Масляные выключатели

Реферат на тему

" Масляные выключатели"

Общие сведения

Выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах:

· длительная нагрузка,

· перегрузка,

· короткое замыкание,

· холостой ход,

· несинхронная работа.

Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:

· надёжное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);

· быстрота действия, то есть наименьшее время отключения;

· пригодность для быстродействующего автоматического повторное включения, то есть быстрое включение выключателя сразу же после отключения;

· возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;

· лёгкость ревизии и осмотра контактов;

· взрывобезопасность и пожаробезопасность;

· удобство транспортировки и эксплуатации.

Выключатели высокого напряжения должны длительно выдерживать номинальный ток I _ном и номинальное напряжение U _ном.

В соответствии с ГОСТ 687– — 78Е выключатели характеризуются следующими параметрами:

1. Номинальный ток отключения Й _{откл. ном.} — наибольший ток КЗ (действующее значение), который выключатель способен отключить при напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению при заданных условиях восстанавливающего напряжения и заданном цикле операций. Номинальный ток отключения определяется действующим значением периодической составляющей в момент расхождения контактов.

2. Допустимое относительное содержание апериодической составляющей тока в токе отключения Я _н., %.

3. Цикл операций — выполняемая выключателем последовательность коммутационных операций с заданными интервалами между ними. В эксплуатации выключатель может неоднократно включаться на существующие КЗ с последующим отключением, поэтому ГОСТ 687– — 78 Е предусматривает для выключателей определенный цикл операций.

4. Стойкость при сквозных токах, характеризующаяся токами термической стойкости Й _тер и электродинамической стойкости Й _дин (действующее значение), i _дин — наибольший пик (амплитудное значение); эти токи выключатель выдерживает во включенном положении без повреждений, препятствующих дальнейшей работе.

5. Номинальный ток включения — ток КЗ, который выключатель с соответствующим приводом способен включить без приваривания контактов и других повреждений, при

U _ном и заданном цикле. В каталогах приводятся действующее значение этого тока Й _{вкл ном}, и его амплитудное значение i _{вкл ном}.

6. Собственное время отключения — интервал времени от момента подачи команды до момента прекращения соприкосновения дугогасительных контактов.

Время отключения — интервал времени от подачи команды на отключение до момента погасания дуги во всех полюсах.

Время включенияинтервал времени от момента подачи команды на включение до возникновения тока в цепи.

7. Параметры восстановления напряжения — в соответствие с нормированным характеристиками собственного переходного восстанавливающегося напряжения (ПВН).

8. Выключатели, не предназначенные для АПВ, должны допускать не менее пяти операций ВО (включения и немедленного отключения) при токах КЗ 0,6 — 1 Й _{откл. ном} без осмотра дугогасящего устройства.

Выключатели, предназначенные для АПВ, должны допускать в тех же условиях от 6 до 10 операций ВО (включения и немедленного отключения) в зависимости от Й _{откл. ном}.

Основными конструктивными частями выключателей являются:

· контактная система с дугогасительным устройством;

· токоведущие части;

· корпус;

· изоляционная конструкция;

· приводной механизм.

По конструкционным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей:

· масляные баковые (масляные многообъемные) (серии ВМ, МКП, У, С);

· маломасляные (масляные малообъемные) (ВМП, МГГ, МГ, ВМК, ВГМ и др.);

· воздушные (серии ВВГ, ВВУ, ВВН, ВВБ, ВВБК, ВНВ);

· элегазовые;

· электромагнитные (серии ВЭМ);

· автогазовые;

· вакуумные.

К особой группе относятся выключатели нагрузки, рассчитанные на отключение токов нормального режима.

Каждая группа выключателей обладает определенными техническими характеристиками, указанными в каталогах, и имеет преимущества и недостатки, определяющие области их применения.

Масляные баковые выключатели

В масляных баковых выключателях масло служит для гашения дуги и изоляции токоведущих частей.

При напряжении до 10кВ (в некоторых типах выключателей до 35кВ) выключатель имеет один бак, в котором находятся контакты всех трех фаз, при большем напряжении для каждой фазы предусматривается свой бак.

На рисунке 1 показан схематически баковый выключатель без специальных устройств для гашения дуги.

Стальной бак выключателя подвешен к литой чугунной крышке с помощью болтов. Через крышку проходят шесть фарфоровых изоляторов, на нижних концах токоведущих стержней которых закреплены неподвижно контакты.

Подвижные контакты находятся на контактном мосту или траверсе. Движение им передается с помощью изолирующей тяги от приводного механизма, расположенного под крышкой выключателя. Во включенном положении траверса поднята и контактный мост замыкает цепь между неподвижными контактами. При этом отключающаяся пружина сжата.

Выключатель во включенном положении удерживается защелкой привода, с которой он связан валом.

При отключении автоматически или вручную освобождается защелка и под действием пружины траверса быстро опускается вниз (скорость движения достигает 1,5 — 2,7 м/ с), при этом образуется разрыв цепи в двух точках на каждом полюсе выключателя. Возникшие дуги разлагают и испаряют масло, образуется газопаровой пузырь, содержащий до 70% водорода. Давление внутри пузыря достигает 0,5 — 1 МПа, что повышает деионизирующую способность газов. Дуга гаснет через 0, 08 — 0, 1 с. На стенках бака имеются защитные изоляционные покрытия.

Масло в бак выключателя заливается не полностью, под крышкой остается воздушная подушка. Это необходимо, чтобы уменьшить силу удара в крышку выключателя, обусловленного высоким давлением, возникающим в процессе гашения дуги.

Если уровень масла будет недопустимо низок, то газы попадут под крышку сильно нагретыми, что может вызывать взрыв смеси водорода с воздухом.

В выключателе нет никаких специальных устройств для гашения дуги, поэтому отключающая способность его невелика. Выключатели такой конструкции (ВМБ — 10, ВМЭ — 6, ВМЭ — 10, ВС — 10) применяются в установках 6 — 10кВ, но в настоящее время они вытесняются маломасляными выключателями.

В масленых выключателях серий МКП, У, С и другие масло в баке служит для гашения дуги и для изоляции токоведущих частей от заземлённых конструкций; в маломасленных выключателях серий ВМГ, МГГ, ВМК и других — для гашения дуги и не обязательно для изоляции от земли частей, находящихся под напряжением. Их баки специально изолируются от земли.

Многообъемные выключатели напряжением 110 кВ и выше снабжаются маслонаполненными вводами. Надежная работа маслонаполненных вводов гарантируется, если обеспечивается тщательный надзор за заполняющим их маслом. Систематические отборы проб масла из вводов производятся при помощи маслоотборных устройств, обеспечивающих взятие проб из нижних слоев масла, где обычно концентрируются вода и шлам.

В масляных баковых выключателях масло служит для гашения дуги и изоляции токоведущих частей. При напряжении до 10 кВ (в некоторых типах выключателей до 35 кВ) выключатель имеет один бак, в котором находятся контакты всех трех фаз, при большем напряжении для каждой фразы предусматривается свой бак. В установках 6 — 10 кВ применяли масляные выключатели ВМБ-10, ВМЭ-6, ВМЭ-10, ВС-10, им на смену пришли выключатели маломасляные и элегазовые.

Баковые масляные выключатели использовались в наружных установках напряжением 35 кВ и выше. Они отличались простотой конструкции, что определило их широкое применение и в настоящее время. В отличие от простейшего выключателя они имеют специальные устройства — гасительные камеры.

По принципу действия дугогасительные устройства можно разделить на три группы:

1) с автодутьем, в которых высокое давление и большая скорость движения газа в зоне дуги создаются за счет выделяющейся в дуге энергии;

2) с принудительным масляным дутьем, у которых к месту разрыва масло нагнетается с помощью специальных гидравлических механизмов;

3) с магнитным гашением в масле, в которых дуга под действием магнитного поля перемещается в узкие каналы и щели.

Наиболее эффективным и простым являются дугогасительные устройства с автодутьем. Следует отметить, что устройства с автодутьем работают тем эффективнее, чем больше ток в дуге. При отключении малых токов давление газов может оказаться незначительным, вследствие чего дутье будет неэнергичным, что приведет к затягиванию гашения дуги. По этой причине некоторые гасительные устройства с автодутьем дополнены принудительным масляным дутьем, которое обеспечивает гашение малых токов.

Чем выше напряжение, тем больше необходимо разрывов. Для равномерного распределения напряжения между основными разрывами параллельно им включается шунтирующее сопротивление. После гашения дуги на основных разрывах ток, проходящий через шунтирующее сопротивление, гасится на вспомогательных разрывах, обычно вне камеры. В дугогасительных устройствах с помощью изоляционных пластин и выхлопных отверстий создаются рабочие каналы, по которым происходит движение масла и газов (дутье). В зависимости от расположения каналов различают камеры с поперечным, продольным и встречно-поперечным дутьем.

Выключатель работает по двухступенчатому циклу: сначала размыкаются контакты дугогасительных камер, происходит гашение дуг и прерывается цепь основного тока, затем в открытом разрыве контактов траверсы и контактов дугогасительных камер прерывается ток, протекающий через шунты. Траверса приводится в движение изолирующей тягой, связанной с приводным механизмом. На днище бака установлено льдоулавливающее устройство, предотвращающее всплытие замерзшего конденсата. Для подогрева масла при низких температурах к днищу крепится устройство электроподогрева, которое включается при температурах воздуха ниже — 150С. Это необходимо чтобы не снижалась скорость перемещения подвижных частей выключателя при увеличении вязкости масла. Например, в выключателе У-220 на три полюса необходимо 27 000 кг масла.

Основные преимущества баковых выключателей:

1. простота конструкции,

2. высокая отключающая способность,

3. пригодность для наружной установки,

4. возможность установки встроенных трансформаторов тока.

Недостатки баковых выключателей:

1. взрывои пожароопасность;

2. необходимость периодического контроля за состоянием и уровнем масла в баке и на вводах;

3. большой объем масла, что обусловливает большую затрату времени на его замену,

4. необходимость больших запасов масла;

5. непригодность для установки внутри помещений;

6. непригодность для выполнения быстродействующего АПВ;

7. большая затрата металла, большая масса, неудобство перевозки, монтажа и наладки.

Однобаковый выключатель типа ВМЭ-6−200 предназначен для установки на экскаваторах (рис. 3). В нем применен упрощенный вариант ДУ, представляющий собой горизонтально расположенную фибровую трубку с отверстиями по концам для неподвижных контактов и с контактной перемычкой внутри. Привод ручной маховичный типа ПМ.

Рис. 3 Однобаковый масляный выключатель ВМЭ-6−200

Рис. 4. Баковый масляный выключатель на 35 кВ 1 — муфта для прохода кабеля; 2 — шкаф с приводом; 3 —- ввод; 4 — масло указатель; 5 — каркас; 6 — лебедка; 7 — болт заземления; и скобках указаны В баковом масляном выключателе типа МКП-35−1000−25 на 35 кВ (рис. 4) все три полюса и привод смонтированы на общем сварном каркасе, причем на крышке каждого полюса смонтированы все основные размеры масляного выключателя со вводами с изоляцией категории Б узлы выключателя.

Баки овальной формы. На дне бака находится устройство для подогрева масла. Подъем и опускание бака осуществляются с помощью лебедки 6. В к снабжен ДУ с поперечным масляным дутьем. На каждом вводе могут быть размещены по два встроенных ТТ. Привод электромагнитный типа ПЭ-31. Баковый масляный выключатель типа G-25M-630−10 аналогичен выключателю типа МКП-35, ко имеет несколько меньшие габариты. Высота его 1940 мм, длина 1910 мм и ширина 860 мм. Привод пружинный типа ПП-67 или ПП-67К.

Рис. 5. Полюс бакового масляного выключателя типа У-110−2-300−50 на 110 кВ

1 — бак; 2 — ввод; 3 — приводной механизм; 4 — встроенные ТТ; 5 — изоляция бака; 6 — изоляционная тяга; 7 — дугогасительное устройство; 8 — шунтирующий резистор

Баковый масляный выключатель на 110 кВ (рис. 5 и 6) имеет три бака цилиндрической формы I. На крышке бака смонтированы маслонаполненные вводы 2, приводной механизм 3, предохранительный клапан, коробки со встроенными ТТ и патрубки для заливки масла. На каждом баке имеются лазы для доступа внутрь бака и к устройству для подогрева масла, расположенному под днищем бака. Изнутри стенки бака в несколько слоев изолированы электрокартоном или древеснослоистым пластиком 5. На каждом полюсе может быть установлено до четырех встроенных ТТ 4. Приводной механизм 3 сочленен с изоляционной тягой 6, перемещающейся в вертикальном направлении, и с соединительной тягой, движущейся в горизонтальном направлении. Два ДУ 7 с шунтирующим резистором 8 закреплены на нижних концах вводов 2.

Рис. 6. Общий вид выключателя типа У-110−2000;50У1

В изоляционном корпусе ДУ 4 (рис. 7) закреплены по две камеры поперечного масляного дутья 7, соединенные последовательно посредством перемычки 6 с токоснимающими контактами. В корпусе 4 закреплены торцевые неподвижные контакты 8. Подвижная контактная система состоит из корпуса 1, в который ввернуты правый цилиндрический подвижный контакт 10 и изоляционный стержень 5, в верхней части которого закреплен левый подвижный контакт 5. При включении масляного выключателя подвижная траверса с двумя цилиндрическими контактами (на рисунке не показана) поднимается и входит в соприкосновение с корпусом 1. При последующем ее движении вместе с ней поднимаются подвижные контакты 5 и 10 и входят соответственно в неподвижные контакты 8 и 9, осуществляя замыкание цепи масляного выключателя.

При отключении масляного выключателя подвижная траверса вместе с контактами 5 и 10 опускается и происходит размыкание подвижных контактов 5 и 10 с неподвижными контактами 8 к 9 и возникновение двух дуг, которые гасятся в камерах масляного дутья 7. Ходу подвижных контактов способствует пружина 2.

Газы, выходящие из ДУ, сообщают слою масла, находящемуся над ними, большую кинетическую энергию. Разогнавшееся масло ударяется о крышку бака. Скорость масла в момент удара может достигать 10—20 м/с. В результате удара масла о крышку возникает усилие, направленное вверх, а при падении масла — усилие, направленное вниз (табл. 1). Все три полюса управляются одним электромагнитным или пневматическим приводом типа ПЭ-44, установленным на первом полюсе. Привод посредством тяг связан с механизмами всех трех полюсов.

Рис. 7. Дугогасящее устройство поперечного масляного дутья

Таблица 1. Усилия, возникающие при работе масляного выключателя

Примечание. При расчете фундамента усилие, указанное в таблице, следует удвоить.

Масляные выключатели

Маломасляные выключатели (горшковые) получили широкое распространение в закрытых и открытых распределительных устройствах всех напряжений.

Масло в этих выключателях в основном служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами. Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Контакты выключателей для внутренней установки находятся в стальном бачке (горшке), отсюда сохранилось название выключателей «горшковые». Маломасляные выключатели напряжением 35кВ и выше имеют фарфоровый корпус. Самое широкое применение имеют выключатели 6 — 10кВ подвесного типа (рисунок 2, а, б). В этих выключателях корпус крепится на фарфоровых изоляторах к общей стальной раме для всех трех полюсов. В каждом полюсе предусмотрен один разрыв контактов и дугогасительная камера.

По типу, показанному на рисунке 2, а, изготовляют выключатели ВМГ — 10 (выключатель масляный горшковый) и ВПМ — 10, а ранее изготовлялись выключатели ВМГ — 133.

Выключатели серии ВМГ могут комплектоваться приводами типов ПРБА, ПЭВ 14, ПП — 61, ПП — 63, ПП — 63к, ПП — 67, ПП — 67к, ПЭ — 11.

Выключатели ВМГ применяются в сетях с большими номинальными токами. Имеют по два бочка на каждую фазу, внутри которых находятся дугогасительная камера и контакты (подвижные и неподвижные), а снаружи массивные рабочие контакты. Эти выключатели выпускаются на номинальные токи до11 200А и токи отключения до 90кА, устанавливаются в цепях генераторов и мощных трансформаторов.

Три полюса выключателя монтируются на стальной раме. На лицевом боку рамы установлено шесть фарфоровых опорных изоляторов, на каждую пару изоляторов крепится полюс выключателя.

Ток от шины через гибкую связь поступает на подвижные контакты. Во включенном положении контактный стержень находится внутри розеточного контакта. Подвижные контакты, находящиеся внутри полюса, с помощью изоляционной тяги связаны с механизмом электромагнитного привода, встроенного в раму. Внизу бака расположены розеточные контакты с зажимами для шины. Подвижный контакт в виде стержня, прикрепленного к изоляционной тяге, входит внутрь бака через проходной изолятор.

Дополнительной изоляцией между полюсами являются изоляционные перегородки. Основной частью полюса является металлический цилиндр. В середине металлического цилиндра устанавливаются изоляционные цилиндры, между которыми устанавливается дугогасительная камера.

Изоляция контактного стержня от цилиндра осуществляется с помощью проходных изоляторов.

Каждый полюс имеет масломерное стекло и газоотводные щели.

Масло в этих выключателях служит дугогасительной средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами.

Гашение дуги в выключателе обеспечивается потоком газомаслянной смеси, что возникает при размыкании контактов.

Процесс гашения дуги сопровождается разложением масла под воздействием электрической дуги с возникновением газа в виде газового пузыря. В газовой смеси содержится 70% водорода, что определяет высокую дугогасительную способность масла, так как в водороде дуга отдает в 20 раз больше энергии, чем в воздухе.

Уровень масла над контактами имеет существенное значение при гашении дуги. Чем выше уровень масла, тем больше давление газового пузыря. Вместе с этим высокий уровень масла в баке снижает объем воздушной подушки и может привести к опасному увеличению давления в баке и сильному удару масла в крышку.

При заниженном уровне масла над контактами горючие газы, проходящие через них, не успевают охлаждаться и в результате смешивания с кислородом воздушной подушки могут образовать гремучие смеси.

Ранее широко применялся масляный выключатель типа ВМГ-133. Затем вместо него стали выпускать модифицированные конструкции ВМГ-10, ВМГП-10 и В МП-10. Выключатели ВМГП-10 (рис. 8) и ВМП-10У (рис. 9) имеют сварную раму, являющуюся их основанием. На раме установлены фарфоровые изоляторы. На этих изоляторах закреплено дугогасительное устройство поперечного масляного дутья.

Разновидностью масляного выключателя типа ВМП-10 являются выключатели со встроенными пружинными или электромагнитными приводами (выключатели серий ВМПП и ВМПЭ), предназначенные преимущественно для установки в КРУ (рис. 10).

Приводы расположены внутри рамы высоковольтного выключателя. Наибольшее число операций отключения и включения, которое способен совершить пружинный привод при полностью заведенных рабочих пружинах привода (без подзавода), — три. Время завода рабочих пружин привода на три операции при минимальном напряжении сети не более 30 с.

Рис. 9. Малообъемный масляный выключатель типа ВМП-10У: 1 — дугогасительное устройство; 2 — механизм; 3 — изолятор; 4 — рама

Выключатели типов МГГ-10, МГУ-20 и ВГМ-20 рассчитаны на номинальные токи от 2000 до 11 200 А (рис. 11). Выключатель представляет собой трехполюсный аппарат, управляемый отдельно стоящим электромагнитным приводом. Все три полюса смонтированы на сварной раме 1, внутри которой расположен приводной механизм, предназначенный для передачи движения от привода к подвижным контактам 4 при помощи изоляционных тяг. На раме, на опорных изоляторах 2 установлены шесть дугогасительных устройств 3.

Рис. 10. Малообъемный масляный выключатель типа ВМПП-10

Рис. 11. Малообъемный масляный выключатель типа МГГ-10−5000−63УЗ 1 — рама с механизмом; 2 — опорный изолятор: 3 — дугогасительное устройство; 4 — главные контакты: 5 — изоляционная тяга

В МГУ-20 и ВГМ-20 между полюсами установлены изоляционные перегородки.

Маломасляный выключатель типа ВМТ-110Б на 110 кВ (рис. 12) имеет один разрыв на полюс. Все три полюса установлены на общем сварном основании — раме 5, к которой прикреплен также и пружинный привод 1 типа Г1ПК-2300.

Полюс выключателя представляет собой маслонаполпенную колонну, состоящую из опорного и камерного изоляторов, в котором расположены дугогасительные устройства 3 с токовыми выводами 4, механизм управления и электронагревательное устройство. Неподвижный контакт одноразрывного дугогасительного устройства, расположенного в камерном изоляторе, жестко укреплен на верхнем фланце с выводом 4. На неподвижном контакте закреплена камера встречно-поперечного дутья. Камерный изолятор закрыт сверху колпаком.

Колпак снабжен манометром для контроля избыточного давления в дугогасительном устройстве, приспособлением для заполнения сжатым газом и для его выпуска, выпускным автоматическим клапаном, поддерживающим избыточное давление на требуемом уровне, и указателем уровня трансформаторного масла. Внутри камерного изолятора установлен стеклоэпоксидный цилиндр, воспринимающий механические напряжения при работе выключателя. Полюсы выключателя заливаются трансформаторным маслом по ГОСТ 982–80, ГОСТ 10 121–76 или арктическим трансформаторным маслом по ТУЗЗ 101 169—79, а при установке в районах с холодным климатом — только арктическим трансформаторным маслом. Внутри опорного изолятора размещены изоляционные тяги, связывающие подвижный контакт с механизмом управления.

Надежность работы выключателя без повторных пробоев в режиме отключения емкостных токов ненагруженных линий электропередачи обеспечивается герметизацией масло наполненных колонн, находящихся под постоянным избыточным давлением газа (0,5—1 МПа), предпочтительно азота с относительной влажностью не более 25%. Избыточное давление поддерживает высокую электрическую прочность междуконтактного промежутка, повышает износостойкость контактов, способствует сохранению высокой электрической прочности внутренней изоляции вне зависимости от внешних условий. Оно создается сжатым газом, подаваемым от баллонов или компрессора, перед вводом выключателя в эксплуатацию и сохраняется без пополнения вплоть до очередной ревизии.

Выключатель типа ВМТ-220Б на 220 кВ максимально унифицирован с выключателями типа ВМТ-110Б. Он состоит из трех отдельных полюсов, установленных на отдельных рамах-основаниях. Полюс выключателя содержит две маслонаполненные колонны, в которых дугогасительные устройства установлены на сдвоенных опорных изоляторах и соединены последовательно шиной. Для равномерного распределения напряжения по дугогасительным устройствам к ним подключены шунтирующие конденсаторы. Каждый полюс управляется пружинным приводом ППК-1800.

Рис. 12. Малообъемный масляный выключатель типа ВМТ-110Б: 1 — привод ППК-2300; 2 — изолятор опорный; 3 — дугогасительное устройство; 4 вывод; 5 рама

Устройство и назначение основных частей ВМГ 133

Общий вид выключателя приведен на рисунке 2.

Выключатель смонтирован на сварной раме 1.

Для крапления рамы к стене /или конструкции/ в углах рамы имеются 4 отверстия диаметром 16 мм. На раме выключателя размещен приводной механизм, а в нижней части рамы установлены три сдвоенных опорных изолятора, на которых подвешены основные цилиндры 10.

Фаза выключателя ВМГ-133 показана на рис. 2. Основной цилиндр 1 снабжен маслоотделителем 2 и дополнительным резервуаром 3. В основном цилиндре установлен нижний бакелитовый цилиндр 17, дугогасительная камера 19 и верхний бакелитовый цилиндр 18. Основной цилиндр закрыт фланцем 14 с проходным изолятором 13, на дне основного цилиндра укреплен неподвижный розеточный контакт /розетка/ 20. Через проходной изолятор цилиндра проходит подвижный контактный стержень /свеча/ 26, связанный с приводным механизмом с помощью фарфоровых тяг 5 рис 2.

Токоведущая цепь выключателя проходит с верхнего контактного угольника 30 /рисунок 3/ по гибкой связи 29 на свечу 26. Свеча при включенном состоянии выключателя входит в розетку 20. С розетки ток попадает на контактный вывод и через контактные гайки — на шину. При этом основные цилиндры находятся под напряжением и изолированы от заземленной рамы опорными изоляторами 15.

Рисунок 2 — Масляный выключатель типа ВМГ-133. а — общий вид: б — расположение отверстий в раме для крепления выключателя. 1 — рама; 2 — вал: 8 — подшипник вала; 4 — двуплечевая тяга; 5 — отключающие пружины; 7 — масляный буфер; 8 — пружинный буфер; 9 — опорные изоляторы.

В месте прохода свечи через фланец 14 основного цилиндра она изолирована с помощью фарфорового проходного изолятора 13.

При отключении выключателя приводной механизм под действием отключающих пружин приходит в движение и перемещает тяги и соединенные с ним свечи вверх. Между розеткой и свечой возникает дуга, которая гасится в камере 19,

постоянно находящейся в масле и заполненной им. Для нормального гашения в камере необходима определенная скорость движения свечи, которая обеспечивается силой отключающих пружин, и нормальный уровень масла.

Гашение дуги в камере происходит следующим образом:

В выключателе, залитом маслом, в верхней части кармана 4 /рис.3/ имеется воздушная подушка под некоторым незначительным давлением за счет столба масла в основном цилиндре. При включенном выключателе свеча находится в нижнем положении и перекрывает вход в горизонтальные щели А, Б, В со стороны сегментного выреза камеры. При отключении выключателя между розеткой и свечой возникает дуга. Дуга, разлагая и испаряя масло под камерой, создает парогазовый пузырь с большим давлением. Газы не имеют выхода из-под камеры до тех пор, пока при движении свечи вверх не будут открыты выходы в горизонтальные щели.

Давлением газового пузыря из нижней части основного цилиндра в карман 4 вытесняется масло и воздушная подушка в нем сжимается. Когда открывается вход в горизонтальные щели, то под действием большого давления создается интенсивное дутье газов и масла через щели поперек дуги. Благодаря сегментному вырезу в нижней части камеры обеспечиваются наиболее благоприятные условия для дутья через щели.

К моменту начала дутья дуга соприкасается с нижней фибровой прокладкой камеры, при этом происходит мощное газообразование, чем усиливается дутье. В момент перехода тока через нуль давление в зоне горения дуги спадает и в это время сжатия в кармане 4 подушка расширяется и подобно поршню обеспечивает подачу свежего масла в зону щелей.

При этом за счет поперечного дутья и поступления свежего масла происходит восстановление электрической прочности промежутка между свечой и розеткой и протекание тока прекращается. При отключении малых токов газообразование происходит слабо и дутье может оказаться недостаточным для восстановления электрической прочности промежутка, даже при открытии всех трех щелей. В этом случае горение дуги будет продолжаться и тогда карманы, расположенные в верхней части камеры, также будут заполнены газом под давлением.

При переходе тока через нуль и уменьшении давления в зоне горения дуги дополнительно к поперечному дутью создается давление вдоль канала дуги за счет карманов. Это обеспечивает гашение дуги при отключении малых токов.

В отключенном состоянии выключателя свеча находится в верхнем положении. При этом слой воздуха и слой масла надежно изолирует свечу от розетки, а изоляция свечи от основного цилиндра обеспечивается за счет фарфорового проходного изолятора 13, бакелитовой трубки, внутри которой проходит свеча, и верхнего бакелитового цилиндра 18.

При включении выключателя приводной механизм под действием привода приходит в движение, опускает свечи из верхнего /отключенного/ положения вниз до вхождения в розетку, чем замыкается токоведущая цепь, и одновременно растягивает отключающие пружины.

Достоинства выключателей ВМГ:

· небольшое количество масла;

· более удобный доступ к дугогасительным контактам по сравнению с баковыми выключателями.

Недостатки:

· взрывои пожароопасность;

· необходимость периодического контроля, доливки, замены масла;

· трудность установки трансформаторов тока;

· относительно малая отключающая способность.

Рисунок 3 — Фаза выключателей ВМГ-133-II, ВМГ-133-III: 1-основной цилиндр; 2-маслоотделитель; 3 — дополнительный резервуар; 4 — карман; 5-отверстие кармана; 6 -выхлопные отверстия цилиндра;7 — клапан; 8 — маслоуказатель; 9 — маслоспускная пробка; 10 — маслоналивная пробка; 11 — упорный болт; 12 — проушина; 13 — проходной изолятор; 14 — фланец проходного изолятора; 15 — опорный изолятор; 16 — опорное кольцо; 17 — нижний цилиндр; 18 — верхний цилиндр; 19 — дугогасительная камера; 20 — розетка; 21 — выводной штырь розетки; 22 —фибровая прокладка; 23 — нажимная шайба; 24 — контактная гайка; 25- контргайка; 26 — подвижной контакт (свеча); 27 — контактная колодка; 28 — промежуточная пластина; 29 — гибкая связь; 31 — кронштейн; 32-контактный наконечник свечи; 34 — шины.

ПРИМЕЧАНИЕ: На рисунке изображена фаза старых выпусков, основные цилиндры которых отличаются от цилиндров выключателей новых выпусков, иной формой маслоотделителя и отсутствием шарика в корпусе маслоуказателя.

Устройство и назначение основных частей ВМП-10

По конструктивной схеме, приведенной на рисунке 4, б, изготовляются выключатели серии ВМП (выключатель маломасляный подвесной). При больших номинальных токах обойтись одной парой контактов (которые выполняют роль рабочих и дугогасительных) трудно, поэтому предусматривают рабочие контакты снаружи выключателя, а дугогасительные внутри металлического бачка (рисунок 4, в). При больших отключающих токах на каждый полюс имеются два дугогасительных разрыва (рисунок 4, г).

Выключатель ВМП — 10 на напряжение 10кВ рассчитан на мощность отключения 350МВ*А, изготовляется на номинальные токи 630, 1000 и 1500А.

Выключатель ВМП — 10 с массой масла 4,5 кг предназначен для установки в обычных распределительных устройствах — камерах КСО; выключатели ВМП — 10К, ВМП — 10П и ВМПП — 10 — для малогабаритных комплектных распределительных устройств с выкатными тележками КРУ.

Специально для КРУ выдвижного исполнения разработаны и изготовляются колонковые маломасляные выключатели серии ВК по схеме рисунок 4, д.

Выключатели серии ВМП широко применяются в закрытых и комплектных распределительных устройствах 6 — 10кВ. Выключатели для КРУ имеют встроенный пружинный или электромагнитный привод (типы ВМПЭ и ВМПП).Выключатели этих серий рассчитаны на номинальные токи 630 — 3150 А и токи отключения 20 и 31,5 кА.

На рисунке 5 показан общий вид выключателя ВМПЭ-10 на токи 250 и 3150 А. Этот выключатель имеет два параллельных токовых контура. Рабочие контакты 1 расположены снаружи, дугогасительные — внутри корпуса. Внутреннее устройство полюса для выключателей всей серии одинаково. Количество масла в выключателях на токи 630 — 1600 А 5,5 кг, в выключателях на 3150 А 8 кг.

Рисунок 5 — Общий вид выключателя ВМПЭ-10 на номинальные токи 2500 и 3150 А.

Полюс выключателя на рисунке 6 представляет собой влагостойкий изоляционный цилиндр 5 (стеклоэпоксидный пластик), торцы которого армируются металлическими фланцами. На верхнем фланце изоляционного цилиндра укреплён корпус из алюминиевого сплава, внутри которого расположены приводной выпрямляющий механизм, подвижный контактный стержень, роликовое токосъёмное устройство и маслоотделитель. Нижний фланец из силумина закрывается крышкой, внутри которой вмонтирован розеточный контакт, а снаружи — пробка для спуска масла. Внутри цилиндра над розеточным контактом имеется гасительная камера, собранная из изоляционных пластин с фигурными отверстиями. Набором пластин создаются три поперечных канала и масляные карманы.

Во включенном положении контактный стержень находится в розеточном контакте (рисунок 6, б). При отключении привод освобождает отключающую пружину, находящуюся в раме выключателя, и под действием ее силы вал выключателя повертывается, движение передается изоляционной тяге, а от нее приводному механизму 10 и контактному стержню, который движется вверх. При размыкании контактов возникает дуга, испаряющая и разлагающая масло. В первые моменты контактный стержень закрывает поперечные каналы дугогасительной камеры, поэтому давление резко возрастает, часть масла заполняет буферный объем, сжимая в нем воздух. Как только стержень открывает поперечный канал, создается поперечное дутье газами и парами масла. При переходе тока через нуль давление в газопаровом пузыре снижается и сжатый воздух буферного объема, действуя подобно поршню, нагнетает масло в область дуги (рисунок 6, в).

При отключении больших токов образуется энергичное поперечное дутье и дуга гаснет в нижней части камеры. При отключении малых токов дуга тянется за стержнем и в верхней части камеры испаряется масло в карманах, создавая встречно-радиальное дутье, а затем при выходе стержня из камеры — продольное дутье. Время гашения дуги при отключении больших и малых токов не превышает 0, 015 — 0, 025 с.

Для повышения стойкости контактов к действию электрической дуги и увеличения срока их службы съемный наконечник подвижного контакта и верхние торцы ламелей неподвижного контакта облицованы дугостойкой металлокерамикой.

После гашения дуги пары и газы попадают в верхнюю часть корпуса, где пары масла концентрируются, а газ выходит наружу через отверстие в крышке. Когда камера заполняется маслом, выключатель готов для выполнения следующего цикла операций. Бестоковая пауза при АПВ для этих выключателей довольно большая (0, 5 с).

Полюсы выключателя смонтированы на сварной раме 3 /рисунок 7/. Внутри рамы расположены общий приводной вал 5 с рычагами, отключающие пружины, пружинный и масляный 6 демпфера. На раме укреплены опорные изоляторы, на которых установлены полюсы.

У выключателя типоисполнения ВМП-10К в целях уменьшения ячеек КРУ ширина рамы и всего выключателя снижена до 666 мм, из-за чего расстояние между осями полюсов уменьшено до 230 мм, а между полюсами установлены изоляционные перегородки.

Опорные изоляторы — фарфоровые с внутренним эластичным механическим креплением арматуры через цилиндрическую пружину. Резьба в резьбовых отверстиях «левая» .

Полюс /рисунок 8/ выполнен в виде изолирующего цилиндра 1, на концах которого заармированы металлические фланцы 2 и 9. На верхнем фланце укреплен корпус 4 с подвижным токоведущим стержнем 7, роликовым токосъемным устройством 3 и маслоотделителем 19. К нижнему фланцу крепится крышка 11 с розеточным контактом 10 и указателем уровня масла 14. На нижней крышке устанавливается опорно-дистанционный цилиндр 22 и гасительная камера 15. Изолирующие цилиндры изготовлены из прочного влагостойкого стеклоэпоксидного компаунда. Корпус механизма и нижняя крышка, а также розеточный контакт и токоведущий стержень при отключенном выключателе изолированы друг от друга изолирующим цилиндром 1.

Токоведущая цепь выключателя состоит из верхнего контактного вывода 8, направляющих стержней 7, токосъемных роликов 3, токоведущего стержня /свечи/ 16, розеточного контакта 10 и нижнего контактного вывода 12.

Переход тока от подвижного контакта /свечи/ к направляющим стержням происходит через подвижные конические ролики. Они собраны попарно и прижимаются пружинами к свечам и направляющим стержням. Величина контактного давления не регулируется. Поверхности направляющих стержней, роликов, свечей и ламелей розеточных контактов для уменьшения переходного сопротивления посеребрены.

Для повышения стойкости контактов к действию электрической дуги и увеличения срока их службы съемный наконечник свечи и концы ламелей розеточного контакта облицованы дугостойкой металлокерамикой.

Ламели розеточного контакта через гибкие связи подсоединены к нижней крышке, служащей одновременно и контактным выводом. Нажатие ламелей на токоведущий стержень создается пружинами, опирающимися на общее кольцо из латуни. Под пружины со стороны ламелей проложена изоляция. Контактное давление в розеточном контакте не регулируется.

Приводной механизм предназначен для передачи движения от привода и отключающих пружинок подвижным контактам /свечам/ и состоит из главного вала 5 (рисунок 7), механизма каждой фазы, расположенного в корпусе 4 рис. 2, изоляционной тяги 4 рис 2, соединяющей главный вал с полюсом, направляющих стержней 7 (рисунок 8).

На главном валу приварены четыре двуплечих рычага для подсоединения изолирующих тяг, отключающих пружин и сочленения с пружинным и масляным буферами, а также одноплечий рычаг для сочленения с приводом.

Отключение выключателя происходит за счет усилия отключающих пружин и пружинного демпфера. Отключающая пружина одним концом крепится к раме выключателя, а другим — к рычагу на валу.

Масляный демпфер 6 (рисунок 7) предназначен для смягчения удара при отключении выключателя. При этом один из двуплечих рычагов, приваренных на главном валу, роликом ударяется о шток демпфера и за счет дросселирования масла и работы на сжатие возвратной пружины происходит поглощение энергии удара.

Пружинный буфер предназначен для смягчения удара при включении выключателя, кроме того, его пружина увеличивает усилие на отключение выключателя и повышает скорость размыкания контактов. Имеются две конструкции пружинных демпферов. В одной пружина работает на растяжение, в другой — на сжатие.

Внутри изолирующего цилиндра над розеточным контактом установлена дугогасительная камера 15 (рисунок 8). В нижней части камеры один над другим расположены поперечные дутьевые каналы, а в верхней — масляные карманы.

Дутьевые каналы имеют раздельные выходы вверх. Большие и средние токи гасятся в поперечных каналах.

При гашении электрической дуги трансформаторное масло, выбрасываемое из гасительной камеры, устремляется вверх. Часть масла доходит до маслоотделителя 19 рис. 2 ударяется об него и стекает вниз. Газы проходят через отверстия в маслоотделителе и далее через канал в крышке 5 рис 1наружу. Крышка изготавливается из изоляционного материала, в ней имеется маслоналивное отверстие закрытое резьбовой пробкой 20(рисунок 8).

На нижнем фланце полюса имеется маслоуказатель, предназначенный для контроля за уровнем масла в полюсе. На стеклянной трубке имеются две риски, в пределах между которыми должен находиться эксплуатационный уровень масла.

Контроль за уровнем масла в цилиндре производится по маслоуказателю. Качество масла должно отвечать обычным требованиям к изоляционному маслу. Если масло будет сильно загрязнено, а каналы камеры обуглены, то станет возможным перекрытие между контактами в отключенном положении выключателя.

Уровень масла в баках должен находиться в пределах допустимых изменений уровня о шкале указателя уровня. Это имеет исключительно важное значение при гашении дуги и охлаждении газов, образующихся в результате горения дуги. Высокий уровень масла в баке уменьшает объем воздушного пространства над поверхностью масла. В этих условиях при гашении дуги возможны сильный удар масла в крышку выключателя и опасное повышение давления внутри бака, что может привести к деформации бака.

Если уровень масла в баке окажется сильно заниженным, то выделяющиеся при разложении масла горючие газы, проходя через небольшой слой масла над контактами, не успевают охлаждаться и в смеси с кислородом воздуха взорвутся.

Понижение уровня масла особенно опасно в малообъемных выключателях. При значительном понижении уровня масла в баке должны применяться меры, препятствующие отключению выключателем тока нагрузки и тем более тока КЗ. Для этого достаточно снять предохранители на обоих полюсах цепи электромагнита отключения. Отключение электрической цепи с неуправляемым выключателем производится при помощи других выключателей.

Привода выключателей

Управление масляными выключателями производится при помощи привода.

Привод — это специальное устройство, создающее необходимое усилие для производства операций по включению, отключению выключателя (ручного и автоматического) и для удержания его во включенном положении. В некоторых выключателях привод конструктивно связан с его контактной системой (воздушные выключатели).

В любом приводе имеется механизм свободного расщепления, отсоединяющий механизм привода от механизма выключателя при его отключении.

Основными частями привода являются включающий механизм, запирающий механизм (защелка, собачка), который удерживает выключатель во включенном положении, и расщепляющий 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 движущих 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 медленнее 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 приводах используются различные виды энергии, в связи, с чем их разделяют на ручные, пружинные, электромагнитные, электродвигательные и пневматические. Широко применяются электромагнитные и пневматические приводы.

Принцип действия пружинных (грузовых) приводов аналогичен принципу действия ручных приводов, но они имеют специальные приспособления для включения за счет энергии сжатых пружин и груза. Пружинные приводы имеют дистанционные включение и отключение и встроенную защиту с выдержкой времени. Пружинные приводы дают также возможность осуществлять АПВ (автоматическое повторное включение) и АВР (автоматический ввод резерва). Возможность применения приводов с защитой и управлением как на постоянном, так и на переменном напряжении делает их универсальными. Поэтому пружинные приводы нашли в настоящее время широкое применение для выключателей почти всех типов напряжением до 35 кВ включительно.

Выключатели ВМП — 10 могут работать с:

— пружинными приводами ПП — 61, ПП — 67, ППМ — 10;

— электромагнитными приводами ПЭ — 11.

У маломасляных выключателей ВМП — 10П и ВМПП — 10, и электромагнитных ВЭ — 10 для КРУ используются пружинные приводы, встроенные в выключатели.

Пружинный привод является приводом косвенного действия — энергия, необходимая для включения запасается в мощной пружине.

Недостатком пружинных приводов является уменьшение тягового усилия в конце хода включения вследствие уменьшения деформации пружин.

Чтобы устранить этот недостаток, пружинные привода дополняются маховиком, который поглощает избыточную энергию в начале хода включения и отдает накопленную энергию в конце хода.

В пружинных приводах имеются включающие пружины, которые заводятся либо вручную, либо с помощью электродвигателя переменного тока через моторный редуктор. В электромагнитных приводах используют электромагниты включения на напряжение 110 или 220 В. Отключение выключателей со всеми типами приводов производится отключающими пружинами, входящими в состав выключателей. Такой привод позволяет осуществлять АПВ.

Рисунок 9 — Привод типа ПП-67. 1 — редуктор; 2 — электродвигатель; 3 —траверса; 4 — металлический сварной кожух; 5 — рычаг конечного выключателя: 6 — зубчатое колесо; 7 и 8 — рычажные передачи; 9 — включающие пружины; 10 — направляющий стержень; 11 — ролик; 12 — зуб; 13 — рукоятка: 14 — опорная ось; 15 — упор; 16 — натяжной болт: 17 — заводная рукоятка.

ПП-67 — пружинно-грузовой привод косвенного действия. Включение выключателя производится за счет энергии предварительно натянутых включающих пружин привода, а отключение — пружинами выключателя.

Привод применяется с различными типами выключателей, имеющих максимальный статический момент на валу не больше 400 Дж и работу включения на КЗ не больше 250 Дж.

Привод пружинный типа ПП-67. Привод применяется с выключателями типов ВМП-10, ВМГ-133, ВМБ-10, ВМБ-35 и другими имеющими максимальный момент на валу при включении не более 40 кгс * м и статическую работу включения не более 25 кгс.

Привод ПП-67 может применяться для внутренней и наружной установки. При наружной установке привод встраивается в шкаф типа ШПП-63, имеющий подогреватели.

Привод ПП-67 (рисунки 9 и 10) состоит из следующих основных частей:

механизма отключения и свободного расцепления, имеющего ударник расцепления 17 с укрепленной на нем планкой 15, которая удерживает его во взведенном состоянии, и стойкой подъема ударника 14 для взвода ударника расцепления.

Для отключения выключателя имеется отключающая планка 23 с катушками отключения 24, механизма включения, состоящего из рычага 5, свободно вращающегося на валу с закрепленными на нем роликом 6 для взвода ударника зацепления 17 и защелкой зацепа 7 для захвата рычага вала 22 при включении;

вала привода 16, имеющего жесткое крепление с рычагом вала 22 привода;

встроенных реле и электромагнитов 2, 4, 24, 27-, траверсы 3 с грузом (рис. 9), которая надевается на ступицу рычага 5.

Рисунок 10 — Кинематическая схема привода ПП-67. 1 — блок-контакт БКА; 2 — катушка; 3 — рычаг включения: катушка электромагнита включения: 5 —рычаг; 6 —ролик; 7— защелка зацепа; 8 — кнопки ручного управления; 9 —планка рычага блокировки привода; 10 — ось; II — удерживающее устройство; 12 — опорная ось; 13 — блок-контакты вала привода: 14 — стойка подъема ударника: 15 — планка: 16 — вал привода: 17— ударник расцепления; 18 — удерживающая стоика; 19 — защелка; 20 — буфер: 21 — опоры; 22 — рычаг вала; 23 — отключающая планка: 24 — катушка; 25 — устройство АПВ; 26 — регулировочный винт; 27 — реле.

Рисунок 11 — Электрическая схема привода ПП-67. а — выключатель отключен оперативно, включающие пружины не заведены: б — выключатель включен, пружины заведены: в — выключатель отключен оперативно, пружины заведены; г — выключатель отключен от защиты, пружины заведены.

При помощи рычагов 7 и 8 траверса соединяется с выключающими пружинами 9 устройства завода пружин (рис. 9), состоящего из электродвигателя 2, редуктора 1, зубчатых колес 6, которые роликом 11 захватывают на траверсе привода зуб 12. и рычага конечного выключателя 5;

блок-контактов (рис. 9) вала привода 13, аварийных БКА 5 положения пружин КГП;

устройства АПВ (рис. 9) однократного действии с выдержкой времени (часовой механизм, имеющий планку с подвижным контактом).

Подготовка привода к включению может производиться вручную и автоматически.

Автоматический завод (рис. 9) производится электродвигателем 2, который через редуктор 1 вращает зубчатое колесо 6. На траверсе привода имеется зуб 12, который захватывая ролик 11 зубчатого колеса 6, поворачивает траверсу с грузом на 180° и одновременно производит натяжение пружин. Траверса, повернувшись, запирается роликом удерживающего устройства 11 внутри привода (рис. 10). Зубчатое колесо 6 вращается далее, пока упор 15 не расцепит ролик 11 с зубом 12 и при этом произойдет расцепление зубчатого колеса с траверсой, а электродвигатель 2 посредством специальной планки отключится от конечного выключателя 5. Привод подготовлен к включению. Завод привода вручную производится заводной ручкой 17.

Включение привода.

Для включения привода необходимо освободить рычаг 5, который задерживается роликом устройства 11. Включая кнопку «Включено», мы освобождаем рычаг 5, который под воздействием пружин поворачивается по часовой стрелке, захватывая зацепом 7 рычаг 22, и доводит его до запирания защелкой 19. Рычаг 22 жестко связан с валом привода и поэтому происходит включение выключателя.

При срабатывании привода на включение рычаг 7, вращаясь, действует на конечный выключатель и включает электродвигатель 2, который автоматически осуществляет завод пружины.

Отключение привода

Для отключения привода необходимо, чтобы повернулась отключающая планка 23, которая поворачивается на опорах 21 под действием ударника электромагнита отключения или реле, механизм срабатывает и стойка расцепления 18 освобождает ударник расцепления 17, который ударяет по концу защелки 19, освобождает рычаг 22, а с ним и вал привода 16. Под воздействием пружины вал привода поворачивается и отключает выключатель.

Под воздействием отключающих элементов привода с помощью механизма свободного расцепления подвижные части привода расцепляются с приводным механизмом после взвода ударника расцепления 17, т. е. при повороте вала при включении на 40°.

Электрическая схема привода ПП-67 (рисунок 11) имеет некоторые особенности.

Для работы АПВ имеется проскальзывающий контакт, включенный последовательно с блок-контактом аварийной сигнализации БКА в цепь электромагнита включения (рис. 11, а); при отключении выключателя от защиты (рис. 11, г) замыкается контакт БКА, срабатывает устройство АПВ и после истечения установленного времени (уставки АПВ) подается импульс на катушку включения привода и выключатель включится; двукратное АПВ может быть осуществлено только посредством релейной схемы, но при этом используется заводящее устройство привода; при оперативном отключении привода АПВ работать не будет (рис. 11в), так как блок-контакт БКА не замкнут.