Масляный выключатель: разновидности с применением номенклатура

История создания

Первые разработки вакуумных выключателей были начаты в 30-е годы XX века, действующие модели могли отключать небольшие токи при напряжениях до 40 кВ. Достаточно мощные вакуумные выключатели в те годы так и не были созданы из-за несовершенства технологии изготовления вакуумной аппаратуры и, прежде всего, из-за возникших в то время технических трудностей по поддержанию глубокого вакуума в герметизированной камере.

Для создания надежно работающих вакуумных дугогасительных камер, способных отключать большие токи при высоком напряжении электрической сети, потребовалось выполнить обширную программу исследовательских работ. В ходе проведения этих работ примерно к 1957 г. были выявлены и научно объяснены основные физические процессы, происходящие при горении дуги в вакууме.

Переход от единичных опытных образцов вакуумных выключателей к их серийному промышленному производству занял ещё два десятилетия, поскольку потребовал проведения дополнительных интенсивных исследований и разработок, направленных, в частности, на отыскание эффективного способа предотвращения опасных коммутационных перенапряжений, возникавших из-за преждевременного обрыва тока до его естественного перехода через нуль, на решение сложных проблем, связанных с распределением напряжения и загрязнением внутренних поверхностей изоляционных деталей осаждавшимися на них парами металла, проблем экранирования и создания новых высоконадежных сильфонов и др.

В настоящее время в мире налажен промышленный выпуск высоконадежных быстродействующих вакуумных выключателей, способных отключать большие токи в электрических сетях среднего (6, 10, 35 кВ) и высокого напряжения (до 220 кВ включительно).

Маркировка масляных выключателей

Масляный выключатель — это коммутационное устройство, предназначенное для включения и отключения силовых высоковольтных цепей и электрооборудования как под нагрузкой, так и без неё.

Этот процесс разрыва электрической цепи выполняется выключателем за счет размыкания силовых контактов, погружённых в трансформаторное масло, и за счёт этого происходит гашение электрической дуги между ними. То есть масло служит дугогасительной средой и справляется со своей задачей весьма эффективно.

Устанавливаются они почти всегда в ячейках КРУ (комплектное распределительное устройство) или КСО (камера сборная односторонняя), а также в ОРУ (открытых распределительных устройствах). После размыкания контактов выключателя масло служит для гашения дуги и как изолирующий материал между высоковольтными контактами.

Только выключатели маломасляные устроены таким образом, что масло в них служит исключительно для дугогашения, и лишь частично для изоляции.

Во время процесса отключения в масле, при возникновении дуги в области контакта достигается очень высокая температура, порядка 6 тыс. градусов. Однако, за счёт свойств масла и химической реакции с парами, возникающими во время этого процесса, выделение теплоты при горении дуги не наносит вреда этому электрическому коммутационному устройству.

Все масляные выключатели конструктивно состоят из:

1. Силовой контактной группы. В неё входит подвижный (свеча) и неподвижный контакт (розетка), между которым и возникает дуга, гасящаяся в масле;
2. Изоляторы, которые обеспечивают надёжную изоляцию токопроводящих частей от корпуса, и друг от друга;
3. Одного или трёх баков с трансформаторным маслом;
4. Группы блок-контактов, выполняющих контролирующую и управляющую роль;
5. Приводы к масляным выключателям, собраны на довольно мощной включающей катушке, называющейся соленоидом или катушкой соленоида. Отключающая катушка выполняет роль ударного механизма, сбивающего с защёлки включенное устройство выключателя. Также привод может быть ручной;
6. Специальные отключающие пружины, которые размыкают силовую часть при отключении. За счёт них зависит скорость расхождения контактов.

При подаче питания на катушку соленоида включения его массивный сердечник втягивается, тем самым приводя в движение рычажный механизм, который, в свою очередь, направляет подвижные контакты, то есть свечи, в направлении розеток. Также механизм включения может быть выполнен и на ручном приводе, тогда работу соленоида должен будет выполнять человек, с помощью специального рычага, разумеется, в диэлектрических перчатках.

После тока как свечи вошли в розетку на 20–25 мм, механизм масляного выключателя встаёт на защёлку. Во время работы, в ячейках где установлены высоковольтные выключатели, должны быть изготовлены блокирующие устройства, которые не позволят механически, включенный высоковольтный аппарат, выкатить из ячейки КРУ.

Масляные выключатели, установленные в ячейках должны быть оснащены системами защиты. Таким образом, он работает в автоматическом режиме. Его работа и назначение схожи с обычным низковольтным автоматическим выключателем.

При подаче отключающего сигнала или нажатия на механическую кнопку происходит сбивание устройства с защёлки и за счёт пружин, электрическая цепь разрывается, и он переходит в отключенное состояние.

Отключающие сигналы,которые управляют выключателем, приходят от релейной защиты и автоматики.

Знакомство с коэффициентом спроса и использования

Конструкция масляных выключателей выполняется двух основных типов:

1. Баковые. Обладают большим объёмом масла. Оснащены одним большим баком сразу для трёх контактов трёхфазного напряжения;
2. Горшковые (маломасляные). С меньшим объёмом масла, но и с дополнительной системой дугогашения, и тремя раздельными баками. В них на каждой фазе присутствует отдельный металлический цилиндр, заполненный маслом, в каком и происходит разрыв контактов и подавление электрической дуги.

Чаще всего они рассчитаны на сравнительно небольшие токи отключения. Производятся они однобаковыми конструкциями (три полюса находятся в одном баке) при рабочем напряжении до 20 кВ.

а при на напряжение выше 35кВ — трехбаковыми (каждая из фаз расположена отдельном баке) с персональными или групповыми приводами включения. Выключатели баковые снабжаются электромагнитными или воздушными пневмоприводами.

Есть возможность работы с повторным автоматическим включением (АПВ).

Масляные баковые выключатели, выпускаемые на напряжение больше 35кВ, имеют в распоряжении встроенные вовнутрь трансформаторы тока, для цепей измерения и защиты.

Они насажены и закреплены на внутренний участок проходного изолятора и закрыты крышкой. Таким образом, токопроводящий стержень служит как первичная обмотка.

Баковые выключатели на рабочее напряжение 110 кВ и выше иногда оборудованы ёмкостными трансформаторами напряжения.

По сравнению с баковыми здесь масло служит исключительно как дугогасящая среда, а изолирование токоведущих деталей и дугогасительного аппарата касательно замыкания на землю осуществляется через твердый изоляционный материал (керамику, текстолит, и различные эпоксидные смолы). Это масляный выключатель ВМП или ВМГ типа.

Они обладают кардинально меньшими габаритами, массой, а также значительно меньшей взрывоопасностью и пожароопасностью. Присутствие в этих высоковольтных устройствах встроенных емкостных трансформаторов напряжения и трансформаторов тока, существенно усложняет конструктивное устройство выключателей и повышает их габаритные размеры.

Масляные выключатели по своей конструкции могут выпускаться заводом изготовителем двух видов движения контактной группы:

1. дугогасительные камеры снизу (движение подвижного контакта выполняется сверху вниз);
2. дугогасительные камеры сверху (перемещение подвижного контакта происходит наоборот снизу вверх). Этот вид более перспективен в отношении улучшения отключающей возможности.

