Электрические аппараты подстанции

Масляные баковые выключатели

Выключатель-это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока. Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжёлой и ответственной операцией является отключение токов к.з. 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, т. е. наименьшее время отключения ;
• -пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, т. е. быстрое включение выключателя сразу же после отключения;
• -возможность пофазового (полюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше ;
• -лёгкость осмотра контактов ;
• -взрывои пожаробезопасность ;
• -удобство транспортировки и эксплуатации .

По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей: масляные баковые, воздушные, элегазовые, вакуумные выключатели. К особой группе относят выключатели нагрузки, рассчитанные на отключение токов нормального режима. По роду установки различают выключатели для внутренней, наружной установки и для комплектных распределительных устройств. По степени быстродействия на отключение (t) выключатели могут быть: сверхбыстродействующие t < 0,06 с; быстродействующие t = 0,06 — 0,08 с; ускоренного действия t = 0,08 — 0,12 с; небыстродействующие t = 0,12 — 0,25 с. Рассмотрим масляные баковые выключатели.

В масляных баковых выключателях масло служит для гашения дуги и изоляции токоведущих частей. При напряжении 10 кВ (в некоторых типах выключателей до 35 кВ) выключатель имеет один бак, в котором находятся контакты всех трёх фаз, при большем напряжении для каждой фазы предусматривается свой бак. На рис. 2 схематически показан баковый выключатель. Для наружных установок напряжением 35 кВ и выше баковые масляные выключатели благодаря простоте конструкции применяются достаточно широко. Они имеют специальные устройства — дугогасительные камеры. По принципу действия дугогасительные устройства можно разделить на три группы :

• -с принудительным масляным дутьём, у которых к месту разрыва масло нагнетается с помощью специальных гидравлических механизмов ;
• -с магнитным гашением в масле, в которых дуга под действием магнитного поля перемещается в узкие каналы и щели .

Выполняются выключатели на номинальные токи от 50, А до 20, кА, номинальные напряжения от 3 до 750, кВ с мощностью отключения от 50 до 40 000, МВА.

Основным фактором, определяющим конструкцию выключателя, является способ гашения дуги. Исходя из этого современные выключатели могут быть разделены на следующие основные группы:

• — Масляные выключатели — гашение дуги происходит в масле: а) баковые выключатели — с большим объёмом масла, масло служит также изоляцией; б) маломасляные выключатели — с малым объёмом масла, масло служит только дугогасящей средой.
• — Воздушные выключатели — гашение дуги осуществляется потоком сжатого воздуха, получаемого от специального источника.
• — Воздушные автопневматические выключатели — сжатый воздух, необходимый для гашения дуги, создаётся за счёт энергии отключающей пружины.
• — Автогазовые выключатели — гашение дуги осуществляется газами, которые выделяются из стенок камер под действием высокой температуры электрической дуги.
• — Выключатели со сжатым элегазом — гашение дуги происходит в среде шестифтористой среды.
• — Электромагнитные выключатели — гашение дуги осуществляется при помощи магнитного дутья в различного рода камерах.
• — Вакуумные выключатели — гашение дуги происходит в вакууме.

Каждой из перечисленных групп свойственны свои достоинства и недостатки, определяющие области их применения.

Первые две группы выключателей позволяют осуществлять конструкции на всю шкалу напряжений, токов и мощностей отключения. Они выполняются как для внутренней, так и для наружной установки. Последние пять групп выключателей ограничиваются конструкциями на сравнительно малые мощности отключения (до 50…300, МВА), токи (до 300…600, А) и напряжения (до 6…15, кВ), за исключением вакуумных выключателей и выключателей со сжатым элегазом, которые позволяют создать конструкции на напряжения 35…220, кВ, но также с малыми мощностями отключения. Эти пять групп используются чаще всего в качестве выключателей нагрузки, т. е. аппаратов, осуществляющих включение и отключение цепи с рабочими токами нагрузки и не предназначенных для отключения токов короткого замыкания.

Каждая группа выключателей может подразделяться:

• -по времени действия — быстродействующие, ускоренного действия и небыстродействующие;
• -по числу фаз — однофазные и трёхфазные. В зависимости от числа мест разрыва цепи на фазу выключатели могут быть с одним разрывом, с двумя разрывами и многократным разрывом;
• -по конструктивной связи с приводом — с отдельным приводом и со встроенным приводом, каждый из которых может выполняться либо с ручным, либо с двигательным включением;
• -по роду установки — для внутренней и наружной установок и для взрывоопасной среды;
• -по наличию автоматического повторного включения (АПВ) — однократного, многократного, пофазного и быстродействующего (БАПВ);
• -по выполняемым функциям в схемах распределительных устройств — генераторные, распределительные: фидерные и подстанционные. Генераторные выключатели характеризуются большими значениями номинальных токов (до нескольких десятков тысяч ампер) и мощностей отключения (десятки тысяч мегавольт-ампер), сравнительно небольшими значениями напряжений (6…20, кВ) и времени отключения (0,1…0,2, с). Распределительные (фидерные) выключатели отличаются от генераторных малыми значениями номинальных токов (300…600, А) и мощностей отключения (100…300, МВА), несколько меньшими временами отключения и наличием АПВ. Подстанционные выключатели характеризуются высокими номинальными напряжениями (110…750, кВ), большой мощностью отключения, быстродействием (время отключения 0,01…0,008, с) и наличием АПВ однократного, многократного и пофазного действия.

Кроме номинальных напряжений и тока, высоковольтные выключатели характеризуются:

• -током включения Iвкл — наибольшим амплитудным значением тока, который выключатель способен включить без сваривания контактов;
• -током отключения, Номинальным Iоткл. ном и предельным Iоткл. пред — током, который выключатель способен отключить, не повреждаясь, соответственно при номинальном и пониженном напряжении;

• -номинальной мощностью отключения Роткл, определяемой при трёхфазном отключении как ;
• -током динамической устойчивости Iдин — максимальным значением тока, который способен пропустить выключатель не повреждаясь и без отброса контактов;
• -током термической стойкости Iтерм, отнесённым к определённой длительности времени (односекундный, пятисекундный), — током, который выключатель способен пропустить не повреждаясь;
• -временем включения, собственным временем и полным временем отключения. Масляные баковые выключатели. Этот тип выключателей установлен на подстанции Новая. Рассмотрим их более подробно.

Масляные баковые выключатели — это выключатели с большим объёмом масла. Масло на всю шкалу номинальных токов (50…20 000, А) и напряжений (3…750, кВ) и мощностью отключения 50…25 000, МВА. Для напряжений 3…20, кВ они выполняются однобаковыми (три фазы в одном баке), с ручным, дистанционным или автоматическим управлением, с АПВ, на напряжения 35, кВ и выше — трёхбаковые (каждая фаза в отдельном баке), преимущественно для наружной установки, с дистанционным или автоматическим управлением, с АПВ и БАПВ многократного действия.

Баки могут выполняться с круговым, эллиптическим или прямоугольным сечением. Первые два обладают более высокой прочностью, но и большим объёмом, последний — меньшей прочностью, но и меньшим объёмом. В последнее время находит применение так называемая чечевицеобразная форма бака, обладающая повышенной прочностью при небольшом объёме.

Полюс масляного бакового выключателя на 220, кВ.

• 1 — бак; 2 дугогасительная камера с неподвижными контактами; 3 — изоляция бака;
• 4 — ввод; 5 — приводной механизм; 6 — трансформатор тока;
• 7 — направляющее устройство; 8 — изоляционная штанга;
• 9 — траверса с подвижными контактами