходимая для включения, запасается в мощной пружине, которая заводится от руки или электродвигателем небольшой мощности. После каждого включения необходимо вновь завести пружину.

Обычно привод дополняется специальным электродвигателем, осуществляющим завод пружины. Такой привод позволяет осуществлять АПВ.

Недостатком пружинных приводов является уменьшение тягового усилия в конце хода включения вследствие уменьшения деформации пружин. Чтобы устранить этот недостаток, пружинные приводы дополняются маховиком, который поглощает избыточную энергию в начале включения и отдает накопленную энергию в конце включения. Приводы подобного типа ППМ-10 применяются для выключателей ВМГ-10 и ВМП-10. Завод пружины производится электродвигателем через редуктор. Запорно-пусковой механизм привода удерживает пружины в заведенном состоянии. Для автоматического включения необходимо освободить заводящий рычаг, после чего энергия заведенной спиральной пружины поворачивает вал выключателя на включение.

Дистанционное и автоматическое отключение выключателя производится с помощью реле, встроенных в нижней части привода, которые через планку отключения воздействуют на механизм свободного расцепления. Привод допускает механическое АП'В. Импульс для работы такого АПВ дается при отключении благодаря освобождению включающего механизма привода.

Аналогичное устройство имеет привод ПП, применяемый для выключателей ВМГ. Выключатели ВМПП, ВЭ-10, ВК-10 для КРУ имеют встроенный пружинный привод.

Пружинные приводы не требуют для своего управления источника постоянного тока, что является существенным преимуществом перед другими приводами. Недостатком его является малая мощность, поэтому он применяется для маломасляных выключателей 6—10 кВ.

Электромагнитные приводы относятся к приводам прямого действия: энергия, необходимая для включения, сообщается приводу в процессе самого включения от источника большой мощности.

Усилие, необходимое для включения выключателя, создается стальным сердечником, который втягивается в катушку электромагнита при прохождении по ней тока.

Шток сердечника упирается в ролик рычажного механизма, поднимает его вверх вместе с двумя шарнирно-связанными рычагами. Последние через приводной рычаг передают движение валу выключателя. В конце хода сердечника, когда выключатель включился, защелка заскакивает под ролик и удерживает механизм во включенном положении.

В конце включения сигнальные вспомогательные контакты разрывают цепь электромагнита включения и сердечник падает вниз.

При. отключении ток подается в электромагнит отключения, его боек ударяет в рычаг механизма свободного расцепления, благодаря чех\гу «ломаются» рычаги механизма свободного расцепления и ролик соскакивает с защелки. Ват выключателя под действием отключающей пружины поворачивается против часовой стрелки — происходит отключение.

Электромагниты включения и отключения получают питание от аккумуляторной батареи через сборку зажимов.

Ток, потребляемый электромагнитом включения привода ПЭ-11, составляет 58 А, электромагнитом отключения — 1,25 А при напряжении 220 В.

В приводе имеется рычаг ручного отключения.

Привод ПЭ-11 применяется для выключателей ВМП-10, ВМГ-10.

Для более мощных выключателей внутренней установки применяются электромагнитные приводы ГТЭ-2, ПЭ-21, ПС-31, а для наружной установки — ШПЭ-44, ШПЭ-38, ШПЭ-46 и др.

Достоинствами электромагнитных привод» являются простота конструкции и надежность работы в условиях сурового климата.

Недостатки — большой потребляемый ток и вследствие этого необходимость мощной аккумуляторной батареи (для включения выключателя МГГ-10-3200 требуется ток 155 А, а выключателя У-220-40 — 500 А при напряжении 220 В), а также значительное время включения (до 1 с).

Пневматический привод обеспечивает быстрое включение выключателя за счет энергии сжатого воздуха. Кинематическая схема его подобна электромагнитному приводу, но вместо электромагнита применяется пневматический цилиндр с поршнем (рис. 4.50).

Рис. 4.50. Привод пневматический ПВ-30:

1 — пневматический цилиндр; 2 — фланец воздухопровода; 3 — шток демпфера; 4 — поршень; 5 — шток; 6 — удерживающая защелка; 7 — подъемный ролик; 8— электромагнит отключения; 9 — система рычагов свободного расцепления; 10 — корпус привода; 11 — домкрат для ручного отключения; 12 — указатель положения

При включении выключателя открывается клапан, подающий сжатый воздух из резервуара в пневматический цилиндр 1. Поршень 4 со штоком 5 поднимается вверх и, воздействуя на подвижный ролик и систему рычагов, производит включение выключателя. Пружина над поршнем при этом сжимается, сглаживая удар при включении.

При отключении подается импульс на электромагнит отключения 8, который воздействует на механизм свободного расщепления 9.

Сжатый воздух (2 МПа) подается от общей компрессорной установки, обслуживающей воздушные выключатели, или на каждом приводе устанавливаются баллоны со сжатым воздухом, обеспечивающие пять-шесть операций без подкачки воздуха. Для подкачки воздуха используются небольшие компрессоры с электродвигателем мощностью до 1 кВт.

Пневматические приводы ПВ-30 применяются для выключателей МГ-10, МГ-20. Баковые выключатели серии «Урал» снабжаются пневматическими приводами ШПВ. Пневматические приводы не требуют установки мощной аккумуляторной батареи, так как ток, потребляемый электромагнитным клапаном включения, не превышает нескольких ампер. Сечение проводов от схемы дистанционного управления к приводу значительно меньше, чем при электромагнитном приводе.

В воздушных выключателях пневматический привод является органической частью самого выключателя.

Дальнейшим усовершенствованием пневматических приводов являются пне в мо гидравлические приводы, в которых движение подвижной системе выключателя передается от гидроцилиндра с поршнем. Поршень приводится в движение сжатой жидкостью, обычно маслом. Высокое давление жидкости (12 МПа) создается в аккумуляторе энергии привода за счет сжатого газа.

Рис. 4.51. Структурная схема управления сверхбыстродействующим выключателем: 1 — сигнал на отключение; 2 — источник световых импульсов; 3 — световод; 4 — фотодетектор; 5 — электромагнитный расцепитель; 6 — контакты выключателя; 7 — зарядное устройство

Для выключателей сверхвысоких напряжений особое значение имеет быстрота передачи отключающего импульса от привода к размыкающимся контактам. В этом случае применяются пневмомеханические устройства, в которых перемещение контактов осуществляется системой тяг и сжатым воздухом.

Для дальнейшего повышения быстродействия сигнал управления с потенциала земли может быть передан на высокий потенциал по световодам (рис. 4.51). Размыкание контактов происходит с помощью электромагнитного расцепителя, приводимого в действие разрядом конденсатора. Конденсатор заряжается от линии высокого напряжения через насыщающийся трансформатор.