выключатель может быть оборудован встроенным внутрь механизмом защиты и управления. Это такие реле, как:

1. максимального тока моментального действия
2. выдержки времени
3. реле минимального напряжения (для защиты электрооборудования от работы на не номинальном напряжении)
4. электромагниты отключения,
5. вспомогательные блок-контакты.

Увеличение номинального рабочего тока тут выполняется за счёт механизма искусственного обдува как подводящих шин, так и контактной системы. В последнее время начало применяться водяное охлаждение, этих нагревающихся от прохождения тока элементов.

Выключатель маломасляный для наружной установки состоит из трех основных ключевых частей:

• дугогасительное устройство, которое помещено в фарфоровую оболочку;
• фарфоровые опорные колонки;
• основания, то есть рамы.

Изоляционный цилиндр, охватывает дугогасительное устройство чем и выполняет защитную функцию. его защитная цель — это фарфоровая оболочка, чтобы во время большого давления, которые возникают в момент отключения масляника, она попросту не разорвалась.

Знакомство с понятием гарантирующего поставщика электроэнергии

Как и любой электрический аппарат, масляный выключатель требует правильной, корректной настройки, регулировки, и эксплуатации.

Нужно провести регулировку вхождения свечей (подвижных контактов) в розетки. Это производится путём раскрепления подвижного контакта и фиксирования его на нужном уровне. И также перед введением в работу должна быть оформлена форма протокола испытания масляного выключателя.

Испытания масляных выключателей заключается в проверке его повышенным напряжением как в отключенном, так и во включенном состоянии, а также в проверке всех его цепей защит и сигнализаций.

Это должен выполнять специально обученный персонал, чаще всего электротехническая лаборатория, соблюдая все меры безопасности.

В продолжении всей эксплуатации после каждого отключения и включения этих высоковольтных механизмов, нужно убедиться:

1. В наличии и качестве трансформаторного масла. Также масло должно быть в соответствующих пределах, которые видно по специальному стеклянному стержню с метками;
2. Контролировать крепление всех элементов привода, его шплинтов и механизмов болтового соединения;
3. Следить за тем, чтобы не разрушались проходные и опорные изоляторы;
4. Производить чистку блок контактов, если есть такая необходимость

В любом случае нужно понимать что высоковольтные масляные выключатели — это сложные электрические коммутационные аппараты, который работают с токами короткого замыкания. Поэтому надёжность его работы и продолжительность его ресурса напрямую зависит от технического состояния, а также частоты коммутаций которые он выполняет.

Знакомство с пиковыми и другими зонами тарификации электроэнергии

Для автоматизации работы оборудования, которое питается от электричества, используют специальные масляные выключатели.

Масляный выключатель – приспособление, которое проводит включение или выключение отдельных цепей в электрической системе, в ее нормальном режиме работы или при аварийной ситуации, в ручном режиме или от команды автоматической системы. Подобное устройство используется при организации многих сетей электроснабжения.

Для обеспечения стабильной работы электрооборудования могут использоваться следующие типы масляных выключателей:

• Система с большой емкостью и маслом в ней – баковые.
• Использующие диэлектрические элементы и небольшое количество масла – маломасляные.

Схема масляного выключателя имеет специальное устройство для гашения образованной дуги во время разрыва цепи. По принципу действия дугогасительных устройств подобное оборудование делится на следующие группы:

• С использованием принудительного дутья рабочей среды. Подобное устройство имеет специальный гидравлический механизм для создания давления и подачи масла в месте разрыва цепи.
• Магнитное гашение в масле проводится при использовании специальных электромагнитах элементов, которые создают поле, перемещающее дугу в узкие каналы для разрыва созданной цепи.
• Масляный выключатель с автодутьем. Схема масляного выключателя данного типа предусматривает наличие специального элемента в системе, который осуществляет выделение энергии из образованной дуги для передвижения масла или газа в баке.

Баковые выключатели имеют большую популярность из-за простоты конструкции. Состоит масляный выключатель из ввода, дугогасительной и системы контактов, которые размещают в баке с маслом.

• Система с большой емкостью и маслом в ней — баковые.
• Использующие диэлектрические элементы и небольшое количество масла — маломасляные.

1. Баковые, для которых характерным является наличие большого объема масла. Для этого оборудования оно является как средой, в которой гасится дуга, так и изоляцией.
2. Маломасляные или малообъемные. О количестве наполнителя в них говорит само название. Эти выключатели содержат диэлектрические элементы, а масло здесь необходимо только для дугогашения.

Устройство и принцип действия масляных выключателей

За счет чего работает элегазовый выключатель большого напряжения? За счет изолированности фаз между собой посредством элегаза. Принцип работы механизма следующий: при поступлении сигнала об отключении электрического оборудования, контакты каждой камеры размыкаются. Встроенные контакты создают электрическую дугу, которая размещается в газовой среде.

Эта среда разделяет газ на отдельные частицы и компоненты, а из-за высокого давления в резервуаре, сама среда снижается. Возможное применение дополнительных компрессоров, если система работает на низком давлении. Тогда компрессоры усиливают давление и образовывают газовое дутье. Также используется шунтирование, применение которого необходимо для выравнивания тока.

Что касается моделей бакового вида, так в них контроль осуществляется с помощью приводов и трансформаторов. Для чего нужен привод? Его механизм является регулятором и его назначение заключается в том, чтобы включать или выключать электроэнергию и, если необходимо, удерживать дугу на установленном уровне.

Приводы делятся на пружинные и пружинно-гидравлические. Пружинные обладают большой степенью надежности и имеют простой принцип работы: вся работа делается благодаря механическим деталям. Пружина способна под действием специального рычага сжимать и разжиматься, а также фиксироваться на установленном уровне.

Пружинно-гидравлические приводы выключателей дополнительно имеют в конструкции гидравлическую систему управления. Такой привод считается более эффективным и надежным, ведь пружинное устройство может само изменить уровень фиксатора.

• Выключатели, функционирующие в обычном климате;
• Выключатели, функционирующие в более жестких климатических условиях.

Следует отметить, что выключатель подобного типа является высоковольтным устройством. Благодаря специфической структуре внутренних компонентов, данные переключатели можно монтировать с некоторым отклонением по вертикали. Данная особенность позволяет избежать потерю времени при установке выключателя.

Еще одним преимуществом выключателя типа ВМП-10 над другими устройствами подобного предназначения является тот факт, что ВМП-10 можно использовать при величине тока, как в 20 кА , так и в 31.5 кА.

Следует сказать, что практически все выключатели такого типа достаточно универсальны и отличаются исключительно длиной контактов и структурой проводов, выводящих ток.

ВМП – 10 это малообъёмные масляные выключатели, применяются нa нaпряжение 10 kB двух размерoв:

• для ячеек сбoрных кaмер oдностoроннегo обслуживaния и наборных ячеек 3РУ – ВМП – 10, ВМП – 10У;
• для комплектных распределительных высоковольтных устройств – BМП – 10 K, ВМП – 10 КУ с номинальными токами 600, 1000 и 1500 A и током отключения 20 kA

Масляные выключатели ВМП-10 отличаются между собой по величине номинального тока.

Одним из самых распространенных масляных выключателей серии ВМП-10 является выключатель, который имеет номинальный ток величиной в 630А, напряжение величиной в 10 кВ и номинальный ток отключения 20 кА.

Популярность данного выключателя заключается в том, что в своем составе данный выключатель имеет специальную защитную схема с двумя реле РТМ, которые срабатывают максимально быстро, практически мгновенно.

