Выключатели электромагнитные ВЭМ - 6(10)

[ 1, 2 ]

Преимущества электромагнитных выключателей:

1. Дугогашение осуществляется за меньшее время, чем у масляных выключателей, что снижает термическое действие токов КЗ, ограничивает размеры и тяжесть аварийных повреждений, снижает время простоя и уменьшает затраты на их эксплуатацию.

2. Перенапряжения при выключении активно-индуктивной нагрузки (заторможенный электродвигатель) в 2,7 раза меньше, чем у масляных, следовательно увеличивается срок службы изоляции электроустановок.

3. Обеспечивается пожаро- и взрывобезопасность (в масляных выключателях возможны вторичные взрывы).

4. Отсутствует специальная дугогасительная среда.

5. Контактная система доступна осмотру без разборки.

6. Капитальный ремонт через 75000 операций, ревизии через 10000.

Эскиз контактной дугогасительной системы ВЭМ - 10 приведен на рис 14.

На стальной раме с помощью опорных изоляторов укреплена дугогасительная камера 8 из пакета керамических плиток, скрепленных керамическими лотками 4 и катушка магнитного дутья 6 с магнитопроводом 5 (полюсной наконечник снят)

Подвижные контакты вращаются с помощью изоляционной тяги. Выключатель имеет основную 1, 2 и дугогасительную 3,10 систему контактов(3 - неподвижный, 10 подвижный).

При размыкании дугогасительных контактов между ними вспыхивает дуга, которая под действием электродинамических сил контура и тепловых потоков перемещается вверх и занимает положение а,б а,в а,г и т.д.

Участок дуги между неподвижным контактом 3 и рогом 7 шунтирован малым сопротивлением катушки. На этом участке дуга гаснет и катушка включается последовательно в цепь.

Дуга горит между рогом 7 и сначала подвижным контактом 10, а затем между рогом 7 и контактом 9.

Под действием магнитного поля, создаваемого катушкой 6, дуга затягивается в дугогасительную камеру 8. Камера состоит из тонких керамических пластин с пазами. Пластины из кордиерита выдерживают высокие температуры, расположены друг от друга на расстоянии 2-3 мм и обладают высокой дугостойкостью и теплопроводностью. Дуга под действием магнитного поля затягивается в узкую длинную зигзагообразную щель и при достаточной длине дуги и малой ширине щели напряжение на дуге становится соизмеримым с напряжением источника - дуга гаснет.

Пластины имеют левый и правый вырезы, которыми становится зигзагообразным и удлиняется путь дуги (рис. 15).

 

 

Поскольку вырезы в пластинах сужаются кверху и вершинами вырезов смещены относительно друг друга, пространство между пластинами получается заполненным чередующимися выступами.

Недостаток - частота включений ограничена, так как пластины разогреваются при гашении дуги. От времени остывания пластин после гашения дуги зависит готовность выключателя к повторным циклам.

При изменении тока по синусоидальному закону напряжение на дуге остается без изменения. Это значит, что в начале полупериода, когда ток мал, сопротивление дуги велико. По мере нарастания тока сопротивление дуги падает. К концу полупериода сопротивление дуги снова возрастает.

Значительное активное нелинейное сопротивление дуги ведет к искажению формы кривой напряжения.

Контрольные вопросы

 

1. Преимущества электромагнитных выключателей.

2. Недостатки электромагнитных выключателей.

3. Есть ли доступ к контактной системе?

4. Через какое число операций производится капитальный ремонт?

5. Через какое число операций производится ревизия?

6. Принцип гашения дуги в электромагнитном выключателе.

7. На каком расстоянии расположены керамические пластины?

8. Какими свойствами должны обладать керамические пластины?

Выключатели элегазовые

[ 1, 2 ]

Предназначены для оперативной и аварийной коммутации в энергосистемах, выполнения операций включения и выключения отдельных цепей при управлении в сетях трехфазного переменного тока напряжением 6 и 10 кВ.

С целью повышения эффективности гашения дуги в качестве дугогасящей среды применяется шестифтористая сера (элегаз SF₆).

По сравнению с воздухом этот газ обладает следующими преимуществами:

· электрическая прочность в 2,5 раза выше, чем у воздуха,

· высокая удельная объемная теплоемкость (почти в 4 раза выше, чем у воздуха) позволяет увеличить нагрузку токоведущих частей, уменьшить массу меди,

· дугогасящая способность камеры продольного дутья с элегазом в 5 раз выше, чем с воздухом,

· малая напряженность электрического поля в столбе дуги, благодаря чему резко сокращается износ контактов,

· элегаз является инертным газом, не вступающим в реакцию с кислородом, водородом, слабо разлагается дугой, не токсичен.

Недостатком элегаза является высокая температура сжижения. Так, например, при давлении 1,31 МПа он из газообразного состояния переходит в жидкое при температуре 0⁰ С. Это заставляет прибегать либо к использованию подогревающих устройств, либо использовать газ при низком давлении. При давлении 0,35 МПа температура сжижения составляет минус 40⁰ С.

Другим недостатком является необходимость в наличии устройств для наполнения, перекачивания и очистки шестифтористой серы. Кроме того, необходимость применения высоконадежных уплотнителей и относительная сложность конструкции ряда деталей и узлов обуславливают относительно высокую стоимость выключателя в целом.

Наиболее эффективно используется дугогасящая способность элегаза в том случае, когда струя газа с большой скоростью омывает горящую дугу.

В настоящее время применяются следующие конструктивные исполнения:

· с автопневматическим принудительным дутьем, которое создается за счет энергии отключающих пружин,

· с движением дуги в элегазе за счет взаимодействия дуги с магнитным полем,

· система с двойным давлением (имеется резервуар с высоким давлением).

Принципиальная схема дугогасительного устройства с автопневматическим принудительным дутьем показана на рис. 16.

 

 

При отключении дуга возникает между неподвижным 1 и подвижным 2 контактами. Вместе с контактом 2 движутся сопло из изоляционного материала 3 (фторопласт), перегородка 5 и цилиндр 6. Поршень 4 неподвижен. Элегаз сжимается, и его поток, проходя через сопло, продольно омывает дугу и обеспечивает условия для эффективного гашения. Дугогасительное устройство располагается в герметичном баке с давлением газа 0,2 - 0,28 Мпа.

Фирма Merlin Gerin разработала элегазовый выключатель Fluarc FB4 на напряжение U = 7,2 - 36 кВ, номинальный ток отключения 25 кА, номинальный ток 630-1250 А.

Давление внутри корпуса 1,5 МПа, время гашения дуги 15 мс, полное время отключения 60 - 80 мс, срок службы - 20 лет.

Допускаемое для каждого полюса выключателя без осмотра и ремонта дугогасительных устройств, контактов и замены элегаза число операций отключения токов КЗ

- при токах в диапазоне свыше 60 до 100 % - 33 операции,

- при токах в диапазоне от 30 до 60 % - 70 операций.

Число операций отключения номинального тока - 2000.

Ресурс по механической прочности до капитального ремонта - 5000 циклов. Срок службы до капитального ремонта - 15 лет. Срок службы до списания - 25 лет.

 

Контрольные вопросы

1. Преимущества элегазовых выключателей.

2. Недостатки элегазовых выключателей.

3. Есть ли доступ к контактной системе?

4. Через какое число операций производится капитальный ремонт?

5. Через какое число операций производится ревизия?

6. Принцип гашения дуги в элегазовом выключателе.

7. Допустимое число операций без осмотра и ремонта?

8. Число операций отключения номинального тока.

9. Срок службы до капитального ремонта.

10. Срок службы до списания.

 

 

Разрядники

[ 1, ]

Разрядники предназначены для ограничения перенапряжений. Включаются между потенциальным выводом оборудования и землей. Основной элемент разрядника - искровой промежуток, который пробивается при перенапряжениях, возникающую дугу гасит специальное устройство.

 

Требования к разрядникам

1. ВСХ разрядника должна быть ниже ВСХ объекта.

2. Искровой промежуток должен иметь гарантированную электрическую прочность. Защита от атмосферных перенапряжений не должна срабатывать от внутренних.

3. Остающееся напряжение не должно быть опасным для изоляции устройства.

4. Сопровождающий ток должен отключаться за малое время.

5. Разрядник должен допускать большое число срабатываний без осмотра и ремонта.

Схема дугогасительного устройства трубчатого разрядника представлена на рис. 18.

 

 

Разрядник в нормальном режиме отделен от ЛЭП воздушным промежутком S₂. Второй электрод 4 заземлен. При появлении перенапряжений пробиваются воздушные промежутки S₁ и S₂, импульсный ток отводится в землю. Возникает КЗ, через разряд­ник протекает сопровождающий ток. В промежутке S₁ между электродами 2 и 3 загорается дуга в узком канале обоймы 1, выполненной из газогенерирующего материала (фибры или винипласта). Образующиеся газы устремляются в отверстие электрода 3, отнимая энергию дуги. Ток проходит через 0, дуга гаснет.

Буферный объем 5 предназначен для накопления энергии сжатого воздуха, что облегчает условия гашения дуги.

Предельная величина отключаемого тока (фибра) - 10 кА.

Предельная величина отключаемого тока (винипласт) - 20 кА.

Механическая прочность фибровых разрядников хуже вилитовых.

Маркировка разрядник трубчатый фибровый U = 35 кВ, отключаемый ток 800-5000 А.

РТВ - винипластовый (механическая прочность гораздо лучше, защищен от атмосферных воздействий эпоксидными смолами).

Разряд сопровождается выстрелом, хлопком, выброс газов.

РТВ- 110 зона выброса - высота 2,2 м диаметр - 3,5 м.

В зоне выброса не должно быть оборудования и людей.

 

Вентильные разрядники

РВС -10 - разрядник вилитовый станционный на 10 кВ.

Основными элементами являются вилитовые кольца, искровые промежутки и рабочие резисторы. Эти элементы расположены внутри фарфорового кожуха, который с торцов имеет фланцы для крепления и присоединения.

Внутренняя полость должна быть герметично закрыта (пластины, резиновые прокладки).

При появлении перенапряжения пробивается искровой промежуток и ток через рабочие резисторы уходит в землю. Рабочие резисторы ограничивают сопровождающий ток и создают условия для гашения дуги.

Сопротивление разрядника нелинейное.

Разрядники получили название вентильных, потому что при импульсных токах их сопротивление резко падает, что дает возможность пропустить большой ток при относительно небольшом падении напряжения на сопротивлении.

Нелинейное сопротивление - вилит - зерна карборунда SiC. На поверхности зерен образуется пленка окиси кремния SiO₂. Сопротивление этой пленки зависит от приложенного напряжения

 

Контрольные вопросы

1. Назначение разрядников.

2. Принцип действия разрядников.

3. Соотношение между ВСХ искрового промежутка и защищаемого объекта.

4. Способы гашения дуги в разрядниках.

5. Требования к разрядникам.

6. Назначение буферного объема в трубчатом разряднике.

7. Предельная величина отключаемого тока.

8. Маркировка разрядников.

9. Зона выброса разрядника.

10. Принцип действия вилитового разрядника.