Малообъемные масляные выключатели

Гашение дуги происходит за счет газов, образующихся при разложении масла и выделяющихся из твердых диэлектриков при соприкосновении их с дугой (фибра).

Гашение дуги происходит в каждой фазе отдельно, выключатель имеет 3 цилиндра.

Изоляция при размыкании контактов обеспечивается конструкцией - верхний фланец, изолятор - бакелитовый цилиндр, нижний фланец. Фланцы находятся под напряжением.

Нижний контакт - неподвижный розеточный подпружиненный. Верхний контакт - подвижный, перемещается вертикально, контактирует с верхним фланцем через роликовые контакты.

Шток верхнего перемещающегося контакта перекрывает своим телом газоотводные поперечные каналы в газогенерирующих прокладках.

При разрыве контакта возникает дуга, под действием которой масло разлагается, образуется газовый пузырь, резко увеличивается давление, в буфере сжимается воздух, запасая энергию.

Поднимаясь вверх, шток открывает поперечный канал, в который устремляются газы, используя запасенную в буфере энергию и отрывая дугу от подвижного контакта. Три канала обеспечивают три попытки отрыва, что вполне достаточно для надежного гашения дуги.

Под давлением газового пузыря масло поднимается вверх, масло ударяется в сепаратор, закручивается, отделяется от газов и стекает вниз. Газы выходят наружу.

В зависимости от роликовых токосъемников номинальные токи маломасляных выключателей 400, 600, 1600, 2000 А.

 

Контрольные вопросы

1. Какие виды жидкостей используются в выключателях?

2. 2 группы выключателей.

3. Необходимый уровень масла в баке.

4. Гашение дуги в масляном выключателе.

5. Какие функции выполняет масло в баковых выключателях?

6. Для чего устанавливаются перегородки между фазами?

7. Аварийные ситуации в выключателе.

8. Металлокерамика контактов.

9. Можно ли в выключателях использовать совол, совтол, пиронол?

10. Необходимый раствор контактов.

11. Чем отличаются малообъемные масляные выключатели от баковых?

12. Назначение воздушного буфера.

13. Гашение дуги в малообъемных масляных выключателях.

14. Назначение сепаратора.

Выключатели вакуумные

[ 1, 2 ]

В последние годы отмечается интенсивное использование вакуумных коммутаторов в области напряжений 6-35 кВ для создания вакуумных контакторов, выключателей нагрузки, вакуумных выключателей для КРУ. Это объясняется рядом бесспорных достоинств: высокое быстродействие, полная взрыво- и пожаробезопасность, экологическая чистота, широкий диапазон температуры (от +200 до - 70 ⁰С), надежность, минимальные эксплуатационные затраты, минимальные габариты, повышенная устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам, высокая износостойкость при коммутации номинальных токов и токов нагрузки, произвольное рабочее положение вакуумного дугогасительного устройства.

Давление в вакуумной камере 10^-4 П гарантируется на 25 лет.

Размеры камеры 28 см (рис. 8). Длина свободного пробега ионов до 30 м, электронов 300 м

Напряжение пробоя идеального вакуума 100 кВ/мм, реально - 35 кВ/мм. Поэтому вакуумные выключатели используются в сетях до 35 кВ. Если нужно больше, то соединяют несколько камер последовательно.

1 - корпус,

2 - подвижный контакт,

3 - неподвижный контакт,

4 - наконечники вольфрамовые,

5 - сильфон латунный,

6, 7, 8- экраны

 

В керамическом цилиндре 1 с ребристой поверхностью размещены торцевые контакты 2 и 3 с вольфрамовыми наконечниками. Контакт 3 неподвижный, контакт 2 может перемещаться благодаря сильфону 5. Нажатие контактов обеспечивается за счет атмосферного давления, действующего на сильфоны (на 1 см² действует 1 кГ). Сила нажатия - 120 Н.

Расстояние между контактами 3-5 мм (до 10 мм). Скорость перемещения подвижного контакта при размыкании до 2 м/с.

При размыкании контакта в последний момент касания ток проходит через небольшие площадки, сопротивление резко увеличивается, что ведет к выделению большого количества тепла и плавлению металла электродов. Зажигается, так называемая, вакуумная дуга, которая горит в среде паров металла электродов.

Малая плотность газов в камере обуславливает высокую скорость диффузии зарядов. Быстрая диффузия и высокая электрическая прочность вакуума позволяют эффективно гасить дугу в первый же момент прохождения тока через 0.

При работе выключателя распыленный материал контактов будет осаждаться на поверхности изоляционного цилиндра, что создает условия для пробоя. Для защиты изоляции цилиндра от паров металла электроды защищают специальными металлическими экранами 6, 7, 8, которыми электрическое поле разбивается на 2 небольших участка 6-7 и 7-8. Возможность перекрытия при этом резко снижается.

При прохождении переменного тока через 0 происходит быстрое рассасывание зарядов и через 10 мкс между контактами восстанавливается электрическая прочность вакуума, что является несомненным достоинством выключателя.

Но слишком быстрое изменение тока в схеме с индуктивностью вызывает появление перенапряжений e = -Ldi/dt, которые могут привести к пробою изоляции отключаемого оборудования (батареи конденсаторов). Для недопущения перенапряжений в первое время параллельно выключателю устанавливались разрядники. Сейчас материал наконечников содержит сурьму, в парах которой срез тока происходит медленнее и ток мал.

Недостатки - контактная система работает в тяжелых условиях, т.к. теплоотдача производится только через металл и лучеиспускание.

Параметры выключателя ВВТЭ-10-400-31,5 - выключатель вакуумный тропического исполнения электрический, 10 кВ, рабочий ток - 400 А, ток отключения в режиме КЗ - 31,5 кА.

Есть выключатели до 1000 А рабочий ток, КЗ до 40 кА.

Износ контактов , где l - мм, I - kA.

Ресурс по износу , мм - допустимый износ.

Ресурс отключений токов КЗ - до 100.

Ресурс отключений номинального тока до 50000.

Одновременное размыкание контактов в любой момент времени по отношению к кривой тока - в одной из фаз условия размыкания благоприятные, в других - нет. Отключаемая мощность возрастает, что ведет к увеличению габаритов.

Синхронизированные выключатели позволяют существенно облегчить процесс отключения, т.к. размыкание контактов в момент прохождения тока через 0 во всех фазах уменьшает энергию дуги.

Синхронизированный привод вакуумного выключателя ИГД Скочинского изображен на рис. 9.

 

 

1- синхронизатор

2- блок релейной защиты

3- логическая схема И

4- фотовспышка

5- световой волновод

6- фотосемистор

7- катушка электромагнита

8- диск тяги

9- вакуумная камера

10 - конденсатор (запас энергии)

11 - диод

 

ТТ питает синхронизатор 1, который выдает импульсы за 1,5 - 2 мс до прохождения тока через 0. Импульсы поступают на схему сравнения И (3). Блок релейной защиты 2 дает разрешение на отключение. Срабатывает фотовспышка 4. Импульс света через световой волновод 5 подается на фотосемистор 6, котрый подключает конденсатор 10 к катушке 7 электромагнита тяги 8. Создается колебательный контур R, L, C с частотой собственных колебаний до 5 кГц. В диске 8 наводятся вихревые токи, создается тяговое усилие, подвижный контакт размыкает соединение в нужное время. Такая схема во всех фазах.

 

Контрольные вопросы

1. Условия возникновения дуги в вакууме

2. Достоинства вакуумных выключателей

3. Недостатки вакуумных выключателей

4. Как устраняются недостатки?

5. Что такое - срез тока- и от чего он зависит?

6. Какова роль экранов?

7. На каких напряжениях работают вакуумные выключатели?

8. На какие токи?

9. Синхронизация фаз при отключении.

10. Схема синхронизации.

11. Чем обеспечивается поджатие контактов?

12. Из каких материалов изготовляются контакты?

Выключатели воздушные

[ 1, 2 ]

Энергия сжатого воздуха используется и как движущая сила, перемещающая контакт, и как дугогасящая среда.

Принцип действия заключается в том, что дуга, образующаяся между контактами, подвергается интенсивному охлаждению потоком сжатого воздуха, который подается под давлением до 4*10⁶ П и выбрасывается в атмосферу.

При прохождении тока через 0 температура дуги уменьшается, сопротивление увеличивается. Одновременно происходит механическое разрушение дугового столба и вынос заряженных частиц и паров металла контактов в атмосферу.

Различают камеры продольного и поперечного дутья.

Продольное дутье - воздух подается вдоль дуги.

Поперечное - воздух подается поперек дуги.

Воздух осушают, очищают и хранят в баке под давлением 4*10⁶ П. В нужный момент мощная струя воздуха подается в область горения дуги.

 

1 - неподвижный контакт

2 - струя воздуха

3 - подвижный контакт

4 - отделитель

Подвижный контакт закрывет своим телом отверстие. Дугогасительная камера только для гашения дуги. Размыкание контактов обеспечивет отделитель в бестоковую паузу.

 

КВ

 

1 - неподвижный контакт

2 - струя воздуха

3 - подвижный контакт

4 - отделитель

5 - труба

Неподвижный контакт трубчатый. Процесс гашения дуги происходит с сильным грохотом.

 

 

110 кВ

Если требуется выключатель на 220 кВ, то два модуля соединяют последовательно, 330 - три и т.д.

 

1 - неподвижный контакт

2 - подвижный контакт

3 - поршень

4 - дуга в камере

5 - пружина

6 - выброс наружу

 

При отключении сжатый воздух воздействует на поршень 3 и отводит подвижный контакт 2 со средней скоростью 2 м/с. Между контактами 1 и 2 возникает дуга 4. Сжатый воздух поступает дуге навстречу и через внутренние полости контактов 1 и 2 выходит наружу 6. Такая камера называется камерой с двухсторонним дутьем.

Пружина 5 замыкает контакты и перекрывает путь воздуху при исчезновении давления (электропневмоклапан открывает и закрывает путь воздуху). В бестоковую паузу отделитель размыкает контакты.

Энергия, выделяемая в дуге, нагревает воздух и в зоне горения дуги создается противодавление. В результате скорость потока воздуха уменьшается, а при некотором значении разрываемого тока образуется закупорка - скорость воздуха = 0. Выключатель в таких условиях сгорит.

Исследования показали, что в рационально сконструированном выключателе при максимальных токах скорость истечения воздуха не должна падать менее 10 м/с.

Эффект закупорки зависит от давления сжатого воздуха, сечения отверстия в месте контакта и мощности, выделяемой в дуге.

С ростом давления сжатого воздуха эффект закупорки будет уменьшаться а отключаемый ток увеличиваться. Однако при большом сечении возрастает расход воздуха и объем бака.

Существует оптимальное расстояние между контактами, при котором ток отключения наибольший.

У многих выключателей после гашения дуги сжатый воздух в камеру не подается, а оптимальное расстояние недостаточно, чтобы выдержать напряжение на контактах при атмосферном давлении. Поэтому совместно с воздушными выключателями создается дополнительный промежуток. Эту роль выполняет отделитель, если его контакты расходятся на достаточное расстояние (70% хода). Подача воздуха прекращается при достижении 70% хода ножей. Пружина 5 возвращает подвижный контакт в прежнее положение.

Преимущества: малый износ контактов, вынос паров металла из дугового промежутка, что увеличивает его электрическую прочность, долговечность (в среднем 75000 отключений).

Выключатель с такой камерой легко развивается по напряжению (220 - 2 камеры последовательно, 330 - 3 камеры и т.д.).

Если номинальное напряжение менее 20 кВ а отключаемый ток более 50 кА - (генераторный конец), то применяются камеры поперечного дутья (рис. 13).

 

1- дугогасительные

перегородки

2 - неподвижный контакт

3 - подвижный контакт

4 - дуга

5 - сжатый воздух

 

Подвижный контакт 3 в нижнем положении перекрывает своим телом канал подачи сжатого воздуха. Дуга 4, образующаяся при премещении подвижного контакта 3 относительно неподвижного контакта 2, подвергается интенсивному воздействию

сжатого воздуха 5, котрый прижимает дугу к дугогасительным перегородкам 1, выполненных из фибры.

Поперечный поток воздуха производит эффективное охлаждение и деионизацию дуги. Этому способствует также выделение большого количества газов фибровыми перегородками, котрые охлаждают и деионизируют прилегающие участки дуги, что позволяет создать выключатели на ток отключения до 100 кА.

 

 

Контрольные вопросы

1. Достоинства воздушных выключателей.

2. Недостатки воздушных выключателей.

3. В чем заключается модульность воздушных выключателей?

4. Чем ограничивается предельный ток отключения?

5. На каких напряжениях работают воздушные выключатели?

6. На какие токи они рассчитаны?

7. Камера продольного дутья

8. Камера поперечного дутья.

9. Эффект закупорки воздуха.

10. Для чего служит отделитель?