Для чего нужны масляные выключатели

Обслуживание масляных выключателей

Масляные выключатели бывают с большим объемом масла (серий МКП, У, С и др.) и маломасляные выключатели (серий ВМГ, ВМП, МГГ, ВМК и др.).

В баковых масляных выключателях с большим объемом масла используется масло как для гашения дуги, так и для изоляции токопроводящих частей от заземленных конструкций.

В маломасляных выключателях масло используется в основном для гашения дуги и может быть при необходимости использовано для изоляции от земли частей, находящихся под напряжением. Их баки специально изолируются от земли.

Гашение дуги в масляных выключателях обеспечивается воздействием на нее масла, которое является дугогасящей средой. При этом образуется сильный нагрев, сопровождающийся разложением масла и образованием в камере выключателя газа с температурой газовой смеси, достигающей 2500 К.

Высокую дугогасящую способность масла определяет наличие в газовой смеси до 70 % водорода. Быстрое нарастание давления в газовой смеси до 3–8 МПа способствует эффективной деионизации межконтактного пространства в выключателе.

При расхождении контактов дуга гаснет в момент прохождения тока через нулевое значение, поскольку в это время мощность к ней не подводится, температура дуги падает и дуговой промежуток практически теряет проводимость.

Однако дуга может повториться, что зависит от двух противоположных друг другу факторов: скорости нарастания восстанавливающегося напряжения, стремящегося пробить промежуток между контактами, и от скорости нарастания изолирующих свойств промежутка, препятствующих пробою. Отсюда ясно, что если скорость восстановления напряжения на контактах полюса выключателя окажется выше скорости восстановления изолирующих свойств среды, то дуга вновь загорится и процесс ее гашения повторится.

В современных масляных выключателях используются эффективные дугогасящие устройства, которые ускоряют восстановление электрической прочности межконтактного промежутка. Также снижению скорости восстановления напряжения способствуют шунтирующие резисторы, присоединяемые параллельно главным контактам дугогасительных камер, которые применяются в некоторых типах выключателей.

Кроме того, на длительность горения дуги влияет сила отключаемого тока, с увеличением которого происходит более сильное газообразование и, следовательно, более успешное гашение дуги.

При малых токах отключения гашение дуги затягивается, так как ее энергии оказывается недостаточно для эффективного гашения.

При отключении токов намагничивания процесс гашения дуги сопровождается возникновением перенапряжений, связанных с обрывом тока до момента его прохождения через нуль. Перенапряжения приводят к повторным пробоям. В этих случаях целесообразно применение шунтирующих резисторов, позволяющих снизить кратность перенапряжений. С этой же целью шунтирующие резисторы целесообразно применять и при отключении зарядных токов ЛЭП, так как через них разряжается емкость отключаемых линий.

Важную роль при гашении дуги играет и высота слоя масла над контактами. С увеличением слоя масла возрастает давление в газовом пузыре и интенсивней проходит процесс деионизации. Однако высокий уровень масла в баке снижает объем воздушной подушки, что может привести к повышению давления внутри бака и сильному удару масла в его крышку.

При небольшом слое масла над контактами горючие газы, проходя через него, не успевают охладиться, и в результате соединения с кислородом воздуха могут образовать гремучую смесь.

Большое значение в выключателе имеет скорость расхождения контактов. При высокой скорости их движения дуга быстро достигает своей критической длины, при которой восстанавливающее напряжение становится недостаточным для пробоя большого промежутка. Эффективным способом увеличения скорости удлинения дуги является увеличение числа последовательных разрывов в каждом полюсе выключателя.

На скорость движение контактов отрицательно влияет вязкость масла в выключателе, которая возрастает с понижением температуры масла.

Существенное влияние на скоростные характеристики масляных выключателей оказывают загрязнение и загустение смазки трущихся частей приводов и передаточных механизмов, так как при этом замедляется скорость движения контактов вплоть до их остановки и зависания. Это следует учитывать при очередных ремонтах, в процессе которых необходимо удалить старую смазку и заменить ее на новую консистентную незамерзающую смазку, например, марок ЦИАТИМ-201, ЦИАТИМ-221.

Для отключения и включения выключателей используют электромагнитные, пневматические или пружинные приводы.

По способу включения и отключения приводы бывают полуавтоматические и автоматические.

Выключатель с полуавтоматическим приводом включают вручную, а отключают как вручную, так и дистанционно от релейной защиты. Автоматические приводы осуществляют включение и отключение выключателя как дистанционно от релейной защиты, так и вручную.

Привод выключателя состоит из следующих основных частей:

силовое устройство, служащее для преобразования подведенной энергии в механическую;

передаточный и операционный механизмы, служащие для передачи движения от силового устройства к механизму выключателя и для удержания его во включенном положении;

Электромагнитные приводыпостоянного тока применяются для управления всеми типами масляных выключателей 10—220 кВ.

Электромагнитный привод представляет собой корпус с электромагнитом включения и операционным механизмом. В корпусе размещены также электромагнит отключения, контакты вспомогательных цепей, механизм ручного отключения и жестко связанный с валом указатель положения выключателя.

Рассмотрим кратко принцип работы и схему управления электромагнитного привода выключателей; при этом остановимся на тех элементах электромагнитного привода, с которыми чаще всего приходится иметь дело оперативному персоналу на практике. К таким элементам относятся запирающий механизм, отключающее устройство и механизм свободного расцепления.

Запирающий механизм требуется для удержания выключателя во включенном положении. Для надежности запирающего механизма трущиеся поверхности ролика и защелки шлифуются; они должны регулярно смазываться незамерзающей смазкой и содержаться в чистоте.

Отключающее устройство состоит из электромагнита и ферромагнитного сердечника со штоком, перемещающегося внутри его обмотки. При подаче напряжения на обмотку электромагнита его сердечник втягивается и, ударяя по защелке, расцепляет запирающий механизм привода. Электромагнитные механизмы отключения должны обладать быстродействием и постоянством динамических характеристик независимо от колебаний напряжения сети и температуры окружающей среды. Для этого должно быть обеспечено свободное перемещение сердечника электромагнита на всем его пути, отрегулирован запас его хода, а также проверена надежная работа электромагнитного механизма отключения при отклонениях напряжения на его выводах от номинального.

Механизм свободного расцепления представляет собой систему складывающихся рычагов в приводе и является связывающим звеном между силовым устройством и передаточным механизмом. Он разобщает силовое устройство с передаточным механизмом для последующего отключения выключателя независимо от того, продолжает или нет действовать сила, осуществляющая включение.

Необходимость такого механизма обусловлена требованием мгновенного отключения выключателя действием релейной защиты при включении его на неустраненное КЗ.

Кроме перечисленных элементов коммутации, защиты и управления схемы управления выключателем содержат также цепи блокировки и сигнальные цепи.

Наиболее важной является блокировка против повторений операций включения и отключения, когда предпринимается попытка включения выключателя после его автоматического отключения на неустраненное КЗ. В этом случае команда на включение, поданная ключом, затягивается, и тем временем выключатель отключится под действием релейной защиты, что может привести к повторному включению выключателя. В данном случае блокировка запрещает повторные включения.

В схемах управления имеются сигнальные лампы, показывающие, включен или отключен выключатель, звуковая сигнализация о несоответствии положения выключателя и его ключа управления, а также сигнализация контроля цепей включения и отключения выключателя.

Кроме того, в цепях управления имеются вспомогательные контакты для электромагнитов включения и отключения, сигнальных ламп и других цепей постоянного тока. Эти контакты управляются с помощью кинематических передач между валом привода и валом контактора.

Схемы управления и сигнализации применяются на ПС в различных вариантах в зависимости от типа выключателя и его привода и ряда других условий (например, использования устройств телемеханики).

Пневматические приводы,имеющие в качестве источника сжатый воздух, применяются для управления масляными выключателями серий У, С и др.

В качестве силовых элементов применяются поршневые пневматические блоки одностороннего действия, показанные на рис. 4.1.

Сжатый воздух подается с одной стороны поршня 3,а обратный ход поршня осуществляется действием пружины 4.

Привод крепится на баке выключателя и соединяется тягой с механизмом его полюса. Каждый полюс имеет самостоятельную схему управления, обеспечивающую дистанционное трехполюсное и пофазное управление выключателем.

Рис. 4.1. Принципиальная схема поршневого пневматического блока одностороннего действия:

1 — подача сжатого воздуха; 2 — цилиндр; 3 — поршень; 4 — пружина; 5 — шток

Пружинные приводыприменяются в маломасляных выключателях 6—10 кВ. Источником энергии в таких приводах служат мощные предварительно взведенные рабочие пружины. Завод пружины осуществляется электродвигателем, соединенным с редуктором, но возможен и ручной завод съемным рычагом. Время завода пружин в зависимости от типа привода составляет от нескольких секунд до десятков секунд.

Включение выключателя может происходить лишь после полного завода пружин, что контролируется специальной блокировкой и сигнализируется указателем готовности привода к работе. Завод пружин возможен как при отключенном, так и при включенном выключателе.

Отключение выключателя выполняется отключающими пружинами, которые расположены в механизме выключателя и заводятся при его включении.

В пружинных приводах установлены электромагниты включения и отключения, кнопки подачи команд на электромагниты, указатель готовности привода к включению и механический указатель положения выключателя.

Пружинные приводы не требуют для своей работы источника постоянного оперативного тока. Питание оперативных цепей управления, релейной защиты и автоматики, цепей обогрева шкафов КРУ осуществляется от источника переменного тока в виде выносных однофазных трансформаторов, подключенных к вводам линии или трансформаторов собственных нужд.

Выявление и устранение неполадок в работе масляных выключателей.Под неполадками в работе выключателей подразумеваются их отказы и повреждения, которые могут привести к авариям с образованием пожаров в РУ.

Наиболее частыми неполадками являются отказы выключателей в отключении токов КЗ, неисправности контактных систем, перекрытия внутренней и внешней изоляции, поломки изолирующих частей, отказы передаточных механизмов и приводов.

В настоящее время в связи с развитием энергосистем возрастают значения токов КЗ, в том числе до значений, недопустимых для отключения ранее установленными на ПС выключателями. В таких условиях эксплуатации необходимо систематически проверять соответствие параметров выключателей практическим условиям их работы. Кроме того, нельзя допускать такие схемы работы ПС, при которых мощность КЗ превышает отключающую способность выключателей, а также принимать меры по ограничению токов КЗ.

Неполадки в контактных системах нарушают процессы включения и отключения выключателей и могут привести к образованию дуги с последующим взрывом выключателя.

К неполадкам контактных систем относятся недовключение подвижных контактов, их зависание в промежуточном положении, поломка розеточных контактов и др.

Наиболее массовым видом повреждений выключателя является перекрытие изоляции. Такое может иметь место при коммутационных и грозовых перенапряжениях или при загрязнении изоляции. При загрязнении и увлажнении изоляции могут возникнуть перекрытия опорной изоляции.

Перекрытия внутри баков у выключателей наружной установки возникали при попадании в них влаги, всплытии льда при наступлении оттепели, снижении диэлектрических свойств масла, его вытекании из бака.

К неполадкам изолирующих деталей относятся разрушения фарфоровых тяг выключателей (часто у выключателей ВМГ) и изоляционных тяг (у выключателей ВМПП-10). Разрушение фарфоровых тяг приводит к перекрытию выключателей.

Повреждения передаточных и операционных механизмов приводов возникают из-за поломок отдельных деталей и нарушения регулировки. Это приводит к заеданию валов, застреванию тяг и нарушению контактных систем, что является одной из важных причин аварий выключателей.

Частыми причинами отказов приводов являются некачественная регулировка затирания в механизме расцепления и сердечников электромагнитов, дефекты пружин, нарушения связи между частями механизма привода по причине выпадения осей или пальцев.

Осмотры и меры по предупреждению отказов масляных выключателей. При осмотрах масляных выключателей прежде всего проверяют соответствие положения каждого выключателя показаниям его сигнального устройства согласно оперативной схеме.

Кроме того, проверяют состояние поверхности фарфоровых покрышек вводов, изоляторов и тяг, целостность мембран предохранительных клапанов и отсутствие выбросов масла из газоотводов, а также отсутствие следов просачивания масла через сварные швы, разъемы и краны.

На слух проверяется отсутствие шума и треска внутри выключателя.

По цвету термопленок определяется температура контактных соединений.

При значительном понижении уровня масла из бака принимаются меры, препятствующие отключению выключателя током нагрузки или током КЗ. С этой целью автоматические выключатели отключают и снимают предохранители на обоих полюсах шин электромагнита отключения. Затем собирают схему, при которой цепь с неуправляемым выключателем отключается другим выключателем — шиносоединительным (ШСВ) или обходным.

Зимой при температуре окружающего воздуха ниже минус 25 °C из-за повышения вязкости масла резко ухудшаются условия гашения дуги в масляных выключателях. Поэтому для улучшения условий работы масляных выключателей в зимнее время должен включаться электроподогрев, отключение которого производится при температуре выше минус 20 °C.

На надежность выключателей большое влияние оказывает качество работы их приводов, особенно при отклонениях напряжения от номинального в сети оперативного тока. Любое отклонение напряжения в ту или иную сторону представляет опасность для выключателя.

Так, при понижении напряжения в силовых цепях привод может недовключить выключатель, что представляет опасность при работе в режиме АПВ.

При повышении напряжения электромагниты могут развить слишком большие усилия, которые приведут к поломкам деталей привода и повреждению запирающего механизма.

Для предупреждения отказов в работе приводов их периодически проверяют при напряжении 0,8 и 1,15U _ном. При отказе в отключении выключатель должен быть выведен в ремонт.

Конструкции масляных выключателей.

В зависимости от назначения масла можно выделить две основные группы масляных выключателей:

· баковые (многообъемные) масляные выключатели, в которых масло используется для гашения и изоляции токоведущих частей от заземленного бака;

· маломасляные (малообъемные) масляные выключатели, в которых масло используется только для гашения дуги и изоляции между разомкнутыми контактами одного полюса.

Масляные выключатели благодаря простоте конструкции явились первыми выключателями высокого напряжения. Но отмеченные выше технические сложности по их эксплуатации, а также повышенные взрыво- и пожароопасность, необходимость в сложном масляном хозяйстве привели к значительному вытеснению этих типов выключателей. В настоящее время можно встретить в эксплуатации баковые выключатели на напряжение 220 и 110 кВ.

Конструкция масляных баковых выключателей. Предмет исследования

Подстанционные баковые выключатели на 35, 110 и 220 кВ устанавливаются обычно на открытой части подстанций. Трехфазный комплект выключателя состоит из трех одинаковых полюсов. Включение и отключение производятся приводом (электромагнитным или пневматическим), установленным на одном из баков. При этом все три бака жестко соединены между собой в один агрегат, в котором усилие привода распределяется на все три полюса. В выключателях с пофазным управлением привод устанавливается на каждом баке (110 и 220 кВ).

Баковые масляные выключатели устроены следующим образом. Через крышку бака проходят два проходных изолятора 5, к нижним концам которых крепятся две дугогасительные камеры 8. На каждом вводе над камерой расположены два измерительных трансформатора тока 4. Стенки бака 2 от внутренней полости ограждены изоляционными барьерами 8, которые не позволяют выбрасываемым во время отключения из камер газам нарушить масляную изоляцию между барьером и стенкой бака. В выключателях напряжением 110 и 220 кВ каждая камера зашунтирована активным сопротивлением 7 для облегчения гашения дуги. Во включенном положении камеры соединяются между собой специальной траверсой , которая поднимается при

1- контактодержатель устройства для подогрева масла, 2- стальной бак, 3- приводной механизм, 4- измерительный трансформатор тока, 5- ввод, 6- ихоляционная тяга,7- сопротивление,8- дугогасительная камера, 9- изоляционные барьеры из электрокартона,10- электронагреватель.

включении и опускается при отключении выключателя посредством изоляционной тяги 6, связанной с приводным механизмом 3 выключателя. Во включенном положении ток протекает

через ввод, контакты одной камеры, траверсу, контакты второй камеры и второй вывод.

Для гашения электрической дуги применяют камеры газового дутья и камеры масляного дутья, причем в выключателях 110 и 220 кВ камеры многоразрывные. В баковом выключателе серии «У» используются камеры с газовым автодутьем. В них после расхождения контактов в каждом разрыве образуется дуга, под действием которой масло разлагается на газопаровую смесь. В течение сотых долей секунды давление в камерах возрастает до несколькихМПаскалей. При открытии телом подвижного контакта дутьевых щелей начинается интенсивный обдув дуги выходящими газами. Дуга интенсивно охлаждается и гаснет при переходе тока через нуль после открытия первой щели. Наличие второй щели обеспечивает надежную работу камер во всем диапазоне отключаемых токов.

Камеры масляного дутья, используемые в баковых выключателях, являются камерами многократного разрыва с генерирующими и гасимыми дугами. Гасимая дуга горит у выхлопных каналов, соединяющих внутренний объем камеры с баком выключателя. Под действием генерирующей дуги в камере за 0,01-0,02 с создается давление 4-6 МПА Поток масла с генерирующей дуги направляется к гасимой дуге, что способствует ее гашению. Для обеспечения надежного гашения емкостных токов и равномерной нагрузки камер они шунтированы активным сопротивлением 220 кОм. Для очистки камер от продуктов разложения масла после погасания дуги вверху делается поршневая приставка. В отключенном положении поршень опущен и внутренняя полость камеры соединена с объемом бака. На рис.Т изображена дугогасительная камера выключателя 110 кВ. Несущей конструкцией является гетинаксовый цилиндр 2 Два боковых выхлопных канала 5 прикрыты фибровыми накладками 6 с двумя овальными щелями 4. Над верхней щелью каждой из накладок расположено по неподвижному контакту 5, причем верхний контакт соединен с верхней крышкой 1 камеры 6 Против этих контактов на противоположной стенке цилиндра закреплена вторая пара неподвижных контактов 8. Промежуточные контакты 8 мостикового типа свободно посажены на изоляционную штангу 7 и во включенном положении прижимаются к неподвижным контактам с помощью контактных пружин 14. В отключенном положении штанга камеры прижимается отключающей пружиной 13 к крышке камеры 14 Гибкие связи 11 обеспечивают подвод тока к крышке от контакта 10.

При отключении траверса движется вниз. Вместе с ней под действием пружин 13 и 14 движется изоляционная штанга с контактом 12 Через 8 мм хода штанги ( ход в контактах) размыкаются контакты 5-9 и 8-9. Между ними возникают генерирующие и гасимые дуги.

После того, как дуга в камере погашена, выключатель должен еще разомкнуть цепь тока через шунтирующее сопротивление. Этот ток поддерживаетjгорение дуги между контактами l2 камеры и контактами траверсы. Эта дуга легко гаснет, так как через нее течет небольшой активный ток, примерно 0,5 А.

Маломасляные выключатели

Маломасляные выключатели (горшковые) получили широкое распространение в закрытых и открытых распределительных устройствах всех напряжений. Масло в этих выключателях в основном служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами.

Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Контакты выключателей для внутренней установки находятся в стальном бачке (горшке), отсюда сохранилось наименование выключателей «горшковые».

Маломасляные выключатели напряжением 35 кВ и выше имеют фарфоровый корпус. Самое широкое применение получили выключатели 6-10 кВ подвесного типа (ВМГ-10, ВМП-10). В этих выключателях корпус крепится на фарфоровых изоляторах к общей раме для всех трех полюсов. В каждом полюсе предусмотрен один разрыв контактов и дугогасительная камера.

При больших номинальных токах обойтись одной парой контактов (которые выполняют роль рабочих и дугогасительных) трудно, поэтому предусматривают рабочие контакты снаружи выключателя, а дугогасительные – внутри металлического бачка. При больших отключаемых токах на каждый полюс имеется два дугогасительных разрыва. По такой схеме выполняются выключатели серий МГГ и МГ на напряжение до 20 кВ включительно. Массивные внешние рабочие контакты 4 позволяют рассчитать выключатель на большие номинальные токи (до 9500 А). При напряжениях 35 кВ и выше корпус выключателя выполняется фарфоровым, серия ВМК – выключатель маломасляный колонковый). В выключателях 35, 110 кВ предусмотрен один разрыв на полюс, при больших напряжениях – два разрыва и более.

Недостатки маломасляных выключателей: взрыво- и пожароопасность, хотя и значительно меньшая, чем у баковых выключателей; невозможность осуществления быстродействующего АПВ; необходимость периодического контроля, доливки, относительно частой замены масла в дугогасительных бачках; трудность установки встроенных трансформаторов тока; относительно малая отключающая способность.

Область применения маломасляных выключателей – закрытые распределительные устройства электростанций и подстанций 6, 10, 20, 35 и 110 кВ, комплектные распределительные устройства 6, 10 и 35 кВ и открытые распределительные устройства 35 и 110 кВ.

Высоковольтные выключатели предназначены для коммутации электрических цепей высокого напряжения как в нормальных, так и в аварийных режимах В данной работе исследуется маломасляный выключатель ВМП –10 (В- выключатель, М- маломасляный, П—подвесной), в котором трансформаторное масло служит только для гашения электрической дуги (функции изоляции выполняют в основном детали из твердых диэлектриков). Это трехполюсный аппарат, рассчитанный на работу в закрытом помещении с общим отдельно расположенным приводом, соединенным с выключателем передаточным механизмом.

На рис 1 показан общий вид выключателя ВМП — 10. Выключатель смонтирован на сварной заземленной раме 3. Внутри рамы установлены отключающие пружины , масляный буфер «отключения» 9 и пружинный буфер «включения» , а также приводной механизм, передающий движение от привода к выпрямляющим механизмам полюсов. Приводной механизм состоит из вала с рычагами 5 и изоляционных тяг 4, на валу закреплены указатели положения . Три полюса выключателя подвешены к раме с помощью изоляторов 2. Подвод тока осуществляется через выводы 8.

Разрез полюса показан на рис. 2. Каждый полюс состоит из стеклоэпоксидного цилиндра 6, армированного на концах фланцами 4 и 13. На верхнем фланце укреплен средний вывод 4 и корпус 1 из алюминиевого сплава, закрытый пластмассовой крышкой 20. Нижний фланец 13 закрыт крышкой 10. Токоподвод осуществляется к нижней крышке 10 и среднему выводу 4. Контактная система состоит из неподвижного розеточного контакта 9, установленного на нижней крышке, подвижного контакта 5, расположенного в корпусе 1 и роликового токосъемного устройства 16, которое перемещается по направляющим 17, закрепленным на среднем выводе. Контакты облицованы металлокерамикой 7.

Гашение дуги в камере происходит за счет ее эффективного охлаждения в потоке газопаровой смеси, образующейся в результате разложения и испарения трансформаторного масла под действием высокой температуры дуги, т.е. для гашения используется энергия самой дуги. Этот поток получает определенное направление в специальном дугогасительном устройстве, размещенном в зоне горения дуги. Дугогасительная камера продольно-поперечного дутья 8 расположена в нижней части изоляционного цилиндра. Она представляет собой набор изоляционных пластин, стянутых в пакет изоляционными шпильками. Камера имеет три поперечных дутьевых канала с раздельными выходами вверх и масляные карманы. Литой нижний фланец 13 снабжен воздушной полостью 23, так называемой «воздушной подушкой». «Воздушная подушка» является аккумулятором энергии и одновременно выравнивает давление в подкамерном пространстве, предохраняя тем самым выключатель от возникновения в нем чрезмерных давлений. После погасания дуги за счет избыточного давления в воздушной подушке в дугогасительной камере создается поток масла, который, вымывая из каналов продукты разложения, тем самым повышает восстанавливающуюся прочность межконтактного промежутка.

Выпрямляющий механизм смешанного типа 18, преобразующий вращательное движение вала в поступательное движение подвижного контакта, расположен в корпусе 1. В верхней части корпуса установлен центробежный маслоотделитель 2. Верхняя крышка снабжена газоотводом и маслоналивным отверстием с пробкой 21. В нижней крышке имеется маслоспускная пробка 11. На фланце установлен маслоуказатель с обратным клапаном 14.

Маломасляные выключатели можно разделить на две группы. Первая, более многочисленная, — с установкой ДУ в нижней части фазы и перемещением подвижного контакта на включение сверху вниз (см. рис. 5.8, в). Вторая — с перемещением подвижного контакта на включение снизу вверх и установкой ДУ в верхней части полюса. Выключатели второй группы более эффективны, так как в них повышаются отключаемые токи и улучшаются динамические процессы при отключении.

На рис. 5.10 представлена одна фаза (полюс) колонкового маломасляного выключателя ВК-10. Он выпускается на напряжение 10 кВ, номинальные токи 630, 1000 и 1600 А, номинальные токи отключения 20; 31,5 кА. Выключатели ВК-10 с пружинным приводом предназначены для работы в шкафах КРУ внутренней и наружной установки, а также в режиме АПВ.

Три полюса выключателя устанавливаются на литое основание, в котором расположены рычаги механизма, связанные со встроенным пружинным приводом. Полюс выключателя (рис. 5.10, а) образован изоляционным цилиндром 1, внутри которого проходят токоведущие элементы, соединенные с верхним неподвижным розеточным контактом 2 и обоймой 3, присоединенной к направляющим стержням 4. Токоподвод к подвижному контакту 5 от направляющих стержней осуществляется роликовым устройством 6. Подвижный контакт 5 присоединен к рычагу механизма управления 11 посредством изоляционной тяги 7. На обойму 3 сверху устанавливается распорный цилиндр 8, а на него дугогасительное устройство 9. Маслоуказатели 10 поплавкового типа расположены наверху полюса.

На рис. 5.10, б представлена конструкция дугогасительной камеры комбинированного масляного дутья, состоящей из пакета изоляционных пластин разной конфигурации, стянутых шпильками. Верхняя перегородка имеет кольцо 12, изготовленное из дугостойкого материала (фторопласта). Камера имеет центральное отверстие для прохода подвижного стержня. В верхней части камеры изоляционные пластины образуют три поперечные, расположенные одна под другой, дутьевые щели 13 для больших токов, связанные вертикальным каналом 14 с под камерным и надкамерным пространствами.

В нижней части камеры имеются два глухих масляных кармана 15 для гашения малых токов. При гашении малых токов ввиду недостаточности давления газопаровой смеси, создаваемого в течение первого этапа, дуга не гаснет при движении стержня вдоль дутьевых щелей 13 и достигает глухих карманов 15. В этом случае вследствие незначительности объемов этих полостей масло, содержащееся в них, даже при незначительном токе отключения испаряется взрывообразно. Это приводит к попытке отрыва столба дуги за счет импульсного повышения давления от токоведущего стержня, так как выброс газопаровой смеси будет происходить вверх в зону, свободную от контактной свечи. Конусная втулка, установленная в средней части камеры, служит для предотвращения чрезмерного разгона подвижного стержня под воздействием высокого давления, возникающего в камере при отключении токов КЗ.

В настоящее время масляные выключатели за рубежом практически не выпускаются, но в отечественных сетях все еще встречаются.

energobar

Не созерцай, а работай, чтобы созерцать

После создания в 70-х годах XIX века достаточно мощных и экономичных источников электрической энергии в виде электрических генераторов, изобретения трансформаторов с кольцевой и броневой магнитными системами, последовавшего вслед за этим в 1889 г. изобретения русским электротехником М.О. Доливо-Добровольским трехфазной системы переменных токов и трехфазного трансформатора началось создание и внедрение различных аппаратов управления и регулирования: выключателей, переключателей, контакторов, регуляторов напряжения и др.

Известный русский электротехник Владимир Николаевич Чиколев одним из первых в мире изобрел и использовал автоматический выключатель, патент на который так и не был оформлен.

Увеличение мощности и протяженности линий электропередач потребовало создания технических средств их включения и защиты. Первые отключающие аппараты представляли собой сосуды с ртутью, в которые опускались контактные стержни. Ртутные контакты применялись до 90-х гг. ХIХ в. Затем стали применяться контактные аппараты типа рубильников. Михаил Осипович Доливо-Добровольский подобную первую модель автоматического выключателя создал в 1893 году. Аппарат имел пружинные контакты и отключающую пружину. Во включенном состоянии контакты удерживались защелкой, которая открывалась под действием электромагнита при больших токах; такое исполнение автоматических выключателей и максимальных токовых защит сохранилось до настоящего времени.

Несколько позднее, в 1910 г., он применил дугогасящее устройство из изоляционного материала с узкими щелями и металлической решеткой, а затем, в 1914 г., деионную решетку со специальными электромагнитами для втягивания электрической дуги в щель. Тем самым был открыт путь к созданию высоковольтных выключателей, способных быстро разрывать электрическую дугу при отключении в электрических сетях больших токов.

В 1900 году на Парижской Всемирной Выставке «Электрическое Акционерное Общество б. Шуккертъ в Нюрнберге» выставило трехфазный генератор, на котором помещался новый максимальный автоматический выключатель. «Прибор этот комбинирован с ручным выключателем. Механическое их соединение таково, что вторичное включение автоматического выключателя после того, как он выпал из цепи, возможно только когда причина, произведшая короткое замыкание или другое повреждение действительно устранена. Прибор очень чувствителен. Он функционирует всегда при одном и том же токе. Посредством особого винта прибор может быть поставлен на любое количество ампер до 2000. Неверное обслуживание прибора, напр. включение его, когда короткое замыкание еще не устранено, немыслимо. Это предохраняет машину и провода от порчи» — писал журнал «Электричество» об этом устройстве.

В журнале «Электричество» в №17-18 за 1902 г. по этому поводу было написано: «Постоянно возрастающий спрос на трехфазные сети переменного тока высокого напряжения требует первоклассных приборов, между которыми выдающееся положение занимают выключатели и предохранители. Поэтому представляется благодарной задачей создать такой выключатель-предохранитель, который оказывал бы такое сопротивление напряжению, возникающему в момент размыкания тока высокого напряжения, чтобы это напряжение являлось безвредным, полное прерывание цепи не должно этим быть нисколько задержано». И такие выключатели (хотя и не совсем совершенные по меркам сегодняшнего дня) были созданы уже к концу первого десятилетия XX века, причем созданы на основе четкого представления о процессе горения электрической (иначе, вольтовой) дуги.

Первые образцы таких масляных выключателей были продемонстрированы в 1911 г. на выставке в Турине (Италия) фирмой Vedovelli, Priestley& C-ie из Парижа. Это были трехфазный выключатель на напряжение 25 кВ и однофазный на напряжение 45 кВ мощностью 10 кВА. В этих выключателях дугогасящая система была помещена в заполненный маслом заземленный бак, поэтому они были названы масляными баковыми выключателями. Масло в таких выключателях служило и для гашения дуги, и для электрической изоляции токоведущих частей .

Вот что было написано все в том же журнале «Электричество» в №1 за 1912 г.: «Главное достоинство масляного выключателя заключается в том, что он прерывает цепь тока, не допуская образования большой вольтовой дуги, и требует, в сравнении с выключателями других конструкций, лишь незначительного места. Кроме того, существенно упрощается монтаж выключателя и присоединение его к сети. Особенно выгодно применение масляного выключателя, действующего с помощью реле в установках переменного тока, потому что здесь цепь тока прерывается после нескольких периодов почти как раз в момент прохода кривой тока через нулевую линию. В связи с установкой реле масляные выключатели легко могут исполнять задачи автоматических выключателей, надежное действие и безопасность которых в установках высокого напряжения всеми признаны».
Масляные выключатели были просты в изготовлении, сравнительно недороги, отличались высокой отключающей способностью, были пригодны не только для внутренней, но и для наружной установки. Поэтому неудивительно, что вплоть до 1930 г. они являлись единственным видом отключающего аппарата в сетях высокого напряжения. Несмотря на продолжавшееся в течение нескольких десятилетий существенное усовершенствование конструкции дугогасящих устройств, масляные выключатели имеют существенный недостаток: они взрыво — и пожароопасны.

1925 году завод «Электроаппарат» освоил производство масляных выключателей типов ВМ-5, ВМ-12 и ВМ-101. 1928 году там же был изготовлен первый советский масляный выключатель типа ВМ-125 для напряжения 120 000 В. 1933 году «Электроаппарат» изготовил масляные выключатели типа МКП-274 на 220 кВ с отключающей мощностью 2,5 млн. кВА.
Поэтому в дальнейшем эти выключатели (из-за больших объемов масла в баках выключателей их часто называют также многообъемными) уступили место малообъемным масляным выключателям, т.е. выключателям, в которых объем масла в баке ограничен, причем оно служит, только для гашения дуги. Например, в 1939 году завод «Уралэлектроаппарат» начал выпуск маломасляных выключателей типа ВМГ-32 на 10 кВ.

В 30-40-е годы еще не все подстанции нашей энергосистемы были оборудованы масляными выключателями, то есть не могло быть речи о дистанционном управлении подстанцией. На подстанциях устанавливались выключатели типов ВМ-16 и ВМ-35 с ручными приводами ПРБА. В 1954 году на смену взрывобезопасным однобаковым выключателям пришли выключатели масляные горшковые ВМГ-133, классифицированные как взрывобезопасные. У них каждая фаза была оснащена отдельным бачком (горшком), в котором и происходит замыкание контактов в небольшом объеме масла. В это же время шла массовая замена устаревших ручных пружинных приводов ПРБА приводами типа УГП-51. Они обеспечивали автоматическое повторное включение.

В дальнейшем были также разработаны высоковольтные выключатели с дугогасящей средой другого рода: воздухом, вакуумом (воздушные и вакуумные выключатели начали широко применяться в КРУ, начиная с 70-х годов прошлого века) и, наконец, с элегазом.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Многообъемный масляный выключатель

Многообъемные масляные выключатели подразделяют на выключатели без специальных дугогасящих устройств ( со свободным разрывом дуги в масле) и на выключатели с организованным гашением дуги при помощи различных дугогасительных камер, ускоряющих гашение дуги и увеличивающих отключающую способность выключателя. [1]

Многообъемные масляные выключатели и силовые трансформаторы устанавливают на железобетонных фундаментах. [2]

Многообъемные масляные выключатели со специальными устройствами для гашения дуги применяются для ускорения процесса гашения дуги, повышения величины предельно отключаемой мощности. [3]

Многообъемные масляные выключатели на напряжение до 10 кв выполняются без специальных дугогаси-тельных устройств и имеют фарфоровые проходные изоляторы. Все три фазы таких выключателей помещаются в одном баке прямоугольной или цилиндрической формы. Для напряжения 35 кв на токоведущий стержень по всей длине наложена слоистая изоляция из бакелизи-рованной бумаги, снаружи он закрыт фарфоровой покрышкой. При напряжении НО кв применяются маслонаполненные проходные изоляторы со стеклянным расширителем на внешней части изолятора. [4]

Многообъемные масляные выключатели подразделяются на выключатели без дугогасящих устройств ( со свободным разрывом дуги в масле) и на выключатели со специальными дугогасительными камерами, ускоряющими гашение дуги. [6]

Многообъемные масляные выключатели подразделяют на выключатели с простым ( свободным) разрывом дуги в масле ( без дугогасительных камер) и на выключатели с дуго-гасительными камерами, ускоряющими гашение дуги и увеличивающими отключающую способность выключателя. [7]

Тяжелые многообъемные масляные выключатели на напряжения ПО кв и выше устанавливают на фундаментах. Крышки многообъемных выключателей на 110 кв и выше свариваются из котельной стали и привариваются к верхней кромке бака. Для проникновения внутрь бака ( после спуска масла) предусматривается люк ( лаз) в стенке бака ( рис. 17 — 8) или в его крышке. [8]

Все многообъемные масляные выключатели на напряжения 35 кв и выше имеют встроенные трансформаторы тока. [9]

Взрыв многообъемного масляного выключателя сопровождается воспламенением масла. Если не гГриняты меры, препятствующие растеканию горящего масла, то в установке возникает пожар, могущий полностью вывести ее из работы. Растекание горящего масла затрудняет ликвидацию аварии. Горение масла сопровождается выделением огромного количества копоти, осаждение которой на изоляторах может вызвать перекрытие между фазами или между фазами и заземленными металлическими конструкциями. Для очистки от копоти установка должна быть длительно выведена из работы. [10]

В многообъемных масляных выключателях на напряжение не свыше 10 / се все три фазы помещаются в одном баке ( одиобаковые выключатели), имеющем прямоугольную ( рис. 11 — 1) или круглую ( рис. 11 — 2) форму. Наиболее прочными являются круглые баки со сферическими днищами. [11]

В многообъемных масляных выключателях чаще продольного применяют поперечное дутье. При движении подвижного контакта / вниз между ним и неподвижным контактом 2 возникает дуга 3 и образуется газовый пузырь. В верхней части камеры повышается давление, которое гонит масло через отверстие в перегородке в нижнюю часть камеры, как показано стрелкой. Здесь движение масла через выхлопные каналы 4 заставляет дугу изгибаться и принимать зигзагообразую форму. Кроме того, дуга прижимается к перегородкам, что усиливает ее охлаждение и деионизацию. [12]

В многообъемных масляных выключателях или воздушных выключателях выполнение цикла АПВ не представляет особьгх трудностей. [13]

В многообъемных масляных выключателях масло используется для гашения электрической дуги, охлаждения, изоляции токоведу-щих частей друг от друга и от корпуса бака. В малообъемных масляных выключателях масло используется только для гашения дуги. Изоляция токоведущих частей их осуществляется с помощью воздуха и изоляционных материалов. [14]