Для чего нужно масло в многообъемных масляных выключателях

Многообъемные и малообъемные масляные выключатели

Масляные выключатели в зависимости от конструктивных особенностей подразделяются на выключатели с большим объемом масла (баковые или многообъемные) и выключатели с малым объемом масла (малообъемные или маломасляные).

Выключатели с большим объемом масла в основном применяются в открытых распределительных устройствах напряжением 35-220 кВ. В многообъемных масляных выключателях масло может являться либо только дугогасящей средой, либо одновременно дугогасящей средой и изоляцией между разомкнутыми контактами одного полюса (и контактами соседних полюсов, если все полюсы находятся в одном баке).

В малообъемных масляных выключателях масло используется только для гашения дуги, поэтому объем масла в них относительно невелик, а изоляция токоведущих частей осуществля­ется при помощи воздуха, фарфора, синтетических смол и других твердых диэлектриков.

Благодаря малому объему масла и прочной конструкции бач­ков, маломасляные выключатели считают взрыво- и пожаробезопасными, что увеличивает безопасность обслуживания выключателей и упро­щает установку их в закрытых распределительных устройствах и КРУ.

Маломасляные выключатели (горшковые) получили широкое распро­странение в закрытых и открытых распределительных устройствах всех на­пряжений. Масло в этих выключателях в основном служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами. Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструк­ций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими ма­териалами. Контакты выключателей для внутренней установки находятся в стальном бачке (горшке), отсюда сохранилось название выключателей «горшковые». Маломасляные выключатели напряжением 35 кВ и выше имеют фарфоровый корпус. Самое широкое применение имеют выключа­тели 6 – 10 кВ подвесного типа (рис. 2.1, а, б). В этих выключателях корпус крепится на фарфоровых изоляторах к общей раме для всех трех полюсов. В каждом полюсе предусмотрены один разрыв контактов и дугогасительная камера.

Рис. 2.1. Конструктивные схемы маломасляных выключателей:

1 – подвижный контакт; 2 – дугогасительная камера; 3 – неподвижный контакт;

4 – рабочие контакты

По конструктивной схеме, показанной на рис. 2.1, а,изготовляются выключатели ВМГ-10 (выключатель масляный горшковый) и ВПМ-10, а ранее изготов­лялись выключатели ВМГ-133. По конструктивной схеме, приведенной на рис. 2.1, б, изготовляются выключатели серии ВМП (выключатель маломасляный подвесной). При больших номинальных токах ограничиваться одной парой контактов (которые выполняют роль рабочих и дугогасительных) трудно, поэтому предусмат­ривают рабочие контакты снаружи выключателя, а дугогасительные – внутри металлического бачка (рис. 2.1, в). При больших отключаемых токах на каждый полюс имеются два дугогасительных разрыва (рис. 2.1, г). По такой конструктивной схеме выполняются выключатели серий МГГ и МГ на напряжение до 20 кВ включительно. Массивные внешние рабочие контакты 4 позво­ляют рассчитать выключатель на большие номинальные токи (до 12000 А).

Специально для КРУ выдвижного исполнения разработаны и изго­товляются колонковые маломасляные выключатели серии ВК по конструктивной схеме, приведенной на рис. 2.1, д. Для установок 35 кВ и выше корпус колонковых выключателей фарфо­ровый, заполненный маслом (рис. 2.1, е).В выключателях 35, 110 кВ предусмотрен один разрыв на фазу, при больших напряжениях − два и более разрывов.

Достоинствами маломасляных выключателейявляются небольшое коли­чество масла, относительно малая масса, более удобный, чем у баковых выключателей, доступ к дугогасительным контактам, возможность созда­ния серии выключателей на разное напряжение с применением унифициро­ванных узлов.

Недостатки маломасляных выключателей:

— взрыво- и пожароопасность, хотя и значительно меньшая, чем у баковых выключателей;

— невозможность осуществления быстродействующего АПВ;

— необходимость периоди­ческого контроля, доливки, относительно частой замены масла в дугогасительных бачках;

— трудность установки встроенных трансформаторов тока;

— относительно малая отключающая способность.

Область применения маломасляных выключателей: закрытые распре­делительные устройства электростанций и подстанций 6, 10, 20, 35 и 110 кВ, комплектные распределительные устройства 6, 10 и 35 кВ и откры­тые распределительные устройства 35, 110 и 220 кВ.

Многообъемные масляные выключатели подразделяют на выключатели без специальных дугогасящих устройств ( со свободным разрывом дуги в масле) и на выключатели с организованным гашением дуги при помощи различных дугогасительных камер, ускоряющих гашение дуги и увеличивающих отключающую способность выключателя.

Многообъемные масляные выключатели со специальными устройствами для гашения дуги применяются для ускорения процесса гашения дуги, повышения величины предельно отключаемой мощности.

Многообъемные масляные выключатели подразделяют на выключатели с простым ( свободным) разрывом дуги в масле ( без дугогасительных камер) и на выключатели с дуго-гасительными камерами, ускоряющими гашение дуги и увеличивающими отключающую способность выключателя

Вмногообъемных масляных выключателях чаще продольного применяют поперечное дутье. При движении подвижного контакта / вниз между ним и неподвижным контактом 2 возникает дуга 3 и образуется газовый пузырь. В верхней части камеры повышается давление, которое гонит масло через отверстие в перегородке в нижнюю часть камеры, как показано стрелкой. Здесь движение масла через выхлопные каналы 4 заставляет дугу изгибаться и принимать зигзагообразую форму. Кроме того, дуга прижимается к перегородкам, что усиливает ее охлаждение и деионизацию.

Вмногообъемных масляных выключателях масло используется для гашения электрической дуги, охлаждения, изоляции токоведу-щих частей друг от друга и от корпуса бака. В малообъемных масляных выключателях масло используется только для гашения дуги. Изоляция токоведущих частей их осуществляется с помощью воздуха и изоляционных материалов

Источник

Многообъемные масляные выключатели

Недостатки масляных выключателей

Общий недостаток масляных выключателей — малый ресурс работы, особенно на производствах, связанных с частыми коммутациями. Так, при использовании масляных выключателей при питании сталеплавильных печей их наработка до среднего капремонта — несколько дней. Для выключателя ВМГ-10, согласно инструкции, капремонт должен проводится раз в 6 лет или при всего лишь 6 отключениях к.з. Вместе с вышесказанным (опасность взрыва при отключении, постоянный контроль за уровнем масла, небольшие допустимые отклонения по уровню при монтаже, необходимость достаточно мощных приводов включения и пр.) это привело к признанию масляных выключателей морально устаревшими и заменой их на более современные виды выключателей — вакуумные и элегазовые.

Эксплуатация масляных выключателей

Как и любой электрический аппарат, масляный выключатель требует правильной, корректной настройки, регулировки, и эксплуатации.

Нужно провести регулировку вхождения свечей (подвижных контактов) в розетки. Это производится путём раскрепления подвижного контакта и фиксирования его на нужном уровне. И также перед введением в работу 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, а также в проверке всех его цепей защит и сигнализаций. Это должен выполнять специально обученный персонал, чаще всего электротехническая лаборатория, соблюдая все меры безопасности.

В продолжении всей эксплуатации после каждого отключения и включения этих высоковольтных механизмов, нужно убедиться:

В любом случае нужно понимать что высоковольтные масляные выключатели — это сложные электрические коммутационные аппараты, который работают с токами короткого замыкания. Поэтому надёжность его работы и продолжительность его ресурса напрямую зависит от технического состояния, а также частоты коммутаций которые он выполняет.

Горшковые или маломасляные выключатели

В закрытых установках горшковые выключатели используются, как генераторные и распределительные. В открытых — в качестве подстанционных и распределительных. Изоляционные функции в выключателях этого типа масло не выполняет, оно необходимо только как среда для гашения дуги.

Пожаро- и взрывоопасность малообъемных ВМ значительно ниже, чем у баковых. Устанавливают их как в ОРУ, так и в ЗРУ любых напряжений вплоть до 110 кВ. Роль изоляции полюсов по отношению друг к другу и земле выполняют такие диэлектрики, как фарфор, литая смола, стеатит.

Масло в этих ВМ занимает всего лишь от 3 до 4% объема полюса. Небольшой объем масла, малая масса и удобные размеры являются неоспоримым достоинством этого оборудования. Однако применяют их в таких узлах системы, где к выключателям не предъявляют высоких требований.

Объясняются эти ограничения сильной связью отсоединяющей способности с отключаемым током, неприспособленность конструкции к работе в условиях частых отключений. Еще одной причиной являются трудности в реализации многократных быстродействующих АПВ. В малообъемных выключателях применяют следующие виды масляного дутья: поперечное, продольное, смешанное. Специалисты считают наиболее эффективным первый из них.

У выключателей этого типа, предназначенных для ЗРУ, контакты помещены в стальной бачок. МВ напряжением 35 кВ и выше имеют оболочку из фарфора. Более используемым является оборудование подвесное 6-10 кВ. Его корпус зафиксирован на общей для всех полюсов раме. Все три полюса имеют дугогасительную камеру, каждый рассчитан на один разрыв контактов, а при больших напряжениях на 2 и больше.

По приведенной схеме производятся выключатели ВМП, ВМГ, МГ, рассчитанные на напряжение до 20 кВ. Особенностью конструкции выключателей для токов больших номиналов является то, что снаружи размещены рабочие контакты, а внутри бачка — дугогасительные.

Выключатели серии ВМП часто используют в закрытых устройствах, а также КРУ 6-10 кВ. В комплектных распредустройствах устанавливают выключатели серии ВК. Они укомплектованы встроенным электромагнитным или пружинным приводом, и рассчитаны на показатели отключающих токов 20 – 31,5 кА и на токовые номиналы 630 – 3150 А.

Колонковые выключатели, изготавливаемые специально для КРУ, отличаются выдвижным исполнением. В установках 35 кВ устанавливают ВМ колонкового типа серий ВМК и ВМУЭ. РУ 110, 220 кВ оборудуют выключателями серии ВМТ. Агрегат имеет сварную основу, на которой размещены три его полюса. Управление — пружинный привод.

На правой стороне фото показан модуль, где: 1 —токоотвод, 2 — подвижный контакт, соединенный с токоотводом через токосъемные устройства. Дугогасительная камера, обозначена номером 3, неподвижный контакт — 5. Все перечисленное помещено в полый изолятор (4) из фарфора. Внутри него находится трансформаторное масло, а сверху колпак (6).

Последний укомплектован манометром для возможности осуществления контроля за давлением в модуле. Кроме того, на крышке имеется узел для заполнения сжатой газовой смесью, автоматический выпускной клапан, маслоуказатель (8). Мобильный контакт и устройство управления связаны изоляционными тягами.

Конструктивное исполнение полюса идентично для всей серии выключателей. В бачках МВ для номиналов токов от 630 до 1600 А находится 5,5 кг масла, выше 1600 и до 3150 А включительно — 8 кг. Для повышения надежности в конструкцию отдельных выключателей включают дополнительно элементы управления и защиты:

В зависимости от способа компоновки есть маломасляные выключатели с нижним расположением дугогасительной камеры и противоположным — верхним. В первом случае подвижный контакт реализует движение сверху вниз, во втором — наоборот. Отключающая способность последних выше.

Баковые выключатели

Состоят из вводов, контактной и дугогасительной систем, которые помещены в бак, заполненный маслом. Для напряжений 3—20 кВ бывают однобаковыми (три фазы в одном баке) с ручным или дистанционным управлением, а для напряжений 35 кВ — трёхбаковыми (каждая фаза в отдельном баке) с дистанционным или автоматическим управлением, с автоматом повторного включения (АПВ). Масло изолирует фазы друг от друга (у однобаковых) и от заземлённого бака, а также служит для гашения дуги и изоляции разрыва между контактами в отключённом состоянии. При срабатывании выключателя сначала размыкаются контакты дугогасительных камер. Электрическая дуга, возникающая при размыкании этих контактов, разлагает масло, при этом сама дуга оказывается в газовом пузыре (до 70 % водорода), имеющем высокое давление. Водород и высокое давление в пузыре способствуют деионизации дуги. На выключателях для напряжений выше 35 кВ в дугогасительных камерах создаётся дутьё. Дугогасительная система может иметь несколько разрывов, которые увеличивают скорость растягивания дуги относительно скорости расхождения контактов. Разрывы могут помещаться в дугогасительные камеры, предназначенные для создания интенсивного газового дутья (дутьё может быть продольным или поперечным, в зависимости от направления движения масла относительно дуги). Для уравнивания напряжений (размера дуг) на контактах разрывы шунтируются. После погасания дуги траверсные контакты размыкаются, прерывая ток, протекающий через шунты.

Достоинства баковых выключателей:

История создания

Первые разработки вакуумных выключателей были начаты в 30-е годы XX века, действующие модели могли отключать небольшие токи при напряжениях до 40 кВ. Достаточно мощные вакуумные выключатели в те годы так и не были созданы из-за несовершенства технологии изготовления вакуумной аппаратуры и, прежде всего, из-за возникших в то время технических трудностей по поддержанию глубокого вакуума в герметизированной камере.

Для создания надежно работающих вакуумных дугогасительных камер, способных отключать большие токи при высоком напряжении электрической сети, потребовалось выполнить обширную программу исследовательских работ. В ходе проведения этих работ примерно к 1957 г. были выявлены и научно объяснены основные физические процессы, происходящие при горении дуги в вакууме.

Переход от единичных опытных образцов вакуумных выключателей к их серийному промышленному производству занял ещё два десятилетия, поскольку потребовал проведения дополнительных интенсивных исследований и разработок, направленных, в частности, на отыскание эффективного способа предотвращения опасных коммутационных перенапряжений, возникавших из-за преждевременного обрыва тока до его естественного перехода через нуль, на решение сложных проблем, связанных с распределением напряжения и загрязнением внутренних поверхностей изоляционных деталей осаждавшимися на них парами металла, проблем экранирования и создания новых высоконадежных сильфонов и др.

В настоящее время в мире налажен промышленный выпуск высоконадежных быстродействующих вакуумных выключателей, способных отключать большие токи в электрических сетях среднего (6, 10, 35 кВ) и высокого напряжения (до 220 кВ включительно).

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.

Классификация выключателей масляных

Использовать масляные выключатели начали еще в конце позапрошлого века. Почти до середины ХХ века других отключающих устройств в высоковольтных сетях просто не было. Существуют две большие группы этих аппаратов:

Первые используют в основном в распределительных установках от 35 до 220 кВ. Вторые — до 10 кВ. Приборы маломасляные серии ВМТ применяют и в наружных РУ, рассчитанных на 110 и 220 кВ.

Принцип гашения дуги у обоих видов идентичен. Появляющаяся при размыкании высоковольтных контактов выключателя дуга вызывает быстрое испарение масла. Это приводит к созданию газовой оболочки вокруг дуги. Состоит это образование из паров масла (около 20%) и водорода (H2). Дуговой промежуток деионизируется в результате быстрого охлаждения ствола дуги путем смешивания в оболочке газов с высокой и низкой температурой.

В момент возникновения дуг в зоне контакта температура очень высокая — около 6000⁰. В зависимости от установки выделяют выключатели, использующиеся для внутреннего, наружного применения, а также для применения в КРП — комплектных распределительных устройствах.

На фото масляный выключатель ВМГ. Он может отключать любые токи нагрузки и КЗ, включая предельный ток отключения. Этот тип широко используют на трансформаторных подстанциях

Плюсы и минусы масляных выключателей

Эти устройства имеют относительно несложную конструкцию. Они обладают хорошей отключающей способностью, не зависят от погодных условий. При возникновении неисправностей можно проводить ремонтные работы. Баковые МВ подходят для наружной установки. Существует условия для монтажа встроенных трансформаторов тока.

Важную роль в работе МВ играет скорость расхождения контактов. Может возникнуть такая ситуация, когда контакты расходятся с огромной скоростью и дуга мгновенно достигает длины, являющейся для нее критичной. При этом величины восстанавливающегося напряжения может не хватить для пробивания межконтактного промежутка.

Недостатков больше у баковых выключателей. Первый — присутствие большого объема масла, следовательно, немалые габариты этих агрегатов и распредустройств. Второй — пожаро- и взрывоопасность, при внештатных ситуациях последствия могут быть самыми непредсказуемыми.

Уровень масла как в баке, так и во вводах, а также его состояние необходимо держать под периодическим контролем. При наличии в обслуживаемых сетях электроснабжения МВ, необходимо иметь специальное масляное хозяйство.

Особенности конструкции и принцип работы

Внешний вид классической модели электронного коммутационного устройства практически идентичен с сенсорной панелью и представляет из себя экран из глянцевого электрохромного материала (кристаллическое стекло) с нанесенной на него разметкой. В широком разнообразии представлены варианты дизайна, цвета и конфигурации приборов.

Независимо от внешних характеристик и количества подключенных потребителей, конструктивно сенсорный прибор состоит из таких основных частей:

Исходя из устройства электронного изделия его принцип действия очевиден: осуществляя легкое прикосновение пальцев к панели, производится сигнал, который преобразуется и вызывает включение реле.

Дополнительные функции, встроенные в универсальный выключатель сенсорного типа, часто применяются для обустройства системы умный дом: контроль работы приборов обогрева, открытие/закрытие оконных роллетов и другие

Устройство и принцип действия масляных выключателей

Все масляные выключатели конструктивно состоят из:

При подаче питания на катушку соленоида включения его массивный сердечник втягивается, тем самым приводя в движение рычажный механизм, который, в свою очередь, направляет подвижные контакты, то есть свечи, в направлении розеток. Также механизм включения может быть выполнен и на ручном приводе, тогда работу соленоида должен будет выполнять человек, с помощью специального рычага, разумеется, в диэлектрических перчатках.

После тока как свечи вошли в розетку на 20–25 мм, механизм масляного выключателя встаёт на защёлку. Во время работы, в ячейках где установлены высоковольтные выключатели, должны быть изготовлены блокирующие устройства, которые не позволят механически, включенный высоковольтный аппарат, выкатить из ячейки КРУ.

Масляные выключатели, установленные в ячейках должны быть оснащены системами защиты. Таким образом, он работает в автоматическом режиме. Его работа и назначение схожи с обычным низковольтным автоматическим выключателем. При подаче отключающего сигнала или нажатия на механическую кнопку происходит сбивание устройства с защёлки и за счёт пружин, электрическая цепь разрывается, и он переходит в отключенное состояние. Отключающие сигналы,которые управляют выключателем, приходят от релейной защиты и автоматики.

Основные типы масляных выключателей

Конструкция масляных выключателей выполняется двух основных типов:

Выключатели масляные баковые

Чаще всего они рассчитаны на сравнительно небольшие токи отключения. Производятся они 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. Есть возможность работы с повторным автоматическим включением (АПВ).

Масляные баковые выключатели, выпускаемые на напряжение больше 35кВ, имеют в распоряжении встроенные вовнутрь трансформаторы тока, для цепей измерения и защиты. Они насажены и закреплены на внутренний участок проходного изолятора и закрыты крышкой. Таким образом, токопроводящий стержень служит как первичная обмотка. Баковые выключатели на рабочее напряжение 110 кВ и выше иногда оборудованы ёмкостными трансформаторами напряжения.

Маломасляные выключатели

По сравнению с баковыми здесь масло служит исключительно 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.

Они обладают кардинально меньшими габаритами, массой, а также значительно меньшей взрывоопасностью и пожароопасностью. Присутствие в этих высоковольтных устройствах встроенных емкостных трансформаторов напряжения и трансформаторов тока, существенно усложняет конструктивное устройство выключателей и повышает их габаритные размеры.

Масляные выключатели по своей конструкции могут выпускаться заводом изготовителем двух видов движения контактной группы:

выключатель может быть оборудован встроенным внутрь механизмом защиты и управления. Это такие реле, как:

Увеличение номинального рабочего тока тут выполняется за счёт механизма искусственного обдува как подводящих шин, так и контактной системы. В последнее время начало применяться водяное охлаждение, этих нагревающихся от прохождения тока элементов.

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.

Правила эксплуатации МВ

Ремонтный, оперативный персонал, специалисты, связанные с обслуживанием и эксплуатацией масляных выключателей, обязаны знать соответствующие инструкции, устройство, принцип действия оборудования. Работники, обслуживающие МВ, во время эксплуатации обязаны контролировать:

После каждого отключения КЗ нужно осматривать оборудование. Сведения об этих отключениях заносят в специальный журнал. Обязательно должен быть в наличии журнал дефектов, для записи сведений о неисправностях, выявленных во время работы агрегата. Выключатель, на котором произошло отключение в результате КЗ, подлежит осмотру.

Проверяют, нет ли выброса масла. Если такое произошло, притом в большом количестве, то это указывает на нештатное отключение КЗ. Оборудование выводят из эксплуатации и подвергают осмотру. Когда масло темное, нужна замена. На скорость размыкания отрицательно влияет вязкость масла, растущая при падении температуры. Иногда возникает необходимость в замене старой смазки во время ремонта на новую: ЦИАТИМ-221, ГОИ-54 или ЦИАТИМ-201.

После выведения МВ из работы тщательному осмотру подлежат опорные изоляторы, тяги, изоляция емкостей на наличие трещин. Сильно загрязненную изоляцию протирают. Необходимость во внеочередном ремонте появляется после определенного количества КЗ.

Периодический осмотр (ПО) выполняют ежемесячно

При этом обращают внимание на степень нагрева выключателя. ТР (текущий ремонт) проводят ежегодно

Он включает такие работы, как проверка и устранение дефектов крепежа, кинематики привода, уровня масла, уплотнений. Проверяют также изоляционные детали на их целостность.

По истечении 3-4 лет после капитального ремонта, выполняют средний (СР). В него входит весь набор работ ТР плюс дополнительно выполняют измерения переходного сопротивления полюсов и проверяют механические и скоростные параметры. В случае выявления несоответствия контролируемых характеристик табличным данным, выключатель разбирают, выполняют регулировку и полный комплекс высоковольтных испытаний.

Во время внеочередного ремонта в основном стараются оставить без изменений предыдущую регулировку. По этой причине выключатель разбирают по минимуму. Периодичность капитального ремонта — от 6 до 8 лет. В его объеме выполняют общий осмотр, снимают с рамы цилиндры, отсоединяют шины, ремонтируют привод, дугогасительные устройства, блок-контакты.

После всего делают регулировку, покраску, подсоединяют шины, проводят испытания. На все работы оформляют документацию.

Источник