Воздушные выключатели: что это такое, типы, принцип работы

С помощью высоковольтных выключателей выполняется оперативное включение и отключение оборудования энергетической системы, а также ее отдельные цепи в случае ручного или автоматического управления в аварийном или нормальном режиме. В конструкцию стандартного выключателя входит корпус, контактная система, токоведущие части, устройство для гашения дуги, приводной механизм.

Классификация высоковольтных выключателей

Все высоковольтные выключатели классифицируются по различным параметрам. В зависимости от способа гашения дуги, они могут быть автогазовыми и автопневматическими, вакуумными, воздушными, а также масляными и электромагнитными.

Воздушные выключатели: что это такое, типы, принцип работы

По своему назначению эти устройства классифицируются следующим образом:

  • Сетевые. Используются в электрических цепях с напряжением 6 кВ и выше. Основной функцией является пропуск и коммутирование тока в обычных условиях или в ненормальной ситуации в течение установленного времени, например, при коротких замыканиях.
  • Генераторные. Предназначены для работы с напряжением 6-20 кВ. Применяются в цепях электродвигателей с высокой мощностью, генераторов и других электрических машин. Пропускают и коммутируют ток не только в обычном рабочем режиме, но и в условиях пуска и коротких замыканий. Отличаются большим значением тока отключения, а номинальный ток может составлять до 10 тыс. ампер.
  • Устройства для электротермических установок. Рассчитаны на значение напряжений от 6 до 220 кВ и применяются в цепях с крупными электротермическими установками. Как правило, это рудотермические, сталеплавильные и другие печи. Могут пропускать и коммутировать ток в различных эксплуатационных режимах.
  • Выключатели нагрузки. Их основное назначение состоит в работе с обычными номинальными токами, они используются в сетях с напряжением от 3 до 10 кВ и осуществляют коммутацию незначительных нагрузок. Данные устройства не рассчитаны на разрыв сверхтоков.
  • Реклоузеры. Подвесные секционные выключатели, управляемые дистанционно. Они снабжены защитой и предназначены для установки на опорах воздушных линий электропередачи.

Высоковольтный выключатель может устанавливаться разными способами. С соответствии с этим они бывают опорными, подвесными, настенными, выкатными. Кроме того, эти приборы могут встраиваться в КРУ – комплектные распределительные устройства.

Основные требования к высоковольтным выключателям

Все коммутирующие устройства, работающие с высокими токами, должны обладать следующими качествами:

  • Быть надежными и безопасными для персонала и других лиц.
  • Обладать быстродействием, затрачивая минимальное время на отключение.
  • Простой монтаж и удобное дальнейшее обслуживание.
  • Низкий уровень шума в процессе работы.
  • Относительно небольшая стоимость, оптимальное соотношение цены и качества.

Наиболее распространенные конструкции высоковольтных выключателей следует рассмотреть более подробно.

Баковые и маломасляные выключатели

Оба устройства представляют собой масляные типы высоковольтных выключателей. Деионизация дуговых промежутков в каждом из них осуществляется одними и теми же методами. Они отличаются друг от друга лишь количеством используемого масла, а также способами, с помощью которых контактная система изолируется от заземленного основания.

Воздушные выключатели: что это такое, типы, принцип работы

Баковые устройства в настоящее время сняты с производства, поскольку у них имелись серьезные недостатки. Уровень масла в баке требовалось постоянно контролировать. Оно использовалось в большом объеме, из-за чего замена масла отнимала много времени. Эти приборы относились к категории взрыво- и пожароопасных и не могли устанавливаться внутри помещений.

На смену им пришли маломасляные или горшковые выключатели, рассчитанные на все виды напряжений. Они могут устанавливаться в любые распределительные устройства, как закрытого, так и открытого типа. Масло в данном случае выступает прежде всего в качестве дугогасящей среды и лишь частично выполняет функции изоляции между разомкнутыми контактами.

Токоведущие части изолируются между собой с помощью фарфора и других твердых изолирующих материалов. Выключатели для внутренней установки оборудованы контактами, помещенными в стальной бачок или горшок. Эта конструктивная особенность дала название всему устройству. В зависимости от модели, приводы высоковольтных выключателей могут различаться между собой.

Воздушные выключатели: что это такое, типы, принцип работы

Приборы, рассчитанные на работу при напряжении 35 кВ, помещаются в фарфоровом корпусе. Наибольшее распространение получили подвесные устройства ВМГ-10 и ВМП-10 на 6-10 кВ. У них крепление корпуса осуществляется с помощью фарфоровых изоляторов к основанию, общему для всех полюсов. В свою очередь, каждый полюс оборудуется одним разрывом контактов и камерой для гашения дуги.

При работе с большими номинальными токами недостаточно одной пары контактов, которые одновременно являются рабочими и дугогасительными. Поэтому снаружи выключателя отдельно устанавливаются рабочие контакты, а внутри металлического бачка – дугогасительные.

Маломасляные выключатели используются в закрытых распределительных устройствах на подстанциях и электростанциях напряжением 6, 10, 20, 35 и 110 кВ. Кроме того, они устанавливаются в комплектных и открытых распределительных устройствах.

Выключатели воздушные

Для гашения дуги в выключателях воздушного типа используется сжатый воздух под давлением 2-4 Мпа. Дугогасительное устройство и токоведущие части изолируются с помощью фарфора и других аналогичных материалов. Воздушные выключатели конструктивно различаются между собой в зависимости от таких факторов, как номинальное напряжение, способ подачи сжатого воздуха и других.

Устройства высокого номинального тока, аналогично маломасляным выключателям, оборудованы главным и дугогасительным контурами. При включении основной ток попадает на главные контакты, расположенные открыто.

После отключения они размыкаются первыми и далее ток попадает уже на дугогасительные контакты, расположенные в другой камере.

Непосредственно перед их размыканием из резервуара в камеру осуществляется подача сжатого воздуха, гасящего дугу, в продольном или поперечном направлении.

Воздушные выключатели: что это такое, типы, принцип работы

В отключенном положении между контактами создается изоляционный зазор необходимых размеров. С этой целью контакты разводятся на достаточное расстояние.

