Gutdver.ru

Отделка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

УСТРОЙСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

УСТРОЙСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Высоковольтные выключатели относятся к классу коммутационных устройств, использующихся в электрических сетях напряжением выше 1000 В.

Главным их отличием от других коммутационных аппаратов – разъединителей, отделителей, высоковольтных выключателей нагрузки, является способность разрывать электрические цепи при протекании аварийных сверхтоков.

Основу выключателя составляет его контактная система, особая конструкция которой и обеспечивает возможность коммутации токов большой величины вплоть до аварийных при номинальном напряжении сети, достигающем 1000 кВ и выше.

В 80-х годах прошлого века в рамках создания сверхмощного энергетического моста «Сибирь – Центр», а именно, для ЛЭП – 1150 кВ переменного тока «Экибастуз – Кокшетау» в Казахстане, НПО «Уралэлектротяжмаш» разработало и изготовило уникальные воздушные коммутаторы ВНВ-1150.

Проект в целом не оказался успешным, в настоящее время линия работает под напряжением 500 кВ, но, тем не менее, такое оборудование существует. Что касается электрических сетей постоянного тока, самая высоковольтная линия, соответственно и аппаратура, работающая на ней, имеет напряжение 1330 кВ. Линия находится в США и работает в сети «Pacific Intertie».

  • производство оперативных переключений с целью изменения схемы электрической сети;
  • автоматическая коммутация в результате работы устройств релейной защиты и системной автоматики.
  • время его отключения;
  • отключающая способность, выраженная максимальным значением разрываемого тока;
  • время восстановления готовности привода высоковольтного выключателя к повторному включению.

Для проверки рабочих параметров коммутационных аппаратов осуществляются испытания высоковольтных выключателей с использованием специальных приборов контроля.

ТИПЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Основной задачей высоковольтного прибора коммутации является гашение электрической дуги при отключении электрической нагрузки. Для успешного выполнения этой функции применяются различные технологические решения. Базовый принцип классификации высоковольтной коммутационной аппаратуры основан на применяемых способах решения этой задачи.

  • масляные, главная контактная группа которых погружена в масло;
  • воздушные, осуществляющие гашение дуги воздушным потоком;
  • вакуумные, использующие электрическую прочность разрежённого газа;
  • элегазовые, в которых применяется специальный электропрочный газ SF6.
МАСЛЯНЫЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Существуют конструктивные разновидности аппаратов данного типа. Так, устройства, коммутация всех трёх фаз которых происходит в одном общем объёме, заполненном маслом, называются однобаковыми.

Такие конструкции характерны для масляных коммутаторов напряжением до 20 кВ. В другом, трёхбаковом варианте исполнения контакт каждой фазы находится в отдельной ёмкости с маслом.

Гашение дуги осуществляется благодаря изоляционным свойствам применяемого трансформаторного масла и особой конструкции контактов, создающих несколько разрывов в каждой фазе.

Баковые конструкции характеризуются внушительными размерами масляных баков и большим объёмом заливаемого масла, которое кроме дугогашения играет роль основной изоляции.

Другая разновидность высоковольтных масляных аппаратов, представлена маломасляными или горшковыми моделями. Они более компактны и требуют значительно меньше масла, выполняющего исключительно дугогасительные функции. Роль основной изоляции играют твердотельные материалы – фарфор или полимеры.

Кроме этого, масло обладает гигроскопичностью, абсорбируя влагу из воздуха. В процессе эксплуатации требуется осуществление регулярного контроля качества масла путём проведения лабораторных анализов.

При отклонении рабочих характеристик масла от нормы необходимо производить процедуры его осушки, очистки и регенерации с использованием специализированного оборудования.

ВОЗДУШНЫЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Применяются воздушные аппараты преимущественно в открытых распределительных устройствах (ОРУ) электрических подстанций. Связано это с их внушительными габаритами и необходимостью наличия компрессорного хозяйства с сетью воздуховодов высокого давления.

Воздушные приборы коммутации разделяются на два подтипа – аппараты с отделителем и без отделителя. В дугогасительной камере воздушных аппаратов первого подтипа располагаются основные контакты, разрывающие электрическую дугу.

В каждом из полюсов последовательно с дугогасительными контактами располагается отделитель – контакт, обеспечивающий разрыв полюса в отключенном положении.

При отключении привода воздушного аппарата открывается пневмоклапан, подающий воздух на приводные поршни дугогасительных контактов. Перемещение поршня вызывает их размыкание, а также открывает клапан, обеспечивающий поступление сжатой воздушной струи в дугогасительные камеры.

Создаваемое воздушное дутьё гасит дугу, после чего происходит разъединение контактов отделителя. После прекращения воздушной подачи дугогасительные контакты возвращаются в замкнутое состояние, и разрыв полюсов в отключенном положении обеспечивается только контактной группой отделителей.

В воздушных моделях без отделителей главная контактная группа выполняет функции как дугогашения, так и создания разрыва при отключении.

ВАКУУМНЫЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

В основе конструкции вакуумных высоковольтных коммутаторов лежит идея использования разрежённой воздушной среды не склонной к ионизации, для гашения электрической дуги, которая возникает при разрыве токовой цепи.

При высокой степени разрежения количество вещества, находящегося в вакуумной камере выключателя настолько мало, что горение электрической дуги может поддерживаться только за счёт эмиссии электронов с поверхности металлических контактов.

В результате гашение дуги в вакуумной камере происходит в течение первого полупериода при прохождении значения переменного тока через ноль.

Ключевыми элементами вакуумных коммутационных аппаратов являются вакуумные камеры, представляющие собой неразборные узлы.

Необходимый уровень разрежения воздуха внутри вакуумной камеры создаётся на заводе при её изготовлении и не требует корректировки в процессе эксплуатации. Это обстоятельство делает вакуумный вид коммутационной аппаратуры привлекательным с точки зрения удобства в эксплуатации.

  • малые габаритные размеры, позволяющие встраивать вакуумные выключатели в ячейки различного типа;
  • низкие затраты на проведение технического обслуживания;
  • высокая надёжность вакуумного оборудования;
  • низкая степень пожароопасности.
ЭЛЕГАЗОВЫЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Применение шестифтористой серы SF6, именуемой элегазом в качестве среды для гашения дуги позволило существенно уменьшить габариты дугогасительных камер и упростить конструкцию контактных групп элегазовых выключателей. Элегазовые коммутационные аппараты имеют баковую или колонковую конструкцию.

Элегазовая аппаратура наряду с вакуумной постоянно наращивает своё присутствие на рынке электротехнических устройств и относится к одному из самых перспективных направлений развития отрасли.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Приводы высоковольтных выключателей. [26]

а) Механизм привода выключателя. Для обеспечения дугогашения подвижный контакт выключателя при отключении должен обладать определенной линейной скоростью (1,5—10 м/с). Как правило, контак­ты выключателей движутся поступательно, а звенья, передающие уси­лия контактам от пружин или привода, имеют вращательное движение. Механизм, преобразующий вращательное движение в поступательное, называется прямилом. Механизм, широко применяемый в баковых вы­ключателях, показан на рис. 18.10, а.

Отключающая пружина обычно устанавливается на каждом полю­се и действует на приводную тягу ВСо, стремясь переместить ее слева направо. Во включенном положении четырехзвенник А1С2В2А2 находится в положении, близком к мертвому, которое широко используется для получения необходимой характеристики аппарата. Рассмотрим про­стейший кривошипно-шатунный механизм (рис. 18.10,6). С рычагом / (кривошипом) связан выходной вал выключателя, а с ползуном 3 подвижный контакт. При вращении рычага / контакт совершает воз­вратно-поступательное движение. При угле поворота, близком к 180°, и относительно большом изменении угла Да перемещение ЛЯ близко к нулю (звенья / и 2 лежат на одной прямой). В этом случае никакая сила, действующая на ползун 3 влево, не может переместить механизм. Это положение получило название мертвого. Зависимость хода контак­тов Н от угла поворота а приведена на рис. 18.10,8.

Читайте так же:
Выключатель авт ва57ф35 340010 160а

Использование мертвого положения дает возможность:

уменьшить момент или усилия на включающем элементе к концу процесса включения, когда усилия пружин наибольшие и к ним прибав­ляются электродинамические усилия при включении на КЗ;

облегчить регулировку выключателя, так как малому ходу контак­тов соответствует большой ход включающего рычага или тяги;

преодолеть электродинамические силы, действующие на подвиж­ные контакты, которые создают большие усилия на привод;

уменьшить усилия отключающих катушек и механизма свободного расцепления (рис. 18.12).

б) Особенности привода масляных выключателей на напряжение ПО кВ и выше. При включении на существующее КЗ дуга загорается до соприкосновения контактов и существует до момента их соединения. При этом контактные поверхности могут частично расплавляться, что ведет к их привариванию при замыкании. Кроме того, вызванные дугой при включении разложение и испарение масла могут препятствовать ее гашению при последующем отключении. Возникновение дуги при вклю­чении создает давление газа внутри ДУ, которое может снижать ско­рость контакта на самом ответственном участке пути. Как показывают экспериментальные исследования, длительность горения дуги при вклю­чении не должна превышать 0,005 с.

В настоящее время применяются ручной, электромагнитный, пру­жинный, пневматический и пневмогидравлический приводы.

в) Ручные приводы. При ручном приводе используется мускульная сила человека. Уменьшение усилия, необходимого для включения, до­стигается применением рычажных систем. Эти приводы применяются только для маломощных выключателей с напряжением 6—10 кВ.

Уменьшение обгорания контактов с помощью их облицовки метал­локерамикой облегчает включение привода при существующем КЗ и по­зволяет увеличить номинальный ток включения.

При ручных приводах невозможно дистанционное включение вы­ключателей. Поэтому широкая автоматизация подстанций ограничивает их применение.

г) Электромагнитные приводы. Электромагнитный привод ПС-10(рис. 18.11) предназначен для выключателей с максимальным статичес­ким моментом на валу не более 400 Н-м. Вал привода через муфту / и рычажную передачу соединяется с валом выключателя. Включение производится броневым электромагнитом постоянного тока с якорем 2 и катушкой 3. Применение броневого электромагнита позволяет полу­чить большой ход якоря и большую силу тяги в конце хода, что необ­ходимо для преодоления противодействующих сил выключателя. При наладке ручное включение производится с помощью рычага 4.

На рис. 18.12 изображена серия положений механизма привода. Вал / привода связан с валом выключателя. Звено 11 опирается на упор 8. Этот упор регулируется так, что звенья 10 и 11 находятся в по­ложении, «заваленном» за мертвую точку. В результате центр О явля­ется неподвижным, так как силы, действующие на него, прижимают звено 11 к упору 8. Направление момента сил, создаваемых пружинами выключателя, указано на рис. 18.12, п.

При подаче напряжения на включающий электромагнит шток 6 давит на ролик 5 и поворачивает рычаг 2 и звенья 3, 7 в положения, ука­занные на рис. 18.12,6 и е. При этом звено 12 и центр Oi остаются не­подвижными

Во включенном положении (рис. 18.12, г) ось О2 через ролик 5 опи­рается на защелку 4. Почти весь момент, развиваемый пружинами вы­ключателя, уравновешивается реакцией защелки 4, действующей па ось Ог- Лишь небольшое усилие передается на центр О.

При подаче напряжения на электромагнит отключения 9 его шток выводит звенья 10 и // из положения, «заваленного» за мертвую точку, и центр О] становится подвижным — механизм получает вторую сте­пень свободы. Под действием пружин выключателя ось О2 соскальзыва­ет с защелки 4, и происходит отключение выключателя (рис. 18.12,(3). В конце отключения все рычаги с помощью специальных пружин воз­вращаются в положение, показанное на рис. 18.12, а.

Механизм позволяет произвести отключение выключателя не только при полностью включенном положении, но и практически при любом промежуточном. Для уменьшения габаритных размеров электромагни­тов плотность тока в обмотках достигает 50 А/мм 2 . Поэтому схема уп­равления автоматически отключает электромагниты в конце включения и отключения.

При включении на существующее КЗ привод должен включить вы­ключатель только 1 раз, так как при следующих друг за другом вклю­чениях ДУ оказывается неподготовленным к отключению тока КЗ. По­этому предусматривается механическая блокировка против многократ­ного включения. Если после выключения остается поданным сигнал на включение, включающий электромагнит срабатывает. Но в этот момент ролик 5 не опирается на шток 6, механизм привода не сложился еще для включения. Поэтому электромагнит включается вхолостую (рис. 18.12, е).

Привод обеспечивает нормальную работу при напряжении на вклю­чающем электромагните в пределах 80—110, а для отключающего элек­тромагнита 65—120 % номинального значения.

Выбор привода и оценка его работоспособности проводятся для наиболее тяжелых режимов эксплуатации. При расчетах рассматрива­ется случай включения на КЗ при пониженном напряжении на электро­магнитах и). Электромагнитные приводы характеризу­ются простотой максимальной температуре окружающей среды (сопротив­ление обмоток максимально конструкции и эксплуатации, высокой надежностью, согласованностью характеристик привода и противодействующих сил выключателя. Недостатками этих приводов являются большое время включения (для мощных выключателей до 1 с), большое потребление энергии, необходимость мощных аккумуляторных батарей для пи­тания электромагнитов. Питающие кабели должны иметь значительное сечение. Вследствие указан­ных недостатков электромаг­нитные приводы рекомендуют­ся для выключателей неболь­шой мощности.

д) Пружинные приводы. В пружинном приводе энергия, необходимая для включения, запасается в мощной пружине, которая заводится либо от ру­ки, либо с помощью двигателя малой мощности (менее 1 кВт),

Особенностью тяговой ха­рактеристики привода являет­ся уменьшение усилия, разви­ваемого включающими пружинами к концу хода, вследствие уменьше­ния их деформации. Для уменьшения такого эффекта начальная избы­точная энергия пружин преобразуется в кинетическую энергию специ­ального груза. К концу включения, когда скорость падает, энергия, на­копленная в грузе, передается механизму выключателя.

Широко распространен универсальный пружинно-грузовой привод ПП-67 (рис. 18.13). Включающие пружины 1 растягиваются с помощью электродвигателя 3, редуктора 2 и зубчатой передачи 6. Пружины сое­диняются с валом привода через систему рычагов 4 я 5, которые позво­ляют получить необходимый момент, несмотря на уменьшение силы пружин к концу хода. При взведении привода секторообразный груз 7 поворачивается на 180° в верхнее положение. При включении груз со­здает дополнительный вращающий момент, который достигает наиболь­шего значения после поворота вала примерно на 90°.

Пружинные приводы позволяют осуществить цикл АПВ. После включения выключателя автоматически производится взведение вклю­чающих пружин и привод подготавливается к повторному включению. Время включения выключателя с таким приводом составляет 0,2—0,35 с.

Привод снабжен электромагнитными элементами защиты, которые реагируют либо на ток, либо на напряжение. Эти элементы воздейству­ют на расцепляющее устройство механизма привода.

Пружинный привод не требует мощной аккумуляторной батареи и связанных с ней затрат, что является его преимуществом по сравне­нию с электромагнитным приводом. По сравнению с пневматическим и гидропневматическим пружинный привод более прост по конструкции.

В нем отсутствуют резервуары со сжатым воздухом или газом, компрес­соры, сложная пневматическая или гидравлическая системы управ­ления.

Благодаря этим преимуществам можно ожидать широкого распро­странения пружинных приводов в маломасляных выключателях на на­пряжения вплоть до 500 кВ. Необходимая зависимость тягового усилия от хода контактов может быть получена применением кулачкового ме­ханизма и специальных маховиков, позволяющих более полно использо­вать энергию включающих пружин.

Читайте так же:
Как ставить двухкнопочный выключатель

е ) Пневматические приводы. На рис. 18.14 показан пневматический привод для мощных баковых выключателей напряжением 220 кВ.

При открытии клапана 1 сжатый воздух при давлении 0,8—1 МПа

воздействует на поршень 2. Шток поршня 3 через ролик 5 производит включение выключателя. После включения полость под поршнем сооб­щается с атмосферой, и он возвращается в начальное положение под действием пружины 4.

Пневмопривод широко применяется для маломасляных выключате­лей. Бак со сжатым воздухом и привод встраиваются в конструкцию выключателя. Сжатый воздух подводится от централизованной комп­рессорной установки.

Пневматический привод имеет ряд преимуществ перед электромаг­нитным: высокое быстродействие (время включения 0,25 с для мощных выключателей), отсутствие мощных аккумуляторных батарей и др. В настоящее время пневмоприводы начинают использоваться для вклю­чения разъединителей и других аппаратов. Для надежной работы при­вода необходимы очистка и сушка воздуха.

ж ) Пневмогидравлический привод. В пневмогидравлическом приво­де (рис. 18.15) аккумулирование энергии, необходимой для включения, осуществляется за счет сжатия газа под большим давлением. Для исключения утечки и растворения газ заключен в эластичном резиновом баллоне, размещенном в стальном сосуде /. Обычно в пневмогидравли-ческих приводах используется азот.

При работе насоса 3 масло нагнетается в сосуд / и резиновый бал-

лон 6 с азэтом сжимается. Давление доводится до номинального зна­чения 15 МПа, после чего насос 3 останавливается.

Управление приводом осуществляется с помощью золотникового клапана 5, который приводится в действие электромагнитом 7. При левом положении клапана (рис. 18.15, а) масло подается на верхнюю поверхность поршня. Нижняя поверхность поршня сообщается с мас­лом, находящимся под атмосферным давлением в резервуаре 2. При переходе золотника в правое положение (рис. 18.15,6) масло под дав­лением будет подано на нижнюю поверхность поршня, поршень переместится вверх, и произойдет включение выключателя. Масло из верхней части цилиндра свободно перетекает в резервуар 2.

Привод применяется и в маломасляных выключателях. В этом слу­чае главный цилиндр 4, связанный с контактным механизмом, находит­ся под высоким потенциалом. Управление осуществляется с помощью двух маслопроводов, связывающих главный цилиндр с остальной частью привода. Такая система позволяет отказаться от рычажной передачи, значительно облегчить подвижную часть выключателя, а следовательно, уменьшить необходимое усилие отключающих пружин. Для наладоч­ных работ с выключателями используется ручной насос 5.

Нормальная работа пневмогидравлического привода возможна, если вязкость жидкости не меняется с температурой.

Пневмогидравлический привод обладает высоким быстродействием, большой надежностью, удобством в эксплуатации. По своим характе­ристикам он превосходит пневматический привод. Пневмогидравличес­кий привод найдет применение для мощных выключателей с напряже­нием ПО кВ и выше.

Высоковольтные выключатели и приводы выключателей

Высоковольтные масляные выключатели – это коммутационные аппараты, предназначенные для оперативного включения и отключения электрооборудования и электроустановочных изделий как в энергосистеме в целом, так и отдельных участков цепи в обычных или аварийных режимах, при ручном или автоматическом управлении.

Вал привода выключателя обычно соединяется с валом разъединителя или высоковольтного выключателя при помощи тяги и рычагов, образующих механизм отключения.

Масляные выключатели по способу гашения дуги подразделяются на:

  • элегазовые выключатели (баковые и колонковые);
  • вакуумные выключатели;
  • масляные выключатели (баковые и маломасляные);
  • воздушные выключатели.

Высоковольтные масляные выключатели делятся на группы и в зависимости от назначения.

Сетевые выключатели напряжением от 6кВ и более применяются в электрических цепях (роме цепей электрических машин и электротермических установок) и предназначены для пропускания и коммутирования тока в нормальных условиях работы цепи, а также для пропускания в течение заданного времени и коммутирования тока в заданных ненормальных условиях (короткое замыкание).

Генераторные выключатели на напряжения от 6 до 20 кВ применяются в цепях генераторов, синхронных компенсаторов, мощных электродвигателей и предназначены для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в пусковых режимах и при коротких замыканиях.

Выключатели для электротермических установок на напряжение от 6 до 220 кВ применяются в цепях крупных электротермических установок (сталеплавильные, руднотермические печи) и предназначены для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях в различных эксплуатационных режимах и при коротких замыканиях.

Выключатели специального назначения применяются в цепях электрических машин специального назначения.

По способу установки масляные выключатели делятся на:

  • опорные (имеющие основную изоляцию на землю опорного типа);
  • подвесные (имеющие основную изоляцию на землю подвесного типа);
  • настенные (укрепленные на стенах закрытых распредустройств);
  • выкатные (имеющие приспособления для выкатки из ячеек распределительных устройств);
  • встраиваемые в комплектные распределительные устройства.

Выключатель колонковый трехполюсной серии ВКЭ

Пример условного обозначения выключателя при заказе: ВКЭ-10-31,5/630 У2, где

  • ВКЭ — выключатель колонковый с электромагнитным приводом;
  • [М] – модернизированный;
  • 10 — номинальное напряжение, кВ;
  • 31.5 — номинальный ток отключения, кА (20; 31,5);
  • 630 — номинальный ток, А (630, 1000, 1600);
  • У2 — климатическое исполнение и категория размещения.

Типоисполнения выключателей в зависимости от номинального тока и тока отключения:

  • ВКЭ-10-20/630 У2,
  • ВК-10-20/1000 У2,
  • ВКЭ-10-20/1600 У2,
  • ВКЭ-10-31,5/630 У2,
  • ВК-10-31,5/1000 У2,
  • ВКЭ-М-10-31,5/1600 У2.

Масляный выключатель ВКЭ 10 состоит из рамы с боковыми стойкамии для крепления привода и педалью для разблокировки выключателя в ячейке КРУ, заземляющего контакта и корпуса механизма полюсов, выполненного моноблоком на все три полюса. Полюс масляного выключателя состоит из изоляционного цилиндра с металлическим фланцем на нижнем конце.

Типоисполнения выключателей имеют следующие конструктивные отличия:

  • полюсы выключателей на номинальные токи 630, 1000А и номинальный ток отключения 20кА выполнены в цельном изоляционном цилиндре;
  • полюсы выключателей на номинальный ток 630, 1000А и номинальный ток отключения 31,5кА, на номинальный ток 1600А в верхней части имеют металлические ребристые корпуса, а сами выключатели — изоляционные кожухи.

Основные технические характеристики выключателей ВКЭ-10

Номинальное напряжение, кВ: 10
Номинальный ток, А: 630, 1000, 1600
Номинальный ток отключения, кА: 20, 31.5
Номинальное напряжение, В: 110-220
Тип привода: встроенный электромагнитный привод постоянного тока
Габаритные размеры, мм: 6406261158
Масса, кг: 170

Управление выключателем ВКЭ10 дистанционно или вручную производится двигательным пружинным приводом косвенного действия (мотор-редуктор КЛ-50 АВВ У3).

Запрашивайте технические характеристики и габаритные размеры выключателей масляных других серий.

Пружинные приводы выключателей

Приводы высоковольтных выключателей по способу включения и отключения подразделяются на:

  • ручные приводы (так, для включения/отключения трехполюсных разъединителей обычно применяется ручной привод ПР-2);
  • электромагнитные приводы (ПЭ-11, ПЭ-12);
  • пружинные приводы (ПП-67, ППО-10;
  • пневматические приводы.

Привод ППО-10 является приводом непрямого действия (возможно ручное управление приводом) и предназначен для управления масляным выключателем ВПМП-10 в камерах КСО-285, КСО-292, ЯКНО-6(10). Привод имеет 28 вариантов схем защиты.
Максимальное количество встроенных элементов защиты — 5.
Масса привода с элементами защиты — не более 100 кг.

Привод пружинный типа ПП-67к предназначен для управления выключателями переменного тока напряжением до 35кВ. Управление выключателем с помощью привода типа ПП-67к может осуществляться вручную (кнопками управления на приводе); дистанционно (электромагнитами дистанционного управления, встроенными в привод); автоматически (встраиваемыми в привод отключающими элементами защиты).

Читайте так же:
Как сделать маленький выключатель

Запрашивайте технические характеристики приводов выключателей масляных разных типов.

Компания ПРОМЭК имеет большой опыт поставок различного электрооборудования. Партнерские связи с его ведущими производителями позволяют предлагать нашим Клиентам высоковольтное оборудование по реальной цене, со всеми гарантиями качества от производителя при высоком сервисе поставок. Звоните или отправляйте заявку с сайта.

Управление высоковольтными выключателями

Операции по включению, отключению и повторному включению осуществляются дистанционно оператором или соответствующим автоматическим устройством с помощью приводных устройств или приводов, которые у всех выключателей, кроме воздушных, состоят из следующих частей: отключающих пружин, напряженных в положении «включено»; устройства, запирающего подвижную часть выключателя в положении «включено»; устройства, освобождающего подвижную часть выключателя при отключении; двигателя, выполняющего работу включения, в качестве которого используют электромагнит, пневматическое поршневое устройство, напряженные пружины; передаточного механизма, связывающего двигатель с подвижными контактами.

Приводы воздушных выключателей отличаются отсутствием отключающих пружин, устройством передаточного механизма и двигателя и др.

Источником энергии, необходимой для управления выключателем, является электрическая система. Однако энергия из системы не поступает непосредственно в привод, а предварительно преобразуется и аккумулируется в том или ином виде, например в аккумуляторных батареях для электромагнитных приводов, в ресиверах сжатого воздуха для пневматических приводов, в напряженных пружинах в пружинных привода. Аккумуляторы энергии любого вида обеспечивают работу привода в аварийных условиях при отсутствии энергии в рассматриваемой части системы.

Приводы должны отвечать следующим требованиям:

  • они должны быть исключительно надежными в эксплуатации;
  • привод может находиться в бездействии в течение недель и месяцев и при подаче команды на отключение должен сработать также хорошо, как после только что проведенного ремонта и испытания;
  • операции включения, отключения, многократного повторного включения должны протекать в течение минимального времени;
  • должна быть обеспечена возможность включения выключателя при временном нарушении работы станции, подстанции и отсутствии энергии в рассматриваемой части системы.

Передаточный механизм

Передача движения от двигателя к контактной системе осуществляется с помощью передаточного механизма выключателя, состоящего из ряда плоских шарнирных четырехзвенников, валов, рычагов, тяг и других элементов. В качестве примера на рис.1 приведена схема передаточного механизма бакового масляного выключателя.

Схема передаточного механизма бакового масляною выключателя

Рис.1. Схема передаточного механизма бакового масляною выключателя

Процесс включения протекает следующим образом. Шток подвижного органа двигателя (на схеме не показан), являющегося частью привода 1, давят на ролик 4 снизу вверх и поворачивает рычаг 3-4 по часовой стрелке приблизительно на угол 90°. С помощью четырехзвенников 3,4,5,6 и 6,7,8,9 движение передается к валу 9 и далее с помощью четырехзвенника 9,10,11,12 — к валу 12 полюса А. С помощью аналогичных четырехзвенников движение передается к валам полюсов В и С, связанным между собой общей тягой 19. Дальнейшая передача движения к контактным траверсам 18 осуществляется с помощью выпрямляющих устройств полюсов. Каждое такое устройство имеет неподвижные шарниры 12 и 16, рычаги 12-14, 15-16 и коромысло 13-14-15. При вращении рычагов 12-14 и 15-16 шарнир 13 перемещается вверх по траектории, близкой к вертикальной прямой, и поднимает изолирующую штангу 17 с контактной траверсой. Когда двигатель доведет механизм до положения «включено», подача энергии к двигателю автоматически прерывается и механизм запирается. Реакцию отключающих пружин 20, а также пружин контактной системы 21 и 22 воспринимает упор 2, на который садится ролик 4. Стрелки на рисунке указывают направление сил реакции пружин 20, 21 и 22.

Свойства передаточного механизма выключателя можно частично уяснить с помощью статических характеристик, каждая из которых представляет собой зависимость равнодействующей сил сопротивления, отнесенных к какой-либо точке механизма, от рабочего хода этой точки при скорости, близкой к нулю. Силы инерции при этом отсутствуют.

Статические характеристики передаточного механизма бакового выключателя

Рис.2. Статические характеристики передаточного механизма бакового выключателя

На рис.2 приведены две такие характеристики, из которых первая Рк(H) отнесена к контактной траверсе, а вторая Рд(h) — к подвижному органу двигателя. По оси абсцисс отложены ход контактной траверсы Н и соответственно ход двигателя h в долях полного рабочего хода. Как видно из рисунка, характеристика Рк(H) представляет собой ломаную линию. В начале хода сила сопротивления относительно мала и резко увеличивается при подходе к положению «включено». Точки 1 и 2 соответствуют замыканию дугогасительных и главных контактов выключателя; при этом сила сопротивления увеличивается скачком. Статическая характеристика Рд(h), отнесенная к валу привода, значительно ровнее, что достигается соответствующим выбором размеров рычагов и положения опор. Таким образом, механизм выключателя преобразует силы и моменты и тем самым облегчает работу двигателя.

При проектировании механизма выключателя должны быть также учтены силы инерции. Последние зависят от массы движущихся частей и характера изменения скорости в процессе включения. В начале движения скорость этих частей быстро увеличивается и сила инерции максимальна. Далее она уменьшается, достигает нуля и в конце хода, когда скорость уменьшается, изменяет направление, содействуя двигателю. Избыточная энергия поглощается амортизаторами.

Устройство, освобождающее подвижную часть выключателя. Как указано выше, в положении «включено» механизм выключателя заперт; отключающие пружины напряжены. Чтобы отключить выключатель, необходимо освободить подвижную систему механизма с помощью небольшого электромагнита. При этом отключающие и другие пружины приходят в действие и сообщают контактной системе необходимую скорость. Отключающее устройство должно обеспечивать возможность беспрепятственного отключения выключателя не только из положения «включено», но также на любой стадии незавершенного процесса включения, когда двигатель еще работает на включение. Это требование связано с установившейся практикой автоматического повторного включения воздушных линий, при котором возможно включение на КЗ. В этом случае быстродействующая релейная защита подает команду на отключение до завершения операции включения. Подвижный орган двигателя не должен препятствовать немедленному отключению выключателя.

Мощность, необходимая для освобождения механизма выключателя, невелика по сравнению с мощностью, необходимой для включения. Поэтому замыкание цепи электромагнита отключения может быть выполнено малогабаритными контактами реле.

Механическое устройство, обеспечивающее свободное отключение выключателя независимо от положения подвижного органа двигателя, называют устройством свободного механического расцепления.

Большинство приводов снабжено такими устройствами. Они отсутствуют в некоторых пневматических приводах, где свободное отключение обеспечивается другими способами.

Электромагнитные приводы

Двигатель электромагнитного привода (рис.3,а) состоит из следующих частей: магнитопровода 1, сердечника 2, неподвижного «стопа» 3, катушки 4. Последняя имеет две секции, которые расположены внутри магнитопровода. Они включаются параллельно или последовательно в зависимости от номинального напряжения сети постоянного тока (110 или 220 В). В торец сердечника 2 ввинчен шток 5, который в процессе включения упирается в ролик ведущего рычага передаточного механизма и поворачивает его по часовой стрелке.

Двигатель электромагнитного привода (а) и статические характеристики электромагнита постоянного тока

Рис.3. Двигатель электромагнитного привода (а) и
статические характеристики электромагнита постоянного тока (б)

Тяговая сила F электромагнита зависит от тока и положения сердечника (рис.3,б). Цифры у кривых указывают значение тока в долях номинального Iном= Uном/R, где R — сопротивление обмотки.

Читайте так же:
Диодная лента 220 выключатель

Как видно из рисунка, тяговая сила увеличивается по мере уменьшения расстояния h и достигает максимального значения при подходе к положению «включено». Такая характеристика соответствует статической характеристике выключателя.

Процесс включения электромагнитного привода

Рис.4. Процесс включения электромагнитного привода:
а — изменение тока;
б — ход подвижной системы выключателя

В процессе включения ток и магнитный поток электромагнита непрерывно изменяются. Сначала при замыкании цепи ток увеличивается приблизительно экспоненциально, пока не достигнет значения, достаточного для трогания нагруженного сердечника (рис.4,а). Время, необходимое для такого нарастания тока, относительно велико (0,2с). Когда ток достигнет необходимого значения, начинается движение сердечника. Скорость его быстро увеличивается, а скорость нарастания тока уменьшается. При включении выключателя на ненагруженную цепь ток в цепи не успевает достигнуть установившегося значения. Если же включение происходит на КЗ, то возникают электродинамические силы, препятствующие движению сердечника и завершению операции включения. Скорость сердечника резко уменьшается, что вызывает увеличение тока в электромагните и увеличение тяговой силы. Сердечник вновь увеличивает скорость и доводит подвижную систему выключателя до положения «включено» (рис.4,б). Если мощность электромагнита недостаточна, происходит сильное торможение сердечника и опасность оплавления контактов, поскольку давление в них недостаточно.

Электромагнитные приводы относятся к приводам медленного действия. Собственное время привода (от момента подачи команды на включение до момента трогания) составляет большую часть полного времени включения. Последнее достигает 0,5с и более.

Для питания электромагнитных приводов необходима аккумуляторная батарея достаточной емкости, обычно предусматриваемая на станциях в качестве независимого от энергосистемы вспомогательного источника энергии. Однако на большей части понижающих подстанций установка аккумуляторных батарей экономически не оправдывается. В этих условиях применение электромагнитных приводов возможно только при питании от сети переменного тока через индивидуальные полупроводниковые выпрямители. Но такая схема не обеспечивает возможность включения выключателя при нарушении электроснабжения. Поэтому применение электромагнитных приводов при отсутствии аккумуляторной батареи нецелесообразно. В последнее время в связи с увеличением отключающей способности выключателей и повышением требований к быстродействию электромагнитные приводы вытесняются более совершенными пневматическими приводами.

Пневматические приводы

Уральский завод Электротехнического машиностроения (УЭТМ) для баковых масляных выключателей серий У-110 и У-220 изготовляет пневматические приводы, особенность которых заключается в том, что подача сжатого воздуха в рабочий цилиндр регулируется в процессе включения с помощью дроссельного устройства (рис.5).

Пневматический привод

Рис.5. Пневматический привод:
1 — силовой пневмоцилиндр с поршнем; 2 — шток;
3 — рычажный механизм для передачи движения к выключателю;
4 — отключающий механизм; 5 — электромагнит отключения;
6 — корпус дросселирующей приставки с золотником;
7 — пусковой клапан с электромагнитом включения

В начале процесса включения, когда силы противодействия малы, подача воздуха невелика. К моменту замыкания контактов, когда силы противодействия резко увеличиваются, подача воздуха также увеличивается и незадолго до посадки механизма на упор подача воздуха в цилиндр прекращается. При таком регулировании уменьшаются время включения и нагрузка на элементы привода и выключателя.

Пружинные приводы

Эти приводы в качестве двигателя и аккумулятора энергии имеют пружину, которая может быть напряжена через редуктор от небольшого электродвигателя переменного тока. Редуктор представляет собой зубчатую передачу с большим передаточным числом.

Двигатель соединяют с редуктором через фрикционную муфту. Предусматривают также устройство для завода пружины от руки в случае потери источника энергии.

Для включения выключателя необходимо освободить напряженную пружину с помощью особого устройства, управляемого небольшим электромагнитом постоянного или переменного тока. Как только процесс включения закончен, включается электродвигатель и пружина заводится вновь. Теперь привод готов к повторному включению, если такое потребуется. Второе повторное включение (в случае, если первое окажется неуспешным) также возможно, но не ранее чем через 5-10 с после первого включения. За это время пружина будет вновь заведена электродвигателем. Таким образом, пружинный привод с автоматическим заводом от электродвигателя обеспечивает возможность многократного повторного включения с интервалами 5-10с.

Ознакомление с конструкцией и приводами высоковольтных аппаратов

5.2 Цель занятия: Ознакомление студентов с конструкциями и приводами высоковольтных аппаратов.

5.3 Задание: Рассмотреть конструкцию и устройства следующих аппаратов, а также их привода: разъединитель, выключатель нагрузки, отделитель, автоматический выключатель масляный.

Разъединитель – это коммутационный аппарат, предназначенный для коммутации цепи без тока.

Назначение – создание надежного видимого разрыва цепи для обеспечена безопасного проведения ремонтных, работ на оборудовании и токоведущих частях электроустановки.

Разъединитель не имеет дугогасительный устройств, поэтому прежде чем оперировать разъединителем, цепь должна быть отключена выключателем.

Допускается использовать разъединители для отключения и включения незначительных токов: ёмкостных токов шин коротких кабельных линий, токов утечки, токов намагничивания трансформаторов. Допустимость таких операций определяется ПТЭ и местными инструкциями по эксплуатации электроустановки.

Во включенном положении разъединители надёжно выдерживают токи короткого замыкания, гарантированные заводом-изготовителем.

Разъединители для внутренней установки могут быть одно- и трех полюсными. Трех полюсный разъединитель типа РВ изображен на рисунке 5.1.

Разъединители РВ рассчитаны на номинальный ток 400 -1000А, напряжение 6–35кВ.

На подвижных ножах устанавливаются стальные пластины (на
рис. 5.1 не указаны), которые играют роль магнитного замка: при
протекании токов короткого замыкания через включенный
разъединитель они намагничиваются и, притягиваясь, друг к другу,
создают дополнительное давление в контакте, препятствуя отбросу
ножа от контакта.

Кроме главных ножей, разъединитель может быть снабжен заземляющими ножами (типа РВЗ), которые используют для заземления обесточенных токоведущих частей.

Рисунок 5.1. Трех полюсный разъединитель типа РВ.

Где 1 – приводной рычаг на валу разъединителя;

2 – контакт для присоединения шин;

3 – неподвижный контакт;

4 – подвижный нож;

5 – фарфоровая тяга;

6 – опорный изолятор;

7 – вал разъединителя;

8 – металлическая рама;

9 – поводок фарфоровой тяги

Разъединители для наружной установки должны работать в неблагоприятных условиях окружающей среды (низкие температуры, гололёд, осадки). Этим требованиям отвечают разъединители горизонтально-поворотного типа РИД. Здесь нож состоит из двух частей, закрепленных на опорных колонках изоляторов. При отключении колонки поворачиваются вокруг своей оси в противоположных направлениях, и ножи перемещаются в горизонтальной плоскости, как бы «ломаясь» на две половины, что позволяет разрушить корку льда, которым может быть покрыт контакт.

Рисунок 5.2. Контактная система разъединителя горизонтально-поворотного типа для наружной установки РНДЗ 110

1 – гибкая связь; 2 – пружины; 3 – одна часть ножа в виде пружинящих помелей;

4 – другая часть ножа в виде лопатки.

В распределительных устройствах высоких напряжений применяются и другие типы разъединителей: вертикально-поворотные, подвесные.

Отделитель – коммутационный аппарат, предназначенный для автоматического отключения поврежденного участка линии или трансформатора после искусственного короткого замыкания, а так для отключения и включения токов (индуктивных) холостого хода трансформаторов и ёмкостных токов нагруженных линий.

Внешне отделитель не отличается от двух колонкового разъединителя, но у него для отключения имеется пружинный привод (ПРО), который обеспечивает отключение за 0,4–0,5 с. Включение отделителя производится вручную.

Отделители могут иметь заземляющие ножи.

Отделители не могут отключать ток нагрузки и ток короткого замыкания, поэтому в схемах управления отделителями имеется блокировка, которая запрещает отключение отделителя, если через трансформаторы тока проходит ток.

Читайте так же:
Как посчитать ток автоматического выключателя

При неблагоприятных погодных условиях (мороз, гололёд) применяют закрытые отделители (ОЭ), контактная система которых расположена внутри фарфорового корпуса, заполненного элегазом SF 6 с избыточным давлением 0, ЗМПа. Высокая электрическая прочность элегаза обеспечивает небольшие габариты и надежную работу аппаратов.

5.4.3 Выключатели нагрузки.

Выключатель нагрузки – коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения токов нагрузки в нормальном режиме.

Рисунок 5.3 Выключатель нагрузки ВНП 16.

1 – дугогасительная камера; 2 – неподвижный контакт; 3 – подвижный контакт; 4 – отключающая пружина; 5 – плавкий предохранитель; 6 – дугогасительный контакт.

Выключатели нагрузки предназначены для отключения и включения цепей под нагрузкой в электрических установках напряжением 6–10кВ при небольшой мощности (1 НОМ –200+400А) и не рассчитаны на отключение токов короткого замыкания. Выключатель нагрузки в комплекте с высоковольтными предохранителями типа ПК 6 или ПК 10 обеспечивает защиту цепей от токов короткого замыкания.

Этот выключатель представляет собой трех полюсный разъединитель внутренней установки на 6–10кВ, к каждой фазе которого построена из пластмассы дугогасительная камера. Внутри камеры расположены газогенерирующие вкладыши из органического стекла. Подвижный контакт перемещается внутри вкладыша. Гашение дуги происходит в дугогасительной камере. При отключении цепи под нагрузкой между контактами выключателя образуется электрическая дуга, температура в дугогасительной камере резко возрастает, и органическое стекло выделяет поток газов, который гасит дугу.

Выключатели нагрузки выпускаются без предохранителей типа ВН 16 и с предохранителями типов ВНП 16 и ВНП 17 (рис. 5.3).

При включении сначала замыкаются дугогасителъные контакты, а затем главные. Вкладыши без замены позволяют отключить 300 раз ток 50А, 500 раз ток 100А, и 3 раза ток 400А.

Выключатели нагрузки могут иметь заземляющие ножи (типы ВН 3 -16, ВНП 3 -16, ВНП 3 -17).

Привод ВН может быть ручным (ПР), ручным с дистанционным отключением (ПРА) или электромагнитным (ПЭ) с дистанционным включением и отключением.

Выключатели нагрузки применяются в ячейках КСО в системе электроснабжения промышленных предприятий, городов, строительных площадок.

Рисунок 5.4. Дугогасительная камера выключателя нагрузки ВН 10

Где: 1 – пружинящие контакты; 2 – газогенерирующие вкладыши; 3 – дугогасительный контакт

Вакуумный выключатель нагрузки ВНВ 10/320 изготавливается на напряжение 6 и 10кВ и номинальные токи до 320А. Он предназначен для многократного отключения тока 900А и предельно отключаемый ток 2кА. Основной его частью является вакуумная дугогасительная камера КДВ 21. Выключатель ВНВ предназначен для установки в шкафах КРУ и применяется в горнодобывающей промышленности, на пунктах, питания экскаваторов, драг, в рудничных, установках, для коммутации дуговых печей.

5.4.4 Автоматический выключатель маломасляный.

Масляные выключатели являются коммутационным аппаратом для включения и отключения электрических цепей напряжением выше 1кВ при рабочем режиме и при перегрузках и коротких замыканиях.

В маломасляных выключателях (горшковых) для каждой фазы имеется отдельный стальной шлендр, в котором разрываются контакты, и гасится дуга. Гашение происходит в дугогасительной камере, установленной в цилиндре в месте разрыва контактов. Камера изготавливается из изоляционных материалов – фибры или гетинакса. Минеральное масло в выключателях служит для гашения дуги и изоляции промежутка между разомкнутыми контактами данной фазы.

Количество масла в масляных выключателях от 4,5 до 10 кг в зависимости от типа выключателя. Это делает их невзрыво – не пожароопасными и позволяет устанавливать в открытых камерах распределительных устройств напряжением выше 1кВ.

В городских сетях широко применяются выключатели типа ВМП 10 и ВМГ 10.

Выключатели серии ВМП 10 изготавливаются на номинальные токи 600, 1000, 1500, 3000А и имеют вес масла 4,5 кг. Выключатели ВМГ 10 изготавливается на номинальные токи 630 и 1000А.

Масляные выключатели могут включаться и отключаться вручную и автоматически под действием аппаратов защиты и управления.

Рисунок 5.5 Масляный выключатель ВМП 10

Где: 1 – крышка; 2,6 – зажимы; 3 – фланец; 4 – бак; 5 – корпус; 7 — изолирующая тяга; 8 – вал.

Внутри каждого полюса имеется неподвижный контакт розеточного типа и подвижный контактный стержень. Во включенном положении контактный стержень находится в розеточном контакте. При отключении он движется вверх, контакты размыкаются, образуется дуга, которая испаряется и разлагает масло. Давление резко возрастает, в дугогасительной камере создается поперечное дутье газами и парами масла, в результате чего дуга гаснет. Контакты выключателя облицованы металлокерамикой для увеличения их дугостойкости.

Приводы выключателей служат для включения, удержания во включенном положении и отключении выключателей. При включении привод совершает значительную работу, связанную с затратой энергии на преодоление сил трения в механизме и передаче, сил тяжести движущихся частей, сопротивления отключающих пружин. При отключении работа привода направлена на освобождение механизма, удерживающего выключатель во включенном положении. Само отключение происходит за счет сжатых или растянутых отключающих пружин.

1) Ручные приводы применяются для маломощных выключателей, когда мускульной силы оператора достаточно для совершения работы включения. Отключение дистанционное и автоматическое. Наиболее распространены приводы ПРА 17 для выключателей нагрузки ВН 10.

Ручной привод типа ПР 10, представляющий рычажно-шатунный
механизм прямого, применяется для ручного управления
разъединителями внутренних электроустановок 6–10 кВ.

На подстанциях небольшой мощности для управления масляными выключателями используют ручные приводы типа ПРБА (привод рычажной блинкерный с автоматическим отключением).

2) Пружинный привод является приводом косвенного действия. Энергия для включения запасается в мощной пружине, которая заводится от руки или от двигателя. Типы приводов для управления масляными выключателями: ПП 67 и ППМ 10. Достоинства: просты, удобны в обслуживании, дешевы, потребляют незначительную мощность, надёжны.

Время завода пружин – 15 секунд. Отключение производится отключающими пружинами выключателя дистанционно или автоматически.

Пружинный привод применяется в маломасляных выключателях ВМПП 10, ВМТ – 110, в вакуумных выключателях ВВТП 10.

3) Электромагнитный привод – привод прямого действия: энергия для включения сообщается приводу в процессе самого включения от источника постоянного тока. Усилие для включения выключателя создается стальным сердечником, катушка которого получает питание от источника постоянного тока. Для маломасляных выключателей применяется привод ПЭ 11, для более мощных выключателей – ПЭ 21, ПЭ 31, а для наружной установки – ШПЭ 44, ШПЭ 45. Недостаток – необходимость для их работы аккумулятора или выпрямителя.

4) Пневматические приводы создают усилие на включение за счет сжатого воздуха, который подается в пневматический цилиндр с

поршнем, заменяющий электромагнит включения. Такие приводы требуют установки компрессоров.

Пневматические приводы обычно применяются для выключателей 110 и 220 кВ.

5.4.6 Условно графические обозначения в электрических схемах.

Рисунок 5.6. Условно графические обозначения:

а) – разъединитель; б) – отделитель; в) – выключатель нагрузки; г) – выключатель автоматический ( QF – в силовых цепях, SF – в цепях управления).

5.5 Вывод: Ознакомились и произвели описание конструкции высоковольтных аппаратов и их приводов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector