Коммутационные аппараты на напряжение до 1 кв

Коммутационные аппараты на напряжение выше 1 кВ

 

Предохранители выше 1 кВ

Предохранители выше 1000 В аналогичны рассмотренным выше, но работают при более тяжелых условиях гашения дуги. 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.

Предохранители серий ПК и ПКТ с мелкозернистым наполнителем (в виде кварцевого песка) состоят из фарфоровой герметичной трубки, армированной латунными контактными колпачками, в которой расположены медные посеребренные (ПК) или константановые (ПКТ) проволочные плавкие 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 намотанных на ребристый керамический сердечник (ПК, ПКТ). Для уменьшения температуры плавления вставки при перегрузках (защита от перегрева) и для увеличения токоограничивающего действия при коротких замыканиях на вставки напаивают оловянные шарики, создающие металлургический эффект. При расплавлении вставки дуга горит в узком канале, образованном металлом испарившейся плавкой вставки. 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 пружиной из трубки при перегорании вставки.

При перегорании предохранителя в момент испарения — «взрыва» пары металла обладают свойствами диэлектрика, вследствие чего ток мгновенно обрывается, и возникают перенапряжения (до 4,5 - 5 U_ф ), способные пробить газовый промежуток. Для снижения перенапряжений 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 цепей напряжением до 35 кВ, их изготовляют на номинальные токи до 400 А и мощность отключения

S_откл=200 тыс. кВА (S_откл= (U_номI_{ном.откл}).

Предохранители серии ПКТ предназначены для защиты измерительных трансформаторов напряжения до 35 кВ, они имеют мощность отключения 1 млн. кВ·А и более.

Предохранители с автогазовым, газовым и жидкостным гашением дуги выполняют с короткой плавкой вставкой, которая состоит из медной токоведущей части и стальной удерживающей части. После перегорания сначала медной, а затем стальной частей 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, дуга, возникающая при сгорании плавкой вставки, затягивается пружиной ножа в канал газогенерирующей трубки и гасится мощным продольным дутьем газов, выбрасываемых из трубки со световым и звуковым эффектом.

Разъединители

Разъединитель – коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения электрической цепи без тока или при незначительном токе (холостого хода силовых трансформаторов, зарядного тока воздушных и кабельных линий). Назначение разъединителя - изолировать участок цепи на время ремонта электрооборудования и при необходимости заземлить. 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 обрывом тока и возникновением дуги на контактах разъединителя.

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

Разъединители снабжают ручным, электродвигательным или пневматическим приводом, который, как правило, во избежание ошибочных действий (размыкания под током) блокируют с приводом выключателя.

Разъединители делят:

1) по числу полюсов: одно- и трехполюсные;

2) по роду установки: для внутренних и наружных установок;

3) по конструкции:

- рубящего

- поворотного

- катящегося

- пантографического

- подвесного типа

4) по способу установки: с вертикальным и горизонтальным расположением ножей

а) разъединители для внутренней установки

Для внутренних установок разъединители могут быть однопо­люсными (РВО) или трехполюсными (РВ, РВК, РВРЗ и др.). Трехполюсные разъединители могут выполняться на общей раме или на отдельных рамах для каждого полюса (рис. 4-36). Отдельные полюсы объединяются общим валом, связанным с приводом разъ­единителя. На токи до 1000 А нож разъединителя изготовляется из двух медных полос, на большие токи применяются ножи из трех-четырех полос. Так же как в шинных конструкциях, наилучшее использование материала при больших токах достигается, если неподвижные контакты будут коробчатого сечения (рис.3, (3)), а ножи разъединителя — корытооб­разной формы (рис.3, (4)).

 

 

Рис.3: Разъединитель для внутренней установки рубящего типа РВК – 20/6000

1- рама; 2 – опорный изолятор; 3 – неподвижный контакт; 4 – подвижный контакт (нож);

5 – фарфоровая тяга; 6 – вал.

Для установки в комплектных экранированных токопроводах применяются разъединители катящегося типа с поступательным движением ножа и заземляющий разъединитель типа ЗР, рубящего типа, управляемый червячным приводом.

б) Разъединители для наружной установки

Разъединители, устанавливаемые в ОРУ, должны обладать соответствующей изоляцией и надежно выполнять свои функции в неблагоприятных условиях окружающей среды.

Разъединители горизонтально-поворотного типа выпускаются на напряжение от 10 до 750 кВ. Широкое приме­нение этих разъединителей объясняется значительно меньшими га­баритами и более простым механизмом управления. В этих разъ­единителях главный нож состоит из двух частей, так же как у разъе­динителя РНВ, но они перемещаются в горизонтальной плоскости при повороте колонок изоляторов, на которых закреплены (рис. 4.27). Один полюс является ведущим, к нему присоединен привод. Дви­жение к двум другим полюсам (ведомым) передается тягами. Разъе­динители могут иметь один или два заземляющих ножа. Контактная часть разъединителя состоит из ламелей, укрепленных на конце одного ножа, и контактной поверхности на конце другого ножа. На рис. 4.27.

 

показан разъединитель марки РНДЗ (Р – разъединитель, Н - для наружной установки, Д – двухколонковый, З – с заземляющими ножами).

 

 

 

 

Рис. 4.27. Разъединитель горизонтально-поворотного типа РНДЗ-2-110 (включенное положение):

1 — рама; 2 — опорный изолятор; 3— наконечник для присоединения шин; 4 — гибкая связь; 5 — главный нож с ламелями; 6 — главный нож без ламелей; 7 — заземляющие ножи; 8 — тяга к приводу; 9 — привод.

 

В установках 500-750 кВ находят применение пантографические и подвесные разъединители. Подвесной разъединитель (рис.4.30.) имеет подвижную кон­тактную систему, состоящую из груза 5, снабженного пружиня­щими лапами 4 и контактными наконечниками 3, к которым при­варены токопроводы.

Вся эта система подвешена на гирляндах изоляторов 2 к порта­лу. Неподвижный контакт в виде кольца 6 может устанавливаться на шинной изоляционной опоре, а также на измерительных транс­форматорах тока и напряжения. Тросовая система управления со­стоит из электродвигательного привода, троса, противовеса, бло­ков.

В отключенном положении подвижный контакт поднят. При включении разъединителя вращением барабана привода подни­мается вверх противовес, а подвижные контакты под действием собственного веса опускаются вниз и наконечники 3 приходят в соприкосновение с кольцом 6 — цепь замкнута.

 

 

 

 

Рис. 4.30. Разъединитель подвес­ного типа (РПН): 1 — трос от привода; 2 — гирлянда изоляторов; 3 — контактные наконеч­ники; 4— пружинящие лапы; 5— груз; 6 — неподвижный контакт в виде коль­ца; 7— заземляющий нож; 8— транс­форматор тока

 

 

Выключатели нагрузки

В сетях 6—105кВ электроснабжения городских промышленных и сельскохозяйственных предприятий возникает необходимость от­ключения и включения токов нормальной нагрузки. Такая опера­ция разъединителями не производится, так как они не имеют ус­тройств для гашения возникающей дуги. Простейшим коммутаци­онным аппаратом, позволяющим отключать и включать токи на­грузки в нормальном режиме, является выключатель нагрузки (например: ВНПР (рис. 4.31, а) и ВН (рис.4.32.). Выключатели нагрузки ВНП созда­ны на базе разъединителей рубящего типа. На опорном изоляторе с неподвижным главным контактом 3 укреплена простейшая дугогасительная камера 2 с газогенерирующими вкладышами 7 из органического стекла (рис. 4.31, б). К главному подвижному контак­ту-ножу 5 присоединена скоба с дугогасительным контактом 4, который во включенном положении находится внутри камеры меж­ду контактами 6. При отключении под действием пружины приво­да движение от вала 7 передается главным контакт-ножам 5, которые размыкаются в воздухе первыми, но дуги не образуется, так как весь ток проходит по дугогасительным контактам. При дальнейшем движении ножа 5 размыкаются дугогасительные кон­такты, возникшая дуга воздействует на вкладыши, из которых выделяется газ. Давление в камере повышается, а при выходе дугогасительного ножа из камеры создается выхлоп газа и дуга гас­нет. При включении сначала замыкаются дугогасительные кон­такты, затем — главные.

Выключатель ВНПР выдерживает сквозной ток КЗ i _пр.скв= 41 кА, а ток термической стойкости I _тер= 16 кА. Допустимо двукратное включение на короткое замыкание, после чего производится ре­визия с заменой дугогасительных камер.

 

Рис. 4.31. Выключатель нагрузки ВНПР:

а — общий вид; б — дугогасительная камера; / — вал привода; 2 — дугогаситель-

ная камера; 3 — главный неподвижный контакт; 4 — подвижный дугогаситель-

ный контакт; 5 — главный подвижный контакт-нож; 6 — неподвижный дугога-

сительный контакт; 7 — газогенерирующие вкладыши

Выключатели нагрузки ВНП могут дополняться предохраните­лями ПКЭ, заземляющими ножами и приводами разного типа: ручным (ПР), ручным с дистанционным отключением (ПРА) или электромагнитным (ПЭ).

Рис.4.32. Выключатель нагрузки типа ВН-16 на 10 кВ: 1- подвижный контакт (двухполосный нож); 2- контактная стойка; 3- дугообразные стальные полосы; 4 – дугогасительный нож; 5- дугогасительная камера; 6- отключающие пружины.

 

В последнее время на энергоблоках 800, 1000 МВт АЭС и КЭС приме­няется комплектный аппарат КАГ-24 (комплектный аппарат генераторный), основной частью которого является выключатель нагрузки, рассчитанный на на­пряжение 24 кВ, ток 30 кА. Выключатель нагрузки при номиналь­ном давлении воздуха 2 МПа может отключать ток 30 кА и вклю­чать ток 75 кА (амплитудное значение).

Устройство КАГ-24 встраивается в комплектный токопровод генераторного напряжения.

На рис. 4.40 показаны электрическая схема полюса КАГ-24. В со­став каждого полюса входят выключатель нагрузки QW, разъеди­нитель QS с одним встроенным заземлителем главной цепи QSG, пять трансформаторов напряжения TV типа ЗНОЛ-0,6-24УЗ.

Комплектное устройство КАГ-24 предназначено для оператив­ных коммутаций и измерений напряжения в цепи главных выводов генераторов 800 и 1000 МВт при нормальном режиме, а также, для создания необходимого изоляционного промежутка в отключен­ном положении и заземления отсоединенного участка. Комплект­ное устройство имеет блокировки, запрещающие отключение и включение разъединителя QS при включенном выключателе на­грузки QW, отключение и включение заземляющего разъедините­ля QSG привключенном выключателе QW или разъединителе QS.

При отключении тока первыми размыкаются главные контак­ты QW, ток устремляется по параллельному пути через контакты отделителя QR и дугогасительные контакты SQ1, зашунтированные активным сопротивлением R (15 Ом) для снижения возможных перенапряжений при обрыве тока. После отключения SQ1 ток,ограниченный сопротивлением R, отключается вспомогательны­ми дугогасительными контактами SQ2, а затем отключается отде­литель qr и в главной обесточенной цепи разъединитель QS. Пос­ле отключения отделителя подача воздуха прекращается, и кон­такты SQ1 и SQ2 под действием своих пружин возвращаются во включенное положение. Собственное время отключения выклю­чателя равно 0,15 с, время отключения разъединителя — 0,25 с.

Выключатель КАГ-24 без ревизии способен произвести 16 опе­раций отключения при токе до 30 кА и 500 операций ВО при токе до 5 кА. КАГ-24-30/30000УЗ имеет принудительный обдув.

Выключатели нагрузки генераторные значительно увеличива­ют гибкость и надежность схем блочных ТЭС и АЭС.

 

 

Рис. 4.40. Выключатель нагрузки генераторный КАГ-24

 

Маломасляные выключатели

Маломасляные (горшковые) выключатели получили широкое распространение в ЗРУ и ОРУ всех напряжений до 420 кВ. Контакты выключателей для внутренней установки находятся в стальном бачке (горшке), отсюда сохранилось название «горшковые».

На 6 - 10 кВ самые распространенные выключатели серии ВМП (выключатель маломасляный подвесной). 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.

На генераторное напряжение до 20 кВ включительно изготовляют выключатели серии МГГ и МГ. Массивные внешние рабочие контакты позволяют рассчитать выключатель на большие номинальные токи (до 12 000А)

Специально для КРУ выдвижного исполнения (на тележках) изготовляют колонковые маломасляные выключатели серии ВК

Для установок 35кВ и выше корпус колонковых выключателей фарфоровый, заполненный маслом.

Выключатели масляные колонковые серии ВМК, ВМУЭ применяются в установках 35 кВ.

В установках 110 и 220 кВ находят применение выключатели серии ВМТ (рис. 4.37, а). Три полюса выключателя ВМТ-110 установлены на общем сварном основании 4 и управляются пружинным приводом 1. Полюс выключателя представляет собой маслонаполненную колонну, состоящую из опорного изолятора 2, дугогасятельного устройства 3, механизма управления 5 и электроподог­ревательных устройств.

Дугогасительное устройство (модуль) состоит из токоотвода 1 (рис. 4.37, б), связанного через токосъемные устройства с под­вижным контактом 2, дугогасительной камеры 3 встречно-попе­речного дутья, неподвижного контакта 5. Все эти элементы рас­положены в полом фарфоровом изоляторе 4, заполненном транс­форматорным маслом и закрытом сверху колпаком 6. Колпак снаб­жен манометром для контроля избыточного давления в дугогасительном устройстве, устройством для заполнения сжатым газом, выпускным автоматическим клапаном, указателем уровня масла 8. В процессе гашения дуги уровень масла поднимается, занимая частично буферный объем 7.

Внутри опорного изолятора 2 (см. рис. 4.37, а) размещены изо­ляционные тяги, связывающие подвижный контакт с механиз­мом управления.

 

а б

Рис. 4.37. Выключатель маломасляный ВМТ-110:

а — общий вид: 1 — пружинный привод; 2 — опорный изолятор; 3 — дугогасительное устройство (модуль); 4— основание выключателя; 5 — механизм управления; б — дугогасительный модуль: 1 — токоотвод; 2 — подвижной контакт; 3 — дугогасительная камера; 4 — полый фарфоровый изолятор; 5 — неподвижный контакт; 6 — колпак; 7 — буферный объем; 8 — указатель уровня масла

Достоинства маломасляных выключателей: небольшое количе­ство масла; относительно малая масса; более удобный, чем у ба­ковых выключателей, доступ к дугогасительным контактам; воз­можность создания серии выключателей на разные напряжения с применением унифицированных узлов.

Недостатки маломасляных выключателей: взрыво- и пожаропасность, 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 6,10,35 и 110 кВ, комплектные распределительные устройства 6, 10 и 35 кВ и ОРУ 35, 110 и 220 кВ.

Воздушные выключатели

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 и способа подачи воздуха в дугогасительное устройство.

Воздушные выключатели выполняются на генераторные напряжение 15 кВ и 20 кВ и ток до 20000А (серии ВВГ), на 35 кВ (ВВЭ-35-20/1600У3)

На напряжение 110 кВ и выше много различных серий выключателей: ВВ, ВВН, ВВБ, ВВБК (крупномодульный).

Рассмотрим воздушные выключатели серии ВНВ: они имеют укрупненный двухразрывный дугогасительный модуль на напряжение 220 — 250 кВ. Все выключатели этой серии на 110— 1150 кВ компонуются из резер­вуара со шкафом управления и опорной изоляционной колонки, на который смонтирован дугогасительный модуль. Полюс выклю­чателя на 220 кВ имеет одну опорную колонку с одним двухразрывным модулем (рис. 4.42), на 500 кВ — две опорные колонки и два модуля, на 750 кВ — три колонки и три модуля, на 1150 кВ — пять колонок и пять модулей. Полюс выключателя на 110 кВ имеет одноразрывный модуль.

 

 

 

Рис. 4.42. Полюс воздушного выключателя ВНВ-220: 1 — резервуар; 2 — изолятор; 3 — механизм привода; 4 — блок шунтируюших резисторов; 5 — камера гасительная; 6 — изолирующий ввод; 7 — конденсатор

Дугогасительный модуль — это двухразрывная камера, контакт­ная система которой находится постоянно в среде сжатого воздуха (4 МПа) как во включенном, так и в отключенном положе­нии. Контакты смонтированы в металлическом резервуаре, на котором установлены контейнеры с шунтирующими резистора­ми 4 и коммутирующими их механизмами, также заполненные сжатым воздухом. Токоведущие части присоединены к контакт­ной системе с помощью изолирующих вводов 6. Гашение дуги в камере осуществляется двусторонним дутьем сжатым воздухом, вбрасываемым через внутренние полости контактов и выхлопные клапаны в атмосферу. Контакты имеют двукратное движе­ние: при гашении дуги разрыв между контактами имеет минимальное значение, чем обеспечивается интенсивное дутье, пос­ле окончания гашения дуги подвижный контакт перемещается на максимальное расстояние, обеспечивая необходимую элект­рическую прочность.

Пневмомеханическое устройство, примененное в выключателе ВНВ, уменьшает собственное время отключения до 0,02 — 0,025 с

Распределение напряжения между дугогасительными разрыва­ми осуществляется с помощью параллельно включенных конден­саторов 7.

Все фарфоровые покрышки разгружены от воздействия сжа­того воздуха и динамических нагрузок стеклоэпоксидными ци­линдрами.

Кроме выключателей на опорных изоляторах разработаны кон­струкции подвесных выключателей с модулями серии ВНВ, ко­торые обеспечивают значительную экономию площади ОРУ.

Выключатели серии ВНВ рассчитаны на ток отключения 40—63 кА.

Воздушные выключатели имеют следующие достоинства: взрыво- и пожаробезопасность, быстродействие и возможность осу­ществления быстродействующего АПВ, высокую отключающую способность, надежное отключение емкостных токов линий, ма­лый износ дугогасительных контактов, легкий доступ к дугогасительным камерам, возможность создания серий из крупных уз­лов, пригодность для наружной и внутренней установки.

Недостатками воздушных выключателей являются: необходи­мость компрессорной установки, сложная конструкция ряда де­талей и узлов, относительно высокая стоимость, трудность уста­новки встроенных трансформаторов тока.

 

Элегазовые выключатели

Элегаз SF6 представляет собой инертный газ, плотность которого в 5 раз превышает плотность воздуха. Электрическая прочность элегаза в 2-3 раза выше прочности воздуха.

Элегазовые выключатели высокого напряжения выпускают двух серии:

1. серия колонковых выключателей:серии ВГТ- 110, похож на маломасляный колонковый внешним видом), серии ВГУ (рис.4.48)).

 

2. серия баковых выключателей типа ВГБ (В – выключатель, Г – газовый (элегазовый), Б - баковый) на класс напряжений 35-750 кВ (рис.4.49, 4.50).

 

 

. 4.48. Выключатель элегазовый ВГУ-220-45/3150:

/ - модуль дугогасительный; 2 - колонка опорная; 3 - шкаф управления с приводом; 4- шкаф распределительный; 5 - конденсаторы (емкостные делители)

 

 

Рис.4.49. Полюс выключателя бакового с элегазовой изоляцией типа ВГБ-330-40/3150 У1

1- Пластина контактная; 2 - Ввод (покрышка ввода полимерная); 3 – Экран; 4 -Блок трансформаторов тока; 5 - Механизм передаточный; 6 - Шкаф аппаратный;

7 – Рама; 8 - Нагревательный элемент; 9 - Устройство гасительное; 10 – Шкаф клеммных сборок; 11 – фильтр; 12 – Гидропривод; 13 – Указатель положения;

14 – разъем для заполнения элегазом.

 

Рис. 4.50. Выключатель элегазовый баковый ВГБЭ-35:

1 — ввод; 2 — трансформатор тока; 3 — бак с контактной и дугогасительной

системами; 4 — коробка механизма; 5 — клапан; 6 — сигнализатор давления;

7— клеммная коробка; 8 — подогрев; 9 — шкаф с приводом.

 

Достоинства элегазовых выключателей: пожаро- и взрывобезопасность, быстрота действия, высокая отключающая способность, малый износ дугогасительных контактов, возможность создания серий с унифицированными узлами (модулями), пригодность для наружной и внутренней установки.

Недостатки: необходимость специальных устройств для наполнения, перекачки и очистки элегаза, относительно высокая стоимость SF6.

 

 

Электромагнитные выключатели

Электромагнитные выключатели для гашения дуги не требуют ни масла, ни сжатого воздуха, что является большим преимуще­ством их перед другими типами выключателей. Выключатели это­го типа выпускают на напряжение 6—10 кВ, номинальный ток до 3600 А и ток отключения до 40 кА.

На рис. 4.43, а показан выключатель ВЭ-10-40, установленный на тележке и предназначенный для ячейки КРУ. На сварном ос­новании /, установленном на катках, крепятся привод 13, три полюса 5, состоящих из двух изоляционных стоек, на которых крепятся два проходных эпоксидных изолятора 6 с розеточными контактами. На верхнем изоляторе смонтированы неподвижные контакты 7, на нижнем — подвижные контакты 4, связанные изо­ляционной тягой 10 с валом выключателя 12. Последний соеди­нен с приводом 13 с помощью рычагов 11 и тяг.

Дугогасительные камеры 8 крепятся на неподвижном контакте и специальных стойках. Каждый полюс изолирован кожухом. Пе­редняя часть кожуха обшита металлическим листом, надежно заземленным вместе с рамой выдвижного элемента КРУ. Цепи вторичной коммутации заключены в металлический шланг и за­канчиваются штепсельным разъемом 9.

 

 

Рис. 4.43. Выключатель электромагнитный ВЭ-10-40:

а — общий вид: 1 — основание; 2 — электромагнит; 3 — медный рог; 4 — подвижные контакты; 5 — полюс выключателя; 6 — проходной изолятор; 7 — неподвижные контакты; 8 — дугогасительная камера; 9 — штепсельный разъем; 10 — изоляционная тяга; 11 — рычаги связи с валом выключателя 12; 13 — привод; б — дугогасительная камера: 1 — дугогасительные контакты; 2 — элект­ромагнит; 3, 5 — медные рога; 4 — гасительная камера; 6 — обмотка второго электромагнита; А, Б, В, Г, Д — положение дуги в процессе гашения

При отключении выключателя размыкаются главные контак­ты, а затем дугогасительные 7 (рис. 4.43, б). Возникшая дуга А действием электродинамических сил токоведущего контура и воз­душных потоков выдувается вверх в дугогасительную камеру (по­ложение дуги Б), при этом в цепь между медным рогом 3 и кон­тактом включается обмотка электромагнита 2. Созданное попе­речное магнитное поле перемещает дугу в положение В — между левым 3 и правым 5 медными рогами. Включенная вторая обмот­ка б усиливает магнитное поле, дуга втягивается внутрь гаситель­ной камеры 4 с керамическими пластинами, растягивается, по­падает в узкую щель и гаснет при очередном переходе тока через нуль. При отключении малых токов (до 1000 А) напряженность магнитного поля невелика и не может обеспечить быстрое втяги­вание дуги в камеру. Гашение дуги в этом случае обеспечивается дутьевым устройством 2 с трубкой поддува 3, через которую по­дается поток воздуха на дугу (см. рис. 4.43, б).

Выключатели серии ВЭ-10 на различные токи отключения отлчаются размерами дугогасительных камер. При номинальных токах 1600 А и выше рабочие контакты имеют серебряные напай­ки. Выводные контакты у выключателей до 2500А розеточного типа, у выключателей на 3600 А — пальцевые, без проходных изоляторов.

Приводы выключателей ВЭ-10 — пружинные, у ВЭЭ-6 — электромагнитные.

Достоинства электромагнитных выключателей: полная взрыво- и пожаробезопасность, малый износ дугогасительных контактов, пригодность для работы в условиях частых включений и отключе­ний, относительно высокая отключающая способность (20—40 кА).

Недостатки: сложность конструкции дугогасительной камеры с системой магнитного дутья, ограниченный верхний предел но­минального напряжения (15 — 20 кВ), ограниченная пригодность для наружной установки.

Вакуумные выключатели

Электрическая прочность вакуумного промежутка во много раз больше, чем воздушного при атмосферном давлении. Это свойство используется в вакуумных дугогасительных камерах КДВ

Выпускаются вакуумные выключатели на напряжение 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 комплектных распределительных устройствах, для чего они комплектуются на выкатных тележках (рис.4.45.)

Рис. 4.45. Выключатель вакуумный ВБП-С-10-31,5/1600 УЗ: 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)

 

Дугогасительная камера 7 укреплена на токовыводах в изоляционном каркасе 6 и системойрычагов связана с приводом. При включении сначала происходит заводка пружинно-моторного привода до положения «Готов». После этого подается включение на ИДУУ (индукционно-динамическое устройствоуправления), 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 выбивает удерживающую защелку, а отключающая пружина 13 через систему рычагов возвращает подвижный контакт камеры в отключенное состояние. У 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 — t_n— О номинального тока равно 30000, число циклов В и О тока отключения – 50. Срок службы до среднего ремонта составляет 15 лет.

Выключатель ВВП — быстродействующий, устанавливается ячейках КРУ секционных и на вводах в совокупности действующим АВР и служит для замены маломасляных выключателей, отслуживших свой срок в ячейках КРУ. Для этих же целей освоен выпуск выключателей BB-TEL производственным объединением «Таврида-электрик». На рис. 4.46 показан разрез по одному полюсу и общий вид вакуумного выключателя BB-TEL-10/1000. Выключатель состоит из трех полюсов на одном основании (см. рис. 4.46, а). Якори 8 приводных электромагнитов соединены между собой валом 11.

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.

 

 

 

Рис. 4.46. Вакуумный выключатель BB-TEL-10-1000:

а — конструктивная схема полюса: 1 — неподвижный контакт ВДК; 2 — вакуум­ная камера (ВДК); 3 — подвижный контакт ВДК; 4 — гибкий токосъем; 5 — тяговый изолятор; 6 — пружина поджатая; 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 (см. также с. 263)

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 изолято­ром и подвижным контактом 3, выключатель отключается. Воз­можно ручное отключение кнопкой 3 (см. рис. 4.46, б).

Вакуумные выключатели напряжением 110 кВ в каждом полю­се имеют четыре последовательно соединенные дугогасительные камеры КДВ, установленные на опорных изоляторах. Для равно­мерного распределения напряжения по разрывам применяются емкостные делители напряжения. Электромагнитный привод обес­печивает дистанционное управление выключателем.

Приводы выключателей

Для операции включения, удержания во включенном положении и отключения выключателя предназначен привод.

Привод – это специальное устройство, создающее необходимое усилие для производства перечисленных операции. В некоторых выключателях привод конструктивно связан в одно целое с его контактной системой (воздушные выключатели).

Основными частями привода являются: включающий механизм запирающий механизм (защелка, собачка), который удерживает выключатель во включенном положении, и расцепляющий меха­низм, освобождающий защелку при отключении.

Наибольшая работа в существующих конструкциях выключате­лей совершается приводом при включении, так как при этой опе­рации преодолевается собственная масса подвижных контактов, сопротивление отключающих пружин, трение и силы инерции в движущихся частях. При включении на существующее КЗ меха­низм привода, кроме того, должен преодолеть электродинами­ческие усилия, отталкивающие контакты друг от друга.

Операция включения во избежание приваривания контактов выключателя должна производиться быстро. Чем меньше время включения, тем меньше пауза при АПВ.

При отключении работа привода сводится к освобождению за­щелки, удерживающей механизм во включенном положении. Само отключение происходит за счет силы сжатых или растянутых от­ключающих пружин, В зависимости от источника энергии, затра­чиваемой на включение и отключение, имеются ручные, пружин­ные, грузовые, электромагнитные, пневматические приводы.

 

 

5.3. Проводники, шинные конструкции, токопроводы, кабели, изоляторы

Электрические машины и аппараты соединяют между собой при помощи шин — неизолированных (голых) проводников (из алюминия, меди или стали), укрепленных на изоляторах, или при помощи кабелей - изолированных проводников (из алюминия или меди). Неизолированные проводники обладают большей нагрузочной способностью, проще в монтаже и эксплуатации, надежнее и экономичнее, поэтому их широко применяют в распределительных устройствах всех напряжений в качестве сборных шин, служащих для приема и распределения электроэнергии, для соединения аппаратов и для присоединения генераторов, синхронных компенсаторов, трансформаторов и др.