Для чего нужен масляный выключатель
Принцип работы масляного выключателя
Знакомство с масляным выключателем
Масляный выключатель — это коммутационное устройство, предназначенное для включения и отключения силовых высоковольтных цепей и электрооборудования под нагрузкой и без неё.
Этот процесс разрыва электрической цепи выполняется выключателем за счет размыкания силовых контактов, погружённых в трансформаторное масло. За счет этого происходит гашение электрической дуги между ними, т.е. масло служит дугогасительной средой.
Устройство и принцип действия масляных выключателей
Все масляные выключатели конструктивно состоят из:
При подаче питания на катушку соленоида включения его массивный сердечник втягивается. Рычажный механизм приходит в движение и направляет подвижные контакты к розеткам. Если механизм включения происходит вручную, то работу соленоида выполнит человек с помощью специального рычага в диэлектрических перчатках.
После вхождения свечей в розетку на 20–25 мм механизм масляного выключателя встаёт на защёлку. В ячейках, где установлены высоковольтные выключатели, должны быть изготовлены блокирующие устройства, которые не позволят механически выкатить из ячейки КРУ.
Основные типы масляных выключателей
Конструкция масляных выключателей выполняется двух основных типов:
Выключатели масляные баковые
Они рассчитаны на небольшие токи отключения.
Производятся однобаковыми конструкциями (три полюса находятся в одном баке) при рабочем напряжении до 20 кВ, а при на напряжение выше 35кВ — трехбаковыми (каждая из фаз расположена отдельном баке) с персональными или групповыми приводами включения.
Выключатели баковые снабжаются электромагнитными или воздушными пневмоприводами.
Масляные баковые выключатели, выпускаемые на напряжение больше 35кВ, имеют встроенные вовнутрь трансформаторы тока.
Баковые выключатели на рабочее напряжение 110 кВ и выше оборудованы ёмкостными трансформаторами напряжения.
Маломасляные выключатели
В них масло служит как дугогасящая среда, а изолирование токоведущих деталей и дугогасительного аппарата касательно замыкания на землю осуществляется через твердый изоляционный материал (керамику, текстолит, и различные эпоксидные смолы).
Это масляный выключатель ВМП или ВМГ типа.
Он обладает меньшими габаритами, массой, меньшей взрывоопасностью и пожароопасностью.
Масляные выключатели по своей конструкции бывают двух видов движения контактной группы:
Выключатель может быть оборудован встроенным внутрь механизмом защиты и управления.
Это такие реле, как:
Выключатель маломасляный для наружной установки состоит из трех основных ключевых частей:
Изоляционный цилиндр, охватывает дугогасительное устройство чем и выполняет защитную функцию. Главная его защитная цель — это фарфоровая оболочка, чтобы во время большого давления, которые возникают в момент отключения масляника, она попросту не разорвалась.
Эксплуатация масляных выключателей
Перед началом работы надо выполнить регулировку вхождения свечей (подвижных контактов) в розетки. Это производится путём раскрепления подвижного контакта и фиксирования его на нужном уровне.
Также должна быть оформлена форма протокола испытания масляного выключателя. Испытания масляных выключателей заключается в проверке его повышенным напряжением как в отключенном, так и во включенном состоянии, в проверке всех его цепей защит и сигнализаций. Это должен выполнять специально обученный персонал, чаще всего электротехническая лаборатория, соблюдая все меры безопасности.
После каждого отключения и включения высоковольтных механизмов нужно убедиться:
Видеоразбор масляного выключателя ВМП-10
Классификация оборудования
Для обеспечения стабильной работы электрооборудования могут использоваться следующие типы масляных выключателей:
Схема масляного выключателя имеет специальное устройство для гашения образованной дуги во время разрыва цепи. По принципу действия дугогасительных устройств подобное оборудование делится на следующие группы:
Баковый тип системы
Баковые выключатели имеют большую популярность из-за простоты конструкции. Состоит масляный выключатель из ввода, дугогасительной и системы контактов, которые размещают в баке с маслом. При использовании оборудования в системе с напряжением 3-20 кВт все три контакта (фазы) могут быть расположены в одном баке, при увеличении показателя напряжения до 35 кВ фаза должна быть расположена в отдельном баке. В двух случаях может использоваться система автоматического или дистанционного управления, однако для первого варианта исполнения возможно использование ручного режима, а для второго необходимо наличие автомата повторного включения.
У однобакового типа, когда все три фазы находятся в одной емкости с маслом, используемая рабочая среда проводит изоляцию контакта друг от друга и от корпуса бака, который должен быть заземлен. Масло, кроме этого, служит для гашений образованной дуги и изоляции фаз электроснабжения друг от друга в момент разрыва сети.
Принцип работы однобаковых выключателей
При срабатывании системы сначала происходит разрыв контакта дугогасительной камеры. При разрыве контакта сети с высоким напряжением возникает дуга, которая разлагает масло из-за воздействия высокой температуры. При воздействии дуги на масло происходит образование газового пузыря, в котором и будет находиться сама дуга. Созданный пузырь на 70% состоит из водорода, а этот газ в данном состоянии будет подаваться под давлением. Воздействие водорода и созданного искусственно давления приведет к деионализации образованной дуги во время разрыва контакта. Подобным способом масляный выключатель проводит разрыв цепи.
Принцип работы трехбакового выключателя
Трехбаковый выключатель имеет несколько иной принцип работы, что связано с его использованием в сети с высоким напряжением. Масляный выключатель, который используется в сети с напряжением выше 35 кВ, в камере гашения дуги имеет специальный механизм, создающий дутье. Используемая дугогасительная система может состоять из нескольких режимов работы. Они позволяют увеличить скорость гашения дуги во время разведения контакта.
Для того чтобы обезопасить этот процесс, передающие электричество элементы помещают в специальный резервуар с маслом, при этом для каждой фазы используется отдельный бак. Также используются различные приводы масляных выключателей, позволяющие подавать рабочую жидкость в выбранном направлении. В системе имеется специальный элемент для контроля размера дуги, который представлен шунтом. После пропадания образованной дуги подача тока прекращается окончательно.
Достоинства системы
Система гашения дуги данного типа имеет ряд особенностей, из-за которых она используется во многих цепях электроснабжения. К достоинствам системы относится следующее:
Недостатки системы
Несмотря на большую популярность этой системы гашения электрической дуги, которая образуется при разрыве контактов, он имеет некоторые недостатки:
Маломасляный тип оборудования
Выключатель масляный ВМП, или другими словами маломасляный, кроме рабочей жидкости для обеспечения изоляции элементов системы друг от друга, имеет специальные элементы, изготовленные из диэлектрических материалов. В данном случае масло используется только для образования газа. Каждый элемент системы, в котором происходит разрыв цепи, имеет отдельную камеру с дугогасительным устройством. При этом используется специальный привод в системе, который обеспечивает поперечное дутье.
Из-за небольшого количества масла во время выключенного состояния контакты находятся выше уровня используемого в камере масла, что повышает надежность разрыва электроснабжения. Из-за загрязнения рабочей среды она со временем может потерять свои основные диэлектрические свойства. Также при создании подобной системы конструкторы учли то, что со временем образуются продукты разложения. Для них специально создали маслоотделители.
Достоинства и недостатки системы
Масляный выключатель данного типа зачастую используется для обеспечения надежного разрыва сети в цепях электроснабжения небольшой протяженностью и мощностью. К его достоинствам можно отнести следующее:
Подобные положительные качества позволили использовать систему разрыва сети при обустройстве электроснабжения предприятий, офисов или других промышленных зданий, где имеется сеть с высоким напряжением.
Преимущества
Недостатки масляных выключателей
Маслянные высоковольтные выключатели
Для линий с напряжением до 10 кВ наиболее часто применяются маломасляные выключатели. Сейчас они устанавливаются и в высоковольтных наружных установках 110-220 кВ, если обладают достаточной отключающей способностью (серия ВМТ).
Роль изоляции токоведущих частей маломасляных выключателей выполняют твёрдые изоляционные материалы, например, текстолит, керамика, эпоксидные материалы и др.
Благодаря небольшим габаритам и использованию меньшего объёма масла эти выключатели активно заменяют собой баковые.
В сетях с напряжением выше 110 кВ используются 2 или более дугогасительных разрыва. При больших токах подобная конструкция может применяться и в линиях с меньшим напряжением.
Изучение масленых выключателей, их конструкции и принцип работы
Требования, предъявляемые к выключателям:
1) надежное отключение любых токов в пределах номинальных значений;
2) быстродействие при отключении, т.е. гашение дуги в возможно меньший промежуток времени, что вызывается необходимостью сохранения устойчивости параллельной работы станций при КЗ;
3) пригодность для автоматического повторного включения после отключения электрической цепи защитой;
4) взрыво- и пожаробезопасность;
5) удобство обслуживания.
Для оперативного обслуживания надо, чтобы каждый выключатель или его привод имел хорошо видимый и безотказно работающий указатель положения («Включено», «Отключено»).
Если выключатель не имеет открытых контактов и его привод отделен стенкой от выключателя, то указатель должен быть и на выключателе, и на приводе.
Неполадки в работе масляных выключателей и их устранение
Неполадки в работе масляных выключателей приводят к крупным авариям с образованием пожаров в распределительных устройствах.
— отказы выключателей в отключении токов короткого замыкания;
— неисправности контактных систем, перекрытия элементов внутренней и внешней изоляции;
— поломки изолирующих частей;
— отказы передаточных механизмов и приводов.
Отказ в отключении тока связан несоответствием фактической отключающей способности выключателей условиям их эксплуатации.
Чтобы не допустить этого, надо периодически проверять соответствие параметров выключателей реальным условиям их работы.
На практике не должны создаваться такие схемы работы подстанций, при которых мощность короткого замыкания превышает отключающую способность выключателей.
В аварийных и ремонтных ситуациях при необходимости соединения на параллельную работу двух систем шин и более (например, включением секционных выключателей) эта операция должна сопровождаться проведением мероприятий, приводящих к ограничению токов КЗ.
Неполадки контактных систем: недовключения подвижных контактов, зависания контактов в промежуточном положении, разрушения металлокерамики, поломки розеточных контактов. Это препятствует отключениям и включениям выключателей и приводит к образованию дуги с последующим взрывом выключателя.
Перекрытия изоляции происходят при коммутационных и грозовых перенапряжениях и в результате загрязнения изоляции уносами промышленных предприятий вблизи подстанции.
У выключателей серий ВМГ и ВМП нередки случаи перекрытий опорной изоляции по загрязненной и увлажненной поверхности.
Отказы в работе передаточных и операционных механизмов и приводов происходят в результате поломок отдельных деталей и нарушений регулировки. Это приводит к заеданию валов, застреванию тяг и ненормальной работе контактных систем, что приводит к авариям.
Техническое обслуживание масляных выключателей
После того как автоматический выключатель несколько раз прервал токи короткого замыкания или несколько раз токи нагрузки, контакты могут сгореть из-за искрения. Кроме того, диэлектрическое масло обугливается вблизи контактов, тем самым теряя часть своей диэлектрической прочности. Это приводит к снижению отключающей способности выключателя.
Поэтому для технического обслуживания масляного выключателя требуется проверка и замена контактов и масла. Рекомендуется проверять автоматический выключатель с периодичностью 3 или 6 месяцев. Согласно ISS 335-1963 масло в хорошем состоянии должно выдерживать 40 кВ в течение одной минуты в стандартной чашке для испытания масла с зазором 4 мм между сферическими электродами.
Проверка масляного выключателя
1. Все токоведущие части и дуговые контакты должны быть проверены.
2. Проверить диэлектрическую прочность, состояние и уровень масла. При необходимости заменить масло
3. Осмотреть изоляцию на предмет повреждений. Очистить поверхность и удалить отложения углерода.
4. Проверить механизм закрытия, отключения и блокировки.
5. Проверить сигнальные устройства и лампы.
6. Убедиться, что не осталось никаких инструментов, накладки и ограждения резервуара находятся на месте и закреплены, а прокладка резервуара находится в хорошем состоянии.
Силовые масляные выключатели 6-10кВ
Рис. 12а. Обозначение МВ на однолинейной схеме.
Маркировка масляных выключателей типа ВМГ-133:
I – номинальный ток 600А, разрывная мощность 200 тыс. кВА;
II – номинальный ток 600А, разрывная мощность 350 тыс. кВА;
Выключатели типа ВМГ-133 оснащаются приводами ПРБА, ПС-10
Маркировка масляных выключателей типа ВМГ-10:
10 – номинальное напряжение, кВ;
630(1000) – номинальный ток, А;
20 – номинальный ток отключения, А.
Рис. 11 Выключатель масляный ВМГ-10
Выключатели типа ВМГ-10 оснащаются приводами ПП-67, ПЭ-11, выключатели типа ВМГП идут в комплекте с пружинными приводами типа ППВ-10 и устанавливаются в ячейках КСО-272
Маркировка масляных выключателей типа ВПМ-10:
10 – номинальное напряжение, кВ;
630(1000) – номинальный ток, А.
Выключатели типа ВПМ-10 оснащаются приводами ПП-67, ПЭ-11 выключатели типа ВПМП-10 идут в комплекте с пружинными приводами типа ППВ-10
Маркировка масляных выключателей типа ВМП-10:
10 – номинальное напряжение, кВ;
П – со встроенным пружинным приводом;
630(1000)(1600) – номинальный ток, А;
Выключатели типа ВМП-10 оснащаются приводами ПП-61(67), ПЭ-11 или ручным приводом типа ПРБА, выключатели типа ВМПП-10 более усовершенствованы и надежны в работе по сравнению с предыдущей серией выключателей ВМП-10П, идут в комплекте с пружинными приводами типа ППО-10
Рис. 12 Выключатель масляный ВПМ-10 (слева) и ВМП-10 (справа)
Маркировка масляных выключатели типа ВМ (однобаковые):
Предназначены для установки в распределительных устройствах закрытого типа.
Масляные выключатели типа ВМ-14 и ВМ-16 при однотипности конструктивного исполнения имеют следующие особенности:
— у выключателей типа ВМ-14 приводной механизм расположен над крышкой;
— у выключателей типа ВМ-16 приводной механизм находится внутри бака под крышкой.
Выключатель типа ВМ-22 отличается от выключателей типа ВМ-14(16) другой формой и конструкцией.
Выключатели типа ВМ-14(16)(22) оснащаются приводами типа КАМ и устанавливаются в ячейках типа КСО-2.
Рис. 12а Масляные выключатели типа ВМ-14(16)(слева) и ВМ-22(справа)
Маркировка выключатель масляный типа ВК-10 (колонковый):
В – выключатель масляный
10 – номинальное напряжение, кВ
Выключатели типа ВК-10 оснащаются приводами типа ПП-61
Рис. 12б Масляный выключатель (колонковый) типа ВК-10
Рис. 13 Общий вид ячеек КСО 2УМ(з)
Масляные выключатели: типы, устройство и принцип работы
В данном материале мы расскажем про масляные выключатели, их устройство, принцип действия, область применения, достоинства и недостатки, разновидности и многое другое.
Что это такое масляные выключатели, назначение, где применяются
Масляные выключатели — это высоковольтное электрооборудование, служащее для коммутации сетей от 6 кВ, включения и отключения электродвигателей, трансформаторов, а также целых секций и вводов высоковольтных подстанций.
Такой выключатель состоит из трех полюсов. Каждый полюс, в свою очередь, состоит из шин и непосредственно выключателя.
При выключении устройства образуется электрическая дуга. Ее гашение происходит в горшке, в котором налит диэлектрик – трансформаторное масло.
Масляные выключатели (МВ) используются в электрических подстанциях, которые размещаются на промышленных предприятиях, а также в населенных пунктах.
Общее устройство, как работают
МВ состоит из следующих основных элементов:
При подаче напряжения на катушку соленоида включения сердечник втягивается, запускает рычажный механизм, который, соединяет подвижные контакты (штыри) с неподвижной розеткой. Таким образом, происходит автоматическое включение масляного выключателя.
Также его можно включить и вручную. Для этого нужно приложить усилие на соленоид через специальный рычаг.
Воздействовать на рычаг нужно до того момента, пока механизм не зафиксируется специальной защелкой с характерным звуком. Работу необходимо производить в спецодежде и обуви, в электроизолирующих перчатках.
Типы устройств (классификация)
Существует два типа масляных выключателей:
По принципу действия дугогасительного они делятся на устройства:
Баковые выключатели, устройство, принцип работы
Баковый выключатель представляет собой один или несколько больших баков с трансформаторным маслом в которых происходит гашение дуги при отключении МВ.
Баковый выключатель конструктивно состоит из наполненных трансформаторным маслом баков, системой контактов и блока управления. Гашение дуги происходит в непосредственно в баке (баках).
Масло в баке помимо гашения дуги выполняет функцию изолирующего вещества.
Такие типы выключателей в основном используются в распределительных установках 35-220 кВ, чаще всего имеют большие габариты и устанавливаются на открытых подстанциях.
Принцип работы их такой же, как и у маломасляных: как уже было отмечено выше, формирование дуги происходит при размыкании контактов, а гашение ее происходит благодаря газомасляной смеси, при это выделяется большая температура и происходит испарение масла.
Баковые выключатели могут иметь как ручной, так и автоматический привод. Во втором случае включение осуществляется при помощи катушки соленоида.
Однобаковый с открытой дугой
Наиболее простая конструкция масляного выключателя. Состоит из одного большого бака, гашение дуги происходит в нем посредством двукратного разрыва контактов.
Такой тип выключателя имеет стандартное строение и состоит из блоков контактов (подвижных, неподвижных, дугогасительных), бака с трансформаторным маслом, фарфоровых изоляторов, пластин, траверсы, пружин и вала.
Шесть фарфоровых изоляторов проходят насквозь через крышку МВ и заканчиваются медными скобками. Последние и являются неподвижными рабочими контактами.
Подвижные контакты размещены на траверсе и приводит их в движение изолирующая тяга.
Магнитный выключатель включен при условии нахождения траверсы в верхнем положении. В этот момент пружина сжата, а контакты замкнуты.
Выключатель соединен с защелкой, удерживающей его во включенном положении. При отключении защелка высвобождается, пружина разжимается, контакты размыкаются. При этом на каждом полюсе цепь размыкается в двух точках. Образуется дуга, которая горит не более 0,1 с.
Данный тип выключателей является одним из наиболее простых по конструкции и в эксплуатации, неприхотливых и недорогих.
С дугогасительной камерой
Масляные выключатели с дугогасительной камерой имеют более качественные показатели в плане отключающей способности и надежности.
Достигается это как раз наличием дугогасительной камеры. Последняя располагается внутри бака в масле.
Конструкция МВ данного типа более сложная: имеются трансформаторы тока, нагревательный элемент, устройство для спуска масла.
Гашение дуги происходит в дугогасительной камере. Особенность процесса заключается в том, что величина давления, возникающего при гашении намного выше того, что наблюдается в МВ без дугогасительной камеры.
Более высокое давление уменьшает диаметр дуги, вследствие чего происходит более быстрое ее гашение.
Маломасляные выключатели (горшковые), устройство, принцип работы
Данный тип МВ предназначен для включения/отключения потребителей электрической энергии в штатном режиме, или при аварийных ситуациях. Отключение происходит в ручном и автоматическом режимах.
Рассмотрим устройство масляного выключателя на примере ВМГ-10.
Он состоит из следующих основных элементов:
Принцип действия данного типа масляного выключателя заключается в гашении электрической дуги, возникающей при размыкании контактов, находящихся под напряжением в газомасляной смеси.
Эта смесь образуется в результате воздействия разложения масла под воздействием высоких температур (может достигать 6000 градусов).
Как происходит выключение масляного выключателя
Выключение МВ происходит посредством нажатия на соответствующую копку.
При этом срабатывает защелка, которая не дает ему отключаться самопроизвольно в нормальном режиме, пружина разжимается и штоки выходят из розеток – выключатель отключается.
При отключении и размыкании контактов в полюсах в масле образуется электрическая дуга (если отключение происходило под напряжением), которая горит доли секунды.
Во время ее гашения масло очень сильно разогревается в месте разъединения контактов, выделяется газ. Происходит тушение дуги.
Маркировка масляных выключателей
Всю основную информацию о МВ можно получить, изучив маркировку, нанесенную на специальной табличке, прикрепленной на лицевой стороне оборудования.
Рассмотрим маркировку на основе МВ ВМГ-133:
Эксплуатация и обслуживание
Масляный выключатель на рабочей подстанции большую часть времени находятся во включенном положении. Отключение производится при авариях, плановых и внештатных ремонтах.
Обслуживание устройств производится специально обученным электротехническим персоналом организации, отвечающую за работу подстанции.
Оно включает себя следующие работы:
Конструктивные схемы и где применяются масляные выключатели (по сериям)
Различают следующие основные серии МВ:
Чем отличаются выключатели ВМП от ВПМ
Оба типа выключателей относятся к маломасляным, представляют собой трехполюсные коммутационные аппараты.
В целом они очень похожи, но имеют несколько отличий:
Управление и система приводов
Управлять МВ можно через кнопки схемы управления, либо вручную воздействуя на катушку соленоида.
Привод предназначен для включения устройства в ручном или автоматическом режимах, а также поддержания его во включенном состоянии.
Различают следующие типы приводов:
Возможные поломки
Масляные выключатели являются не самым надежным электрооборудованием, периодически они ломаются.
Перечень наиболее распространенных поломок:
Достоинства и недостатки масляных выключателей
Перечислим сначала основные достоинства МВ данного типа:
Как проводят испытание масляных выключателей
После проведения ремонтов и планового технического обслуживания масляных выключателей, обязательно проводятся высоковольтные испытания. Они включают в себя подачу высокого напряжения на полюса устройств.
Для масляных выключателей напряжением 6 кВ подается чаще всего 30-36 кВ испытательного напряжения с повышающего трансформатора от специальной лаборатории.
Испытательное напряжение подается в течение 5 минут на каждую фазу поочередно (или сразу на 3 фазы, если позволяет конструкция испытательной лаборатории). Если за это время изоляция выдержит это напряжение и не случится пробоя, то испытание считается успешным.
Также перед и после испытания замеряется сопротивление изоляции каждого полюса, которое должно быть больше в 1,3 раза того, что было до испытаний.
Если испытание прошло успешно, масляный выключатель вводится в эксплуатацию, если же на какой-то фазе случается пробой, то производится осмотр и, при необходимости, ремонт (поиск места пробоя, усиление или замена изоляции в этом месте).
После этого снова проводятся высоковольтные испытания до тех пор, пока все три фазы не выдержат испытательное напряжение заданное время.
Целесообразность замены на вакуумный
Масляные выключатели наибольшую популярность и распространение получили в XX веке, в XXI веке они все активные вытесняются вакуумными выключателями.
Последние имеют следующие преимущества:
Исходя из вышеописанных пунктов становится очевидно, что вакуумные выключатели по всем параметрам выигрывают по сравнению с масляными.
Конечно, заменить целую секцию подстанции, или всю подстанцию с масляных на вакуумные выключатели сложно: это долго и дорого.
Однако на долгой дистанции в несколько десятков лет такое вложение полностью оправдывает себя.
Особенности капитального ремонта
Капитальный ремонт масляного выключателя может включать в себя следующие работы:
Капитальный ремонт выполняется строго специально обученным персоналом, имеющим все необходимые допуски и разрешения для работы в установках и подстанциях с напряжением 6 и выше кВ.
Работы проводятся под наблюдением ответственного лица с группой электробезопасности не ниже 5. Посторонние люди не должны иметь доступа к месту проведения работ, а само рабочее место должно быть огорожено, должны быть вывешены предупреждающие и запрещающие плакаты.
Капитальный ремонт и испытания масляных выключателей проводится, как правило, раз в 6 лет, при интенсивной эксплуатации значительно чаще.
После каждого внештатного отключения устройства перед его последующим включением проводятся высоковольтные испытания.