Ikea73.ru

IKEA Стиль
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип работы вакуумного выключателя

Принцип работы вакуумного выключателя

Вакуумные выключатели предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока (частота 50 Гц), номинальным напряжением до 10 кВ с изолированной, компенсированной, заземлённой через резистор или дугогасительный реактор нейтралью. они предназначены для установки в новых и реконструируемых комплектных распределительных устройствах станций, подстанций и других устройств, осуществляющих распределение и потребление электрической энергии во всех отраслях народного хозяйства, в том числе нефтегазодобывающей и перерабатывающей, нефтехимической, химической, горнорудной и др. отраслях.

2. Устройство и принцип действия

Вакуумные выключатели предназначены для совершения коммутационных операций в электроснабжающих сетях высокого напряжения. Конструктивно вакуумный выключатель состоит из трех отдельных полюсов или колонок (по одной на каждую фазу). Все колонки устанавливаются на одном приводе посредством опорного изолятора из полимера, фарфора или текстолита. У каждой из них имеются два вывода для подключения ошиновки. Устройство состоит из двух контактов, подведенных под соответствующие потенциалы полюсов.

Один из них выполняется подвижным, а второй – стационарным, как и в других типах выключателей. Силовые контакты вакуумного выключателя располагаются внутри герметичной камеры, способной сохранять вакуум в течение длительного периода времени. Для чего в состав камеры включаются специальные металлические сплавы и керамические добавки.

Для постоянного поддержания состояния сильно разреженной газовой среды, внутри вакуумной камеры, устройство комплектуется сильфонным компонентом. Он исключает возможность проникновения воздуха или другого газа внутрь вакуумной камеры.

Конструкция вакуумного выключателя

Рисунок 2 – Конструкция вакуумного выключателя

Общий вид вакуумного выключателя

Конструктивные особенности

Каждая модификация низковольтного и высоковольтного вакуумного выключателя различается по своей компоновочной схеме. Это связано с работой при разном номинале значения тока и напряжения. Производители тоже не остаются в стороне. Каждый реализует свои инновационные идеи в железе, что сказывается на комплектности аппарата дополнительными элементами и компоновке. Мы же не будем разбираться в , а посмотрим на конструкцию аппарата в целом и разберемся, как он устроен и работает.

Выключатель состоит из общего корпуса с приводом коммутации, на котором закреплены 3 полюса силовых цепей. Внутри каждого установлена герметичная вакуумная камера, состоящая из контактной группы и специальных экранов, защищающих внутренние изолирующие поверхности от металлического налета, вследствие эрозии контактов.

Контактная система включает 2 элемента: неподвижный контакт, жестко закрепленный к нижнему фланцу, и подвижный, соединенный с верхним фланцем так, что герметичность вакуумной дугогасительной камеры не нарушается.

Принцип действия выключателя сводится к размыканию подвижных контактов трех полюсов одновременно посредством приводного пружинного механизма вручную или автоматически. Управление происходит по стандартным релейным схемам либо посредством электронных блоков коммутации. Эти элементы могут устанавливаться непосредственно на корпусе выключателя или сделаны в выносном исполнении в виде специальной панели (пульта) или шкафа.

Конструкция вакуумного выключателя включает два элемента: подвижный и неподвижный контакты. Устройство оснащается тремя полюсами, на каждом из которых имеются пофазно установленные электромагнитные приводы. Эти приводы монтируются на одном основании.

Читать далее: Грунтовка бетоноконтакт кнауф технические характеристики

Размещенные внутри прибора фазные приводы соединяются друг с другом за счет вала, который осуществляет синхронизацию фаз и защищает от неполных фаз. Кроме того, вал предназначен для механической блокировки расположенных поблизости распределительных систем и управления индикацией расположения контактов.

В качестве примера рассмотрим особенности вакуумного выключателя от (серия BB/TEL).

  1. Вакуумная камера с функцией дугогашения.
  2. Основание.
  3. Крышка.
  4. Вал синхронизации.
  5. Дополнительные контакты.
  6. Блокировочная тяга.
  7. Привод.
  8. Узел блокировочный торцевой.

На рисунке видно, что вакуумный выключатель нагрузки включает в себя три полюса, которые имеют пофазно встроенные приводы электромагнитного типа. Приводы установлены на общем основании. Все приводы соединяются друг с другом при помощи вала.

Особенности одного из полюсов с номинальным током 2 тысячи ампер показаны на рисунке ниже.

  1. Вывод в верхней части.
  2. Дугогасящая камера, вмонтированная в полые изоляторы. Подвижные контакты за счет изоляционных тяг скреплены жестким соединением с приводами.
  3. Дополнительные контакты.
  4. Кулак.
  5. Блокировочная тяга.
  6. Вал синхронизации.
  7. Электромагнитный вал, оснащенный защелкой на магните.
  8. Пружина для прижатия контактов.
  9. Пружина отключения контактов.
  10. Приводной якорь.
  11. Кольцевой магнит.
  12. Приводная катушка.
  13. Плоский привод.
  14. Тяговый изолятор.
  15. Опорное изолирующее устройство.
  16. Нижний вывод.

Магнитный привод может располагаться в одном из двух положений: «включено» или «выключено». Закрепление якоря в указанных положениях осуществляется без использования механических щеколд. Фиксация возможна благодаря упругой пружине в положении «выключено» и кольцевому магниту в положении «включено». Подключение и отключение производится за счет передачи управляющих импульсов разнополярных напряжений на обмоточную катушку привода.

3. Принцип гашения электрической дуги

При разрыве контактов между поверхностями возникает ионизация пространства. В вакуумных выключателях применяется технология, отличная от воздушных и масляных. Основной принцип основан на том, что в идеальном вакууме отсутствует какое-либо вещество, способное выделять заряженные частицы. Поэтому в момент разделения контактов, из-за разности потенциалов, единственным источником ионизации являются пары раскаленного металла. Они продолжают движение между контактными поверхностями, но при переходе синусоиды электрического тока через ноль, заряженные частицы утрачивают энергию для ионизации и перемещения и их место занимает пустое пространство с высокой электрической плотностью и дуга рвется. Ионы металлов примыкают к ближайшей поверхности – контактам или стенкам камеры. Такой принцип действия позволяет сократить время на прекращение горения дуги и предоставляет ряд преимуществ, в сравнении с другими типами коммутационных аппаратов. Однако чрезмерные коммутационные перенапряжения могут привести к деформации поверхности, что будет препятствовать нормальному замыканию контактов, увеличит переходное сопротивление и вызовет перегрев внутри вакуумной камеры.

Читайте так же:
Выключатели рядом с кухней

Способ гашения дуги

Работа выключателя основана на определенных физических процессах, независимо от номинала напряжения аппарата. Рассмотрим подробную схему функционирования.

Оба контакта работают в вакуумной среде, достигаемой за счет удаления газов из дугогасительной камеры. Благодаря этому достигается высокая диэлектрическая прочность. Во время отключения аппарата приводом, между контактами образуется вакуумный зазор. При размыкании поверхностей появляется металлический пар, через который продолжает протекать электрический ток нагрузки. Под действием высокого напряжения, ионы металла движутся в одном направлении, и нагреваются до состояния плазмы.

Выключатель работает на переменном токе, который меняет свое направление по синусоидальному закону. При его нулевом значении происходит угасание дуги, а ионы металла больше не выделяются и оседают на поверхностях контакта или электростатических экранах дугогасительной камеры. Одновременно, в промежутке между контактами образуется вакуум, который препятствует дальнейшему протеканию тока нагрузки и в следующий полупериод синусоиды дуговой разряд не может возникнуть.

Читать далее: Регулировка температуры батарей отопления отопления

Благодаря такому принципу работы, обеспечивается хорошее быстродействие, а разрушение контактов при разряде минимальное.

4. Преимущества и недостатки вакуумных выключателей

  • Небольшие габариты, в сравнении с масляными и воздушными выключателями.
  • Возможность быстрой замены, особенно в выкатных ячейках.
  • Сравнительно низкий уровень шума.
  • Экологичность.
  • Не требуют периодической компенсации уровня рабочей среды, снижая объемы работ по обслуживанию к минимуму.
  • Высокая надежность.
  • Возникновение перенапряжения при отсекании малых индуктивных токов.
  • Малый коммутационный ресурс отключения аварийных токов.

Преимущества

Все свои положительные качества вакуумные выключатели проявляют в электроустановках, где совершается большое количество коммутаций. Поэтому аппараты работают особо эффективно в системах управления трансформаторов и электродвигателей.

• Высокая надежность по сравнению с масляными или воздушными выключателями. Что это значит? Количество отказов вакуумных выключателей существенно ниже, чем у вышеупомянутых коммутационных устройств. Это с уверенностью можно назвать главным преимуществом.

• Длительный срок эксплуатации. Выключатель способен прослужить 25 лет, после чего его заменяют новым.

• Быстродействие. Причина этому — более серьезный показатель вакуума на пробой электрическим током, чем масло или воздушная среда. Поэтому ход контактов дугогасительной камеры у выключателя составляет всего 6—10 мм, против 100 мм у масляных моделей. Скорость срабатывания около 2 мс, то есть, очень быстро. Вдобавок вакуумная конструкция обладает длительным механическим ресурсом.

• Низкие эксплуатационные расходы. Это обусловлено дугогосящей средой. В тех же воздушных или масляных выключателях есть необходимость в пополнении оной. Вакууму ничего подобного не нужно. Полюса изготавливаются в герметичном и неразборном исполнении.

• Относительная простота конструкции. Нет дополнительных элементов в виде масляных баков или компрессорных установок, за которыми требуется постоянно следить и обслуживать.

