Выключатели высоковольтные элегазовые

В настоящее время за рубежом и в России созданы и применяются комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ) на напряжения 110-1150 кВ.

В таких РУ все электрические аппараты – выключатели, разъединители, заземлители, а также разрядники, токопроводы и измерительные трансформаторы – заключены в алюминиевую оболочку, заполненную инертным газом – элегазом (шестифтористой серой SF₆). Эти РУ комплектуются из стандартных элементов схемы электрических соединений с аппаратурой управления, контроля, сигнализации, измерений и блокировки, что позволяет собрать любую схему КРУЭ. Изоляция – элегаз и литые из смол изоляторы, служащие для фиксации токоведущих частей в герметичном корпусе. Герметичность алюминиевой заземленной оболочки и работа по замкнутому циклу обеспечивает безопасность и отсутствие выбросов горячих газов и пламени в атмосферу, а также заметного шума при отключениях.

В нормальном положении контакты выключателя замкнуты и ток проходит от верхнего токопровода к нижнему через главные контакты и компрессионный цилиндр (рис. 4.14).

При операции отключения подвижные части главного и дугогасящего контактов, а также компрессионный цилиндр и сопло сдвигаются в разомкнутое положение. Важно учитывать, что подвижные контакты, сопло и компрессионный цилиндр составляют один подвижный узел. Другими словами, процесс компрессорного дугогашения, применяемый в выключателях (серии HPL) компании АББ, имеет конструкцию с одноходовым движением для размыкания контактов.

Когда подвижный узел двигается в направлении разомкнутого положения контактов, клапан заполнения закрывается и элегаз начинает сжиматься между подвижным компрессионным цилиндром и неподвижным поршнем. Первыми разделяются главные контакты. Благодаря тому, что размыкание главных контактов происходит за время, достаточное до начала размыкания дугогасящих контактов, любая дуга будет зажигаться только между дугогасящими контактами в объеме, ограниченном геометрией сопла.

Когда начинают размыкаться дугогасящие контакты, между подвижным и неподвижным дугогаcящими контактами зажигается дуга. Во время горения дуги тело плазмы в некоторой степени блокирует движение элегаза через сопло, в результате чего в компрессорном объеме продолжает увеличиваться давление газа до того момента, когда токовая кривая проходит через нулевое значение и дуга становится сравнительно слабой. В этот момент поток сжатого под большим давлением элегаза вырывается из компрессионного объема через сопло и гасит дугу.

В разомкнутом положении расстояние между неподвижным и подвижным контактами выбрано достаточным для того, чтобы выдерживать нормированные уровни диэлектрической прочности промежутка.

При операции включения клапан наполнения открывается и элегаз может свободно проходить в компрессионный объем.

Следует отметить, что давление элегаза, необходимое для гашения дуги, поднимается чисто механическим способом. Таким образом, выключатели с компрессионным методом гашения нуждаются в достаточно мощном приводе, чтобы преодолеть создаваемое газом давление в сжимаемом объеме, которое необходимо для отключения номинальных токов КЗ, но при этом обеспечить определенную скорость движения контактов, чтобы в образующемся межконтактном изоляционном промежутке выдерживать без повторных пробоев восстанавливающееся на контактах напряжение.

В разомкнутом положении между неподвижным и подвижным контактами существует достаточный изоляционный промежуток, способный обеспечить номинальные уровни диэлектрической прочности.

Элегазовые выключатели обладают следующими достоинствами:

· высокая электрическая прочность и дугогасящая способность элегаза позволяют создать дугогасительное устройство на ток отключения 40 кА при напряжении 220 кВ на один разрыв при высокой скорости восстановления напряжения сети;

· элегаз позволяет повысить нагрузку токоведущих частей и уменьшить их массу за счет своих охлаждающих свойств;

· выключатели удобно использовать в элегазовых КРУЭ, в которых элегаз используется для изоляции;

· по сравнению с воздушными выключателями имеют меньший размер, массу;

· не требуют сжатого воздуха для гашения дуги;

· гашение дуги происходит в замкнутом объеме без выхлопа в атмосферу.

Недостатками элегазовых выключателей являются:

высокие требования к качеству заполняющего элегаза; работоспособность выключателя зависит от температуры окружающей среды и при понижении температуры ниже определенного значения выключатель может отказать в гашении; при давлении 0,35 МПа и плотности элегаза 28 кг/м³ предельная рабочая температура минус 40 °С, что затрудняет применение элегазовых выключателей при более низких температурах окружающего воздуха.

Расположение выключателей в ЗРУ улучшает условия работы выключателей и расширяет область их применения.

В воздушных выключателях гашение дуги происходит сжатым воздухом, а изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами.

Конструктивные схемы воздушных выключателей различны и зависят от их номинального напряжения, способа создания изоляционного промежутка между контактами в отключенном положении, способа подачи сжатого воздуха в дугогасительное устройство.

На электропневматической схеме выключателя ВВБ-110 (рис. 4.15) условно показан горизонтальный разрез дугогасительной камеры (кроме вспомогательных контактов). Расположение емкостного делителя 17также показано условно. На опорном изоляторе 3 укреплен металлический резервуар - дугогасительный модуль, внутри которого находятся подвижные контакты в виде ножей 14, закрепленных на траверсе, и неподвижные контакты 15 внутри металлических стаканов с прорезями для входа ножей. Неподвижные контакты находятся внутри металлических конфузоров 20, экранирующих ножи в отключенном положении и создающих направленный поток воздуха при отключении.

На вводах 18, изолированных эпоксидными втулками 19 и фарфоровой рубашкой, внутри камеры расположены шунтирующие резисторы 16 и вспомогательные контакты 21.

На рис. 4.15 выключатель в отключенном положении. Для включения подается командный импульс на электромагнит включении (ЭВ), который открывает пусковой клапан 25. Воздух из полости обратного клапана 26 и объема а промежуточного клапана 27 сбрасывается в атмосферу. Промежуточный клапан перемещается вверх и обеспечивает сброс воздуха из объема б клапана управления, который перекрывает доступ сжатому воздуху из резервуара 1 и обеспечивает сброс воздуха из объема в под поршнем дутьевого клапана и из полости г через полый шток 8. При этом за счет разности давлений под поршнем 10 и над ним контактная система идет на включение. Ролики фиксатора 12 переходят через выступ на штоке 13. Контактные ножи 14 входят в пальцевый неподвижный контакт 15. Одновременно через золотники 66сжатый воздух сбрасывается из полости д и запирающая шайба 7 под действием своей пружины перемещается к поршню 5.

При закрытии клапана 2обеспечивается сброс воздуха из-под поршня привода СБК 23. Вспомогательные контакты переводятся вположение выключено.

Вспомогательные контакты 21 включаются с некоторым запаздыванием по отношению к главным с помощью клапана 22.

Во включенном положении ток проходит по токоведущему стержню ввода через неподвижный контакт 15, нож 14, траверсу, нож и контакт второго разрыва во второй ввод.

Рис. 4.15 Электропневматическая и электрическая функциональная схема выключателя ВВБ - 110

Для отключения выключателя подается командный импульс на электромагнит отключения (ЭО), который открывает пусковой клапан 24. Сжатый воздух из резервуара через обратный клапан 26 заполняет объем а. Клапан 27 открывается, обеспечивая доступ сжатому воздуху в объем б, при этом клапан 2 соединяет импульсную трубу с резервуаром 1, Сжатый воздух поступает в полость б, поршень 5 вместе с шайбой 7 перемещается вверх. Движение поршня через полый шток 8 передается тарелке дутьевого клапана 9, поршню механизма траверсы 10 и через шток 13 траверсе с контактными ножами. Открывается дутьевой клапан, контакты размыкаются и возникает дута. Мощным потоком воздуха дута с рабочих контактов перебрасывается на противоэлектрод 11 и концы стаканов неподвижного контакта 15. Время гашения дуги не превышает 0,02 с.

В конце хода поршня 5 шайба 7 закрывает выход в атмосферу из полости д. Начинается переток воздуха из полости в в полость д через регулируемое отверстие в поршне, закрытое иглой 4. Когда давление в полости д увеличивается, поршень под действием своей пружины возвращается в исходное положение, а шайба остается прижатой в верхнем положении. Вместе с поршнем опускается тарелка 9, и дутьевой клапан закрывается.

Отключение вспомогательных контактов, разрывающих ток через шунтирующие сопротивления, происходит с запаздыванием по отношению к главным за счет подачи воздуха в клапан 22после того, как шайба 7 перекроет выход в атмосферу. Возникшая между контактами дуга гасится потоком воздуха, проходящего через полый подвижный контакт.

При подаче воздуха в импульсную трубу при отключении часть воздуха попадает под поршень привода 23и вспомогательные контакты переводятся в положение, соответствующее отключенному положению выключателя.

Выключатели серии ВВБ выпускаются на напряжение 35-750 кВ. Полюс выключателя ВВБ-220 имеет два дугогасительных модуля, расположенных один над другим на общем изолирующем основании; полюс ВВБ-330 имеет четыре модуля на двух изолирующих основаниях, полюс ВВБ-500 состоит из шести модулей на трех опорных колонках.

Воздушные выключатели имеют следующие достоинства:

2. быстродействие и возможность осуществления быстродействующего АПВ;

4. надежное отключение емкостных токов линии;

7. возможность создания серий из крупных узлов;

8. пригодность дли наружной и внутренней установки.

Недостатками воздушных выключателей являются:

4. трудность установки встроенных трансформаторов тока.

Предохранители выше 1000 В аналогичны рассмотренным выше, но работают при более тяжелых условиях гашения дуги. Это определяет их конструктивные особенности.

В современных конструкциях в основном применяется гашение дуги в узких каналах при высоком давлении (предохранители с мелкозернистым наполнителем) и гашение дуги при помощи автогазового или жидкостного дутья, рис. 4.16.

Предохранители серий ПК и ПКТ с мелкозернистым наполнителем (в виде кварцевого песка) состоят из герметичной фарфоровой трубки, армированной латунными контактными колпачками. Внутри трубки расположены медные посеребренные или плавкие константановые проволочные вставки. Для улучшения условий гашения дуги вставки должны иметь достаточно большую длину и малое сечение. Это достигается применением нескольких параллельных вставок в виде спиралей – пружин (ПК) или спиралей намотанных на ребристый керамический сердечник (ПК, ПКТ). Для уменьшения температуры плавления при перегрузках и увеличения токоограничивающего действия при коротких замыканиях на вставки напаивают оловянные шарики, создающие «металлургический эффект».

При расплавлении вставки дуга горит в узком канале, образованном испарившимся металлом плавкой вставки, между песчинками кварцевого песка. Тесное соприкосновение дуги с окружающим ее кварцем в условиях высокого давления, образовавшегося за счет паров металла, ускоряет ее гашение. Предохранители ПК и ПКТ имеют указатели, которые выбрасываются специальной пружиной из трубки при перегорании вставки.

При перегорании предохранителя в момент испарения «взрыва» пары металла обладают свойствами диэлектрика, вследствие чего ток мгновенно обрывается и могут возникнуть перенапряжения [до (4,5–5) U _ф], способные пробить газовый промежуток. Для снижения перенапряжения применяют вставки, состоящие из двух последовательно соединенных вставок разных сечений. Вначале перегорает вставка с меньшим сечением, потом вставка с большим сечением. Это приводит к некоторому замедлению отключения и снижению перенапряжения.

Предохранители серии ПК предназначены для защиты силовых цепей напряжением до 35 кВ, их изготовляют на номинальные токи до 400 А и мощность отключения S _отк=200 тыс кВА (S _отк=

U _ном I _отк)

Предохранители серии ПКТ предназначены для защиты измерительных трансформаторов напряжением до 35 кВ, они имеют мощность отключения 1000 MBА и более.

Рис. 4.16 Высоковольтные предохранители ПК и ПКТ:

1 – крышка; 2 – кварцевый песок; 3 – плавкая ставка; 4 – кожух;

Рис. 4.17. Предохранители с автогазовым гашением дуги (стреляющие):

1 – патрон; 2 – плавкая вставка; 3 – металлическая проволока; 4 – гибкий проводник; 5 – наконечник; 6 – скоба; 7 – контактная скоба; 8 – держатель; 9 – штыревой изолятор

Предохранители с автогазовым, газовым и жидкостным гашением дуги выполняют с короткой плавкой вставкой, которая состоит из медной токоведущей и стальной удерживающей частей (рис. 4.17). После перегорания сначала медной, а затем стальной части дуговой промежуток удлиняется с помощью пружин или давления образующихся газов. Дуга втягивается в дугогасящую или газогенерирующую среду и под действием газового или жидкостного дутья гаснет.

В стреляющих предохранителях типа ПСН, используемых в установках 10, 35 и 110 кВ, дуговой промежуток, возникающий при сгорании плавкой вставки, удлиняется пружиной ножа, а дуга затягивается в канал газогенерирующей трубки и гасится мощным продольным дутьем газов, выбрасываемых из трубки со световым и звуковым эффектом.

Разъединитель - это коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током (холостой ход силовых трансформаторов ограниченной мощности, зарядный ток коротких воздушных и кабельных линий и т.п.), рис. 4.18.

Рис. 4.18 Внешний вид трехполюсного разъединителя рубящего типа РВ-10/600

Основное назначение разъединителя – изолировать участок цепи на время ремонта электрооборудования и при необходимости заземлить. Разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенными в ремонт.

Поэтому в конструкции разъединителя обычно кроме рабочих ножей предусматривают заземляющие ножи с одной или двух сторон. В некоторых схемах электрических соединений используют разъединители для изменения схемы установки путем переключения отдельных цепей, находящихся под напряжением, если эти переключения не сопровождаются разрывом тока и возникновением дуги на контактах разъединителя.

Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, так как контактная система их не имеет дугогасительных устройств и в случае ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может привести к междуфазному КЗ и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Перед операцией с разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем.

Однако для упрощения схем электроустановок допускается:

· использовать разъединители для производства следующих операций: отключения и включения нейтралей трансформаторов и заземляющих дугогасящих реакторов при отсутствии в сети замыкания на землю;

· зарядного тока шин и оборудования всех напряжений (кроме батарей конденсаторов);

· нагрузочного тока до 15 А трехполюсными разьединителями наружной установки при напряжении 10 кВ и ниже;

· разъединителем разрешается также производить операции, если он надежно шунтирован низкоомной параллельной цепью (шиносоединительным или обходным выключателем);

· разъединителями и отделителями разрешается отключать и включать незначительный намагничивающий ток силовых трансформаторов и зарядный ток воздушных и кабельных линий.

· Разъединители играют важную роль в схемах электроустановок, от надежности их работы зависит надежность работы всей электроустановки, поэтому к ним предъявляются следующие требования:

· создание видимого разрыва в воздухе, электрическая прочность которого соответствует максимальному импульсному напряжению;

· электродинамическая и термическая стойкость при протекании токов КЗ;

· четкое включение и отключение при наихудших условиях работы (обледенение, снег, ветер).

Конструкции разъединителей различных типов отличаются характером движения ножа и устройством основного элемента - контактов, которые должны надежно работать при номинальном режиме и обладать стойкостью при КЗ В разъединителях применяют высокие контактные нажатия. Для обеспечения их термической и динамической стойкости используют электромагнитные и электродинамические компенсаторы.

Разъединители по числу полюсов могут быть одно- и трехполюсными, по роду установки – для внутренних и наружных установок, по конструкции – рубящего, поворотного, катящегося, пантографического, полупантографического и подвесного типа, рис. 4.19.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: