Автоматический ввод резерва

Разъединители не имеют дугогасительных устройств и поэтому служат для включения и отключения обесточенных участков элект­рических цепей, находящихся под напряжением, и создания видимо­го разрыва электрической цепи, позволяющего обслуживающему персоналу убедиться в безопасности производства ремонтных работ на отключенном участке электроустановки.

При помощи разъединителей допускается отключать электро­оборудование и электрические цепи, нагруженные небольшими то­ками, например, токи холостого хода силового трансформатора, зарядные токи кабельных линий электропередачи длиной до 5 км при напряжении до 10 кВ и воздушные линии длиной до 10 км при напряжении до 35 кВ.

Отключение разъединителей под нагрузкой неизбежно приводит к серьезным авариям, в частности, к перекрытию (перебросу) дуги между фазами.

Разъединители конструктивно выполняются в виде однополюс­ных (рис. 8.1, а) и трехполюсных (рис. 8.1, б)аппаратов.

По роду установки различают разъединители для внутренних и для наружных установок; по способу установки — с вертикаль­ным или горизонтальным расположением контактных ножей.

По конструкции различают разъединители рубящего типа — с вращением ножей в плоскости осей изоляторов (рис. 8.1) и поворотного типа — с вращением ножей в плоскости, перпендикулярной осям изоляторов (рис. 8.2).

Рис. 8.1. Высоковольтные разъединители внутренней установки: а - однополюсный РВО на 6 кВ; б - трехполюсный РВТ на 10 кВ; 1 - цоколь; 2 -изолятор; 3 - неподвижный контактный нож; 4 - ось; 5 - скоба упора; 6 - подвижный контактный нож; 7 - ушко для управления разъединителя; 8 - рама; 9 - вал; 10 – упор; 11 - нож разъединителя с контактными пружинами; 12 - фарфоровая тяга

Однополюсные разъединители включаются и отключаются с по­мощью специальной штанги, изготовленной из изолирующего материала. На конце штанга снабжена пальцем, который при отключении или включении вводят в предназначенное для этого ушко.

Рис. 8.2. Высоковольтный разъедини­тель РНДЗ-35/1000 для наружной уста­новки с поворотными ножами

Во избежание самопроизвольного отключения разъединителя, что может иметь место при протекании по его токоведущим частям токов короткого замыкания, однополюсные разъединители снаб­жены специальными замками.

Высоковольтные выключатели в зависимости от среды, исполь­зуемой для гашения дуги, делятся на масляные, воздушные и газовые.

Масляные выключатели в зависимости от объема масла делятся на многообъемные (баковые) и малообъемные (горшковые) выклю­чатели.

В многообъемных масляных выключателях масло используется для гашения дуги, возникающей между контактами при отключении электрической цепи и изоляции между токоведущими частями вы­ключателя.

На рис. 8.3 показано устройство многообъемного высоковольт­ного (бакового) масляного выключателя без специального устрой­ства для гашения дуги. Выключатель состоит из стального бака 17, залитого трансформаторным маслом 15.

В нижней части бака смонтирован маслоспускной кран 16. Уро­вень масла контролируется указательной трубкой 13. Внутренняя часть бака изолирована специальной фанерой 14. Бак вы­ключателя прикреплен к чугунной крышке 10 с помощью ушек 12 и болтов 11.

Рис. 8.3. Многообъемный масляный выключатель

Под крышкой бака размещено буферное воздушное пространст­во 6, из которого воздух и газ отводятся в газоотводную трубку 5.

Проходные изоляторы 9 с токоведущими стержнями, на концах которых укреплены неподвижные контакты 3, пропущены через крышку внутрь бака.

Включение и отключение масляного выключателя производится с помощью привода, воздействующего на вал 8 выключающего механизма. При включении вал поворачивается и через систему передачи, состоящую из кривошипно-шатунного механизма с тяга­ми 7 и 20 и направляющей 19, поднимает контактную траверсу 1, на которой укреплены подвижные контакты.

Подвижные контакты замыкаются с неподвижными 3, укре­пленными на концах токоведущих частей проходных изоляторов. При этом отключающаяся пружина 18 сжимается, во включенном положении выключатель удерживается механической защелкой при­вода. При отключении выключателя привод смещает запорную защелку и вал освобождается. Под действием отключающей пружи­ны вал поворачивается, траверса вместе с подвижными контактами перемещается вниз и подвижные и неподвижные контакты выклю­чателя расходятся. При этом между контактами возникает элект­рическая дуга. На каждую фазу имеются две пары контактов, поэтому возникают одновременно две последовательные дуги на фазу.

Под действием высокой температуры дуги (около 9000 °С) мас­ло вблизи ее испаряется и разлагается, вследствие чего в процессе отключения выключателя дуга оказывается окруженной газовым пузырем 2, состоящим из продуктов разложения масла (70% водо­рода, 20% этилена, 10% метана). Давление в газовом пузыре со­ставляет 200...400 Па.

Водород обладает наилучшими по сравнению с другими газами дугогасящими свойствами, поэтому он способствует гашению дуги. Образующиеся газы при горении дуги проходят через слой масла в буферное пространство бака и при этом охлаждаются, что препят­ствует образованию гремучей смеси при соединении водорода и кис­лорода в буферном пространстве.

При завышенном объеме масла в выключателе может произойти выброс масла из бака через трубку 5.

Для обеспечения надежности работы выключателя необходимо постоянно контролировать уровень масла в баке, его качество, а также чистоту поверхности проходных изоляторов, на которых могут скапливаться раскаленные частицы угля и металла, образу­емые при выключении масляного выключателя.

Баковые масляные выключатели характеризуются большими раз­мерами и массой и значительным количеством масла (250...1200 кг), что делает их взрыво- и пожароопасными.

Время отключения электрической цепи многообъемного высоко­вольтного масляного выключателя сравнительно большое и состав­ляет 0,15...0,2 с.

Баковые высоковольтные выключатели устанавливают в отдель­ных специально для этого предназначенных ячейках распредели­тельного устройства, при этом под выключателями предусмат­ривают специальные маслосборные ямы, предназначенные для сброса и гашения горящего масла при возникновении аварийных ситуаций.

Для уменьшения времени гашения дуги и повышения величины предельно отключаемой мощности в последнее время стали приме­нять выключатели со специальными дугогасительными камерами, в которых используется газовое дутье, обеспечивающее интенсивное более быстрое гашение дуги в течение 0,08…0,1 с.

Принцип действия и устройство масляных выключателей с гаси­тельными камерами практически те же, что и масляных выключа­телей без специальных устройств для гашения дуги. Отличие в ос­новном заключается в контактной части, имеющей специальную конструкцию.

Основной частью дугогасительной камеры высоковольтного выключателя (рис. 8.4) является стальной бачок 1, внутренняя часть которого покрыта изолирующим материалом. Внутри бачка расположен неподвижный контакт 3 розеточного или торцевого типа, соединенный электрически с токоведущим стержнем проход­ного изолятора.

Рис. 8.4. К принципу продольного гашения дуги (стадии а — д)

В нижней части гасительной камеры укреплены изолирующая втулка 2, внутри которой проходит подвижный контакт 4, укреплен­ный на траверсе выключателя.

При возникновении дуги 8 газы 7 не могут свободно расширять­ся, так как они оказываются ограниченными объемом бачка, поэто­му давление в камере в процессе отключения выключателя может достигать 60 атм.

К моменту открытия подвижным контактом отверстия втулки 2 (рис. 8.4, в), когда подвижный контакт пройдет горловину втулки, отверстие для выхода газа увеличивается, поэтому смесь из газов, паров и масла б с большой скоростью устремляется из камеры в бак выключателя (рис. 8.4, г).

Быстрое движение ионизированных газов и паров масла в непо­средственном соприкосновении с дугой в узком отверстии горлови­ны втулки приводит к гашению дуги и соответственно отключению электрической цепи. После погасания дуги подвижный контакт от­ходит в свое крайнее нижнее положение (рис. 8.4, д), при этом оставшиеся в гасительной камере газы поднимаются вверх и посте­пенно выходят из камеры через предназначенные для этого неболь­шие отверстия 5.

К серии выключателей, имеющих подобные гасительные каме­ры, относятся выключатели типов ВМ-23, МКП-35, У-110 и У-20.

Многообъемные высоковольтные масляные выключатели могут иметь общий стальной бак на все три фазы, либо три отдельных бака, по одному на каждую фазу.

Малообъемные высоковольтные масляные выключатели позволя­ют уменьшить объем масла и снизить пожаро - и взрывоопасность.

В малообъемных масляных выключателях горшкового типа (рис. 8.5) масло помещается в стальных или пластмассовых баках и ис­пользуется только как дугогасящая среда. Вследствие этого объем масла в малообъемных выключателях в десятки и даже сотни раз меньше по сравнению с объемом масла многообъемных высоко­вольтных масляных выключателей.

Рис. 8.5. Малообъемный масляный выключатель: а - внешний вид; б - конструктивное устройство

а б

Металлические баки малообъмных масляных выключателей изо­лируются от земли фарфоровыми изоляторами, укрепленными на стальной раме.

Эти выключатели являются практически взрывобезопасными, не имеют проходных изоляторов, что упрощает их устройство и уменьшает габариты. Это достигается тем, что напряжение под­водится непосредственно к металлическому корпусу выключателя. Выключатели устанавливают на опорных изоляторах и применяют для внутренних установок на напряжения до 10 кВ. При этом необходимость сооружения довольно дорогих взрывных камер от­падает.

В настоящее время широко применяются масляные выключа­тели горшкового типа МГТ с двумя разрывами дуги на фазу (рис. 8.6).

Рис. 8.6. Масляный выключатель горшкового типа с двумя баками на фазу: а — включенное положение; б — выключенное положение

Подобные выключатели изготовляют на токи до 4000 А при напряжении 10 кВ, с предельной отключаемой мощностью до 15∙10⁵ кВ∙А.

В целях облегчения дугогасительного устройства и уменьшения габаритов баков выключатели имеют на каждом разрыве рабочие контакты 3,4 и 5, помещенные на крышке бака 2, и дугогасительные контакты 8 и 9, размещенные внутри корпуса 1, залитого трансфор­маторным маслом 13.

Неподвижный рабочий контакт 4 выполнен в виде контактного ножа как одно целое с крышкой бака. Подвижные контакты 5 пальцевого типа и неподвижный дугогасительный контакт 8 розеточного типа укреплены на контактной траверсе 6. Подвижный контакт 9 изолирован от крышки бака 2 с помощью проходного изолятора 10.

Токоведущие шины присоединены непосредственно к латунным крышкам бака, который установлен на опорном фарфоровом изо­ляторе 12.

Во включенном положении выключателя (рис. 8.6, а) ток протекает преимущественно по рабочей цепи, создаваемой крыш­ками баков 2, рабочими контактами 4 и 5. При этом по цепи дугогасительного контура протекает весьма незначительный ток, так как активное и индуктивное сопротивления этого дугогаситель­ного контура достаточно велики по сравнению с рабочими кон­турами.

При отключении выключателя (рис. 8.6, б) контактная траверса 6, укрепленная на штанге 7, вместе с подвижными контактами 5 и 9 перемещается вверх.

В начальный момент отключения выключателя размыкаются рабочие контакты 4 и 5. При этом весь ток нагрузки проходит в цепи дугогасительного контура. Затем размыкаются дугогасительные контакты 8 и 9, между которыми и образуется электричес­кая дуга.

Для облегчения гашения дуги в каждом баке монтируется специ­альная камера 11 для обеспечения поперечного масляного дутья, которая изготовлена из толстой фанеры и имеет в средней части поперечный канал. Сквозь центральное отверстие гасительной ка­меры проходит подвижный стержень 9, который при включенном положении выключателя отжимает две латунные заслонки, снаб­женные возвратными пружинами.

Вначале отключение дуги возникает между стержнем 9 и непо­движным розеточным контактом 8. По мере выхода стержня 9 из нижней камеры бака латунные заслонки закрываются, при этом образуется вторая дуга между заслонками и концом стержня.

Поперечное дутье в среднем канале гасительной камеры выклю­чателя обеспечивается давлением газов, созданным в нижней части камеры.

Процесс гашения дуги протекает так, как это было изложено выше.

Из бака газы поступают в имеющийся на каждом баке маслоот­делитель, изготовленный из бакелитовой трубы, заполненной фар­форовыми шариками.

Нагретые и ионизированные газы, проходя маслоотделитель, охлаждаются, деионизируются, а затем поступают в газоотводную трубу. При этом масло из маслоотделителя стекает обратно в бак выключателя.

Для комплексных распределительных установок выпускают ко­лонковые малообъемные выключатели ВМК-25 на напряжение 35 кВ в двух исполнениях: ВМК-35Э и ВМК-35В со встроенным электро­магнитом или пневматическим приводом.

Выключатели ВМК-35В с пневматическим приводом (рис. 8.7) содержат три колонки, состоящие из опорных и дугогасительных частей, установленных на тележке 6. Тележка имеет встроенный пневматический привод со всеми вспомогательными элементами и механизм передачи движения к подвижным контактам стержня, расположенным внутри опорного изолятора 4. Стержни приводятся в движение изолированной тягой 5. Дугогасительное устройство 3 состоит из изоляционного стеклоэпоксидного цилиндра.

На верхнем выводе выключателя размещено маслоуказательное стекло 1 и маслоналивное отверстие 2.

Рис. 8.7. Масляный выключатель ВМК-35В с пневматическим приводом.

Выключатель отключается под действием пружин, располо­женных в цилиндре пневматического привода, после расцепления механизма (вручную или дистанционно) отключающего электрома­гнита.

Высоковольтный воздушный выключатель (рис. 8.8) состоит из цилиндрического корпуса 1, изготовленного из электроизоляцион­ного материала. Верхняя часть корпуса является дугогасительной камерой выключателя.

Рис. 8.8. Высоковольтный воздушный выключатель

В цилиндре размещен поршень 2, на котором смонтирован подвижный контакт 7, посредством которого могут замыкаться между собой неподвижные контакты 3 и 8. В неподвижном контакте 3 для создания хорошего электроконтакта предусмотрены сколь­зящие контакты 5.

Для отключения воздушного выключателя необходимо нажать на нормально открытую кнопку О. При аварийном режиме сраба­тывает реле защиты РЗ, которое своими контактами шунтирует кнопку О.

В том и другом случае катушка электромагнита КО попадает под напряжение и электропневматический клапан К₂ открывается. При этом сжатый воздух через открытый клапан К₂ подается в верх­нюю часть цилиндра и в гасительную камеру 6, перемещая поршень 2 вниз, благодаря чему подвижный контакт 7 отходит от верхнего неподвижного контакта 8 и между ними возникает дуга. Гашение дуги происходит воздухом, поступающим в отверстие контакта 8. Дуга охлаждается и разрывается потоком воздуха, подаваемым от компрессора под большим давлением (1000...2000 Па). С помощью сигнальных блок-контактов выключателя КСА отключается пита­ние соответствующих катушек КО, КВ.

При нажатии на кнопку В включается электромагнит КВ, кото­рый открывает электропневматический клапан К_ь обеспечивающий подачу воздуха снизу. При этом поршень 2 перемещается вверх и создает электрическую цепь, включающую зажим 9, крышку 10, неподвижный контакт 8, подвижный контакт 7, скользящий контакт 5, неподвижный контакт 3, зажим 4.

Воздушные выключатели изготовляют на напряжения до 220 кВ.

Недостатком воздушных выключателей является наличие комп­рессорной установки и довольно громоздкого разветвленного воз­душного трубопровода.

Выключатели нагрузки широко применяются в установках на­пряжением 6... 10 кВ на распределительных пунктах и в цеховых трансформаторных подстанциях для включения и отключения электрооборудования под нагрузкой, при наличии рабочих токов. Выключатель нагрузки (рис. 8.9, а) по своей конструкции подобен трехполюсному разъединителю внутренней установки и отличается от него формой контактных ножей и наличием на каждом полюсе дугогасительной камеры

Рис. 8.9. Высоковольтный выключатель нагрузки ВН-16 на 6 и 10 кВ и его составные части: а - выключатель без предохранителя; б - дугогасительная камера со снятой щекой; 1 - рама; 2 - опорный изолятор; 3 - дугогасительная камера; 4 - подвижный контактный нож; 5 - вал; 6 - тяга; 7 - подвижный контакт; 8 - неподвижный контакт; 9 - щека; 10 – вкладыш.

Дугогасительная камера (рис. 8.9, б)состоит из двух пластмас­совых щек с вложенными в них вкладышами из органического газогенерирущего материала.

Скорость гашения дуги в выключателе в значительной мере зависит от количества водорода, выделяемого из органического стекла под действием высокой температуры дуги, а также от вели­чины давления газа в гасительной камере.

В более ответственных установках для защиты электрических цепей и электрооборудования от токов короткого замыкания вы­ключатели нагрузки типа ВНП снабжаются высоковольтными предохранителями типа ПК и изготовляются на токи до 400 А при напряжении 6 кВ и на токи до 200 А при напряжении 10 кВ, при мощности отключения 300 мВ-А (рис. 8.10).

Рис. 8.10. Высоковольтный выключатель нагрузки ВНП-16 с предохранителями ПК.

[4, 68-79].