• Выключатель справляется со своими функциями одинаково эффективно независимо от ориентации в пространстве.

Читать далее: Подключение двойного выключателя нормы и схемы инструктаж по монтажу

• Высокая коммутационная стойкость. Выключатель без ревизии и ремонта способен выдержать до 20 тыс. отключений с рабочей величиной токов и до 200 отключений при токе КЗ (ресурс зависит от конкретной модификации аппарата и величины тока КЗ). Ни один вид выключателей не способен обеспечить такой рабочий срок без профилактических мероприятий.

• Удобство ремонта и обслуживания. Вся конструкция построена по блочному принципу. Один заменяется на другой без необходимости разбора и восстановления.

• Малые габариты. При одних и тех же рабочих значениях токов и напряжений, размеры и масса вакуумного выключателя будут существенно меньше, чем аналогов.

• Безопасность. Отсутствие утечек масла или газа определяют высокую степень пожарной и экологической безопасности коммутационного аппарата. Срабатывает вакуумный выключатель тише, нежели воздушник. Последний «бьет» очень громко, как выстрел ружья, который слышно за 500 м.

Особенности выбора

Ввиду наличия высокого спроса на такой вид выключателей, их производство налажено огромным количеством независимых компаний. Это порождает различие конструкций, технических характеристик, а значит, вынуждает использовать определенные критерии выбора:

  • Номиналы напряжения, мощности, сопротивления.
  • Значения токов отключения, динамической устойчивости.
  • Номинал теплового импульса сети.
  • Принцип работы бортового микропроцессора.
  • Входные/выходные значения сигнала.

Сферы применения вакуумных выключателей

  • В распределительных электроустановках электрических станций и подстанций.
  • В металлургии для питания печных трансформаторов, снабжающих оборудование для выплавки стали.
  • В нефтегазовой и химической промышленности на пунктах перекачки, переключающих пунктах и трансформаторных подстанциях.
  • Для работы первичных и вторичных цепей тяговых подстанций на железнодорожном транспорте, осуществляет питание вспомогательного оборудования и не тяговых потребителей.
  • На горнодобывающих предприятиях для питания комбайнов, экскаваторов и других видов тяжелой техники от комплектных трансформаторных подстанций.

Выводы

Вакуумные выключатели с номинальным напряжением 6, 10 и 35 кВ являются одним из наиболее востребованных сегодня типов коммутационного оборудования высоковольтных сетей. Они более надежны в эксплуатации, долговечны и безопасны для обслуживающего персонала и окружающей среды. Вакуумные выключатели от других видов устройств отличаются относительной простой и надёжной структурой. Поэтому этот вид оборудования служит длительное время без особых нареканий.

Ресурс естественного износа определяется числом операций, равным не менее 20000. При условии своевременного производства технического обслуживания этот ресурс возрастает на 5-10%. Между тем, техническое обслуживание ВВ ограничивается небольшим количеством лёгких операций.

Область применения


Вакуумные выключатели являются представителями нового поколения среди коммутационной высоковольтной аппаратуры. Они более эффективны, экономичны по сравнению с традиционными воздушными и электромагнитными выключателями. Как показывает статистика, доля их применения в сетях с напряжением от 6 до 10 и даже 35 кВ стабильно растет. Так, например, высоковольтные линии в Китае практически полностью строятся вокруг таких коммутаторов. В развитых странах Евросоюза их доля превышает две трети. Такое соотношение достигается за счет более надежной, а главное, долговечной конструкции (паспортный показатель достигает 20 лет). Они довольно неприхотливы в обслуживании и эксплуатации, не требуют регулярной очистки, то есть, снижают амортизационные капиталовложения.

Читайте так же:
Как сделать нефиксируемый выключатель

«Высоковольтный союз»: вакуумные выключатели 6‑10 кВ

Энергетика 8756

«Высоковольтный союз» выпускает широкий спектр коммутационных аппаратов классов напряжения 6; 10; 27,5 и 35 кВ общепромышленного применения, а также 110 кВ для электрометаллургии. Основу линейки 6‑10 кВ составляют вакуумные выключатели серий ВР и ВРС – современные коммутационные аппараты, перекрывающие практически весь спектр токовых нагрузок. В основу конструкции выключателей положены единые принципы – применение электромагнитного привода «электромагнитная защелка» и литых из эпоксидного компаунда полюсов.

Первые разработки и опытные образцы вакуумных выключателей появились еще в конце 70‑х. Ряд недостатков конструкции существенно замедлил внедрение новых аппаратов. Состав материала контактов первых вакуумных камер не обеспечивал быстрой конденсации плазмы паров металла в камере, вследствие чего существовала вероятность повторного зажигания дуги с сопутствующей эскалацией напряжения, даже при выполнении относительно простых коммутационных задач. Появление современных ОПНов сняло актуальность этой проблемы. Но, единожды проявившись, она породила недоверие к новой технике со стороны электротехников, публики априори консервативной.

Второй причиной недовольства эксплуатационников стали перенапряжения, вызываемые большим срезом тока в первых сериях вакуумных выключателей при отключении индуктивной нагрузки. В этих моделях в контактах применялся вольфрам. Преимущество тугоплавкости вольфрама и малая истираемость контактов нивелировались высоким контактным сопротивлением и быстрым спаданием плотности паров металла при подходе тока к нулю. Возникал срез тока и, соответственно, перенапряжение на индуктивную нагрузку. Проблему удалось решить применением сплавов на основе меди, легированной добавками, например хромом. Современные вакуумные выключатели по своим характеристикам не уступают другим типам выключателей, имеют повышенный коммутационный ресурс и неприхотливы в эксплуатации.

Предприятия «Высоковольтного союза» вот уже почти полвека производят коммутационные аппараты среднего класса напряжения (выключатели 10 кВ – с 1958 года, выключатели 35 кВ – с 1964 года). За это время более миллиона выключателей 6‑35 кВ были поставлены во многие страны Европы, Азии и Африки.

Производство вакуумных выключателей было освоено еще в 1991 году (серии ВВЭ-10 и ВВ‑10). В 2000‑2001 годах разрабатывается конструкция и налаживается серийное производство вакуумных выключателей серии ВР с литыми из эпоксидного компаунда полюсами на номинальные токи до 3150 А и токи отключения до 40 кА (в том числе и для АЭС с ударным током 128 кА). В 2004 году в связи с освоением производства нового поколения КРУ серий КУ10С и КУ6С начато производство вакуумных выключателей серии ВРС.

Вакуумные выключатели серии ВР применяются для коммутации любых видов нагрузки при номинальных токах до 3150 А и токах отключения до 40 кА. Выключатели данной серии применяются во вновь возводимых РУ, но особенно широко для реконструкции устаревших КРУ и КСО по программе Ретрофит. Выключатели ВР1 – наиболее часто применяемые коммутационные аппараты, используются как в промышленности, так и коммунальными энергетиками. Выключатель ВР0 представляет собой «облегченную» версию ВР1 и ориентирован на применение в малонагруженных сетях, например в сельском и коммунальном хозяйстве и на небольших предприятиях. Выключатели ВР2 и ВР3 применяются в условиях больших токовых нагрузок в промышленности. Конструктивно ВР3 выпускается в виде выкатного элемента. Выключатели серии ВР6 применяются в сетях электрогенерации и предприятий угольной отрасли. Выключатели ВР6В и ВР6К выпускаются в виде выкатных элементов и используются для замены устаревших электромагнитных выключателей на атомных и тепловых электростанциях.

Серия ВРС – новое поколение вакуумных выключателей – запущена в производство в 2004 году. Выключатели данной серии применяются для коммутации любых видов нагрузок на напряжении 6‑10 кВ при номинальных токах до 3150 А и токах отключения до 40 кА. Выключатели устанавливаются в новых КРУ с расположением выдвижного элемента в средней части шкафа. Конструктивно выключатели ВРС схожи с выключателями серии ВР, имеют стандартные унифицированные корпуса и модифицированный электромагнитный привод. Помимо систем управления и защиты, в корпусе выключателя может быть смонтирован блок диагностики и он-лайн контроля параметров работы выключателя и соответствующий интерфейс (функция «умный выключатель»).

Конструктивные принципы

В вакуумных выключателях «Высоковольтного союза» применяются современные вакуумные камеры производства Siemens. Электрическая дуга при коммутации горит в парах металла, испаряющегося в вакууме с поверхности контактов‑электродов. Дуга мягко гасится при естественном переходе тока через ноль, при этом исключается возможность возникновения перенапряжений при коммутации большинства видов нагрузок.

Для удержания контактов выключателя во включенном или выключенном положении используется энергия мощных постоянных магнитов. Фиксация происходит за счет использования принципа «магнитной защелки», а именно: замыкания магнитной цепи включения или отключения якорем, который механически связан с подвижным контактом вакуумной камеры. Привод управляется универсальным электронным блоком управления, расположенным непосредственно в корпусе выключателя.

Важной составляющей производственной программы «Высоковольтного союза» является производство вакуумных выключателей 6‑10 кВ для замены устаревших маломасляных и электромагнитных выключателей в КРУ и КСО прежних лет выпуска. Разработанная специалистами предприятия программа Ретрофит включает разработку комплектов монтажных частей, модулей и выкатных элементов Ретрофит, которые позволяли бы адаптацию вакуумных выключателей серии ВР в разнообразных типах КРУ и КСО. В настоящее время имеется свыше двух сотен готовых решений, позволяющих осуществить эффективную модернизацию КРУ, БРУ и КСО различных лет выпуска. Более подробно эта тема будет освещена в одном из последующих номеров «Энергетики и промышленности России».

Читайте так же:
Автоматического выключателя с защитой от сверхтоков

Новые выключатели 35 кВ

В апреле (№ 4) «Энергетика и промышленность России» подробно рассматривала решения «Высоковольтного союза» на напряжения 27,5 и 35 кВ. Однако время не стоит на месте. Линейка вакуумных выключателей 35 кВ обогатилась новым аппаратом. Выключатель серии ВР35НТ с «сухой» кремний-органической изоляцией полюсов и современным пружинным приводом был создан совместными усилиями конструкторов РЗВА и НТЭАЗ, которые с октября прошлого года работают совместно в составе «Высоковольтного союза».

ВАКУУМНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Вакуумные выключатели, в которых гашение дуги осуществляется в высоком вакууме, примерно 10 -4 Па. В момент расхождения контактов дугогасительной камеры (ДГК) площадь их соприкосновения уменьшается, плотность тока резко возрастает, металл контактов плавится и испаряется в вакууме. При этом между контактами образуется проводящий мостик, состоящий из паров металла электродов. Загорается так называемая вакуумная дуга, которая гаснет при первом же переходе тока через нуль. Электрическая прочность вакуума восстанавливается очень быстро, так как малая плотность газа в ДГК выключателя обуславливает исключительно высокую скорость диффузии электри-

Рис. 5.13. Вакуумная дугогаситель­ная камера КДВ-10-1600-20 1 – рабочие контакты; 2 – дугогасительные контакты; 3 – зазоры; 4, 5 – токоведущие стержни; 6 – верхний фланец; 7 – сильфон; 8, 9 – экраны; 10 – керамический корпус; 11 – кре­пежное кольцо; 12 – корпусческих зарядов из ствола дуги. Уже через 10 мксек после перехода тока через нуль электрическая прочность вакуума достигает своего полного значения 100 МВ/м. Электрическая прочность вакуумного промежутка во много раз больше, чем воздушного при атмосферном давлении. Это свойство используется в вакуумных дугогасительных камерах КДВ (рис. 5.13). Рабочие контакты 1 имеют вид полных усеченных конусов с ради­альными прорезями. Такая форма контактов при размыкании со­здает радиальное электродинамическое усилие, заставляющее пе­ремещаться дугу через зазоры 3 на дугогасительные контакты 2. Ма­териал контактов подобран так, чтобы уменьшить количество ис­паряющегося металла. Вследствие глубокого вакуума (10 -4 – 10 -6 ) происходит быстрая диффузия заряженных частиц в окружающее пространство, и при первом переходе тока через нуль дута гаснет. Подвод тока к контактам осуществляется с помощью медных стержней 4 и 5. Подвижный контакт крепится к верхнему фланцу 6 с помощью сильфона 7 из нержавеющей стали. Металлические экраны 8 и 9 служат для выравнивания электрического поля и для защиты керамичес-

кого корпуса 10 от напыления паров металла, образующихся при горении дуги. Экран 8 крепится к корпусу ка­меры с помощью кольца 11. Поступательное движение верхнему контакту обеспечивается корпусом 12. Ход подвижного контакта составляет 12 мм.

На основе рассмотренной выше вакуумной дутогасительной камеры выпускаются выключатели напряжением 6 – 110 кВ с но­минальным током до 3200 А и током отключения до 40 кА.

Вакуумные выключатели 6 – 10 кВ широко применяются для замены маломасляных и электромагнитных выключателей в КРУ, для чего они комп­лектуются на выкатных тележках 1 (рис. 5.14).

Дугогасительная камера 7 укреплена на токовыводах в изо­ляционном каркасе 6 и системой рычагов связана с приводом. При включении сначала происходит заводка пружинно-моторного привода до положения «Готов». После этого подается сигнал на включение на ИДУУ (индукционно-динамическое устройство управления), которое, разряжа­ясь, сбивает удерживающую за­щелку на приводе, пружины по­ворачивают кулачковый вал 9, который воздействует на рычаг вала выключателя. Вал, повора­чиваясь, через систему рычагов и изоляционные тяги 3 воздей­ствует на подвижный контакт КДВ, выключатель включается. Отключение производится кноп­кой отключения 10, которая

Рис. 5.14. Выключатель вакуумный ВБП-С-10-31,5/1600УЗ 1 — выкатная тележка; 2 — рама; 3 — изоляционные тяги; 4 — узел поджатия; 5 — токовыводы; 6 — изоляционный каркас; 7 — вакуумная дугогасительная камера (КДВ); 8 — пружинно-моторный привод; 9 — кулачковый вал привода; 10 — кнопка отключения; 11 — блок защелок; 12 — блок сигнализации; 13 — отключающая пружина; 14 — буфер; 15 — вал выключателя; 16 — индукционно-динамическое устройство управления (ИДУУ)вы­бивает удерживающую защелку, а отключающая пружина 13 через систему рычагов возвращает под­вижный контакт камеры в отключенное состояние. Управление выключателем может осуществляться вручную или дистанционно. Рассмотренный выключатель может отключать и включать ток КЗ 31,5 кА, полное время отключения 0,04 с, время включения 0,03 с. Коммутационный ресурс: число циклов В – tп – О номинального тока равно 30000, число циклов В и О тока отключения – 50. Срок службы до среднего ремонта составляет 15 лет. Выключатель ВБП — быстродействующий, устанавливается в ячейках КРУ секционных и на вводах в совокупности с быстро­действующим АВР и служит для замены маломасляных выключа­телей,

отслуживших свой срок в ячейках КРУ: К-ХII К-ХШ, K-XXVI, К-37, КВЭ, КВС и КСО всех типов.

Для этих же целей освоен выпуск выключателей вакуумных ВB-TEL производственным объединением «Таврида-электрик». На рис. 3.15 показан разрез по одному полюсу и общий вид вакуум­ного выключателя BB-TEL-10/1000. Выключатель состоит из трех полюсов на одном основании (см. рис. 5.15, а). Якори 8 привод­ных электромагнитов соединены между собой валом 11.

Читайте так же:
Крышка отсека концевых выключателей

В разомкнутом положении контакты выключателя удержива­ются отключающей пружиной 9 через тяговый изолятор 5. При подаче сигнала «Вкл» подается питание в катушку электромагни­та 10; якорь 8, сжимая отключающую пружину, перемещается вверх вместе с тяговым изолятором и подвижным контактом 3, который замыкается. В это время кольцевой магнит 7 запасает маг­нитную энергию, необходимую для удержания выключателя во включенном положении, а катушка 10 постепенно обесточивает­ся, после чего привод оказывается подготовленным к операции отключения.

Во включенном положении выключатель удерживается силой магнитного притяжения якоря 8 к кольцевому магниту 7 так на­зываемой «магнитной защелкой», при этом энергии из внешней цепи не потребляется.

При подаче сигнала «Откл» блок управления подает импульс противоположного направления в катушку 10, размагничивая магнит и снимая привод с магнитной защелки. Под действием пружин 6 и 9 якорь 8 перемещается вниз вместе с тяговым изоляторов и подвижным контактом 3, выключатель отключается. Возможно ручное отключение кнопкой 3 (см. рис. 5.15, б)

Выключатели данной серии применяются для замены выключателей в ячейках КРУ, а также для вновь разрабатываемых камер КСО и КРН.

Вакуумные выключатели устанавливаются для управления трансформаторами сталеплавильных печей, тяговых подстанций, насосных, на мощных экскаваторах. Отключение мощных синх­ронных двигателей вызывает срез тока при быстром разрыве цепи, отключение малых индуктивных токов может привести к пере­напряжению, поэтому вакуумные выключатели снабжаются встро­енными ограничителями перенапряжений (ОПН) или предусматривает­ся установка ОПН.

Для замены выключателей, выработавших коммутационный ре­сурс, фирма АББ поставляет вакуумный выключатель VM2GT, ко­торый может устанавливаться на выкатных тележках КРУ (К-104, КМВ, КРУ2-10, К-ХШ).

Рис. 5.15 Вакуумный выключатель ВВ-ТЕL-10-1000

а – конструктивная схема полюса: 1 — неподвижный контакт ВДК, 2 — вакуумная дугогасительная камера (ВДК), 3 — подвижный контакт ВДК, 4 — гибкий токосъем, 5 — тяговый изолятор, 6 — пружина поджатия, 7 — кольцевой магнит, 8 – якорь, 9 — отключающая пружина, 10 – катушка, 11 – вал, 12 — постоянный магнит, 13 — герконы (контакты для внешних вспомогательных цепей); б – общий вид выключателя: 1,2 – подключение главных цепей, 3 – кнопка ручного отключения, 4 – заземление, 5 — подключение вторичных цепей.

Преимущества вакуумных выключателей: простота конструкции, высокая степень надежности, высокая коммутационная износостойкость, малые размеры, пожаро- и взрывобезопасность, отсутствие загрязнения окружающей среды, малые эксплутационные расходы.

Недостатки вакуумных выключателей:сравнительно небольшие номинальные токи и токи отключения, возможность коммутационных перенапряжений.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.004 с) .

Что такое высоковольтный выключатель

Высоковольтными выключателями – называют коммутационные аппараты, производящие оперативное включение или отключение отдельных линий и электрического оборудования при нормальном или аварийном режиме, управляемых вручную, дистанционно или автоматически. Рассмотрим конструктивные особенности данных устройств, выпускаемые разновидности, порядок проверки и технического обслуживания.

элегазовый-110-кв-и-ваккум-

Элегазовый колонковый выключатель 110 кВ(слева) и Вакуумный выключатель 10 кВ(справа)

Производится несколько разновидностей выключателей, отличающихся конструктивным устройством и характеристиками. Далее – детальнее о различных видах данного оборудования. Каждый вид выключателя отличается по величине напряжения, номинальному току и току отключения(Iкз).

По способу гашения дуги:

  • Элегазовые выключатели (баковые и колонковые),
  • Вакуумные выключатели,
  • Масляные выключатели (баковые и маломасляные),
  • Воздушные выключатели,
  • Автогазовые выключатели,
  • Электромагнитные выключатели,
  • Автопневматические выключатели.
  1. Сетевые выключатели на напряжения от 6 кВ и выше, применяемые в электрических цепях (кроме цепей электрических машин и электротермических установок) и предназначенные для пропускания и коммутирования тока в нормальных условиях работы цепи, а также для пропускания в течение заданного времени и коммутирования тока в заданных ненормальных условиях, таких как условия короткого замыкания.
  2. Генераторные выключатели на напряжения от 6 до 20 кВ, применяемые в цепях электрических машин (генераторов, синхронных компенсаторов, мощных электродвигателей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в пусковых режимах и при коротких замыканиях. Отличаются, как правило, большими значениями номинального тока (до 10000 А) и тока отключения.
  3. Выключатели на напряжение от 6 до 220 кВ для электротермических установок, применяемые в цепях крупных электротермических установок (например, сталеплавильных, руднотермических и других печей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в различных эксплуатационных режимах и при коротких замыканиях.
  4. Выключатели нагрузки – выключатели, предназначенные для коммутаций под номинальным током, но не рассчитанные на разрыв сверхтоков. Применяются в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью для коммутации небольших нагрузок — до нескольких мегавольт-ампер.
  5. Реклоузеры – подвесные секционирующие дистанционно управляемые выключатели, снабжённые защитой и устанавливаемые на опорах воздушных ЛЭП.
  6. Выключатели специального назначения.

По виду установки:

  1. Опорные – то есть имеющие основную изоляцию на землю опорного типа.
  2. Подвесные – то есть имеющие основную изоляцию на землю подвесного типа.
  3. Настенные – то есть укрепленные на стенах закрытых распредустройств.
  4. Выкатные – то есть имеющие приспособления для выкатывания из ячеек распредустройств (для обслуживания, ремонта и для создания т.н. “видимого разрыва” при работах на линиях).
  5. Встраиваемые в комплектные распределительные устройства(КРУ).

По категориям размещения и климатическому исполнению:

  • пять категорий размещения (вне и внутри помещений с различными условиями обогрева и вентиляции),
  • десять климатических исполнений (У, ХЛ, УХЛ, ТВ, ТС, Т, М, ОМ, В и О) в зависимости от географического места установки.

Ниже представлены конструкции выключателей, каждая схема кликабельна и её можно увеличить кликнув по ней.

Читайте так же:
Кулачковый выключатель abb oma3pb

Элегазовый

Изолирует фазы газовой средой, чем и объясняется принцип действия элемента. При поступлении сигнала на отключение, происходит замыкание контакта камер с созданием электрической дуги в газовой среде. От воздействия дуги, газ разделяется на составляющие. Дуга гасится за счёт резкого повышения давления газа.

Конструктивно такой элемент состоит из следующих частей:

  • фарфорового корпуса;
  • подвижного и неподвижного контактов;
  • среднего контакта;
  • сопла;
  • тяги.

Данные устройства отличаются следующими преимуществами:

  • многофункциональностью;
  • высокой скоростью срабатывания;
  • пригодностью для применения в экстренных случаях;
  • продолжительностью эксплуатации.

Среди недостатков – высокая стоимость в производстве и продаже, трудности в уходе, устройство специального основания для монтажа.

Указанные элементы отличаются следующими техническими характеристиками:

  • номинальным напряжением;
  • номинальным током;
  • аварийным током(током короткого замыкания).

В зависимости от характеристик и расценок производителя, данные устройства могут стоить от 6000 рублей и на порядок выше.

Вакуумный

Состоит из следующих элементов:

  • подвижного и неподвижного контактов;
  • дугогасительной камеры;
  • гибкого токосъёма;
  • тягового изолятора;
  • отключающей и дожимной пружин;
  • включающего электромагнита;
  • якоря.

Изделие работает за счёт изолирующих свойств вакуума, обеспечивающих гашение возникающей дуги.

Достоинства такого устройства в следующем:

  • конструктивной простоте, облегчающей ремонт и эксплуатацию;
  • возможности различного расположения (вертикально или горизонтально);
  • надёжности и длительности работы;
  • компактным размерам;
  • пожарной безопасности.

К недостаткам причисляют малый ресурс в случае короткого замыкания, большую цену и возможность образования перенапряжения в процессе коммутации.

Устройства подбираются с учётом следующих технических характеристик:

  • номинального напряжения;
  • номинального тока;
  • отключающего тока – в пределах 25 кА.

Цена может колебаться в пределах от 12 до 240 тысяч рублей.

Масляный

  • металлического бака, заполненного маслом;
  • крышки;
  • проходного изолятора;
  • отключающей пружины;
  • вала выключателя;
  • подвижных и неподвижных контактов;
  • изоляции стенок бака.

Дуга охлаждается потоком газа и пара от испаряемого масла.

Отличаются надёжностью, простотой в использовании и прочностью конструкции. Из минусов следует отметить большие габаритные размеры, пожарную опасность и сложность монтажа.

Технические характеристики отличаются следующими значениями показателей:

  • номинальным напряжением;
  • номинальным током;
  • предельным током.

Стоимость – от 15 до 400 тысяч рублей за единицу.

Воздушный

Конструкция данного устройства предусматривает наличие следующих составных частей:

  • резервуара, наполненного сжатым воздухом;
  • дугогасительной камеры;
  • шунтирующего резистора;
  • главных контактов;
  • отделителя;
  • делителя напряжения.

Дуга в данных элементах гасится сжатым воздухом, с выводом через дутьевые каналы и окончательным гашением.

Из преимуществ указанных устройств:

  • быстрое срабатывание;
  • высокие свойства пожаробезопасности;
  • продолжительность эксплуатации.

В числе недостатков большая цена на оборудование и необходимость регулярного обслуживания.

Из технических характеристик следует отметить величины:

  • номинального напряжения – от 3 до 1150 кВ;
  • номинального тока – от 200 до 2500 А;
  • максимального тока – от 26 до 32 кА.

Стоимость данных установок – от 100 до 800 тысяч рублей и выше.

Выключатель нагрузки

Это высоковольтное коммутационное устройство с промежуточными характеристикам, если сравнивать разъединители и выключатели. Бывают автогазовыми, вакуумными, элегазовыми, воздушными и электромагнитными.

Конструкция выключателя нагрузки

Конструкция выключателя нагрузки

Контакты замыкаются ножами. В рабочем состоянии происходит замыкание контактов разъединителей и дугогасительных камер. Размыкание происходит последовательно, начиная с разъединителей и оканчивая вспомогательными ножами. Зажигаемая дуга гасится газовым потоком.

В отключённом положении надёжность изоляционных разрывов обеспечивается внешним расположением ножей относительно дугогасительных камер.

Отличаются следующими техническими характеристиками:

  • номинальным напряжением – от 3 до 10 кВ;
  • номинальным током – от 32 до 200 А;
  • максимальным током – от 12 до 32 А.

Цена данной продукции – в пределах от 300 до 30 000 рублей.

Требования к эксплуатации

При эксплуатации данного оборудования должны соблюдаться следующие требования:

  • правильный выбор элемента с учётом технических характеристик;
  • надлежащее техническое обслуживание, согласно требованиям, предусмотренным заводом-изготовителем;
  • соблюдение условий эксплуатации, допустимых для конкретного устройства;
  • наличие обученного и аттестованного персонала, допускаемого к обслуживанию оборудования.

Установленные устройства должны надлежащим образом проходить регулярные проверки, испытания и другие необходимые виды работ.

Выбор выключателя

1

2

Испытания и проверки, какими приборами ведётся контроль

Эксплуатация высоковольтных выключателей предусматривает проведение следующих проверок:

  • визуального осмотра на предмет наличия внешних дефектов;
  • замеров сопротивления изолирующего покрытия;
  • проверок сопротивления обмоток и контактов, при сравнении полученного значения с нормируемыми показателями;
  • времени срабатывания;
  • температуры контактов и другие.

Инструментальные измерения выполняются мегомметром, термометром и секундомером. Также для проверки устройств могут использоваться специальные стенды, предназначенные для выполнения данных видов работ.

Техническое обслуживание выключателей

Выключатели должны регулярно осматриваться для определения наличия повреждений, которые можно выявить по внешнему виду устройства. При остановках оборудования в рамках технического обслуживания должна проводиться его очистка, настройка, удаление нагара с контактов, другие необходимые операции, предусмотренные технической документацией изготовителя.

Каждые 4 года устройства подвергаются регламентированному текущему, а 8 лет – капитальному ремонту. Необходимость проведения текущего ремонта может быть обусловлена:

  • нарушением целостности элементов;
  • шумом и треском в ходе срабатывания выключателя;
  • перегревом контактов;
  • повышенным расходом масла.

Работы обычно выполняются по месту эксплуатации устройств, к их выполнению привлекается обученный персонал в составе специализированной организации.

Высоковольтные выключатели – важные устройства, от исправности которых зависит правильность выполнения коммутационных операций.

Более подробно можете прочитать в учебнике(начиная со страницы 237, а про выбор выключателя со страницы 268): Открыть и читать книгу

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector