Для чего служит высоковольтный выключатель переменного тока
Высоковольтные выключатели: классификация, устройство, принцип действия
Требования, предъявляемые к выключателям, заключаются в следующем:
1) надежность в работе и безопасность для окружающих;
2) быстродействие – возможно малое время отключения;
3) удобство в обслуживании;
4) простота монтажа;
5) бесшумность работы;
6) сравнительно невысокая стоимость.
Применяемые в настоящее время выключатели отвечают перечисленным требованиям в большей или меньшей степени. Однако конструкторы выключателей стремятся к более полному соответствию характеристик выключателей выдвинутым выше требованиям.
Различают масляные выключатели двух видов – баковые и маломасляные. Методы деионизации дугового промежутка в этих выключателях одинаковы. Различие заключается лишь в изоляции контактной системы от заземленного основания и в количестве масла.
До недавнего времени в эксплуатации находились баковые выключатели следующих типов: ВМ-35, С-35, а также выключатели серии У напряжением от 35 до 220 кВ. Баковые выключатели предназначены для наружной установки, в настоящее время не производятся.
Основные недостатки баковых выключателей: взрыво- и пожароопасность; необходимость периодического контроля за состоянием и уровнем масла в баке и вводах; большой объем, масла, что обусловливает большую затрату времени на его замену, необходимость больших запасов масла; непригодность для установки внутри помещений.
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 получили выключатели 6-10 кВ подвесного типа (ВМГ-10, ВМП-10). В этих выключателях корпус крепится на фарфоровых изоляторах к общей раме для всех трех полюсов. В каждом полюсе предусмотрен один разрыв контактов и дугогасительная камера.
Конструктивные схемы маломасляных выключателей 1 – подвижный контакт; 2 – дугогасительная камера; 3 – неподвиж-ный контакт; 4 – рабочие контакты
При больших номинальных токах обойтись одной парой контактов (которые выполняют роль рабочих и дугогасительных) трудно, поэтому предусматривают рабочие контакты снаружи выключателя, а дугогасительные – внутри металлического бачка. При больших отключаемых токах на каждый полюс имеется два дугогасительных разрыва. По такой 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 9500 А). При напряжениях 35 кВ и выше корпус выключателя выполняется фарфоровым, серия ВМК – выключатель маломасляный колонковый). В выключателях 35, 110 кВ предусмотрен один разрыв на полюс, при больших напряжениях – два разрыва и более.
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 и 110 кВ.
Воздушные выключатели на напряжение от 35 кВ и выше предназначены для отключения больших токов короткого замыкания. Воздушные выключатели на напряжение 15 кВ применяются на электростанциях как генераторные. Их преимущества: быстродействие, большая отключающая способность, незначительное обгорание контактов, отсутствие дорогих и недостаточно надежных вводов, пожаробезопасность, меньшая масса по сравнению с баковыми масляными выключателями. Недостатки: наличие громоздкого воздушного хозяйства, опасность взрыва, отсутствие встроенных трансформаторов тока, сложность устройства и эксплуатации.
В воздушных выключателях гашение дуги происходит сжатым воздухом при давлении 2-4 МПа, а изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Конструктивные схемы воз-душных выключателей различны и зависят от их номинального напряжения, способа создания изоляционного промежутка между контактами в отключенном положении, способа подачи сжатого воздуха в дугогасительное устройство.
В выключателях на большие номинальные токи имеется главный и дугогасительный контур подобно маломасляным выключателям МГ и МГГ. Основная часть тока во включенном положении выключателя проходит по главным контактам 4, расположенным открыто. При отключении выключателя главные контакты размыкаются первыми, после чего весь ток проходит по дугогасительным контактам, заключенным в камере 2. К моменту размыкания этих контактов в камеру подается сжатый воздух из резервуара 1, создается мощное дутье, гасящее дугу. Дутье может быть продольным или поперечным.
Необходимый изоляционный промежуток между контактами в отключенном положении создается в дугогасительной камере путем разведения контактов на достаточное расстояние. Выключатели, выполненные по конструктивной схеме с открытым отделителем, изготовляются для внутренней установки на напряжение 15 и 20 кВ и ток до 20000 А (серия ВВГ). В данном типе выключателей после отключения отделителя 5 прекращается подача сжатого воздуха в камеры и дугогасительные контакты замыкаются.
Конструктивные схемы воздушных выключателей 1 – резервуар со сжатым воздухом; 2 – дугогасительная камера; 3 – шунтирующий резистор; 4 – главные контакты; 5 – отделитель; 6 – емкостный делитель напряжения на 110 кВ – два разрыва на фазу (г)
В воздушных выключателях для открытой установки на напряжение 35 кВ (ВВ-35) достаточно иметь один разрыв на фазу.
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 данной конструктивной схеме созданы выключатели серии ВВ на напряжение до 500 кВ. Чем выше номинальное напряжение и чем больше отключаемая мощность, тем больше должно быть разрывов в дугогасительной камере и в отделителе.
По конструктивной схеме рис, г выполняются воздухонаполненные выключатели серии ВВБ. Напряжение модуля ВВБ 110 кВ при давлении сжатого воздуха в гасительной камере 2 МПа. Номинальное напряжение модуля выключателя серии ВВБК (крупномодульного) составляет 220 кВ, а давление воздуха в гасительной камере 4 МПа. Аналогичную конструктивную схему имеют выключатели серии ВНВ: модуль напряжением 220 кВ при давлении 4 МПа.
Для выключателей серии ВВБ количество дугогасительных камер (модулей) зависит от напряжения (110 кВ – одна; 220 кВ – две; 330 кВ – четыре; 500 кВ – шесть; 750 кВ – восемь), а для крупномодульных выключателей (ВВБК, ВНВ) количество модулей соответст-венно в два раза меньше.
Элегаз (SF6 – шестифтористая сера) представляет собой инертный газ, плотность которого превышает плотность воздуха в 5 раз. Электрическая прочность элегаза в 2 – 3 раза выше прочности воздуха; при давлении 0,2 МПа электрическая прочность элегаза сравнима с прочностью масла.
В элегазе при атмосферном давлении может быть погашена дуга с током, который в 100 раз превышает ток, отключаемый в воздухе при тех же условиях. Исключительная способность элегаза гасить дугу объясняется тем, что его молекулы улавливают электроны дугового столба и образуют относительно неподвижные отрицательные ионы. Потеря электронов делает дугу неустойчивой, и она легко гаснет. В струе элегаза, т. е. при газовом дутье, поглощение электронов из дугового столба происходит еще интенсивнее.
В элегазовых выключателях применяют автопневматические (автокомпрессионные) дугогасительные устройства, в которых газ в процессе отключения сжимается поршневым устройством и направляется в зону дуги. Элегазовый выключатель представляет со-бой замкнутую систему без выброса газа наружу.
В настоящее время элегазовые выключатели применяются на всех классах напряжений (6-750 кВ) при давлении 0,15 – 0,6 МПа. Повышенное давление применяется для выключателей более высоких классов напряжения. Хорошо зарекомендовали элегазовые выключа-тели следующих зарубежных фирм: ALSTOM; SIEMENS; Merlin Gerin и др. Освоен выпуск современных элегазовых выключателей ПО «Уралэлектротяжмаш»: баковые выключатели серии ВЭБ, ВГБ и колонковые выключатели серии ВГТ, ВГУ.
В качестве примера рассмотрим конструкцию выключателя серии LF фирмы Merlin Gerin напряжением 6-10 кВ.
Базовая модель выключателя состоит из следующих элементов:
– корпуса выключателя, в котором расположены все три полюса, представляющего собой «сосуд под давлением», заполненный элегазом под низким избыточным давлением (0,15 МПа или 1,5 атм.);
– механического привода типа RI;
– передней панели привода с рукояткой для ручного взвода пружин и индикаторами состояния пружины и выключателя;
– высоковольтных силовых контактных площадок;
– многоштырьевого разъема для подключения цепей вторичной коммутации.
Электрическая прочность вакуума значительно выше прочности других сред, применяемых в выключателях. Объясняется это увеличением длины среднего свободного пробега электронов, атомов, ионов и молекул по мере уменьшения давления. В вакууме длина свободного пробега частиц превышает размеры вакуумной камеры.
Восстанавливающаяся электрическая прочность промежутка длиной 1/4″ после отключения тока 1600 А в вакууме и различных газах при атмосферном давлении
В этих условиях удары частиц о стенки камеры происходят значительно чаще, чем соударения между частицами. На рисунке показаны зависимости пробивного напряжения вакуума и воздуха от расстояния между электродами диаметром 3/8″ из вольфрама. При столь высокой электрической прочности расстояние между контактами может быть очень малым (2 – 2,5 см), поэтому размеры камеры могут быть также относительно небольшими.
Процесс восстановления электрической прочности промежутка между контактами при отключении тока протекает в вакууме значительно быстрее, чем в газах. Уровень вакуума (остаточное давление газов) в современных промышленных дугогасительных камерах обычно составляет Па. В соответствии с теорией электропрочности газов, не-обходимые изоляционные качества вакуумного промежутка достигаются и при меньших уровнях вакуума (порядка Па), однако для современного уровня вакуумных технологий, создание и поддержание в течение времени жизни вакуумной камеры уровня Па не составляет проблемы. Это обеспечивает вакуумным камерам запасы электропрочности на весь срок эксплуатации (20-30 лет).
Типовая конструкция вакуумной дугогасительной камеры приведена на рисунке.
Конструктивная схема вакуумной дугогасительной камеры
Конструкция вакуумной камеры состоит из пары контактов (4; 5), один из которых является подвижным (5), заключенных в ваккумноплотную оболочку, спаянную из керамических или стеклянных изоляторов (3; 7), верхней и нижней металлических крышек (2; 8) и металлического экрана (6). Перемещение подвижного контакта относительно неподвижного обеспечивается путем применения сильфона (9). Выводы камеры (1; 10) служат для подключения ее к главной токоведущей цепи выключателя.
Надо отметить, что для изготовления оболочки вакуумной камеры применяются только специальные вакуумноплотные, очищенные от растворенных газов металлы – медь и специальные сплавы, а также специальная керамика. Контакты вакуумной камеры изготавливаются из металлокерамической композиции (как правило, это медь-хром в соотношении 50 %-50 % или 70 %-30 %), обеспечивающей высокую отключающую способность, износостойкость и препятствующей возникновению точек сваривания на поверхности контактов. Цилиндрические керамические изоляторы, совместно с вакуумным промежутком при разведенных контактах обеспечивают изоляцию между выводами камеры при отключенном положении выключателя.
Таврида-электрик выпустила новую конструкцию вакуумного выключателя с магнитной защелкой. В основу его конструкции заложен принцип соосности электромагнита привода и вакуумной дугогасительной камеры в каждом полюсе выключателя.
Включение выключателя осуществляется в следующей последовательности.
В исходном состоянии контакты вакуумной дугогасительной камеры разомкнуты за счет воздействия на них отключающей пружины 7 через тяговый изолятор 5. При прикладывании напряжения положительной полярности к катушке 9 электромагнита, в зазоре магнитной системы нарастает магнитный поток.
В момент, когда сила тяги якоря, создаваемая магнитным потоком, превосходит усилие пружины отключения 7, якорь 11 электромагнита вместе с тяговым изолятором 5 и подвижным контактом 3 вакуумной камеры начинает движение вверх, сжимая пружину отключения. При этом в катушке возникает двигательная противо-ЭДС, которая препятствует дальнейшему нарастанию тока, и даже несколько уменьшает его.
В процессе движения якорь набирает скорость около 1 м/с, что позволяет избежать предпробоев при включении и исключить дребезг контактов ВДК. При замыкании контактов вакуумной камеры, в магнитной системе остается зазор дополнительного поджатия равный 2 мм. Скорость движения якоря резко падает, так как ему приходится преодолевать еще и усилие пружины дополнительного контактного поджатия 6. Однако под воздействием усилия, создаваемого магнитным потоком и инерцией, якорь 11 продолжает двигаться вверх, сжимая пружину отключения 7 и пружину 6 дополнительного контактного поджатия.
В момент замыкания магнитной системы якорь соприкасается с верхней крышкой привода 8 и останавливается. После окончания процесса включения ток катушки привода отключается. Выключатель остается во включенном положении за счет остаточной индукции, создаваемой кольцевым постоянным магнитом 10, который удерживает якорь 11 в притянутом к верхней крышке 8 положении без дополнительной токовой подпитки.
Для отключения выключателя необходимо приложить к выводам катушки напряжение отрицательной полярности.
В настоящее время вакуумные выключатели стали доминирующими аппаратами для электрических сетей с напряжением 6-36 кВ. Так, доля вакуумных выключателей в общем количестве выпускаемых аппаратов в Европе и США достигает 70 %, в Японии – 100 %. В России в последние годы эта доля имеет постоянную тенденцию к росту, и в 1997 году превысила 50 %-ю отметку. Основными преимуществами ВВ (по сравнению с масляными и газовыми выключателями), определяющими рост их доли на рынке, являются:
Содержание материала
Назначение, классификация и основные параметры высоковольтных выключателей переменного тока
Высоковольтные выключатели — основные аппараты для включения и отключения высоковольтных цепей (выше 1000 В) переменного тока при нормальном и аварийном (КЗ) режимах.
По роду дугогасящей среды выключатели подразделяют на масляные, воздушные, газогенерирующие, вакуумные и элегазовые.
Выключатели различают также по следующим признакам: по числу фаз — одно, двух и трехфазные; месту установки — для внутренней и наружной; способу управления — с ручным или дистанционным приводом; времени отключения — быстродействующие (до 0,08 с), ускоренного действия (до 0,12 с), небыстродействующие (до 0,25 с).
Работа высоковольтных выключателей нормального исполнения предусматривается при температуре окружающей среды от + 35 до —40°С на высоте не более 1000 м над уровнем моря Кроме нормального исполнения, выпускают высоковольтные выключатели специальных конструкций для работы в северных, тропических, высокогорных, химически активных средах и др.
Выключатели должны удовлетворять следующим требованиям: надежно отключать цепи при гарантированных заводом условиях; обеспечивать удобство и безопасность эксплуатации; допускать автоматическое повторное включение (АПВ) после отключения.
Все параметры выключателя указываются в прилагаемом паспорте, а основные — на его щитке; они характеризуют условия надежной работы выключателя. Важнейшими параметрами выключателя являются следующие.
Номинальное напряжение Uном (линейное), которое определяет качество и размеры изолирующих частей, а следовательно, все размеры выключателя и его массу. Выключатель может быть использован в установках с рабочим напряжением ниже номинального, так как это не вызовет повреждения его изоляции. Заводы-изготовители гарантируют также работу выключателей при повышенных напряжениях, которые не должны превышать номинального на 20% для выключателей напряжением до 35 кВ и на 15% для выключателей напряжением 110 и 220 кВ. Ниже приведены соотношения между номинальным Uном и наибольшим рабочим Ннаиб. раб напряжениями в кВ: 6/7,2; 10/12; 35/40,5; 110/126; 220/252.
Номинальный ток — это наибольший ток (действующее значение), который выключатель способен длительно проводить при номинальном напряжении, номинальной частоте и номинальной температуре окружающей среды, при этом температура частей выключателя не должна превышать допускаемую для длительной работы. Таким образом, номинальный ток характеризует длительную работу выключателя без перегрева токоведущих частей и контактов, он определяет их размеры, однако не влияет на габариты выключателя.
Номинальный ток отключения — это наибольший ток КЗ (действующее значение периодической составляющей тока КЗ) который способен надежно отключить выключатель при напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению в определенном цикле работы при восстановлении напряжения в соответствующей электрической цепи. Для выключателей переменного тока установлены два цикла работы: с АПВ и без АПВ.
Цикл с АПВ имеет вид O-T-BO-180-BO, где О — отключение выключателя релейной защитой при КЗ на защищаемой цепи; Т — гарантируемая для выключателя минимальная бестоковая пауза для деионизации среды до АПВ; ВО — включение выключателя устройством АПВ и немедленное за ним отключение релейной защитой; 180— промежуток времени, с, до следующего включения; ВО — включение и Отключение. В цикле без АПВ после отключения выключателя релейной защиты при КЗ в цепи он может быть включен на это КЗ еще 2 раза, но с интервалом не менее 180 с. Этот цикл обозначается О-180-ВО-180-ВО.
Большинство современных выключателей удовлетворяет циклу АПВ, особенно быстродействующие, у которых процесс деионизации дугового промежутка и среды осуществляется активно. Необходимость быстродействия отключения и полной деионизации среды обусловлена тем, что АПВ обеспечивает устойчивую работу электрической системы только в том случае, если оно происходит не более чем через 0,5 с после отключения выключателя.
Номинальная мощность отключения — это наибольшая мощность, которую надежно отключает выключатель в режиме КЗ без механического повреждения и оплавления контактов. Ток динамической стойкости — это наибольшее значение амплитуды полного тока КЗ, который выключатель выдерживает во включенном положении без повреждений, препятствующих его дальнейшей работе.
Ток термической стойкости — это такой ток, при протекании которого в течение времени t,r температура токоведущих частей выключателя не должна превышать допустимую для кратковременного режима работы.
Время отключения выключателя с приводом представляет промежуток времени от подачи команды на отключение до момента погасания дуги на всех полюсах. Оно равно сумме собственного времени отключения выключателя с приводом tc.в. и времени горения дуги, т. е. tоткл. Собственное время отключения представляет отрезок времени от момента подачи импульса тока на отключающую катушку привода выключателя до момента расхождения дугогасительных контактов. Время горения дуги — это промежуток времени от начала расхождения дугогасительных контактов до момента погасания дуги на всех полюсах.
Технические решения в области производства высоковольтных выключателей направлены на повышение параметров и уменьшение габаритов выключателей за счет применения более качественных изоляционных материалов и эффективных способов гашения дуги.
Высоковольтные выключатели назначение основные характеристики
Высоковольтные выключатели переменного тока
Высоковольтный выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для произведения оперативных включений и отключений электрических аппаратов и электрооборудования в электрических сетях в нормальном и аварийном режимах работы. Высоковольтные выключатели являются основными коммутационными аппаратами, поэтому к ним предъявляются достаточно высокие требования:
Кроме того, выключатели должны многократно выполнять коммутационные операции и выдерживать кратковременные динамические и термические воздействия.
Основными элементами любого высоковольтного выключателя являются контактная система с токоведущими частями, устройство для гашения дуги, привод и изоляционная конструкция.
Главным классификационным признаком высоковольтных выключателей является среда гашения дуги, возникающей при расхождении контактов и представляющей опасность как для персонала, так и для оборудования. По этому признаку выключатели делятся на воздушные, масляные, элегазовые и вакуумные. Как известно, электрическую дугу можно погасить с помощью ее удлинения, охлаждения, дробления и деионизации. В современных высоковольтных выключателях чаще всего используют комбинированное гашение дуги, сочетая два или несколько способов, что позволяет ускорить этот процесс.
В воздушных выключателях сжатый воздух (от 4 до 60 атм) используется как для гашения дуги, так и для управления выключателем. Поток сжатого воздуха, направленный на контакты, вызывает удлинение и интенсивный теплообмен, в результате чего дуга растягивается, охлаждается и электрическая прочность промежутка достаточно быстро восстанавливается. Электропневматические приводы воздушных выключателей, также управляемые сжатым воздухом, позволяют выполнять включение, отключение, управление тягами и другие механические операции. Конструктивные элементы воздушных выключателей могут отличаться друг от друга, но все они имеют дугогасительные устройства, устройства для создания промежутка при размыкании контактов, изоляционные элементы, компрессоры и резервуары для сжатого воздуха (рис. 2.6). Дугогасительные устройства воздушных выключателей могут быть выполнены с одним или несколькими разрывами цепи, с продольным или поперечным дутьем (рис. 2.7). Все они имеют главные и дугогаси-
Рис. 2.6. Принципиальная схема воздушного выключателя:
/ — дугогасительная камера; 2 — подвижный контакт; 3 — неподвижный контакт; 4 — резервуар сжатого воздуха
Рис. 2.7. Дугогасительная камера воздушного выключателя:
1,4 — контакты; 2 — перегородки дугогасительной камеры; 3 — электрическая дуга; 5 — корпус дугогасительного устройства
тельные контакты. Первыми отключаются главные контакты, после чего размыкаются дугогасительные контакты в камере, где и гасится дуга. Так как после гашения давление в дугогасительной камере приблизится к атмосферному, изоляционная прочность промежутка снизится и дуга может загореться вновь, на многих выключателях последовательно с контактами устанавливаются отделители, обеспечивающие надежное электрическое разделение токоведущих частей.
Основными достоинствами воздушных выключателей являются их пожаро- и взрывобезопасность, легкий доступ к контактной системе, быстродействие, возможность быстрого срабатывания системы АП В. Однако на железнодорожном транспорте их применение ограничено эксплуатируемыми выключателями, а при реконструкции и проектировании предпочтение отдается элегазовым выключателям. Это связано с такими существенными недостатками воздушных выключателей, как необходимость в установке компрессорной станции, высокая стоимость и сложность конструкции некоторых узлов.
Масляные включатели используют в качестве среды для гашения дуги трансформаторное масло, обладающее хорошими электроизоляционными характеристиками и высокой теплоемкостью. Процесс гашения дуги в масле, сопровождающийся высокой температурой, приводит к закипанию масла и переходу его в газообразное состояние. Вокруг ствола дуги образуется так называемый «газовый пузырь», в основном состоящий из водорода, который не только не поддерживает горения, но и имеет высокий коэффициент теплопроводности. Использование интенсивного дутья (рис. 2.8) и повышение давления в «пузыре» до 8— 10 МПа позволяет погасить дугу в очень короткий промежуток времени.
Масляные выключатели, в которых масло используется только для гашения дуги и изоляции одного полюса называются маломасляными или малообъемными. Выключатели, в которых масло, кроме дугогашения, изолирует токоведущие части от заземленного бака, называются баковыми или многообъемными.
Маломасляные (малообъемные) выключатели выполняются, как правило, трехполюсными с общим приводом (рис. 2.9).
Каждый полюс представляет собой фарфоровый цилиндр, служащий изоляционной конструкцией, внутри которого находятся
Рис. 2.8. Образование «газового пузыря»: а — в открытом пространстве бака; б — в дугогасительной камере: 1 — неподвижный контакт; 2 — электрическая дуга; 3 — «газовый пузырь»; 4 — по-
Рис. 2.9. Маломасляный выключатель ВМП-10:
/ — стальная рама; 2 — отключающая пружина; 3 — рычаг; 4 — пружинный демпфер; 5 — опорный изолятор; 6 — полюс выключателя; 7— масляный демпфер
подвижный и неподвижный контакты, расположенные внутри дугогасительной камеры. При необходимости отключения больших токов предусматривается наличие двух разрывов (рис. 2.10). Дугогасительная камера маломасляного выключателя имеет специальные устройства поперечного дутья, что обеспечивает быстрое гашение дуги.
Баковые (многообъемные) выключатели представляют собой стальной бак с маслонаполненными вводами, внутри которого находит-
Рис. 2.10. Схема маломасляного выключателя с двумя разрывами цепи:
I — рабочие контакты; 2 — подвижный контакт; 3 — дугогасительная камера; 4 — неподвижный контакт
Рис. 2.11. Многообьемный масляный выключатель С-35
ся дугогасительное устройство с двумя парами контактов. Масло в них служит не только средой для гашения дуги, но и эффективно изолирует части, находящиеся под напряжением, от бака. В выключателях на напряжение 6 (10) кВ (рис. 2.11) применяется простейшая схема дугогашения с двумя разрывами цепи без специальных дугогасительных устройств.
При срабатывании привода, преобразующего вращательное движение вала в поступательное движение подвижных медных торцевых контактов, образуется двойная дуга, которая гасится в основном за счет автодутья, создаваемого газами при разложении масла.
В выключателях на напряжение 35, ПО кВ и выше каждая фаза выключателя находится в отдельном баке, при этом все три полюса и привод монтируются на одном каркасе (рис. 2.12). Выключатели этого типа оборудуются двумя специальными дугогасительными камерами. При отрыве подвижных контактов от неподвижных между ними возникает электрическая дуга, которая разлагает и испаряет масло, создавая в верхней части камеры повышенное давление. По мере движения контактов вниз они открывают поперечные каналы, которые создают интенсивное дутье, за счет которого дуга зигзагообразно удлиняется, активно деионизируется и в конечном итоге гаснет.
Рис. 2.12. Многообъемный масляный выключатель МКП-35:
Масляные выключатели — это одни из самых первых высоковольтных выключателей в нашей стране. Большой опыт их эксплуатации, высокая надежность, невысокая стоимость трансформаторного масла являются, безусловно, одними из главных достоинств этих выключателей. Однако они обладают и значительными недостатками, такими как повышенная взрыво- и пожароопасность, необходимость очистки и доливки масла, особенно в малообъемных выключателях, большие габариты у баковых выключателей, сложности обслуживания при дальнейшем повышении класса напряжения. Все эти недостатки привели к тому, что в настоящее время специалистами эксплуатации электроподвижного состава предпочтение отдается современным элегазовым и вакуумным выключателям. Эти выключатели перспективны для ЭПС переменного тока.
Элегазовые выключатели (рис. 2.13) используют в качестве среды для гашения дуги элегаз (сокращенное название электрического газа, предложенное в 1947 г. советским физиком Б. Гохбергом), представляющий собой химическое соединение — гексафторид серы, часто называемый шестифтористой серой. Это вещество было выбрано из ряда подобных за свою способность «захватывать» и удерживать в почти неподвижном состоянии электроны. Благодаря этой особенности создаются тяжелые, медленно разгоняющиеся в элек-
Рис. 2.13. Элегазовый выключатель ВГУ-220:
1 — дугогасительное устройство; 2 — опорные колонки; 3 — шкаф управления; Л, В, С — фазы
трическом поле отрицательные ионы. Кроме того, элегаз обладает высокой теплоемкостью, а значит, способностью эффективно охлаждать образующуюся дугу Применение элегаза не наносит ущерба окружающей среде, так как он нетоксичен. Кроме того, элегаз, представляющий собой инертный газ, не вступает в соединение с кислородом и водородом, а также негорюч. Основным недостатком элегаза является его переход в жидкое состояние уже при нулевой температуре и давлении в 1,25 МПа. Для устранения этого недостатка приходится применять подогрев и создавать низкое давление в камере выключателя. С этим же связано и применение принудительного продольного автоматического дутья.
Дугогасительная камера элегазового выключателя состоит из неподвижных контакта и поршня, а также из подвижного контакта, перемещающегося вместе со специальным соплом и цилиндром. При этом элегаз, находящийся между перегородкой и неподвижным поршнем, сжимается и через специальные отверстия под давлением устремляется, проходя через сопло, вдоль дуги, активно охлаждая ее и деионизируя.
В вакуумных выключателях, пришедших на смену масляным и воздушным, используется принцип гашения дуги, основанный на том, что в высоком (глубоком) вакууме длина свободного пробега частиц составляет несколько сот метров, что во много раз превышает расстояние между контактами. Образование заряженных частиц при соударении, так называемая ударная ионизация, в вакууме тоже практически невозможна. Следовательно, практически нет условий для горения дуги после перехода тока через нулевое значение.
Конструктивно вакуумный выключатель представляет собой конструкцию из трех ду го гасительных камер (рис. 2.14), каждая из которых состоит из стеклокерамического несущего цилиндра, двух
Рис. 2.14. Дугогасительная камера вакуумного выключателя:
1 — стеклокерамическая оболочка; 2 — металлическая прокладка; 3 — подвижный стержень; 4 — направляющая; 5 — сильфон; 6— фланец; 7, 8 — экраны; 9 — зазор между контактами и дугогасящими электродами; 10 — дугогасящие электроды; 11 — контакты; 12 — неподвижный стержень
торцевых стальных фланцев, верхнего неподвижного и нижнего подвижного контакта, выполненных из меди с нанесением на соприкасающиеся части покрытия из дугостойких металлов — молибдена, сурьмы, сплавов меди с висмутом, железом или специальной металлокерамики. Такое покрытие препятствует свариванию контактов, повышает их долговечность.
Основными достоинствами вакуумных выключателей являются быстродействие (время срабатывания 25—40 мс), высокая надежность, полная взрыво- и пожаробезопасность, низкие эксплуатационные затраты, износостойкость и бесшумность, а также экологичность. Основным недостатком является его высокая стоимость и сложность производства вакуумных камер, а также возможность появления коммутационных перенапряжений при отключении небольших индуктивных токов нагрузки.
В настоящее время наиболее востребованы вакуумные выключатели Тавридаэлектро (TEL), которые в настоящее время заменяют на подстанциях масляные выключатели. Применение BB/TEL позволяет полностью отказаться от затрат на обслуживание выключателя, так как на протяжении всего срока службы не требуется проведения средних и капитальных ремонтов. Блоки управления БУ/TEL позволяют существенно сократить энергопотребление по цепи оперативного питания, так как практически не потребляют мощности из сети при включении и полностью не потребляют ее при отключении выключателя, обеспечивая при этом стабильно минимальное время на коммутационную операцию, а также передачу информации в схему релейной защиты и автоматики. Даже в отсутствии оперативного питания блоки управления серии TEL сохраняют возможность оперативного отключения выключателя BB/TEL или его включения с использование блока механического включения БМВ/TEL.
Типы высоковольтных выключателей
Выключатели среднего и высокого напряжения с большим током отключения используются на электрических станциях и подстанциях. Они представляют собой сложную конструкцию, управляемую электромагнитными, пружинными, пневматическими или гидравлическими приводами.
По способу гашения дуги выключатели делятся на:
1. Элегазовые выключатели
Рисунок 1 – Конструкция элегазового выключателя
Элегазовый выключатель работает за счет изоляции фаз между собой с помощью газа(обычно используется электропроточный газ SF6 – так называемый «элегаз»). При поступлении сигнала отключения оборудования контакты камер размыкаются. Они создают электрическую дугу, которая размещается в газовой среде. Дуга разделяет газ на отдельные компоненты, а высокое давление в резервуаре способствует ее гашению.
2. Вакуумные выключатели
Рисунок 2 – Конструкция вакуумного выключателя
Принцип действия вакуумного выключателя основывается на высокой диэлектрической прочности вакуума и его диэлектрических свойствах. В момент размыкания контактов в промежутке между ними возникает дуга за счет испарения металла с их поверхности. При переходе тока через ноль вакуум восстанавливает диэлектрические свойства и дуга больше не возникает.
Рисунок 3 – Принцип работы вакуумного выключателя
3. Масляные выключатели
Рисунок 4 – Конструкция масляного выключателя
В дугогасительных устройствах масляных выключателей гашение дуги происходит при помощи ее эффективного охлаждения в потоке газа и пара, вырабатываемого при разложении и испарении масла
4. Воздушные выключатели
Рисунок 5 – Конструкция воздушного выключателя
Принцип работы воздушного выключателя состоит в гашении дуги с помощью скоростного потока сжатого воздуха, направляемого в дутьевые каналы. Под действием воздушного потока дуга растягивается и направляется в дутьевые каналы, где окончательно гасится.
5. Выключатели нагрузки
Выключатель нагрузки — высоковольтный коммутационный аппарат, который занимает промежуточное положение между разъеденителем и выключателем по уровню допустимой нагрузки комутационных токов. Способен отключать без повреждения как номинальные нагрузочные токи, так и сверхтоки при аварийных режимах. Выключатель нагрузки допускает коммутацию номинального тока, но не рассчитан на разрыв токов КЗ.
По принципу гашения дуги выключатели нагрузки классифицируются:
В распределительных сетях наиболее распространены конструкции выключателей нагрузки (ВНР, ВНА, ВНБ) с гасительными устройствами газогенерирующего типа.
Рисунок 6 – Выключатель нагрузки с гасительными устройствами газогенерирующего типа (BH) а – общий вид выключателя; б – гасительная камера
Как видно по рисунку, устройство основано на элементах трехполюсного разъединителя для внутренней установки. На опорных изоляторах разъединителя укреплены гасительные камеры. Но привод разъеденителя изменен для того, чтобы обеспечить достаточную скорость срабатывания при включении и отключении.
В положении “включено” ножи входят в гасительные камеры. Контакты разъединителя и скользящие контакты гасительных камер замкнуты. При отключении тока сначала отключаются контакты разъединителя, затем ток смещается через вспомогательные ножи в гасительные камеры. После этого размыкаются контакты в камере. Зажигаются дуги, которые гасятся в потоке газов, являющихся продуктами разложения вкладышей из оргстекла, находящихся в камере.
В положении “отключено” вспомогательные ножи находятся вне гасительных камер, обеспечивая достаточные изоляционные разрывы.
Заключение
Учитывая современные тенденции развития коммутационного оборудования, наиболее выгодными для использования являются элегазовые выключатели. Их основные достоинства обусловлены свойствами элегазов, т.к. при атмосферном давлении их диэлектрическая прочность в 3 раза больше, чем у воздуха, а при повышенном давлении больше, чем у трнасформаторного масла.
Также большими перспективами обладают и вакуумные аппараты благодаря большой скорости коммутации токов, малому весу и габаритам.
В современных условиях крайне важно уделять внимание вопросам модернизации оборудования или его замены. Для того, чтобы обеспечивать достаточную безопасность и стабильность работы систем необходимо своевременно обслуживать и заменять высоковольтное оборудование.
Виды, назначение и техническая характеристика высоковольтных выключателей
К основному электрооборудованию напряжением выше 1 кВ электростанций, сетей и систем относятся высоковольтные выключатели, разъединители, токоограничивающие реакторы, выключатели нагрузки, силовые трансформаторы, измерительные трансформаторы тока и напряжения, высоковольтные плавкие предохранители.
Выключатели являются важнейшим электрооборудованием распределительных устройств. Они представляют собой коммутационный аппарат, предназначенный для включения, отключения и повторного включения электрических цепей. Эти операции выключатели способны выполнять в нормальных режимах, а также при коротких замыканиях, когда ток может превосходить нормальный в десятки и сотни раз [12]. Выключатели имеют электромагнитный, пружинный и другой вид привода для неавтоматического и автоматического управления.
Вместе с соответствующими автоматическими устройствами выключатели обеспечивают отключение и включение генераторов, трансформаторов, линий в нормальном режиме, а также в случае их повреждения. Кроме того, высоковольтные выключатели применяются для изменения состояния высоковольтной линии «включено — выключено» с целью оперативного управления имеющейся системой электроснабжения и для отключения электрооборудования или участка электрической сети в аварийных и при необходимости в нештатных ситуациях.
Выключатели, разделяющие сборные шины на секции, называют секционными. В распределительных устройствах электростанций секционные выключатели, как правило, замкнуты. При повреждениях в зоне сборных шин они должны автоматически размыкаться вместе с другими выключателями поврежденной секции. В распределительных устройствах распределительных подстанций секционные выключатели при нормальной работе отключены, что делает работу секций шин независимой друг от друга, ограничивает ток короткого замыкания и упрощает релейную защиту электрической сети.
При повреждении одной из двух линий, питающих подстанцию, она отключается с обеих сторон релейной защитой, затем подается сигнал на работу устройства автоматического включения резерва (АВР) и включается секционный выключатель. После этого восстанавливается электроснабжение той части потребителей, которые потеряли питание при отключении поврежденной линии. Таким образом, питающие линии в нормальном режиме работают раздельно (секционный выключатель отключен) и резервируют друг друга при повреждении. Пропускная способность каждой линии должна быть рассчитана на обеспечение электроэнергией потребителей обеих секций.
Самый тяжелый режим для всех типов высоковольтных выключателей — коммутация токов короткого замыкания. И хотя эти режимы при надежной схеме питания достаточно редки, выключатели должны эффективно с ними справляться в условиях эксплуатации. Рост мощностей и классов напряжений энергосистем привел к увеличению значений токов коротких замыканий и скорости восстановления напряжения в них. Как следствие, разработчики и производители высоковольтных выключателей не только снизили время отключения токов короткого замыкания выключателей, но и повысили стойкость их работы во всех режимах и звеньях системы электроснабжения. Примером тому могут служить вакуумные и элегазовые выключатели.
К выключателям высокого напряжения предъявляются особые требования, они должны:
На электрических станциях, сетях и системах применяются выключатели различных типов и конструкций. Они имеют различные принципы гашения дуги, в них используются различные дугогасящие среды (сжатый воздух, трансформаторное масло, вакуум, элегаз и др.). Вначале преимущественное применение имели масляные выключатели с большим и малым объемом масла. В настоящее время более востребованными выключателями становятся вакуумные и элегазовые выключатели.
Все выключатели можно разделить на следующие виды (свое название они получили за состав среды гашения дуги между контактами выключателя, которая возникает при коммутации высоких напряжений):
Основными конструктивными частями выключателей всех типов являются [7]: токоведущие и контактные системы с дугогасительными устройствами, изоляционные конструкции, корпуса и вспомогательные элементы (указатели положения, газоотводы, предохранительные клапаны и др.).
УСТРОЙСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
Высоковольтные выключатели относятся к классу коммутационных устройств, использующихся в электрических сетях напряжением выше 1000 В.
Главным их отличием от других коммутационных аппаратов – разъединителей, отделителей, высоковольтных выключателей нагрузки, является способность разрывать электрические цепи при протекании аварийных сверхтоков.
Основу выключателя составляет его контактная система, особая конструкция которой и обеспечивает возможность коммутации токов большой величины вплоть до аварийных при номинальном напряжении сети, достигающем 1000 кВ и выше.
В 80-х годах прошлого века в рамках создания сверхмощного энергетического моста «Сибирь – Центр», а именно, для ЛЭП – 1150 кВ переменного тока «Экибастуз – Кокшетау» в Казахстане, НПО «Уралэлектротяжмаш» разработало и изготовило уникальные воздушные коммутаторы ВНВ-1150.
Проект в целом не оказался успешным, в настоящее время линия работает под напряжением 500 кВ, но, тем не менее, такое оборудование существует. Что касается электрических сетей постоянного тока, самая высоковольтная линия, соответственно и аппаратура, работающая на ней, имеет напряжение 1330 кВ. Линия находится в США и работает в сети «Pacific Intertie».
Назначение высоковольтных выключателей заключается в выполнения следующих функций:
К основным техническим параметрам коммутационный приборов относятся:
Для проверки рабочих параметров коммутационных аппаратов осуществляются испытания высоковольтных выключателей с использованием специальных приборов контроля.
ТИПЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
Основной задачей высоковольтного прибора коммутации является гашение электрической дуги при отключении электрической нагрузки. Для успешного выполнения этой функции применяются различные технологические решения. Базовый принцип классификации высоковольтной коммутационной аппаратуры основан на применяемых способах решения этой задачи.
В соответствии с этим принципом приборы коммутации могут относиться к одному из следующих типов:
МАСЛЯНЫЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
Существуют конструктивные разновидности аппаратов данного типа. Так, устройства, коммутация всех трёх фаз которых происходит в одном общем объёме, заполненном маслом, называются однобаковыми.
Такие конструкции характерны для масляных коммутаторов напряжением до 20 кВ. В другом, трёхбаковом варианте исполнения контакт каждой фазы находится в отдельной ёмкости с маслом.
Гашение дуги осуществляется благодаря изоляционным свойствам применяемого трансформаторного масла и особой конструкции контактов, создающих несколько разрывов в каждой фазе. Баковые конструкции характеризуются внушительными размерами масляных баков и большим объёмом заливаемого масла, которое кроме дугогашения играет роль основной изоляции.
Другая разновидность высоковольтных масляных аппаратов, представлена маломасляными или горшковыми моделями. Они более компактны и требуют значительно меньше масла, выполняющего исключительно дугогасительные функции. Роль основной изоляции играют твердотельные материалы – фарфор или полимеры.
Кроме этого, масло обладает гигроскопичностью, абсорбируя влагу из воздуха. В процессе эксплуатации требуется осуществление регулярного контроля качества масла путём проведения лабораторных анализов.
При отклонении рабочих характеристик масла от нормы необходимо производить процедуры его осушки, очистки и регенерации с использованием специализированного оборудования.
ВОЗДУШНЫЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
Применяются воздушные аппараты преимущественно в открытых распределительных устройствах (ОРУ) электрических подстанций. Связано это с их внушительными габаритами и необходимостью наличия компрессорного хозяйства с сетью воздуховодов высокого давления.
Воздушные приборы коммутации разделяются на два подтипа – аппараты с отделителем и без отделителя. В дугогасительной камере воздушных аппаратов первого подтипа располагаются основные контакты, разрывающие электрическую дугу.
В каждом из полюсов последовательно с дугогасительными контактами располагается отделитель – контакт, обеспечивающий разрыв полюса в отключенном положении.
При отключении привода воздушного аппарата открывается пневмоклапан, подающий воздух на приводные поршни дугогасительных контактов. Перемещение поршня вызывает их размыкание, а также открывает клапан, обеспечивающий поступление сжатой воздушной струи в дугогасительные камеры.
Создаваемое воздушное дутьё гасит дугу, после чего происходит разъединение контактов отделителя. После прекращения воздушной подачи дугогасительные контакты возвращаются в замкнутое состояние, и разрыв полюсов в отключенном положении обеспечивается только контактной группой отделителей.
В воздушных моделях без отделителей главная контактная группа выполняет функции как дугогашения, так и создания разрыва при отключении.
ВАКУУМНЫЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
В основе конструкции вакуумных высоковольтных коммутаторов лежит идея использования разрежённой воздушной среды не склонной к ионизации, для гашения электрической дуги, которая возникает при разрыве токовой цепи.
При высокой степени разрежения количество вещества, находящегося в вакуумной камере выключателя настолько мало, что горение электрической дуги может поддерживаться только за счёт эмиссии электронов с поверхности металлических контактов.
В результате гашение дуги в вакуумной камере происходит в течение первого полупериода при прохождении значения переменного тока через ноль.
Ключевыми элементами вакуумных коммутационных аппаратов являются вакуумные камеры, представляющие собой неразборные узлы.
Необходимый уровень разрежения воздуха внутри вакуумной камеры создаётся на заводе при её изготовлении и не требует корректировки в процессе эксплуатации. Это обстоятельство делает вакуумный вид коммутационной аппаратуры привлекательным с точки зрения удобства в эксплуатации.
Вакуумная коммутационная аппаратура обладает целым рядом преимуществ, среди которых:
ЭЛЕГАЗОВЫЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
Применение шестифтористой серы SF6, именуемой элегазом в качестве среды для гашения дуги позволило существенно уменьшить габариты дугогасительных камер и упростить конструкцию контактных групп элегазовых выключателей. Элегазовые коммутационные аппараты имеют баковую или колонковую конструкцию.
Элегазовая аппаратура наряду с вакуумной постоянно наращивает своё присутствие на рынке электротехнических устройств и относится к одному из самых перспективных направлений развития отрасли.
© 2012-2020 г. Все права защищены.
Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов
Высоковольтные выключатели
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.
По своему назначению эти устройства классифицируются следующим образом:
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:
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Масляные выключатели их типы основные характеристики
Основной характеристикой естественного освещения служит
Вакуумные выключатели 10 кВ технические характеристики
Преимущества вакуумных выключателей перед масляными
Токовременная характеристика автоматического выключателя