Выключатели для внутренней установки рассчитаны на ток до 20 тыс. ампер и напряжение 10-15 кВ.

Они имеют отделитель открытого типа, после отключения которого сжатый воздух перестает поступать в камеры и происходит замыкание дугогасительных контактов.

Типовая конструктивная схема воздушного выключателя состоит из дугогасительной камеры, резервуара со сжатым воздухом, главных контактов, шунтирующего резистора, отделителя и емкостного делителя напряжения на 110 кВ, обеспечивающего два разрыва на фазу. В выключателях открытой установки, рассчитанных на напряжение 35 кВ, вполне достаточно одного разрыва на фазу.

Элегазовые высоковольтные выключатели

Элегазом называется смесь серы и фтора в определенной пропорции. В результате образуется инертный газ с плотностью выше чем у воздуха примерно в 5 раз и электрической прочностью в 2-3 раза больше воздушной.

Воздушные выключатели: что это такое, типы, принцип работы

Данный вид выключателей, используя элегаз, способен погасить дугу, ток которой примерно в 100 раз выше тока, отключаемого в обычном воздухе, в тех же самых условиях.

Такая способность объясняется возможностями молекул улавливать электроны, находящиеся в дуговом столбе, с одновременным созданием относительно неподвижных отрицательных ионов. При потере электронов дуга становится неустойчивой и очень легко гаснет.

Если элегаз подается под давлением, то электроны из дуги поглощаются еще быстрее.

Конструкция элегазового выключателя включает в себя корпус с тремя полюсами, наполненный элегазом. Внутри создается низкое избыточное давление в пределах 1,5 атмосфер.

Сюда же входит механический привод и передняя панель привода, где находится рукоятка ручного взвода пружин.

Устройство дополнено высоковольтными силовыми контактными площадками и разъемом для подключения вторичных коммутационных цепей.

Выключатели вакуумного типа

Вакуум обладает электрической прочностью, многократно превышающей этот показатель у масла, элегаза и других сред, используемых в высоковольтных выключателях. Здесь увеличивается средний свободный пробег электронов, молекул, атомов и ионов при снижении давления.

Воздушные выключатели: что это такое, типы, принцип работы

Вакуумная камера включает в себя подвижный и неподвижный контакты, помещенные в плотную оболочку из керамического или стеклянного изоляционного материала.

Сверху и снизу установлены металлические крышки и общий металлический экран. Подвижный контакт перемещается относительно неподвижного контакта с помощью специального сильфона.

К выводам камеры подключается главная токоведущая цепь выключателя.

Вакуумный выключатель работает в следующем порядке.

  • В исходном положении контакты находятся разомкнутыми, поскольку на них через тяговый изолятор воздействует отключающая пружина.
  • Под действием приложенного к катушке электромагнита напряжения со знаком «плюс», в зазоре магнитной системы происходит нарастание магнитного потока.
  • Поток воздействует на якорь с силой, превышающей усилие отключающей пружины, после чего начинается движение якоря вверх совместно с тяговым изолятором и подвижным контактом вакуумной камеры.
  • Пружина отключения сжимается, в катушке возникает противо-ЭДС, снижающая ток и препятствующая его дальнейшему нарастанию.

Высокая скорость движения якоря исключает появление пробоев и шума работы контактов.

Когда контакты замыкаются, якорь резко замедляет движение, поскольку на него начинает действовать пружина дополнительного поджатия контактов.

Однако, по инерции он все равно двигается вверх, сжимая пружины отключения и дополнительного поджатия контактов. Чтобы отключить устройство к выводам катушки прикладывается напряжение с отрицательной полярностью.

Источник: https://electric-220.ru/news/vysokovoltnye_vykljuchateli/2017-12-25-1416

Параметры, типы и принцип работы высоковольтных выключателей

Воздушные выключатели: что это такое, типы, принцип работы Высоковольтный выключатель — это коммутационное устройство для оперативных включений и отключений электрооборудования в энергосистеме или ее отдельных цепей при автоматическом или ручном управлении в аварийных или нормальных режимах. В состав высоковольтного выключателя входит контактная система с корпусом, дугогасительным устройством, токоведущими частями, приводным механизмом и изоляционной конструкцией.

Параметры, свойства и классификация высоковольтных выключателей.

Выключатели характеризуются по номинальному току Iном; номинальному напряжение Uном; номинальному току отключения Iо.ном; допустимому содержанию в токе отключения апериодического тока.

Выключатели с большим напряжением (от 6 до 1 150 киловольт) и большим током отключения, доходящим до 50 килоампер, применяются на электроподстанциях. Такие выключатели являются сложной конструкцией, которая управляется пружинными, электромагнитными, гидравлическими или пневматическими приводами.

Выключатели, в которых дуга гасится сжатым воздухом, называются воздушными, а выключатели, контакты которых помещаются в специальную ёмкость с маслом – масляными. Выключатели, в которых парами масла гасится дуга и применяется газ SF6-«„элегаз“», называются элегазовые выключатели, а в которых дугогашение происходит в вакуумной дугогасительной камере – вакуумные выключатели.

  • Высоковольтные выключатели классифицируются по: применяемому способу гашения дуги (вакуумные, элегазовые, масляные и воздушные); назначению (сетевые, генераторные, специального назначения); виду установки (опорные, настенные, подвесные, выкатные, встраиваемые); по климатическому исполнению и категориям размещения (У, ХЛ, ТВ, ТС, Т, О и внутри, вне помещений, с различными условиями вентиляции и обогрева).
  • Устройство и принцип работы высоковольтных выключателей
  • Воздушные.

Энергия сжатого воздуха в этих выключателях используется как движущая сила и как дугогасящая среда.

Работа дугогасительного устройства выключателя заключается в том, что образующаяся между контактами дуга подвергается значительному охлаждению сжатым воздухом, вытекающим в атмосферу.

Читайте также:  Как перевести многотарифный счетчик нева мт 112 на один тариф?

Когда ток проходит через ноль, средняя температура дуги понижается, но увеличивается сопротивление промежутка. В то же время происходит разрушение дугового столба и заряженные частицы выбрасываются из промежутка.

Элегазовые.

Гасящей и изолирующей средой выключателей выступает гексофторид серы SF6 – так называемый элегаз. Элегазовый выключатель представляют собой аппарат с тремя полюсами, которые имеют общую раму и управляются общим приводом. Как вариант, каждый из полюсов выключателя может иметь свою раму и управляться собственным приводом.

Полюс выключателя

В элегазовых выключателях колонкового исполнения полюс представляет собой колонну, которая состоит из двух или более изоляторов.

В верхнем изоляторе размещено дугогасительное устройство, а нижний изолятор выступает в качестве опоры ДУ и обеспечивает необходимое для изоляции расстояние от рамы заземления.

Изоляционная штанга располагается внутри опорного изолятора. Она соединяет контакт ДУ с системой привода аппарата.

В элегазовых выключателях бакового исполнения, полюс представляет собой цилиндрический бак, выполненный из металла, на котором расположены два изолятора, которые образуют высоковольтные вводы устройства. ДУ в этом выключателе размещается в металлическом корпусе с заземлением.

В выключателях комбинированного устройства, полюс представляет собой корпус из металла в виде сферы, с установленными изоляторами из фарфора, которые образуют высоковольтные вводы, в одном из которых помещено дугогасительное устройство, а в другом — трансформаторы тока.

Дугогасительное устройство выключателя

Это устройство предназначено осуществлять оперативное гашение дуги, которая образуется между контактами выключателя в момент их размыкания. Новейшие высоковольтные выключатели снабжены дугогасительным устройством автокомпрессионного типа, демонстрирующего свои преимущества при отключении больших токов.

ДУ содержит подвижную и неподвижную контактные системы, в которых есть главные контакты и дугогасительные контакты, снабженные элементами, состоящими из дугостойкого материала.

Подвижная система содержит связанную с выводом ДУ неподвижную гильзу; поршневое устройство, которое создает при отключении высокое давление в подпоршневой емкости, и два сопла из фторопласта, направляющие потоки газа из одной зоны (повышенного давления) в другую (зону расхождения дугогасительных контактов).

Кроме того, большое сопло препятствует смещению контактов подвижной системы относительно неподвижной системы контактов, так как не выходит из втулки главного неподвижного контакта.

  1. Газовая система аппаратов
  2. Газовая система включает в себя следующие составляющие: клапаны автономной герметизации;
    коллектор, который обеспечивает связь газовых полостей в колоннах между собой и с устройством сигнализатора изменения плотности элегаза; непосредственно сигнализатор, состоящий из электроконтактного манометра с прибором температурной компенсации, который приводит показания к величине давления при 20ºС; соединительные трубки с уплотнениями и ниппелями.
  3. Привод выключателей

Приводы обеспечивают непосредственное управление высоковольтным выключателем: включение, удержание и отключение. Вал привода осуществляет соединение с валом выключателя при помощи системы тяг и рычагов. Привод должен обеспечивать надежность и скорость работы, а при управлении электричеством еще и минимальное энергопотребление.

Требования, предъявляемые к высоковольтным выключателям

Поскольку выключатель является фактически самым ответственным устройством во всей высоковольтной системе, то при авариях этот аппарат должен обеспечивать бесперебойную и четкую работу. В случае отказа выключателя развивается аварийная ситуация, что ведет к серьезным разрушениям и материальным потерям и прекращением работы предприятий.

Вывод выключателя из рабочей системы проведения профилактических и ремонтных работ связан с серьезными трудностями, поскольку при этом приходится переходить на иную схему распределительного устройства, либо отключать потребителей.

Поэтому выключатель должен допускать максимально возможное число отключений коротких замыканий без проведения ревизии и ремонта.

Новейшие модели высоковольтных выключателей способны отключать без проведения ревизии до 15 коротких замыканий.

Производители выключателей

Число крупных производителей высоковольтных выключателей невелико, что объясняется слияниями, которые были произведены в период с 1980г. по настоящее время. Основными производителями выключателей сегодня являются комапнии ABB, Siemens, Areva T&D, Toshiba, HVB AE Power Systems и Mitsubishi .

Три последние работают в основном на рынках Америки, Юго-Восточной Азии и Австралии. Выключатели для распределительных сетей выпускают Eaton и Schneider Electric.

Среди российских производителей можно отметить завод ОАО ВО «Электроаппарат», «Энергомашкорпорация», а также ОАО «Энергомеханический завод».

Источник: https://novostienergetiki.ru/parametry-tipy-i-princip-raboty-vysokovoltnyx-vyklyuchatelej/

Выключатели высокого напряжения. Принципы работы воздушных выключателей. Конструкции воздушных выключателей

Воздушные выключатели

Воздушные выключатели относятся к группе газовых выключателей. Для гашения дуги в них используется сжатый воздух, обеспечивающий продольное или поперечное дутье на ствол дуги.

При этом дуга интенсивно охлаждается и уменьшается ее сечение. Одновременно при этом из межконтактного промежутка выносятся заряженные частицы.

Ионизированная среда заменяется свежим деионизированным воздухом, обладающим высокой электрической прочностью.

  • Гашение дуги осуществляется в дугогасительной камере, важным элементом которой является сопло, сжатый воздух из которого выбрасывается с большой скоростью, и в межконтактном промежутке поддерживается необходимое давление.
  • В выключателях до 35 кВ изоляционный промежуток создается в дугогасительной камере путем разведения контактов на достаточное расстояние, и контакты остаются разомкнутыми за счет давления сжатого воздуха.
  • Рисунок 5. 2 – Конструкция дугогасительной камеры воздушного выключателя

В дугогасительную камеру подается сжатый воздух через отверстия в перегородке 5. Поток воздуха поднимает поршень 2, на котором укреплен подвижный контакт 3. Происходит размыкание подвижногоконтакта 3 с неподвижным контактом 4. При этом сжимается пружина 1.

После прекращения подачи воздуха поршень опускается под давлением пружины и происходит включение. Все время включенного положения выключателя камера должна находиться под давлением воздуха. Существует конструкция выключателей с дополнительным отделителем.

После отключения и погасания дуги в дугогасительной камере сжатый воздух подается в привод отделителя и создается второй разрыв. После этого прекращается подача воздуха в дугогасительную камеру, контакты в ней замыкаются, а изоляционный промежуток обеспечивается отделителем.

Отделитель может быть установлен, открыто (рис. 5.3) или в воздухонаполненной камере (рис. 5.4 а).

Чем больше напряжение и отключаемая мощность, тем больше разрывов необходимо иметь, как в дугогасительной камере, так и в отделителе.

На напряжение выше 750 кВ разработаны выключатели в подвесном исполнении (рис 5.4 в), состоящие из нескольких последовательных модулей (баков).

Воздушные выключатели взрыво и пожаробезопасны, имеют высокое быстродействие, высокую отключающую способность, надежно отключают емкостные токи. Недостатками воздушных выключателей являются: необходимость сооружения компрессорной установки, сложность конструкции; высокая стоимость, трудность установки встроенных трансформаторов тока.

Выключатели высокого напряжения. Воздухонаполненные выключатели

Элегазовые выключатели

Относятся к группе газовых выключателей. В них используется элегаз (шестифтористая сера SF6), который относится к электроотрицательным газам (фреон, элегаз), обладающим свойством захватывать электроны и присоединять их к своим нейтральным частицам.

Отрицательные ионы, образующиеся при этом, легко рекомбинируют с положительными ионами. При этом быстро снижается проводимость межконтактного промежутка и повышается скорость нарастания электрической прочности. При равном эффекте для гашения дуги требуется меньший объем элегаза и меньшее давление, чем в воздушных выключателях.

Элегаз негорюч, не токсичен, не имеет запаха, инертен к другим веществам.

  1. Элегазовые выключатели имеют недостатки:
  2. — элегаз способен разлагать влагосодержащие изоляционные материалы, поэтому в элегазовых выключателях применяют стойкие изоляционные материалы (тефлон);
  3. — элегаз имеет высокую температуру сжижения, поэтому необходим подогрев уже при 60 С;
  4. — под влиянием дуги элегаз разлагается на ядовитые составляющие, которые устраняются при помещении в дугогасительную камеру небольшого количества активированного алюминия.
  5. В элегазовых выключателях применяются дугогасительные устройства:
  6. — с гашением дуги в открытом объеме. Эффективность такого способа гашения дуги невысока, поэтому применяется редко;

— с перемещением дуги в элегазе под действием магнитного поля (электромагнитное гашение). Такой способ гашения дуги применяют в выключателях 6-10 кВ. Для перемещения дуги могут использоваться полые контакты (рис. 5.5), внутри которых помещены постоянные кольцевые магниты, которые заставляют дугу вращаться по поверхности контактов с большой скоростью;

— с продольным дутьем элегаза, которое создается при перетоке элегаза из резервуара с высоким давлением в резервуар с низким давлением;

  • Рисунок 5.6 – Конструкция контактов элегазового выключателя с автопневматическим дутьем
  • 1-неподвижный контакт
  • 2-подвижный контакт



Источник: https://infopedia.su/15x88f7.html

Воздушные выключатели

Воздушные выключатели принадлежат ко второй группе выключателей — к газовым. В них для гашения дуги и деионизации дугового промежутка используется сжатый воздух, обдувающий дугу в продольном или поперечном направлении.

Принцип гашения дуги сжатым воздухом заключается в том, что межконтактный промежуток обдувается чистым сжатым воздухом, лишенным заряженных частиц. При этом дуга и ее опорные поверхности интенсивно охлаждаются, а ее сечение уменьшается.

Одновременно этот же поток воздуха выносит из межконтактного промежутка продукты горения дуги, представляющие собой хорошо проводящую среду. Место этих продуктов теперь занимает свежий неионизированный воздух, способный выдержать напряжение, восстанавливающееся на контактах выключателя.

Задача дугогасительной камеры заключается в быстром и полном замещении ионизированной среды свежим, обладающим высокой электрической прочностью воздухом.

Рис. 9. Конструктивная схема воздушного выключателя внутренней установки на 6—20 кВ — с одним разрывом в камере продольного дутья

Существует два типа дугогасительных камер, получивших распространение на практике. В камерах первого типа поток сжатого воздуха параллелен стволу дуги. Это так называемая камера продольного дутья (рис.11 б, в). В других — поток гасящего воздуха перпендикулярен оси ствола дуги. Их называют камерами поперечного дутья (рис. 11 а).

Рис. 10. Конструктивные схемы воздушных выключателей наружной установки на 110 кВ

а — с отделителем; б — с двумя разрывами на полюс, с воздухо-наполненным отделителем

Камеры продольного дутья имеют преимущественное распространение во всем диапазоне напряжений от 3 до 750 кВ, на которые строятся выключатели, так как они позволяют создать аппарат, отвечающий самым жестким требованиям по номинальной мощности отключения, номинальному току и быстродействию. Камеры поперечного дутья из-за громоздкости конструкции и больших габаритов применяются ограниченно, лишь в выключателях 6—20 кВ.

Отключающая способность воздушного выключателя ограничивается появлением обратного подпора давления. Большие токи короткого замыкания дросселируют поток дутья, создавая за соплом противодавление из-за чрезмерного нагревания сжатого воздуха.

При этом возникает «закупорка» сопла, и дутье резко ухудшается. Число повторных зажиганий дуги зависит от того, будет ли противодавление, возникшее после первой полуволны тока, повышаться дальше.

Хорошо рассчитанные и сконструированные выключатели гасят дугу уже после первой полуволны, самое позднее — после третьего перехода тока через нуль.

Читайте также:  Схема подключения двухклавишного выключателя на две лампочки

Рис. 11. Схемы дугогасительных устройств с воздушным дутьем

1 — контакты, 2 — изоляционный корпус; 3 — дуга;

4 — изоляционное сопло

Было предложено для ускорения повышения электрической прочности дугового промежутка добавлять в свежий воздух электроотрицательные газы, жадно поглощающие электроны (например, фтор и его соединения). Однако практического использования этого предложения не было.

Простым средством повышения отключающей способности воздушных выключателей и улучшения их эксплуатационных свойств является повышение давления воздуха, применяемое в последних конструкциях.

Воздушные выключатели строятся на все напряжения от 3 до 750 кВ, на номинальные токи до 4 кА (генераторные выключатели до 12 кА) и на широкий диапазон мощностей отключения от 300 MBА (10 кВ) до 50 000 MBА (750 кВ).

В выключателях на большие номинальные токи (рис. 12, , б) имеются главный и дугогасительный контуры, как и в маломасляных выключателях МГ и ВГМ. Основная часть тока во включенном положении выключателя проходит по главным контактам 4, расположенным открыто.

В выключателях для открытой установки дугогасительная камера расположена внутри фарфорового изолятора, причем на напряжение 35 кВ достаточно иметь один разрыв на фазу (рис. 12, в), на 110 кВ — два разрыва на фазу (рис. 12, г).

Различие между этими конструкциями состоит в том, что в выключателе 35 кВ изоляционный промежуток создается в дугогасительной камере 2, а в выключателях напряжением 110 кВ и выше после гашения дуги размыкаются контакты отделителя 5 и камера отделителя остается заполненной сжатым воздухом на все время отключенного положения, при этом в дугогасительную камеру сжатый воздух не подается и контакты в ней замыкаются. По конструктивной схеме (рис. 12, г) созданы выключатели серии ВВ на напряжение 110- 500 кВ. Чем выше номинальное напряжение и чем больше отключаемая мощность, тем больше разрывов необходимо иметь в дугогасительной камере и в отделителе (на 330 кВ — восемь; на 500 кВ — десять).

Рис. 12. Конструктивные схемы воздушных выключателей (д—д):

1 резервуар со сжатым воздухом; 2 дугогасительная камера; 3 шунтирующий резистор; 4— главные контакты; 5— отделитель; 6— емкостный делитель напряжения

В рассмотренных конструкциях воздух подается в дугогасительные камеры из резервуара, расположенного около основания выключателя. Если контактную систему поместить в резервуар сжатого воздуха, изолированный от земли, то скорость гашения дуги значительно увеличится.

Такой принцип заложен в основу серии выключателей ВВБ (рис. 12, д). В этих выключателях нет отделителя.

При отключении выключателя дугогасительная камера 2, являющаяся одновременно резервуаром сжатого воздуха, сообщается с атмосферой через дутьевые клапаны, благодаря чему создается дутье, гасящее дугу. В отключенном положении контакты находятся в среде сжатого воздуха.

По такой конструктивной схеме созданы выключатели до 750 кВ. Количество дугогасительных камер (модулей) зависит от напряжения: 110 кВ — одна; 220, 330кВ — две; 500 кВ — четыре; 750 кВ — шесть (в серии ВВБК).

Для равномерного распределения напряжения по разрывам используют омические 3 и емкостные 6 делители напряжения.

В цепях генераторов находят применение специальные выключатели нагрузки (ВНСГ) UH0M= 15 кВ, рассчитанные на включение генераторов при самосинхронизации (при токе равном 115 кА) и выдерживающие большие сквозные токи КЗ (480 кА).

Таким выключателем можно включать и отключать генератор под нагрузкой (IНОМ = 12000 А), а также отключать токи КЗ до 31,5 кА. Выключатель ВНСГ компактно встраивается в комплектный токопровод.

Гашение дуги осуществляется сжатым воздухом, имеющим давление 0,6 МПа.

Выключатели серии ВВБ (см. рис. 12,д) имеют изолированный от земли резервуар сжатого воздуха, внутри которого находится контактная система. Поэтому собственное время отключения этих выключат сверхвысокого напряжения меньше, чем у выключателей серии ВВ.

Давление воздуха в дугогасительной камере в выключателях ВВ из-за постепенной его подачи к моменту гашения дуги равно примерно половине номинального.

В выключателях ВВБ давление воздуха к моменту гашения равно номинальному, поэтому эти выключатели имеют большую мощность отключения.

В настоящее время выключатели серии ВВБ модернизированы.

Новые выключатели ВВБК (крупномодульные) работают при давлении воздуха 4 МПа, а в камере гашения дуги кроме основного дутья, как и в серии ВВБ, имеется дополнительное дутье через неподвижные контакты с продувкой продуктов горения через полые токоведущие стержни вводов.

Это позволило увеличить отключаемый ток до 50 — 56 кА, а количество модулей в полюсе снизить: на 330 кВ вместо четырех модулей (ВВБ) в серии ВВБК — два модуля, на 500 кВ вместо шести модулей — четыре, на 750 кВ вместо восьми — шесть.

Воздушные выключатели имеют следующие достоинства: взрыво- и пожаробезопасность, быстродействие и возможность осуществления быстродействующего АПВ, высокую отключающую способность, надежное отключение емкостных токов линий, малый износ дугогасительных контактов, легкий доступ к дугогасительным камерам, возможность создания серий из крупных узлов, пригодность для наружной и внутренней установки.

Рис. 13. Полюс воздушного выключателя ВНВ-220

1 — резервуар: 2 — изолятор: 3 — механизм привода: 4 — блок шунтирующих резисторов

Недостатками воздушных выключателей являются необходимость компрессорной установки, сложная конструкция ряда деталей и узлов, относительно высокая стоимость, трудность установки встроенных трансформаторов тока.

Наибольшее распространение среди масляных имеют малообъемные выключатели. Опыт показал, что оба типа выключателей — воздушные и малообъемные масляные — пригодны для всех напряжений и мощностей короткого замыкания. Однако внутри определенного диапазона напряжений каждый из этих типов имеет свои преимущества, вытекающие из технических и экономических соображений.

Нормально для отключения больших токов КЗ, оба типа выключателей подходят одинаково хорошо. Отключающая способность выключателей, которые устанавливаются до реактора или за ним, т.е.

в кабельных сетях среднего напряжения, должна быть по возможности не зависимой от частоты восстанавливающегося напряжения. В этом отношении определенное преимущество имеют малообъемные масляные выключатели.

Лишь воздушный выключатель среднего напряжения с одним разрывом и с двухступенчатым гашением дуги может конкурировать в этих сетях с малообъемными масляными выключателями.

Источник: https://studbooks.net/2079728/matematika_himiya_fizika/vozdushnye_vyklyuchateli

Автоматический воздушный выключатель назначение что такое выбор

Воздушный автоматический выключатель принято использовать как коммутационное устройство, которое защищает высоковольтные линии и электрическое оборудование.

Его название говорит само за себя, так как он использует воздушный зазор, возникающий между силовыми контактами. Чтобы понять, как он работает, стоит подробнее рассмотреть данный аппарат.

Как устроен автоматический воздушный выключатель

Когда отключается нагрузка мощных электрических приборов, расходящиеся контакты образовывают своеобразную дугу. Ее сила может быть равна номинальному току.

Такая дуга, появляется в результате повышения температуры и образования плазмы и может плавить контакты коммутационного устройства, а также вызывать КЗ. Стоит ли говорить, что это обычно приводит к выводу из строя дорогостоящей техники.

Для защиты от действий данной дуги была разработана дугогасительная камера, которая установлена в автоматический воздушный выключатель. Его конструкцию вы можете найти на одном из изображений, представленных в сети.

Чтобы не допускать ошибок в использовании воздушного выключателя, следует внимательно изучить его конструкцию.

Принцип действия

Как уже было сказано выше, после разрыва контактов, происходит образование дуги, которая растет и достигает дугогасительной решетки. После этого она растягивается, а воздух, который находится в камере, выходит через решетки под воздействием повышенной температуры. Благодаря этому, с воздухом утекают продукты, возникшие под воздействием плазмы, что снижает активность дуги до нуля.

Понимание всех процессов, которые протекают внутри коммутаторов, позволило производителям разработать способы устранения возможных перегревов, заключив механизмы в компактный корпус и сделав аппарат достаточно легким. Такое устройство способно мгновенно отключать ток, измеряемый сотнями ампер.

На первый взгляд, принцип действия этого устройства достаточно прост, но этим производители добились максимальной эффективности в его работе.

Для чего предназначен и где применяется

Данный тип автоматов может быть использован как на промышленных предприятиях, так и в частных квартирах. Это возможно благодаря разнообразию их габаритов и различному весу устройств. Они могут быть не только минимальных размеров (квартирные автоматы), но и достаточно больших (выкатного типа), которые оснащены контроллером параметров.

Используют их для защиты электрических приборов и высоковольтных линий передач от повышенного потребления тока и короткого замыкания. Это достигается путем определения количества тока, который протекает через автомат.

Конструкция автоматических воздушных выключателей достаточно проста, что делает их очень популярными и востребованными на рынке коммутационных устройств.

Среди его преимуществ можно назвать мгновенное отключение сети, оснащение внутренними механизмами защиты и повышенную устойчивость к перепадам температуры, которая возникает из-за амплитуды мощности тока.

Источник: https://Web-electric.ru/chto-takoe-vozdushnyy-avtomaticheskiy-vyklyuchatel

Воздушные выключатели

png» width=»492″>

Конструктивные
схемы воздушных выключателей, применяемых
на подстанциях, в основном определяются:
способом создания изоляцион­ного
промежутка между контактами выключателя,
находящегося в от­ключенном положении;
способом подачи сжатого воздуха в
дугогасительные устройства; наличием
шунтирующих резисторов и делителей
напряжения и некоторыми другими
особенностями.

На рис.
3.1 представлены
две принципиально отличные конструк­тивные
схемы воздушных выключателей
110 кВ и
выше. По схеме рис. 3.1, а выполняются
выключатели с воздухонаполненными
отделителями серии ВВП или их новая
модификацияВВШ, а по
схеме рис.
3.1,б —
вы­ключатели серииВВБ.

Выключатели
серии ВВШ

(рис. 3.1,а). Основанием каждого полюса
служат резервуары со сжатым воздухом
1.
Выключатели имеют две контактные
системы, соединенные последовательно.

Первая
— контакт­ная
система дугогасительных камер
2,
контакты которой лишь кратко­временно
расходятся на время гашения дуги.

Вторая
— контактная
си­стема отделителей 6,
отключающая ток, ограниченный шунтирующими
резисторами, и образующая надежный
изоляционный промежуток при отключенном
положении выключателя, когда контакты
дугогаси­тельных камер замкнуты.

Камеры и отделители связаны между собой
трубчатыми шинами
10,
к
которым
подключены резисторы
5,
шунти­рующие камеры и емкостные
делители напряжения
7,
предназначенные для выравнивания
распределения напряжения в отключенном
положе­нии отделителей.

Сжатый воздух
поступает из резервуаров полюса в
гасительные ка­меры и отделители
через дутьевые клапаны, находящиеся у
основания каждого полюса, по полым
опорным изоляторам.

В корпусах дутьевых
клапанов установлены обратные клапаны,
через которые при включен­ном положении
выключателя поступает воздух для
вентиляции внутрен­них полостей
опорной изоляции, камер и отделителей,
откуда через не­плотности контактов
и их механизмов выходит в атмосферу.

Читайте также:  В чем возможные причины того, что у меня не работает розетка?

Когда камеры или отделители находятся
под давлением сжатого воздуха, обратные
клапаны закрыты и система вентиляции
не работает.

Управление
выключателями однополюсное и трехполюсное
осу­ществляется электромагнитами
включения и отключения, воздействую­щими
на систему пусковых клапанов.

Выключатели
серии ВВБ

(рис.
3.1, б).
Контактная система полюса вместе со
своим механизмом и дутьевым клапаном
находится внутри металлического
резервуара
11
со сжатым воздухом, изолированного от
земли фарфоровой опорной колонкой
(изолятором)
9.

Внутри колонки проходят два стеклопластиковых
воздухопровода, один из которых слу­жит
для постоянной подачи воздуха в
гасительные камеры
— резер­вуары,
второй
— для
импульсной подачи воздуха при отключении
и сброса воздуха при включении выключателя.
Дугогасительная камера имеет два главных
и два вспомогательных разрыва.

Главные
контакты 8
отключают основной ток электрической
цепи. Они шунтируются рези­сторами
(не показаны), которые служат для
выравнивания распределе­ния напряжения
между разрывами в процессе отключения
и для сниже­ния скорости восстанавливающегося
напряжения.

Вспомогательные контакты
(не показаны) отключают остаточный ток,
проходящий через шунтирующие резисторы.

По обе стороны
резервуара имеются эпоксидные вводы,
защи­щенные снаружи фарфоровыми
покрышками от атмосферных воздей­ствий.
Внутренние полости опорных изоляторов
и фарфоровых покры­шек вводов постоянно
вентилируются. Для вентиляции воздух
понижен­ного давления подается по
трубам через редукторный клапан,
установленный в распределительном
шкафу.

Когда выключатель от­ключен,
воздух через указатель продувки на
цоколе поступает в полость опорного
изолятора, а из него, разветвляясь,
— в покрышки
вводов и полость промежуточного
изолятора. Из покрышек вводов воздух
вы­ходит в атмосферу через указатели
продувки, установленные на вводах.

Если
выключатель находится во включенном
положении, вентиля­ционный воздух,
кроме того, поступает в полости импульсных
воздухо­проводов.

Питание воздушного
выключателя сжатым воздухом производится
через шкафы управления, где размещены
элементы пневматического и электрического
управления
— системы
клапанов, электромагниты управления,
вспомогательные контакты (блок-контакты)
с пневмоприводом, сборки зажимов,
устройства световой сигнализации
положения вы­ключателя. В шкафу
управления полюса установлен
электроконтактный манометр, показывающий
давление в гасительной камере полюса
вы­ключателя в отключенном его
положении.

Подача сжатого
воздуха из воздухораспределительной
сети к вы­ключателю производится
через распределительный шкаф типа
ШРНФ-2М (для ВВН) и типа ШРНА (для ВВБ).

С
помощью распреде­лительного шкафа
производится: очистка сжатого воздуха,
поступаю­щего из магистрали, и его
распределение по резервуарам полюсов
вы­ключателей; редуцирование воздуха
для вентиляции; отсоединение обратным
клапаном резервуаров выключателей от
магистрали при сни­жении в ней давления;
блокировка работы выключателя при
недоста­точном давлении воздуха;
местное отключение выключателя.

Неполадки в
работе.

Причины неполадок характерны для
воз­душных выключателей всех типов.
Наиболее часто повторяющимися неполадками
на протяжении последних лет являются
следующие:

1)
отказы в
отключении токов к.з.

Они в основном происходят из-за
недостаточной способности воздушных
выключателей гасить элек­трическую
дугу при отключении неудаленных к.з.

,
сопровождающихся большой скоростью
восстановления напряжения на контактах,
хотя ток к.з. при этом может быть меньше
номинального. При удалении точки
короткого замыкания от шин подстанции
токи к.з.

и скорость восста­новления
напряжения в общем случае уменьшается.

До недавнего
времени полагали, что наиболее тяжелым
коротким замыканием является повреждение
на шинах. Однако практикой и ана­лизом
установлено, что процессы коротких
замыканий на участках ли­ний
протяженностью от
0,5 до
8 — 10 км (т.
е.

в зоне так называемого километрического
эффекта) характеризуются большими
значениями ам­плитуды первого пика
высокочастотных колебаний и очень
высокой на­чальной скоростью
восстанавливающегося напряжения.

При
этом, как правило, происходит повторный
пробой межконтактного промежутка и
выключатель не справляется с отключением.

Применяемыми в на­стоящее время
способами улучшения работы воздушных
выключателей является шунтирование
дугового разрыва низкоомным резистором
и повышение эффективности дугогасящих
устройств путем увеличения последовательно
включенных мест разрыва;

2)
дефекты
контактных систем.

Их основная причина
— дефекты
конструкций отдельных узлов выключателя,
заклинивания деталей, при­водящие к
зависанию подвижных контактов в
промежуточном положе­нии или к
недостаточному вжиму контактов.

Зависания
подвижных кон­тактов отделителей
выключателей серии ВВН вызываются
загрязне­нием и «надирами» на трущихся
поверхностях. Если зависание происходит
во время отключения к.з.

, то горящей
дугой разрушаются контактные системы
и фарфоровая изоляция;

3)
перекрытия
опорной изоляции.

Перекрытия по наружной поверх­ности
обусловлены главным образом загрязнением
изоляторов уносами промышленных
предприятий, пылью при ее увлажнении.

Проникнове­ние и накопление влаги
внутри изоляторов, а также прекращение
про­дувки внутренних полостей
воздухопроводов обычно приводит к
пере­крытиям изоляции по внутренней
поверхности и разрушениям выклю­чателей
;

4)
неисправности
механизмов приводов и клапанов.


Значительное число отказов в работе
выключателей связано с дефектами
клапанов (из­ломы, заклинивания),
попаданием под клапаны посторонних
предметов, повреждением электромагнитов
и цепей управления.

Часто происходит
самопроизвольное уменьшение сброса
давления из-за попадания в ка­налы
клапанов отсечек пыли и смазки.Все эти
неисправности, как пра­вило, приводят
к неполнофазной работе выключателей;

5)
повреждения
резиновых уплотнений.

В эксплуатации наблюда­лись случаи
выдувания прокладок из фланцевых
соединений изоляторов и нарушения
герметичности соединений из-за потери
упругих свойств резины.

Для устранения
этих нежелательных явлений производятся
об­жатия всех элементов эластичного
крепления изоляторов. Периодич­ность
устанавливается с учетом имеющегося
опыта (обычно перед на­ступлением
холодной погоды).

Более частые (сезонные)
обжатия приводят к деформации и
преждевременному выходу из строя
рези­новых прокладок и уплотнений.
Длительное пребывание воздухонаполненных
отделителей под рабочим давлением
ускоряет процесс наруше­ния плотности
фланцевых соединений и ведет к выдуванию
резиновых уплотнений.

В связи с этим
заводы рекомендуют не находящиеся в
ра­боте выключатели (шиносоединительные,
обходные, секционные) дер­жать во
включенном положении, а разрывы цепи
создавать разъедини­телями.

Однако
в эксплуатации этих рекомендаций не
придерживаются в тех случаях, когда,
например, воздушный выключатель
используется в режиме АВР. Опыт многих
энергосистем свидетельствует о том,
что выключатели серии ВВН могут
неограниченно долго оставаться в
от­ключенном положении под рабочим
давлением.

Краткое описание
неполадок в работе выключателей приведено
с той целью, чтобы дежурные имели о них
некоторое представление, не­обходимое
для анализа обнаруженных явлений и
предупреждения по­вреждений.

Устранение
возникших неполадок производится
специально обученным ремонтным
персоналом.

При этом никакие работы в
рас­пределительных шкафах и на
выключателях, находящихся под рабочим
давлением, разрешаться не должны.

Осмотры и
обслуживание воздушных выключателей.

При осмотре проверяется действительное
положение всех фаз воздушного выключа­теля
по показаниям сигнальных ламп и
манометров.

Обращается вни­мание на
общее состояние воздушного выключателя,
на отсутствие уте­чек воздуха (на
слух); на целость изоляторов гасительных
камер, отде­лителей, шунтирующих
резисторов и емкостных делителей
напряжения, опорных колонок и изолирующих
растяжек, а также на отсутствие
за­грязненности поверхности изоляторов.

Контролируется
степень нагрева контактных соединений
шин и ап­паратных зажимов.

По манометрам,
установленным в распределительном
шкафу, про­веряется давление воздуха
в резервуарах выключателя и поступление
его на вентиляцию. У выключателей,
работающих с АПВ, давление дол­жно
находиться в пределах
1,9 — 2,15 МПа
(оптимальное
2,0 МПа), а
у выключателей без АПВ
— 1,6 — 2,1 МПа.

Выключатель не должен при­ходить в
действие при понижении давления воздуха
ниже указанных величин. С этой целью в
схеме управления предусмотрена
блокировка, препятствующая проведению
операции.

При давлении ниже
1,6 МПа один
из манометров размыкает цепи включения
и отключения, другой при давлении ниже
1,9 МПа
переключает цепи АПВ на отключение.

Как отмечалось,
большое значение имеет непрерывная
вентиляция внутренних полостей изоляторов
выключателя сухим воздухом, исклю­чающая
конденсацию водяных паров внутри
изоляторов.

Контроль за поступлением
воздуха на вентиляцию ведется по
указателю продувки (стеклянная трубка
с находящимися в ней алюминиевым
шариком).

Ша­рик под воздействием
струйки воздуха, создавая видимость
движения воздуха, должен находиться во
взвешенном состоянии между рисками,
нанесенными на указателе. Регулирование
расхода воздуха производит­ся винтом
на верхней части редукторного клапана.

Проверяется закры­тие заслонок
выхлопных козырьков гасительных камер.
При неблаго­приятных метеорологических
условиях через неплотности в камеры
выключателей может проникнуть снег.
Накопление его приводит к обледенению
контактов и отказу камер в работе.

При внешнем осмотре
визуально проверяется целость резиновых
прокладок в соединениях изоляторов
гасительных камер, отделителей и их
опорных колонок, так как применяемые
резиновые прокладки не обладают
достаточной эластичностью и со временем
увеличивают свою остаточную деформацию.
Операции с выключателями, имеющими
по­врежденные или выдавленные
прокладки, не должны допускаться.

Обслуживание
выключателей в процессе эксплуатации

охватывает собой проведение следующих
мероприятий. Из резервуара выключате­лей
1 — 2 раза в
месяц удаляется накопившийся в них
конденсат.

С той же периодичностью
воздухораспределительная сеть продувается
сжатым воздухом рабочего давления (при
положительной температуре окружающего
воздуха).

Несоблюдение периодичности
продувок при резких изменениях температуры
окружающей среды приводит к конден­сации
влаги в резервуарах выключателей и
образованию льда в возду­хораспределительной
сети. Чтобы не допускать скопления
конденсата в блоках пневматических
клапанов, из них также удаляют конденсат
че­рез спускной клапан.

В период дождей
увеличивают подачу воздуха на вентиляцию.
При понижении температуры окружающего
воздуха ниже
+ 5°С в
шкафах управления полюсов и в
распределительном шкафу включают
электри­ческий обогрев.

В распределительных
шкафах типа ШРНФ-2М нагрева­тельные
элементы манометров и редукторного
клапана включают при указанной выше
температуре воздуха. В распределительных
шкафах ти­па ШРНА включение нагревательных
элементов должно производиться двумя
ступенями.

При температуре воздуха
менее
+ 5С
включается один нагревательный элемент
манометров и один нагревательный
эле­мент редукторного клапана. При
температуре
— 30С
дополнительно включаются все остальные
нагревательные элементы.

Ввод в действие
всех нагревательных элементов при
температуре воздуха, близкой к +
5°С, приводит к перегреву устройств
шкафов и разрушению (растре-скиванию)
резиновых уплотнений. Проверяют
работоспособность выключателя путем
контрольных опробовании на отключение
и включе­ние при давлении
2,0 — 1,6 МПа,
проверка производится не реже
2 раз в год.

В резервуары
выключателей должен поступать очищенный
от меха­нических примесей воздух.
Основная очистка воздуха, а также его
осуш­ка производится компрессорной
воздухоприготовительной установкой.

Для дополнительной очистки сжатого
воздуха в распределительных шкафах
выключателей установлены войлочно-волосяные
фильтры. Не­обходимо систематически
в зависимости от загрязненности воздуха,
производить смену в них фильтрующих
патронов.

Заметим, что при экс­плуатации
распределительных шкафов запорные
вентили в них должны быть открыты
полностью.

Источник: https://studfile.net/preview/5340338/page:2/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector