Малооб’ємні масляні вимикачі

Загальні відомості.

Вимикачі, в яких масло використовують тільки як газогенеруючу речовину для гасіння дуги при вимкненні струмів, називають малооб’ємними масляними, чи маломасляними. Ці вимикачі застосовуються як в закритих, так і у від­критих розподільчих пристроях. Для ізоляції струмоведучих частин між собою і від заземлених конструкцій використовуються такі тверді ізолюючі матеріали як порцеляна, текстоліт, склопластик та ін. Малооб’ємні масляні вими­качі мають менші розміри, масу і вміст масла, ніж бакові масляні ви­ми­качі, що полегшує ремонт і нагляд за ними, а також зменшує небезпеку ви­буху і загоряння масла. Дугогасний пристрій і контакти однієї фази (по­лю­са) маломасляного вимикача для внутрішньої установки розмі­щу­ють в сталь­ному корпусі. Маломасляні вимикачі на напругу 35кВ та ви­ще мають порцеляновий корпус.

Класифікація.

З точки зору конструктивних особливостей, а отже їхніх властивостей, маломасляні вимикачі можна розділити на наступні групи:

Вимикачі, у яких контактна пара поміщена в стальний корпус, ізоль­ований від струмоведучих частин порцеляновою ізоляцією (рис.3.8, а). До цієї групи відносяться маломасляні вимикачі типу ВМГ-10 (вимикач масляний горшковий) і ВПМ-10 (вимикач підвісний масляний). Раніш у цій групі випускалися вимикачі ВМГ-133.

Вимикачі, корпус яких виконаний з ізоляційного матеріалу. Зв'язок між рухомим контактом і струмоведучими частинами здійснюється за допомогою роликових контактів (рис.3.8, б). До цієї групи відносяться вимикачі серії ВМП (вимикач маломасляний підвісний).

Вимикачі для великих номінальних струмів з двома парами контактів (робочою та дугогасною). Робоча пара контактів розміщена поза дугогасною камерою. Ця група вимикачів має два розриви на фазу (рис.3.8, в).

Вимикачі з великими струмами вимкнення, що мають два дугогасних і два робочих розриву на фазу (рис.3.8, г). До цієї групи відносяться вимикачі серій МГГ, МГ і ВГМ на напругу до 20 кВ. Робочі контакти дозволяють використовувати такі вимикачі в ланцюгах зі струмом до 12000 А.

Вимикачі маломасляні колонкові серії ВК, що знайшли широке поширення для КРУ висувного виконання (рис.3.8, д).

 

 

 

 

 

Вимикачі маломасляні колонкові для напруги 35 кВ і вище з порцеляновим корпусом, заповненим маслом (рис.3.8, е). Вимикачі 35 кВ, 110 кВ мають один розрив на фазу, при більших напругах – два і більше.

 

Основні серії вимикачів

 

Вимикачі серії ВМП широко поширені в закритих розподільчих при­строях і КРУ на напругу 6-10 кВ, забезпечуються електромагнітним (ВМПЭ) чи пружинним (ВМПП) приводом. Дугогасний пристрій 4 має центральний отвір для рухомого кон­такту 12 і поперечні щілини різної висоти для виходу газів. Прин­цип вимкнення великих струмів полягає в наступному

У вихідному положенні вимикача рухомий контакт 12 знаходиться в розетці нерухомого контакту 2. В процесі вимкнення контакт 12 переміщується нагору й у момент відриву контактів загоряється дуга, що розкладає масло. У нижній частині вимикача створюється тиск газів, вихід яких закритий рух­ливим контактом 12. В міру звільнення поперечних щілин створюються умови для виходу газів, що на своєму шляху витягують і охолоджують дугу.

При подальшому русі контакту 12 довжина дуги збіль­шу­ється, відкри­ваються друга і третя поперечні щілини, що в кінце­вому рахунку дозволяє погасити дугу. Пари масла у верхній частині бачка конден­суються, і масло стікає вниз, а гази виходять через отвори в масло­­відділювачі 8. У вимкненому стані нижня час­ти­­на рухомого кон­такту знаходиться вище рівня масла. Безструмова пауза для таких вимикачів скла­дає 0,5 с. Цього часу досить, щоб масло стекло вниз і вимикач був гото­вий до роботи.

При гасінні малих струмів використовуються “кишені” центрального отвору дугогасного пристрою 4, тому що в цьому випадку потужності дуги недостатньо для створення дуття через поперечні щілини. В міру звільнення “кишень” у процесі руху контакту 12 нагору масло стікає вниз і попадає на дугу. Енергія дуги при цьому витрачається на розкладання масла, що витікає з кишень, завдяки чому дуга гаситься.

Вимикачі типу ВМП закріплюються на металевій рамі 4 за допомогою ізоляторів 3 (див. рис.3.9), на якій розміщені вал привода 8. Важелі привода 8 вимикача (див. рис.3.9) зв'язані з валом привода за допомогою ізолюючих тяг 5 (див. рис.3.9).

Кількість масла, що заливається в бачок, для ВМП-10 складає 4,5 кг, номінальний струм вимкння залежить від виконання і знаходиться в межах 20...31,5 кА, а номінальний тривалий струм – 630...3200 А. Час вимкння – 0,14 с (7 періодів). Вимикачі типу ВМП-35 мають аналогічну конструкцію, але містять 10 кг масла. Номінальний струм вимкння складає 10 кА.

Вимикачі серій МГГ, МГ і ВМГ мають два металевих бачки на полюс (рис.3.10), ізольованих від заземленої підставки. Контактна система розділена на головні 1, 2 і дугогасні 4, 5 контакти. Нерухомі головні контакти –рублячого типу – 1 розташовані на верх­ній частині бачка, а рухомі 2 – пальцевого типу - прикріплені до контакт­ної траверси 3. Число пальців визначається номінальним струмом. Нерухомі частини 4 дугогасних контактів розетчаного типу укріплені в днищах бачків. Рухливі частини у виді круглих стрижнів 6 прикріплені до контактної траверси і входять у баки через прохідні ізолятори. У увімкному положенні основна частина струму проходить від затиску 6 по кришці бачка до головних контактів 1-2, траверсі 3 і далі до затисків другого бачка. Частина струму відгалужується від основного шляху і проходить по дугогасному шляху: стінках першого бачка, розеточному контакту 4, руховому контактному стрижню 5 до траверси і далі аналогічно до другого бачка.

У процесі вимкння починають розмикатися головні контакти і весь струм протікає по дугогасним контактам, де і відбувається гасіння вини­каю­чої дуги. При вимкнені вимикача спочатку замикаються дугогасні, а потім головні контакти.

Дугогасні камери цих вимикачів показані на рис.3.11. Дугогасний пристрій складається з трьох відсіків, виконаних з ряду ізоляційних дисків 3 з фасонними вирізами, скріплених штифтами і шпиль­ками. На малюнку показані розрізи камери по двох взаємно перпендикулярних площинах. Нижній відсік Н зібраний з дисків із двома дуттєвими і вихлопними отворами у формі сопел (розріз А-А на рис.3.11). Верхній відсік В складається з дисків з вирізами, що утворять кишені 4, у яких міститься велика кількість масла. Цими ж дисками створюються буферні обсяги 2 і дуттєві канали. Коли всі диски і перегородки між ними зібрані, утворяться два вертикальних вихлопних канали 5 і дуттєві канали 6, видні в розрізі на рис.3.11, б.

 

 

Під дією потужніх пружин (див. рис.3.11) контактний стержень 7 виходить з розетки нерухомого контакту 1 і рухається вгору. При розмиканні утво­риться дуга спочатку в нижньому відсіку, а потім і в середньому. Тиск газопарової суміші навколо дуги в середньому відсіку вище, тому що перетин вихлопних каналів менше, що дозволяє створити масляне дуття із середньої частини дугогасної камери в нижню по каналах 9 (див. рис.3.11). Одночасне дут­тя створюється у вихлопних каналах 8. Таким чином, напрямок дуття зустрічний і поперек дуги. У зоні горіння дуги створюється тиск до 8 МПа, що сприяє інтенсивному дуттю.

Для зменшення тиску при вимкнні великих струмів у верхньому відсіку знаходяться буферні обсяги 2. При великих і середніх струмах, що відключаються, гасіння дуги здійснюється в нижній і середній частинах дугогасної камери. При малих струмах гасіння дуги відбувається в масляних кишенях верхнього відсіку. Час горіння дуги в таких вимикачах 0, 02...0, 05 с. Така камера з зустрічно-поперечним дуттям дозволяє відключати струми короткого замикання до 105кА.

Для керування такими вимикачами використовуються електромагнітні приводи ПС-31, ПЭ-2 і ПЭ-21. Маломасляні вимикачі колонкового типу забезпечуються пружинним (BK-10) чи електромагнітним (ВКЭ-10) приводом і призначені для використання в КРУ зовнішньої і внутрішньої установок.

Вимикач ВКЭ-10 показаний на рис.3.12. Він складається з основи 1, на якій закріплені три полюси (дугогасні камери) 3, привод 2 і фасадна перегородка 4. Основа вимикача установлена на колесах для його вкочування і викочування з КРУ. Ланцюги керування, сигналізації і блокування поміщені в гнучкі шланги і розведені в штепсельні роз’єми 5. Полюси вимикача мають штиреві виводи первинних з'єднань 6 з розеточними контактами.

Принцип гасіння дуги грунтується на використанні для цієї мети газомасляної суміші, що утвориться при розкладанні масла під дією високої температури дуги. Напрямок потоку формується спеціальним дугогасним пристроєм.

Вимикачі такого типу мають менші габаритні розміри і масу, чим вимикачі серії ВМП на відповідні режимні параметри.

Вимикачі масляні колонкові серій ВМКЭ, ВМУЭ застосовуються в установках 35 кВ.

Для напруг 110 і 220 кВ застосовуються вимикачі серії ВМТ (рис.3.13,а). Вимикач ВМТ-110 складається з основи 4, пружинного привода 1, опорного ізолятора 2, дугогасного пристрою 3, механізму керування 5 і електропідігрівальних пристроїв.

Дугогасний пристрій (рис.3.13, б) складається з струмопровода 1, зв'яза­ного через струмоз’ємний прист­рій з рухливим контактом 2, дугогасної камери 3 зустрічно-поперечного дут­тя і нерухомого контакту 5. Ці елементи розміщені в порожньому порцеляно­во­му ізоляторі 4, наповне­ному маслом і закритому ковпачком 6. Останній має манометр надлишкового тис­ку в дугогасній камері, пристрій для заповнення стиснутим газом, випуск­ний авто­ма­тичний клапан 4, покажчик рівня масла 8. Маслонаповнені сто­в­п­чики герметизовані і зна­хо­дяться під надлиш­ковим тиском азоту чи повітря. Над­лиш­ковий тиск підтри­мує високу елект­рич­ну міц­ність міжконтактного про­міжку, підвищує зносо­стій­кість контак­тів, забезпечує надійне вимкння як струмів короткого зами­кання, так і ємнісних струмів ненавантажених ліній електропередач. Газ по­дається перед початком експлуатації вимикача і поповнюється під час чергової ревізії.

Полюс вимикача на 220 кВ ВМТ-220 має два маслонаповнені баки на полюс, на яких встановлені уніфіковані модулі, що використовувані для вимикача ВМТ-110.

У світовій практиці маломасляні вимикачі виготовляються на напругу до 420 кВ.

Переваги маломасляних вимикачів:

- невелика кількість масла;

- менша, чим у бакових вимикачів, вибухо- та пожежонебезпека;

- більш доступний, чим у бакових вимикачів, доступ до дугогасних контактів;

- можливість створення серії вимикачів на різну напругу з застосуванням уніфікованих вузлів.

Недоліки маломасляних вимикачів:

- неможливість реалізації швидкодіючого АПВ;

- необхідність періодичного контролю, доливання і частої заміни масла в дугогасних бачках;

- труднощі установки вбудованих трансформаторів струму;

- відносно мала відключаюча здатність.

 

Порядок виконання роботи

1. Вивчити пристрій багатооб’ємних масляних вимикачів (що маються в лабораторії і на плакатах).

2. Вивчити конструкції і роботу дугогасних камер досліджуваних вимикачів (по зразках, що маються в лабораторії і на плакатах).

3. Скласти звіт, у якому привести основні паспортні дані досліджуваних вимикачів, область їхнього застосування, скласти ескізи розрізів одного-двох вимикачів і одних-двох дугогасильних камер.

При захисті звіту про лабораторну роботу студенти повинні знати фізичні процеси, що відбуваються у вимикачі при його вимкнені і вимкнні з урахуванням сили що до вмикаємого чи вимикаємого струму.

 

Питання для самоконтролю

1. Чим гаситься дуга в бакових масляних вимикачах? Що використовується для ізолювання струмоведучих частин від заземлених елементів та обслуговуючого персоналу?

2. Охарактеризуйте процеси, що протікають при вільному горінні дуги в маслі.

3. Від чого залежить енергія, що виділяється дугою у вимикачі і на що вона витрачається?

4. Яким чином впливає сила струму вимкння на час гасіння дуги?

5. Опишіть конструктивну схему бакового масляного вимикача.

6. Які спеціальні пристрої збільшують відключаючу здатність бакових масляних вимикачів? Поясніть принцип їх роботи.

7. Пристрій і робота дугогасильної камери на рис. 7.1.

8. Переваги та недоліки бакових масляних вимикачів.

9. Чим гаситься дуга в малооб’ємних масляних вимикачах? Що використовується для ізолювання струмоведучих частин від заземлених елементів?

10. На прикладі вимикачів серії ВМП поясніть процес вимкнення різних струмів малооб’ємними масляними вимикачами.

11. Яким чином можна збільшити номінальну напругу бакових масляних і малооб’ємних масляних вимикачів?

12. Порівняйте кількість масла,що використовується в баковому масляному вимикачі У-220 і малооб’ємному масляному вимикачі ВМП-220? Чим на вашу думку викликані такі відмінності?

13. Переваги та недоліки малооб’ємних масляних вимикачів.

14. Межі застосування бакових та молооб’ємних масляних вимикачів в ЕЕС.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4