Необходимо отметить, что структура данного выключателя несколько отличается от подобных устройств. Основным отличием является то, что электромагниты и реле имеют специфический принцип размещения в выключателе.

https://www.youtube.com/watch?v=Yxc-6axTm20

Важно отметить, что реле функционируют для защиты всех компонентов масляного выключателя. В остальном, структура выключателей серии ВМП-10 похожа со структурой выключателей серии ВМП-10П.

следует сказать, что данный масляный фильтр имеет надежный и стабильный привод ВМП-10, который работает практически без сбоев.

Строение привода ВМП-10 довольно простое, что позволяет ему работать стабильно и надежно. Приводное устройство состоит из стандартных компонентов:

• Основной вал привода ВМП-10;
• Вал, проходящий через основной выключатель;
• Крепежная рама;
• Устройство заводного типа, приводящее в действие рабочие пружины;
• 2 запорные устройства, которые между собой идентичны;
• Блок срабатывания аварийной сигнализации;
• Блок, контролирующий корректность положения привода;
• Блок для контроля положения выключателя;
• Электрические магниты для дистанционного выключения ЭО;
• Вал релейного типа;
• Пульт для ручного управления;
• Проводка;
• Набор специальных зажимов.

Специфика строения привода заключается также в том, что в нем предусмотрена защита от так называемых «прыжков напряжения». Данная защита проведена через блок-контакт.

• для исполнения У3 при температуре от -25 до 40 °C и oтнoсит. влажнoсти вoздуха 80% при температуре 20 °C;
• для исполнения Т3 при температуре от -10 до 45 град.С и oтнoсит. влажнoсти вoздуха 80% при температуре 27 °C.
• в воздухе не должно содержаться газов и паров в концентрациях, разрушающих изоляцию и металл; недопустимо использование во взрыво- пожароопасных местах.

Эксплуатируются при температурах от -40 до 40 °C. Выключатель соединяется с привoдами ПЭ – 11, ППМ – 10, ПП – 67.

Ресурсы работы: 1500 операций вкл/выкл; 6 отключений при коротком замыкании. Возможна установка в шкафы комплектных распределительных устройств выкатного типа.

Трёхполюсные выключатели высокого напряжения ВМПЭ – 10 применяются для связывания электрических цепей при обычных и аварийных режимах в сетях З-х фазнoго перемен. тoка с частoтoй 50 и 60 Hz и напряж.10 kB.

Характеристики выключателя 600А 1000А 1500А

Вес масла, кг	4,5	–	–
Сопротивление токопровода, мкОм:
Всего контура	55	40	30
Участка роликов	22	16	10
Участка розетки	33	24	20
Ход подвижных контактов, мм	240-245	–	–
Вжим	60 3(-5)	–	–

НАИМЕНОВАНИЕ ЧЕРТЕЖ ТИП ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Стержень на 630-1000А	5БП.540.514	ВМПЭ-10
Ламель на 1000А	5БП.572.011-01	ВМПЭ-10
Токоотвод на 630-1000А	5БП.587.009	ВМПЭ-10
Камера 20кА,630-1000А	5БП.740.233	ВМПЭ-10
Кольцо	8СЯ.217.000	ВМПЭ-10
Гибкая связь на1600А	5БП.505.089-01	ВМПЭ-10
Стержень на 1600А	5БП.540.514-01	ВМПЭ-10
Ламель на 1600А	5БП.572.009	ВМПЭ-10
Токоотвод на 1600А	5БП.587.010	ВМПЭ-10
Камера 20кА,1600А	5БП.740.234	ВМПЭ-10
Кольцо	8СЯ.217.000	ВМПЭ-10
Гибкая связь на 630-1000А	5БП.505.089	ВМПЭ-10
Стержень на 630-1000А	5БП.540.514	ВМПЭ-10
Ламель на 1000А	5БП.572.011-01	ВМПЭ-10
Токоотвод на 630-1000А	5БП.587.009	ВМПЭ-10
Камера 31,5кА,630-1000А	5БП.740.240	ВМПЭ-10
Кольцо	8СЯ.217.000	ВМПЭ-10
Гибкая связь на 1600А	5БП.505.089-01	ВМПЭ-10
Стержень на 1600А	5БП.540.514-01	ВМПЭ-10
Ламель на 1600А	5БП.572.009	ВМПЭ-10
Токоотвод на 1600А	5БП.587.010	ВМПЭ-10
Кольцо	8СЯ.217.000	ВМПЭ-10
Камера 31,5 кА, 1600А	5БП.740.240-01	ВМПЭ-10
Тяга	5БП.743.157-03	ВМПЭ-10
Распорка	8БП.132.554	ВМПЭ-10
Пластина	8БП. 150.547	ВМПЭ-10
Ось	8БП.206.398	ВМПЭ-10
Ось	8БП.206.468	ВМПЭ-10
Кольцо	8БП.218.043	ВМПЭ-10
Пружина	8БП.281.144-01	ВМПЭ-10
Серьга	8БП.471.239	ВМПЭ-10
Серьга	8БП.471.239-01	ВМПЭ-10
Прокладка верхней крышки	8БП.155.538	ВМПЭ-10
Колпачок	8БП.307.026	ВМПЭ-10
Прокладка нижней крышки	8БП.371.018	ВМПЭ-10
Прокладка маслоуказателя	8БП.372.018	ВМПЭ-10
Прокладка маслоспускной пробки	8БП.372.281	ВМПЭ-10
Трубка	8БП.724.124-02	ВМПЭ-10
Уплотнение болтового крепления	Кольцо 010	ВМПЭ-10
Комплект стержней	014-25-2-2	ВМПЭ-10

НАИМЕНОВАНИЕ ЧЕРТЕЖ

Комплект № 1
Гибкая связь	5БП 505.089-01
Гибкая связь	5БП 505.089
Стержень	5БП 540.514
Ламель	5БП 572.009
Токоотвод	5БП 587.010
Камера	5БП 740.240-01
Комплект №2
Тяга	5БП 743.113-01
распорка	8БП 132.554
Пластина	8БП 150.547
Ось	8БП 206.398
Ось	8БП 206.468
Пружина	8БП 281.144-01
Серьга	8БП 471.239
Серьга	8БП 471.239-01
Комплект №3
Прокладка верхней крышки	8БП 155.538
Колпачок	8БП 307.026
Прокладка	8БП 371.018
Прокладка нижней крышки	8БП 370.469
Прокладка масло указателя	8БП 372.018
Прокладка масло спускной пробки	8БП 372.281
Трубка	8БП 724.124-02
Уплотнение болтового крепления стержней	Кольцо 012-016-25-2-2

Выключатели маломасляные серии ВМТ предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах, а также для работы при АПВ в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц с номинальным напряжением 110, 150 и 220 кВ.

Выключатели управляются унифицированными пружинными приводами типа ППрК-1400 (на ток отключения 25 кА) и ППрК-1800 (на ток отключения 31,5 и 40 кА).

ВМ – выключатель маломасляный;  Т – конструктивное исполнение;  Х – номинальное напряжение, кВ (110, 150 или 220);  Б – категория по длине пути утечки внешней изоляции по ГОСТ 9920-89       110 кВ – не менее 280 см       150 кВ – 390 см       220 кВ – 570 см  Х – номинальный ток отключения, кА       при частоте 50 Гц: 25; 31,5; 40;       при частоте 60 Гц: 20; 31,5;  Х – номинальный ток, А       при частоте 50 Гц: 2150; 1600; 2000;       при частоте 60 Гц: 1000; 1600;

Х1 – климатическое исполнение (У, УХЛ, Т) и категория размещения по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543.1-89.

• Высота над уровнем моря не более 1000 м.
• Окружающая среда взрыво- и пожаробезопасная. коррозионноактивных агентов – по ГОСТ 15150-69 (для атмосферы типа II).
• Нижнее рабочее значение температуры окружающего воздуха для исполнения У1 – минус 45°С, УХЛ1 – минус 60°С, для исполнения Т1 – минус 10°С.
• Верхнее рабочее и эффективное значения температуры окружающего воздуха для исполнений У1, УХЛ1 соответственно 40 и 35°С, для исполнения Т1 – 55 и 50°С.
• Относительная влажность воздуха для исполнений У1, УХЛ1 при температуре 20°С – 80% (верхнее значение 100% при температуре 25°С), для исполнения Т1 при температуре 27°С – 90% (верхнее значение 100% при 35°С).
• Выключатель нормально работает в условиях гололеда, при толщине корки льда до 20 мм и ветре скоростью до 15 м/с, а при отсутствии гололеда – при ветре скоростью до 40 м/с.

• ВМТ-110Б-25/ 1000 Т14 ВМТ-110Б-25/ 1250 УХЛ1
• ВМТ-110Б-40/ 2000 УХЛ1; ВМТ-110Б-40/ 1600 Т1
• ВМТ-220Б-25/ 1000 Т1; ВМТ-220Б-25/ 1250 УХЛ1
• ВМТ-220Б-40/1250 Т1; ВМТ-220Б-40 /1600 Т1; ВМТ-220Б-40/2000 УХЛ1

Выключатели высокого напряжения трехполюсные серии ВМПЭ маломасляные со встроенными электромагнитными приводами предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц.

ВМ – выключатель маломасляный;  П – подвесного исполнения;  Э – со встроенным электромагнитным приводом;  Х – номинальное напряжение, кВ (10; 11);  Х – номинальный ток, А (по табл. 1);  Х – номинальный ток отключения, кА (20; 31,5); 

Баковые выключатели

Баковые выключатели имеют большую популярность из-за простоты конструкции. Состоит масляный выключатель из ввода, дугогасительной и системы контактов, которые размещают в баке с маслом. При использовании оборудования в системе с напряжением 3-20 кВт все три контакта (фазы) могут быть расположены в одном баке, при увеличении показателя напряжения до 35 кВ фаза должна быть расположена в отдельном баке.

У однобакового типа, когда все три фазы находятся в одной емкости с маслом, используемая рабочая среда проводит изоляцию контакта друг от друга и от корпуса бака, который должен быть заземлен. Масло, кроме этого, служит для гашений образованной дуги и изоляции фаз электроснабжения друг от друга в момент разрыва сети.

Для того чтобы обезопасить этот процесс, передающие электричество элементы помещают в специальный резервуар с маслом, при этом для каждой фазы используется отдельный бак. Также используются различные приводы масляных выключателей, позволяющие подавать рабочую жидкость в выбранном направлении. В системе имеется специальный элемент для контроля размера дуги, который представлен шунтом. После пропадания образованной дуги подача тока прекращается окончательно.

В выключателях этого вида дугогасительные устройства полюсов помещены в заземленный бак, заполненный маслом, которое используется в качестве газогенерирующего вещества, а также для изоляции контактной системы от заземленного бака. Ниже в качестве примера приведено описание выключателя типа У-220-40 с номинальным напряжением 220 кВ и номинальным током отключения 40 кА производственного объединения «Урал-электротяжмаш» (рис.1).

Рис.1. Полюс трехбакового масляного выключателя типа У-220-40

Выключатель предназначен для наружной установки. Каждому полюсу соответствует особый бак 1 цилиндрической формы с расширяющейся верхней частью, приспособленной для установки проходных изоляторов 2 и трансформаторов тока 3. Внутренняя поверхность бака выложена изоляционным материалом 4. К нижним фланцам изоляторов прикреплены дугогасительные камеры 5 с шунтирующими резисторами 6.

Подвижные контакты укреплены на траверсе 7, приводимой в движение приводом с помощью изоляционной штанги 8 и системы рычагов 9. В положении «включено» траверса 7 находится в верхнем положении, контакты замкнуты, механизм выключателя заперт. В процессе отключения подвижная система освобождается и под действием отключающих пружин перемещается вниз.

Баки залиты маслом. Под крышками остается некоторый объем воздуха («воздушная подушка»), который при сильном газообразовании вытесняется вместе с газами наружу через газоотводную трубу (на рисунке не показана). Слой масла над гасительными камерами должен быть достаточным, чтобы обеспечить надежное охлаждение газов, образующихся в процессе отключения, до соприкосновения их с воздухом под крышкой во избежание воспламенения.

Рис.2. Дугогасительное устройство выключателя У-220-40

Дугогасительное устройство выключателя показано на рис.2. В цилиндре 1 из изоляционного материала укреплены две камеры поперечного масляного дутья (2 и 3), соединенные последовательно. Неподвижные и подвижные контакты этих камер обозначены соответственно 4, 5 и 6, 7. При включении выключателя подвижная траверса с двумя цилиндрическими контактами (на рисунке не показана) поднимается и входит в соприкосновение с корпусом. При дальнейшем ее движении поднимаются подвижные контакты 5 и 7 и соединяются с неподвижными контактами 4 и 6. Механизм выключателя запирается.

При отключении выключателя подвижная траверса вместе с контактами 5 и 7 опускается и в разрывах образуются дуги, которые гасятся в соответствующих камерах. Ходу подвижных контактов вниз способствует пружина 8. Шунтирующие резисторы, показанные на рис.1, обеспечивают равномерное распределение напряжения между гасительными устройствами.

Газы, выбрасываемые из гасительных устройств при отключении тока КЗ, сообщают слою масла, находящемуся над ними, большую кинетическую энергию. Масло ударяется в крышку бака. Скорость масла в момент удара достигает 10-20 м/с, а сила, направленная вверх, достигает 150 кН. При последующем падении масла возникает сила, направленная вниз, которая составляет порядка 300 кН. Она воспринимается фундаментом.

Масса выключателя (три полюса) без масла составляет 28т, а масса масла — 27т. Выключатель подлежит установке на бетонном основании высотой 0,5-0,8м над уровнем земли. Незащищенные токоведущие части находятся на недоступной высоте и не представляют опасности для людей, обслуживающих установку. Три полюса управляются общим электромагнитным или пневматическим приводом.

При ремонте выключателя необходимо спустить масло. С этой целью предусматривают соответствующие трубопроводы и емкости. Для доступа к контактной системе в стенках баков предусмотрены лазы достаточного размера, плотно закрывающиеся крышками на болтах.

Баковые масляные выключатели просты в изготовлении. Стоимость их относительно невысока. Наличие встроенных трансформаторов тока является их достоинством. В связи с усовершенствованием конструкций дугогасительных устройств опасность взрыва и пожара практически исключена. Однако большой объем масла затрудняет доступ к контактной системе и увеличивает время, необходимое для ремонта. Фундаменты для таких выключателей должны быть рассчитаны на значительные динамические нагрузки. Время отключения выключателя составляет 4 периода.

Выключатели аналогичной конструкции (но с меньшими размерами) строят также для номинальных напряжений 110 и 35 кВ.

Коммутационное оборудование этого типа может иметь один бак или больше в зависимости от напряжения. В первом случае это до 10 кВ, в некоторых случаях до 35. Каждая фаза выключателей, работающих в установках с большим напряжением, помещена в индивидуальный бак.

Все баковые выключатели имеют приблизительно одинаковую компоновку. Стальной бак на вводах с маслом помещает дугогасительные камеры. Наружные контакты перемыкает траверса

Приводы как к баковым, так и маломасляным выключателям могут быть ручными, автоматическими собранными на включающей катушке соленоида или пружинными. Во втором случае используется магнитное свойство соленоида, позволяющее затягивать металлический сердечник, соединенный посредством специальной системы с валом МВ.

При подаче на обмотку соленоида электрического постоянного тока происходит включение агрегата за счет втягивания штока магнитопровода с последующим поворотом вала выключателя. Удерживает вал в таком положении специальная защелка. Одновременно с включением соленоид задает определенное положение отключающим пружинам, которые при поступлении специального электрического импульса отключат МВ.

Процесс отключения запускает второй соленоид путем выбивания роликового механизма (защелки). В результате вал мгновенно поворачивается за счет пружины и происходит выключение. Для работы соленоидного привода необходимо присутствие аккумуляторной батареи для питания его постоянным током.

Когда батарея отсутствует, применяют пружинный привод. Включение выполняют, используя электродвигатель или за счет мускульных усилий. Ручное отключение возможно для маломощных агрегатов со значением токов КЗ в пределах до 30 кА, для выключения которых нужно приложить усилия максимум 25 кг.

В некоторых распределительных устройствах устанавливают баковые выключатели, не имеющие дугогасительных камер. Электродуга здесь погашается самым простым способом — путем двукратного разрыва контактов в маслонаполненной емкости. К таким устройствам с открытой дугой относятся отечественные модели ВМБ и ВМЭ. Они рассчитаны на номинальный ток 1,25 кА.

Схема ВМЭ-6-200. Конструкция состоит из бака (1), крышки (2), изоляторов, изготовленных из фарфора (3), неподвижных контактов (4), контактов подвижных (5), траверсы (6), дугогасительных контактов (7), пластин (8), пружины (9), вала (10)

Символ «Э» обозначает экскаваторный, цифра 6 — номинал напряжения 6 кВ, 200 — номинальный ток в амперах. Пороговый ток отключения для этого МВ — 1,25 кА. Бак этого МВ выполнен из стали и подсоединен крышке из чугунного литья посредством болтов. Стенки бака покрыты изоляцией (13).

Шесть фарфоровых изоляторов, проходящих через крышку, заканчиваются медными скобами, выполняющими функцию неподвижных рабочих контактов. Серия ВМЭ имеет ручной маховичный привод.

На траверсе или контактном мосту находятся подвижные контакты. Здесь же расположены и дугогасительные мобильные контакты в виде латунных угольников. Пластины из меди с латунными наконечниками, находящиеся внизу на концах изоляторов — это неподвижные дугогасительные контакты. Изолирующая тяга через контакт с приводным механизмом сообщает движение подвижным контактам.

При поднятом положении траверсы, неподвижные контакты замкнуты, пружина, отвечающая за отключение, сжата, МВ включен. Выключатель связан с валом привода защелки, которая удерживает его в рабочем положении. При любом отключении защелка освобождается, пружина разжимается, и траверса стремительно следует вниз. При этом происходит последовательное размыкание рабочих контактов: 4 и 5, далее — 7,8.

Это вызывает на каждом полюсе выключателя размыкания цепи в двух точках, появление дуги и разложение масла. Внутри оболочек 12 давление достигает от 0,5 до 1 МПа, активизируя тем самым процесс деионизации. В течение максимум 0,1 с дуги погашаются, а оболочки, поднимаясь, оказываются под крышкой и увеличивают объем воздушной подушки.

Когда все фазы МВ находятся в одной емкости, масло изолирует контакты между собой и от корпуса бака, который обязательно заземляют

Последняя выполняет роль буфера, уменьшающего силу удара в процессе дугогашения. Нормальная высота воздушной подушки — примерно 25% объема. Превышение этого порога может привести к взрыву.

Особенности выбора

Вакуумные выключатели конструктивно разрабатывались сначала как устройство, применяемое только в шкафах КРУ (комплектное распределительное устройство). В настоящее время они используются и для открытых распределительных устройств (ОРУ).

Современный высоковольтный вакуумный выключатель представляет собой быстродействующий коммутационный аппарат нового поколения, рассчитанный на более долгий срок службы, нежели его предшественники с масляной  или элегазовой средой для тушения электрической дуги. Статистически процент их применения в электроустановках выше 1000 Вольт стабильно растёт.

Китайские энергетики уже полностью отказались от устаревших масляников и полностью перешли на более компактные и не требующие частой профилактики вакуумные выключатели. Вакуумный выключатель довольно неприхотлив и не требует регулярной чистки контактов и смене масла, которое зачастую довольно обильно вытекает из баков. Согласно паспортным данным срок эксплуатации вакуумных выключателей составляет порядка 20 лет.

Во время эксплуатации приводной механизм может выйти со строя, а подать питание на определённый важный механизм в производственной цепочке необходимо, поэтому все выключатели должны быть оборудованы механизмом ручного взвода пружины. А также обязательным является присутствие аварийной кнопки отключения механизмов блокировки выкатывания во включенном состоянии. Это безопасность персонала, поэтому этот момент очень важен.

Как и любая другая электротехническая продукция, вакуумные выключатели подразделяются на несколько типов, в зависимости от класса напряжения, для которого предназначен аппарат. Поэтому условно их можно подразделить на:

• Устройства на 6 – 10 кВ;
• Устройства на 35 кВ;
• Устройства на 110 – 220 кВ.

Вторым критерием является мощность отключаемого потребителя, в соответствии с которой модели отличаются по максимальному рабочему току или по мощности.

Конструкция вакуумного выключателя включает два элемента: подвижный и неподвижный контакты. Устройство оснащается тремя полюсами, на каждом из которых имеются пофазно установленные электромагнитные приводы. Эти приводы монтируются на одном основании.

Размещенные внутри прибора фазные приводы соединяются друг с другом за счет вала, который осуществляет синхронизацию фаз и защищает от неполных фаз. Кроме того, вал предназначен для механической блокировки расположенных поблизости распределительных систем и управления индикацией расположения контактов.

В качестве примера рассмотрим особенности вакуумного выключателя от компании «Таврида Электрик» (серия BB/TEL).

Условные обозначения:

1. Вакуумная камера с функцией дугогашения.
2. Основание.
3. Крышка.
4. Вал синхронизации.
5. Дополнительные контакты.
6. Блокировочная тяга.
7. Привод.
8. Узел блокировочный торцевой.

На рисунке видно, что вакуумный выключатель нагрузки включает в себя три полюса, которые имеют пофазно встроенные приводы электромагнитного типа. Приводы установлены на общем основании. Все приводы соединяются друг с другом при помощи вала.

Особенности одного из полюсов с номинальным током 2 тысячи ампер показаны на рисунке ниже.

1. Вывод в верхней части.
2. Дугогасящая камера, вмонтированная в полые изоляторы. Подвижные контакты за счет изоляционных тяг скреплены жестким соединением с приводами.
3. Дополнительные контакты.
4. Кулак.
5. Блокировочная тяга.
6. Вал синхронизации.
7. Электромагнитный вал, оснащенный защелкой на магните.
8. Пружина для прижатия контактов.
9. Пружина отключения контактов.
10. Приводной якорь.
11. Кольцевой магнит.
12. Приводная катушка.
13. Плоский привод.
14. Тяговый изолятор.
15. Опорное изолирующее устройство.
16. Нижний вывод.

Магнитный привод может располагаться в одном из двух положений: «включено» или «выключено». Закрепление якоря в указанных положениях осуществляется без использования механических щеколд. Фиксация возможна благодаря упругой пружине в положении «выключено» и кольцевому магниту в положении «включено». Подключение и отключение производится за счет передачи управляющих импульсов разнополярных напряжений на обмоточную катушку привода.

По своим функциям данное устройство практически ничем не отличается от своих собратьев. Выключатель предназначен для тех же целей: выключатель гарантирует при длительной эксплуатации прохождение номинальных электрических напряжений; обеспечивает надежную коммутацию электрооборудования электротехниками вручную, а также автоматически для изменения конфигурации действующей схемы; устройство обладает функцией отключения электрической системы при возникновении аварийных ситуаций.

Выключатели применяются в трехфазных сетях переменного тока, частота которых составляет от 50Гц до 60Гц. Электрооборудование устанавливается в районах крайнего Севера, а также в жаркой местности. Они выносят температуру от -60 до 40, их работоспособность при этом не уменьшается.

• вакуумные выключатели до 35 кВ;
• вакуумные выключатели выше 35 кВ;
• вакуумные выключатели нагрузки — современная замена автогазовым выключателям нагрузки;
• Вакуумные контакторы до и свыше 1000 В.

Вакуумные переключатели имеют некоторые преимущества:

1. Элементарная конструкция. Агрегат не имеет дополнительных устройств, усложняющих устройство.
2. Надежность в использовании. Поломка такого электрооборудования практически исключена.
3. Быстродействующий прибор.
4. Высокая скорость восстановления прочности между контактами.
5. Для их работы не требуются масла или другие горючие вещества.

Кроме этого отмечают ряд дополнительных плюсов:

• устройство не имеет больших весовых и габаритных характеристик;
• бесшумность при использовании; невысокая стоимость.

К тому же производители гарантируют небольшие расходы на эксплуатацию и ремонт.

Для того чтобы правильно подобрать данный вид высоковольтных выключателей, в соответствии с местными условиями работы и конкретного оборудования, стоит обратить внимание на следующие критерии:

1. Номинальное напряжение;
2. Динамическая устойчивость;
3. Параметры систем управления;
4. Номинальный ток в рабочем режиме и режиме короткого замыкания;
5. Частота включений и отключений;
6. Климатическое исполнение;
7. Скорость срабатывания выключателя ;
8. Частота профилактических ремонтов и осмотров, в электроустановках без местного дежурного персонала это очень важный аспект;
9. Износостойкость при коротких замыканиях;
10. Габариты и размер вакуумной установки.

Управление может осуществляться как дистанционно, так и вручную. Все коммутационные операции производятся через управленческий блок, который перерабатывает команды и передает их на привод устройства. Универсальный электромагнитный привод позволяет удерживать рабочие контакты в заданном положении. Все современные модели обеспечиваются магнитной защелкой, обеспечивающей четкую фиксацию положения вне зависимости от его исправности.

Информация о работе коммутационного аппарата отображается на блоке управления или передается через управленческие сети на пульт оперативного персонала. Поэтому функции контроля могут осуществляться диспетчерским персоналом через систему телемеханики, где все команды посылаются через оперативные токи и не требуют личного присутствия.

Ручное отключение напрямую воздействует на привод, но требует личного присутствия работников возле ячейки или шкафа выкатного типа.

Пример схемы конструкции привода вакуумного выключателя VF12

Ремонтный, оперативный персонал, специалисты, связанные с обслуживанием и эксплуатацией масляных выключателей, обязаны знать соответствующие инструкции, устройство, принцип действия оборудования. Работники, обслуживающие МВ, во время эксплуатации обязаны контролировать:

1. Действующее напряжение, ток нагрузки. Показатели не должны выходить за рамки табличных значений.
2. Высоту масляного столба в полюсах, отсутствие протечек.
3. Наличие смазки на трущихся частях. Контакты могут потерять подвижность и зависнуть, если смазка трущихся элементов становится густой и грязной.
4. Запыленность помещений, в которых размещены распредустройства.
5. Соответствие механических характеристик эксплуатируемых выключателей табличным нормам.

После каждого отключения КЗ нужно осматривать оборудование. Сведения об этих отключениях заносят в специальный журнал. Обязательно должен быть в наличии журнал дефектов, для записи сведений о неисправностях, выявленных во время работы агрегата. Выключатель, на котором произошло отключение в результате КЗ, подлежит осмотру.

Проверяют, нет ли выброса масла. Если такое произошло, притом в большом количестве, то это указывает на нештатное отключение КЗ. Оборудование выводят из эксплуатации и подвергают осмотру. Когда масло темное, нужна замена. На скорость размыкания отрицательно влияет вязкость масла, растущая при падении температуры. Иногда возникает необходимость в замене старой смазки во время ремонта на новую: ЦИАТИМ-221, ГОИ-54 или ЦИАТИМ-201.

Таблица с механическими и временными характеристиками масляных выключателей от 6 до 35 кВ. Если фактические значения не соответствуют заводским, регулировку выполняют повторно

После выведения МВ из работы тщательному осмотру подлежат опорные изоляторы, тяги, изоляция емкостей на наличие трещин. Сильно загрязненную изоляцию протирают. Необходимость во внеочередном ремонте появляется после определенного количества КЗ.

Периодический осмотр (ПО) выполняют ежемесячно. При этом обращают внимание на степень нагрева выключателя. ТР (текущий ремонт) проводят ежегодно. Он включает такие работы, как проверка и устранение дефектов крепежа, кинематики привода, уровня масла, уплотнений. Проверяют также изоляционные детали на их целостность.

По истечении 3-4 лет после капитального ремонта, выполняют средний (СР). В него входит весь набор работ ТР плюс дополнительно выполняют измерения переходного сопротивления полюсов и проверяют механические и скоростные параметры. В случае выявления несоответствия контролируемых характеристик табличным данным, выключатель разбирают, выполняют регулировку и полный комплекс высоковольтных испытаний.

Во время внеочередного ремонта в основном стараются оставить без изменений предыдущую регулировку. По этой причине выключатель разбирают по минимуму. Периодичность капитального ремонта — от 6 до 8 лет. В его объеме выполняют общий осмотр, снимают с рамы цилиндры, отсоединяют шины, ремонтируют привод, дугогасительные устройства, блок-контакты.

Маломасляный тип оборудования

У выключателей этого типа, предназначенных для ЗРУ, контакты помещены в стальной бачок. МВ напряжением 35 кВ и выше имеют оболочку из фарфора. Более используемым является оборудование подвесное 6-10 кВ. Его корпус зафиксирован на общей для всех полюсов раме. Все три полюса имеют дугогасительную камеру, каждый рассчитан на один разрыв контактов, а при больших напряжениях на 2 и больше.

Конструкция маломасляных выключателей включает подвижный и неподвижный контакты (1 и 3), камеру дугогасительную (2), контакты (4) рабочие

По приведенной схеме производятся выключатели ВМП, ВМГ, МГ, рассчитанные на напряжение до 20 кВ. Особенностью конструкции выключателей для токов больших номиналов является то, что снаружи размещены рабочие контакты, а внутри бачка — дугогасительные.

Выключатели серии ВМП часто используют в закрытых устройствах, а также КРУ 6-10 кВ. В комплектных распредустройствах устанавливают выключатели серии ВК. Они укомплектованы встроенным электромагнитным или пружинным приводом, и рассчитаны на показатели отключающих токов 20 – 31,5 кА и на токовые номиналы 630 – 3150 А.

Колонковые выключатели, изготавливаемые специально для КРУ, отличаются выдвижным исполнением. В установках 35 кВ устанавливают ВМ колонкового типа серий ВМК и ВМУЭ.РУ 110, 220 кВ оборудуют выключателями серии ВМТ. Агрегат имеет сварную основу, на которой размещены три его полюса. Управление — пружинный привод.

На фото выключатель ВМТ-110. На изображении слева показаны узлы, из которых он состоит: привод пружинный (1), изолятор опорный полюса выключателя (2), дугогасительное устройство (3), основание (4), управляющий механизм (5)

На правой стороне фото показан модуль, где: 1 —токоотвод, 2 — подвижный контакт, соединенный с токоотводом через токосъемные устройства. Дугогасительная камера, обозначена номером 3, неподвижный контакт — 5. Все перечисленное помещено в полый изолятор (4) из фарфора. Внутри него находится трансформаторное масло, а сверху колпак (6).

Последний укомплектован манометром для возможности осуществления контроля за давлением в модуле. Кроме того, на крышке имеется узел для заполнения сжатой газовой смесью, автоматический выпускной клапан, маслоуказатель (8). Мобильный контакт и устройство управления связаны изоляционными тягами.

Конструктивное исполнение полюса идентично для всей серии выключателей. В бачках МВ для номиналов токов от 630 до 1600 А находится 5,5 кг масла, выше 1600 и до 3150 А включительно — 8 кг. Для повышения надежности в конструкцию отдельных выключателей включают дополнительно элементы управления и защиты:

• отключающие электромагниты;
• реле, действующие мгновенно и с выдержкой при пороговом токе;
• реле минимального напряжения;
• дополнительные контакты.

В зависимости от способа компоновки есть маломасляные выключатели с нижним расположением дугогасительной камеры и противоположным — верхним. В первом случае подвижный контакт реализует движение сверху вниз, во втором — наоборот. Отключающая способность последних выше.

Рис.3. Маломасляный выключатель типа ВМП-10

В качестве примера на рис.3 показан весьма распространенный выключатель типа ВМП-10 (выключатель маломасляный подвесной) для номинального напряжения 10 кВ и внутренней установки. Основание выключателя выполнено в виде стальной рамы 1, которая крепится вертикально на стене или каркасе РУ. В раме размещены вал выключателя 2, отключающая пружина и буферное устройство 5.

К раме пристроен электромагнитный или пружинный привод. Бачки прикреплены к раме с помощью фарфоровых изоляторов 4. Вал 6 каждого бачка соединен с валом 2 выключателя изолирующей тягой 5. Количество масла составляет всего 4,5 кг. Номинальный ток отключения выключателя ВМП-10 составляет в зависимости от исполнения от 20 до 31,5 кА, номинальный, ток — от 630 до 3200 А. Время отключения составляет 0,12 с (6 периодов).

Выключатель типа ВМП-35 с номинальным напряжением 35 кВ имеет аналогичную конструкцию. Номинальный ток отключения равен 10 кА.

Рис.4. Контактная система и гасительное устройствомасляного выключателя типа МГ-10

Маломасляные выключатели 10-20 кВ с большой отключающей способностью (до 90 кА) и номинальным током до 11 кА имеют несколько иную конструкцию (рис.4). Они имеют по два металлических бачка на полюс. Контактная система разделена на главные и дугогасительные контакты. Неподвижные части 1 главных контактов выполнены в виде трехгранных призм и расположены на крышках бачков.

Подвижные части 2 (пальцевого типа) прикреплены к контактной траверсе 3. Число пар пальцев определяется номинальным током. Неподвижные части дугогасительных контактов розеточного типа 4 укреплены в днищах бачков. Подвижные части в виде круглых стержней 5 прикреплены к контактной траверсе и входят в бачки через проходные изоляторы.

В положении «включено» (рис.4,а) большая часть тока проходит от зажима 6 по крышке бачка к главным контактам 1, 2, траверсе 3 и далее к зажиму второго бачка. Небольшая часть тока ответвляется от основного пути и проходит по стенкам первого бачка, розеточному контакту 4, подвижному контактному стержню 5 к траверсе и далее аналогично ко второму бачку.

В процессе отключения (рис.4,6) сначала размыкаются главные контакты и весь ток смещается в дугогасительные контакты. При размыкании последних в нижних отсеках бачков зажигаются дуги, угасающие в гасительных камерах по мере продвижения контактных стержней вверх. При включении выключателя сначала замыкаются дугогасительные, а затем главные контакты.

Гасительные камеры состоят из ряда дисков из изоляционного материала, скрепленных шпильками. В дисках имеются вырезы, образующие центральный канал для контактного стержня, а также «карманы» для масла и выхлопные каналы для газов — продуктов разложения масла. Давление в камерах достигает 8 МПа, что способствует образованию сильного газового дутья, направленного радиально и отчасти вдоль канала дуги.

Контактные траверсы с подвижными контактными стержнями в процессе, отключения приводятся в движение мощными отключающими пружинами, которые с помощью изоляционных штанг 7 соединены через передаточный механизм с валом выключателя. Внешний вид выключателя показан на рис.5. Его время отключения составляет 6-7 периодов.

Рис.5. Маломасляный выключатель типа МГГ-10-5000-б3УЗ:1 — рама с механизмом;2 — опорный изолятор;3 — бачок;4 — главные контакты;5 — изоляционная тяга

ПО «Уралэлектротяжмаш» выпускает маломасляные выключатели с номинальным напряжением 35, 110 и 220 кВ.

Рис.6. Маломасляный выключатель серии ВМТ:а — на напряжение 110 кВ;б — на напряжение 220 кВ

На рис.6,а показан выключатель типа ВМТ-110 с номинальным напряжением 110 кВ, номинальным током 1250 А и номинальным током отключения 25 кА. Выключатель состоит из стального основания, на котором установлены три фарфоровые колонны. Нижняя часть каждой колонны представляет собой полый фарфоровый изолятор, внутри которого размещены стеклопластиковые тяги для передачи движения от привода к контактам.

Гашение дуги происходит в камере встречно-поперечного дутья. Чтобы обеспечить отключение емкостных токов, контакты размыкаются с большой скоростью. Дугогасительное устройство заполнено сжатым азотом, который обеспечивает избыточное давление, способствующее поддержанию высокой электрической прочности межконтактного промежутка (что важно при работе выключателя в цикле АПВ), повышению износостойкости контактов и сохранению высокого уровня внутренней изоляции вне зависимости от внешних атмосферных условий.

Выключатель снабжен пружинным приводом; время отключения составляет 3 периода. У выключателей предусмотрено устройство для подогрева масла в зимних условиях. С обычным трансформаторным маслом выключатели могут работать при температуре до -45°С, а с низкотемпературным маслом при температуре до -60°С.

Выключатель типа ВМТ-220 (рис.6,б) состоит из трех отдельных полюсов. Каждый полюс имеет два последовательно соединенных дугогасительных устройства, установленных на двух опорных изоляторах 110 кВ. Полюс управляется тем же приводом, который предусмотрен для выключателей 110 кВ. Номинальный ток выключателя равен 1250 А, номинальный ток отключения — 25 кА.

Внедрение выключателей серии ВМТ позволяет прекратить производство баковых выключателей типов МКП-110 и У-220.

Для электроустановок напряжением 35 кВ выпускается маломасляный выключатель типа В МУ-35 в трехполюсном исполнении. Он предназначен для замены выключателей типа ВМК-35 и баковых выключателей типа МКП-35.

Достоинства системы

Система гашения дуги данного типа имеет ряд особенностей, из-за которых она используется во многих цепях электроснабжения. К достоинствам системы относится следующее:

• Высокая эффективность прерывания цепи, что позволяет использовать подобное оборудование в сетях высокого напряжения.
• Простота конструкции делает ее надежной и ремонтопригодной. Ремонт масляных выключателей должен проводиться исключительно профессионалами, так как подобное оборудование отвечает за выполнение важной команды от автоматической системы управления или оператора. Также это качество обуславливает относительно небольшую стоимость этого типа оборудования.

Несмотря на большую популярность этой системы гашения электрической дуги, которая образуется при разрыве контактов, он имеет некоторые недостатки:

• Использование большого объема масла для обеспечения надежного выполнения поставленных задач.
• Большие габариты дугогасителя, связанные с необходимостью использования масла в большом количестве.
• Пожароопасность. Связана с тем, что во время образования дуги температура масла повышается. Если количество рабочей жидкости меньше рекомендуемого уровня, возможно ее закипание и возгорание.

Масляный выключатель данного типа зачастую используется для обеспечения надежного разрыва сети в цепях электроснабжения небольшой протяженностью и мощностью. К его достоинствам можно отнести следующее:

• Использование небольшого количества масла.
• Относительно небольшие габариты и масса конструкции, увеличивающие область ее применения.

Подобные положительные качества позволили использовать систему разрыва сети при обустройстве электроснабжения предприятий, офисов или других промышленных зданий, где имеется сеть с высоким напряжением.

К недостаткам можно отнести следующее:

• Для обеспечения надежности работы нужно постоянно контролировать уровень масла и доливать его при необходимости.
• Высокая стоимость оборудования связана с использованием дорогих диэлектрических материалов при его изготовлении.

Тип масляных выключателей выбирается согласно особенностям цепи электроснабжения, в которой они будут использоваться.

Учитывая вышесказанное, среди достоинств выключателей элегазового типа можно отметить следующее:

• возможность установки в электроустановках как закрытого, так и открытого исполнения практически всех классов напряжения;
• простота и надежность конструкции;
• большой коммутационный ресурс контактной системы;
• неплохая отключающая способность;
• высокая скорость срабатывания;
• взрыво- и пожаробезопасность;
• небольшие габаритные размеры и масса (в несколько раз меньше масляного выключателя).

Как и любое устройство, выключатель имеет и недостатки:

• высокие требования к качеству элегаза;
• применение специальной аппаратуры для периодического обслуживания коммутационного аппарата;
• образование в процессе эксплуатации вредных для организма человека веществ – фторидов.

Несмотря на некоторые недостатки, элегазовый выключатель является достойной заменой масляных и воздушных коммутационных аппаратов.

Достоинства

• простота конструкции;
• простота ремонта — при выходе из строя камеры она заменяется как единый блок;
• возможность работы выключателя в любом положении в пространстве;
• надежность;
• высокая коммутационная износостойкость;
• малые размеры;
• пожаро- и взрывобезопасность;
• отсутствие шума при операциях;
• отсутствие загрязнения окружающей среды;
• удобство эксплуатации;
• малые эксплуатационные расходы.

Недостатки

• сравнительно небольшие номинальные токи и токи отключения;
• возможность коммутационных перенапряжений, обусловленных срезом тока, при отключении малых индуктивных токов — современная разработка вакуумного выключателя с возможностью синхронной коммутации решает эту проблему;
• небольшой ресурс дугогасительного устройства по отключению токов короткого замыкания;
• относительная высокая стоимость в виду сложности технологии изготовления.

Определение и применение элегаза

2.1 Выключатели типа C-35 относятся к многообъемным масляным выключателям – баковым. Выключатели этого типа выпускались с номинальным током 630А и током отключения 10 кА.

2.2 Выключатели предназначены для коммутации высоковольтных цепей трехфазного переменного тока в номинальном режиме работы электроустановки, а также для их автоматического отключения при коротких замыканиях и перегрузках, возникающих при аварийных режимах.

2.3 Выключатели предназначены для работы в окружающей среде невзрыво и непожароопасной, не содержащей агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию и не насыщенной токопроводящей пылью и водяными парами в концентрациях, препятствующих нормальной работе выключателя.

2.4 Рабочее положение выключателя в пространстве – вертикальное.

2.5 Выключатели могут сочленяться с приводами ШПЭ -12 или ПП -67

2.6 Коммутационный ресурс – 4 отключенных коротких замыкания.

2.7 Механический ресурс – 50 циклов.

Одно из преимуществ элегаза – устойчивость к внешним проявлениям. Он не меняет характеристик при любых условиях. Если происходит распад во время электроразряда, то вскоре наступает полноценное, необходимое для работы восстановление.

Секрет в том, что молекулы элегаза связывают электроны и образуют отрицательные ионы. Качество «электроотрицания» наделило 6-фтористую серу такой характеристикой, как электрическая прочность. На практике электропрочность воздуха в 2-3 раза слабее, чем то же свойство элегаза. Кроме прочего, он пожаробезопасен, так как относится к негорючим веществам, и обладает охлаждающей способностью.

Когда возникла необходимость отыскать газ для гашения электродуги, стали изучать свойства SF6 (шестифтористой серы), 4-хлористого углерода и фреона. В испытаниях победила SF6

Перечисленные характеристики сделали элегаз максимально подходящим для применения в электротехнической сфере, в частности, в следующих устройствах:

• силовые трансформаторы, работающие по принципу магнитной индукции;
• распределительные устройства комплектного типа;
• линии высокого напряжения, связывающие удаленные установки;
• высоковольтные выключатели.

Но некоторые свойства элегаза привели к тому, что пришлось усовершенствовать конструкцию выключателя. Основной недостаток касается перехода газообразной фазы в жидкую, а это возможно при определенных соотношениях параметров давления и температуры.

https://www.youtube.com/watch?v=_Y-hcgRjcjM

Чтобы оборудование работало без перебоев, необходимо обеспечить комфортные условия. Предположим, для функционирования элегазовых устройств при -40º необходимо давление не более 0,4 МПа и плотность менее 0,03 г/см³. На практике при необходимости газ подогревают, что препятствует переходу в жидкую фазу.