Высоковольтные выключатели and электромагнитные

Высоковольтные выключатели and электромагнитные

Высоковольтные выключатели (включая их приводы) предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока частотой 50Гц с номинальным напряжением от 6 до 750 кВ включительно (ГОСТ 687-78).

Выпускаемые воздушные выключатели можно разбить на две группы.

Первая группа — генераторные выключатели серий ВВОА-15 и ВВГ-20. Номинальное напряжение до 20 кВ, номинальный ток до 20 000А, номинальный ток отключения до 160 кА.

Вторая группа — выключатели, предназначенные на номинальное напряжение 35 кВ и выше.

Элегазовые выключатели обладают следующими достоинствами:

высокая электрическая прочность и дугогасящая способность элегаза позволяют создать дугогасительное устройство на ток отключения 40 кА при напряжении 220 кВ на один разрыв при высокой скорости восстановления напряжения сети. Ведутся работы по дальнейшему увеличению отключающей способности одного разрыва;

элегазовые выключатели являются перспективными на напряжение 110 кВ и выше.

элегаз позволяет повысить нагрузку токоведущих частей и уменьшить их массу за счет своих охлаждающих свойств;

выключатели удобно использовать в элегазовых КРУЭ, в которых элегаз используется для изоляции.

Маломасляные

В маломасляных выключателях трансформаторное масло используется в основном для гашения электрической дуги.

Выключатели имеют малые размеры, малую массу, достаточно высокие технические данные.

Это определило их широкое применение при номинальном напряжении до 35 кВ в сборных распредустройствах, комплектных распредустройствах для внутренней (КРУ) и наружной установок (КРУН).

Баковые масляные

Выключатели баковые масляные просты в изготовлении и относительно недорогие.

Выключатели имеют, как правило, электромагнитные или пружинные приводы.

Трансформаторы тока встроены в выключатель, что позволяет упростить распредустройство и сократить стоимость и габариты всей установки.

Недостатки выключателей. Большой объем масла требует организации специальной службы для сушки и очистки трансформаторного масла.

Размещение камер в баке с маслом затрудняет их ремонт и осмотр.

В процессе работы выключателя возникают большие ударные нагрузки на фундамент, что требует создания мощных фундаментов.

Надежность масляных выключателей приближается к надежности воздушных выключателей.

В настоящее время выпускаются выключатели на номинальное напряжение 35—110 кВ.

Типа С-35М-630-10
Типа С-35-3200/2000
Типа ВТ(Д)-35-630
Типа У-110-2000

Электромагнитные

В ряде установок требуется частая коммутация номинальных токов при напряжении до 10-15 кВ (электротермические устройства, собственные нужды электростанций). В этих случаях применяются электромагнитные выключатели.

Основная серия этих выключателей ВЭ-10 на номинальное напряжение до 10 кВ, номинальный ток до 3600А, номинальный ток отключения до 40 кА.

Время отключения до 0,08 с.

Механический ресурс в цикле ВО до 25 000—120 000 в зависимости от параметров выключателя.

Коммутационный ресурс при номинальном токе и cos ≥ 0,7 от 5000 до 10 000 ВО (в зависимости от Iном выключателя).

Выключатель может иметь пружинный (серия ВЭ-10) или электромагнитный привод (серия ВЭМ-10).

большой коммутационный ресурс номинального тока;

большой механический ресурс;

ограничение тока при гашении;

слабая зависимость процесса отключения от скорости восстановления напряжения сети.

Недостатком является ограничение по номинальному напряжению (UНOM

Серии ВЭ-10
Серии ВЭЭ-6, ВЭЭС-6
Серии ВЭ-6, ВЭС-6
Серии ВЭВ-6Б

Преимущества вакуумных выключателей:

небольшие габариты; простота конструкции;

малое время отключения (0,05—0,075 с);

высокая скорость восстановления прочности дугогасительного промежутка;

удобны для отключения емкостной нагрузки;

нет выброса в атмосферу;

полная герметизация дугогасительного устройства;

значительный ресурс при коммутации номинального тока (30—50) 103 коммутаций.

При коммутации тока короткого замыкания ресурс ВО до 100 коммутаций; отсутствие ударной нагрузки на фундамент; в пределах коммутационного ресурса камера не ремонтируется.

Срок службы камеры (30-150) 103 коммутаций без тока или 50-100 при токе короткого замыкания; механический ресурс (10-25) 103 циклов ВО; позволяют создать малогабаритные (многоэтажные) КРУ; малые ход и скорость контактов позволяют применить небольшие пружинные или электромагнитные приводы; выключатели работают без выброса пламени и газов (экологически чистые).

вблизи нуля тока наблюдается срез тока, в результате чего возникают перенапряжения, опасные для коммутируемого оборудования;

для борьбы с перенапряжениями необходимо применять RC-цепочки либо ограничители перенапряжений (ОПН, или использовать вакуумные выключатели с электромеханическим способом устранения перенапряжения;

в выключателях на напряжение UHOM>35 кВ требуется несколько камер соединять последовательно. Учитывая небольшой ход подвижного контакта и необходимость разведения всех контактов одновременно, требуется точная регулировка момента размыкания всех контактов.

Выпускаются выключатели на номинальное напряжение до 35 кВ, номинальный ток отключения до 40 кА и номинальный ток до 3150А.

Учитывая большие преимущества вакуумных выключателей, ожидается их широкое внедрение на номинальное напряжение до 35 кВ.

Электромагнитный выключатель

Электромагни́тный выключа́тель — высоковольтный коммутационный аппарат, в котором гашение электрической дуги производится взаимодействием плазмы дуги с магнитным полем (т. н. магнитным дутьём) в дугогасительных камерах с узкими щелями (прямыми или извилистыми) или с камерами с дугогасительными решётками.

Принцип магнитного гашения дуги широко применяется в низковольтной коммутационной аппаратуре (автоматических выключателях, контакторах).

Содержание

• 1 Устройство
• 2 Принцип действия
• 3 Преимущества
• 4 Недостатки
• 5 Применение
• 6 Изготовители
• 7 Литература
• 8 Примечания

Устройство

Электромагнитный выключатель состоит из рамы, на которой установлены на изоляторах три полюса, связанные с включающим валом диэлектрическими тягами. Каждый полюс состоит из подвижных и неподвижных контактов, на каждом из них установлена пара основных и дугогасительных контактов из металлокерамики. Сверху контактов установлена дугогасительная камера из дугостойкого материала (асбест) и керамических или стальных, покрытых слоем меди, дугогасительных пластин. Снаружи камеру охватывает П-образный магнитопровод, на которую надета дугогасительная катушка, подключаемая с одной стороны к силовой шине с неподвижным контактом, а другой — к дугогасительному рогу, располагающемуся внутри дугогасительной камеры перед пакетом из пластинами решётки; второй дугогасительный рог располагается также внутри камеры с другой стороны дугогасительной решётки и подключается к второму выводу выключателя. Для лучшего гашения дуги при коммутации малых токов может быть предусмотрено в конструкции устройство автопневматического поддува (состоящего из поршня и цилиндра, механически соединённых с силовыми контактами). Кроме того выключатель укомплектовывается приводом (обычно пружинно-моторного типа), который по сигналам во вторичной цепи производит коммутацию силовых контактов посредством вращением включающего вала.

Принцип действия

При подаче сигнала на отключения происходит поворот вала и движение через тяги передаётся подвижным контактам, при этом сначала размыкаются основные контакты, затем — дугогасительные. Образующаяся электрическая дуга под действием собственных электродинамических сил движется вверх по дугогасительным рогам, при этом выдавливаясь в сторону решётки, кроме того дуга замыкает цепь дугогасительной катушки (через дугогасительные рога), магнитное поле которой ещё сильнее ускоряет дугу (т. н. «магнитное дутьё»). Попадая в решётку дуга разбивается на множество малых дуг (между пластинами решётки), которые начинают двигаться вверх независимо и быстро гаснут (за счёт отдачи тепла пластинам и деионизации; за счёт прикатодного падения напряжения увеличивается напряжённость электрического поля в дуги — см. подробнее Дугогасительная камера). Вверху дугогасительной камеры может располагаться пластины второй решётки, (т. н. «пламегасительная решётка»), для исключения выхода ионизированной плазмы вне аппарата и перекрытия ей токоведущих частей. При малых токах отключения электродинамические силы могут быть малы и не способны выдавить дугу в решётку и для этих целей иногда применяется автопневматический поддув в виде струи сжатого воздуха, которая осуществляет охлаждение и деионизацию электрической дуги.

Преимущества

Полная взрыво- и пожаробезопасность (в отличие, например, от масляных выключателей), не используется сложная пневматическая система, малый износ дугогасительных контактов, возможность использования в установках с частыми коммутациями, относительно высокая отключающая способность.

Недостатки

Сложность дугогасительной камеры с системой магнитного дутья, ограниченный диапазон номинальных напряжений (до 15-20 кВ), ограниченная пригодность для наружной установки [1] .

Применение

Электромагнитные выключатели выпускаются в основном для использования в сетях 6—10 кВ с номинальным током до 2000 А (с коммутируемой мощностью до 400—200 МВА соответственно) для внутренней установки навесного и выкатного типа — для ячеек КРУ (комплектных распредустройств).

Высоковольтные выключатели и приводы выключателей

Классификация выключателей высокого напряжения

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

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

Масляные выключатели по способу гашения дуги подразделяются на:

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

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

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

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

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

Выключатели специального назначения применяются в цепях электрических машин специального назначения.

По способу установки масляные выключатели делятся на:

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

Выключатель колонковый трехполюсной серии ВКЭ

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

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

Типоисполнения выключателей в зависимости от номинального тока и тока отключения:

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

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

Типоисполнения выключателей имеют следующие конструктивные отличия:

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

Основные технические характеристики выключателей ВКЭ-10

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

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

Запрашивайте технические характеристики и габаритные размеры выключателей масляных других серий.

Пружинные приводы выключателей

Приводы высоковольтных выключателей по способу включения и отключения подразделяются на:

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

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

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

Запрашивайте технические характеристики приводов выключателей масляных разных типов.

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

Что такое высоковольтный выключатель

Высоковольтными выключателями называют коммутационные аппараты, производящие оперативное включение или отключение отдельных линий и электрического оборудования при нормальном или аварийном режиме, управляемых вручную, дистанционно или автоматически. Рассмотрим конструктивные особенности данных устройств, выпускаемые разновидности, порядок проверки и технического обслуживания.

Элегазовый колонковый выключатель 110 кВ(слева) и Вакуумный выключатель 10 кВ(справа)

Производится несколько разновидностей выключателей, отличающихся конструктивным устройством и характеристиками. Далее – детальнее о различных видах данного оборудования. Каждый вид выключателя отличается по величине напряжения, номинальному току и току отключения(Iкз).

По способу гашения дуги:

• Элегазовые выключатели (баковые и колонковые),
• Вакуумные выключатели,
• Масляные выключатели (баковые и маломасляные),
• Воздушные выключатели,
• Автогазовые выключатели,
• Электромагнитные выключатели,
• Автопневматические выключатели.

1. Сетевые выключатели на напряжения от 6 кВ и выше, применяемые в электрических цепях (кроме цепей электрических машин и электротермических установок) и предназначенные для пропускания и коммутирования тока в нормальных условиях работы цепи, а также для пропускания в течение заданного времени и коммутирования тока в заданных ненормальных условиях, таких как условия короткого замыкания.
2. Генераторные выключатели на напряжения от 6 до 20 кВ, применяемые в цепях электрических машин (генераторов, синхронных компенсаторов, мощных электродвигателей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в пусковых режимах и при коротких замыканиях. Отличаются, как правило, большими значениями номинального тока (до 10000 А) и тока отключения.
3. Выключатели на напряжение от 6 до 220 кВ для электротермических установок, применяемые в цепях крупных электротермических установок (например, сталеплавильных, руднотермических и других печей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в различных эксплуатационных режимах и при коротких замыканиях.
4. Выключатели нагрузки выключатели, предназначенные для коммутаций под номинальным током, но не рассчитанные на разрыв сверхтоков. Применяются в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью для коммутации небольших нагрузок — до нескольких мегавольт-ампер.
5. Реклоузеры подвесные секционирующие дистанционно управляемые выключатели, снабжённые защитой и устанавливаемые на опорах воздушных ЛЭП.
6. Выключатели специального назначения.

По виду установки:

1. Опорные то есть имеющие основную изоляцию на землю опорного типа.
2. Подвесные то есть имеющие основную изоляцию на землю подвесного типа.
3. Настенные то есть укрепленные на стенах закрытых распредустройств.
4. Выкатные то есть имеющие приспособления для выкатывания из ячеек распредустройств (для обслуживания, ремонта и для создания т.н. видимого разрыва при работах на линиях).
5. Встраиваемые в комплектные распределительные устройства(КРУ).

По категориям размещения и климатическому исполнению:

• пять категорий размещения (вне и внутри помещений с различными условиями обогрева и вентиляции),
• десять климатических исполнений (У, ХЛ, УХЛ, ТВ, ТС, Т, М, ОМ, В и О) в зависимости от географического места установки.

Ниже представлены конструкции выключателей, каждая схема кликабельна и её можно увеличить кликнув по ней.

Элегазовый

Изолирует фазы газовой средой, чем и объясняется принцип действия элемента. При поступлении сигнала на отключение, происходит замыкание контакта камер с созданием электрической дуги в газовой среде. От воздействия дуги, газ разделяется на составляющие. Дуга гасится за счёт резкого повышения давления газа.

Конструктивно такой элемент состоит из следующих частей:

Конструкция элегазового выключателя

• фарфорового корпуса,
• подвижного и неподвижного контактов,
• среднего контакта,
• сопла,
• тяги.

Данные устройства отличаются следующими преимуществами:

• многофункциональностью,
• высокой скоростью срабатывания,
• пригодностью для применения в экстренных случаях,
• продолжительностью эксплуатации.

Среди недостатков – высокая стоимость в производстве и продаже, трудности в уходе, устройство специального основания для монтажа.

Указанные элементы отличаются следующими техническими характеристиками:

• номинальным напряжением,
• номинальным током,
• аварийным током(током короткого замыкания).

В зависимости от характеристик и расценок производителя, данные устройства могут стоить от 6000 рублей и на порядок выше.

Вакуумный

Состоит из следующих элементов:

Конструкция вакуумного выключателя

• подвижного и неподвижного контактов,
• дугогасительной камеры,
• гибкого токосъёма,
• тягового изолятора,
• отключающей и дожимной пружин,
• включающего электромагнита,
• якоря.

Изделие работает за счёт изолирующих свойств вакуума, обеспечивающих гашение возникающей дуги.

Достоинства такого устройства в следующем:

• конструктивной простоте, облегчающей ремонт и эксплуатацию,
• возможности различного расположения (вертикально или горизонтально),
• надёжности и длительности работы,
• компактным размерам,
• пожарной безопасности.

К недостаткам причисляют малый ресурс в случае короткого замыкания, большую цену и возможность образования перенапряжения в процессе коммутации.

Устройства подбираются с учётом следующих технических характеристик:

• номинального напряжения,
• номинального тока,
• отключающего тока – в пределах 25 кА.

Цена может колебаться в пределах от 12 до 240 тысяч рублей.

Масляный

Конструкция масляного выключателя

• металлического бака, заполненного маслом,
• крышки,
• проходного изолятора,
• отключающей пружины,
• вала выключателя,
• подвижных и неподвижных контактов,
• изоляции стенок бака.

Дуга охлаждается потоком газа и пара от испаряемого масла.

Отличаются надёжностью, простотой в использовании и прочностью конструкции. Из минусов следует отметить большие габаритные размеры, пожарную опасность и сложность монтажа.

Технические характеристики отличаются следующими значениями показателей:

• номинальным напряжением,
• номинальным током,
• предельным током.

Стоимость – от 15 до 400 тысяч рублей за единицу.

Воздушный

Конструкция данного устройства предусматривает наличие следующих составных частей:

Конструкция воздушного выключателя

• резервуара, наполненного сжатым воздухом,
• дугогасительной камеры,
• шунтирующего резистора,
• главных контактов,
• отделителя,
• делителя напряжения.

Дуга в данных элементах гасится сжатым воздухом, с выводом через дутьевые каналы и окончательным гашением.

Из преимуществ указанных устройств:

• быстрое срабатывание,
• высокие свойства пожаробезопасности,
• продолжительность эксплуатации.

В числе недостатков большая цена на оборудование и необходимость регулярного обслуживания.

Из технических характеристик следует отметить величины:

• номинального напряжения – от 3 до 1150 кВ,
• номинального тока – от 200 до 2500 А,
• максимального тока – от 26 до 32 кА.

Стоимость данных установок – от 100 до 800 тысяч рублей и выше.

Выключатель нагрузки

Это высоковольтное коммутационное устройство с промежуточными характеристикам, если сравнивать разъединители и выключатели. Бывают автогазовыми, вакуумными, элегазовыми, воздушными и электромагнитными.

Конструкция выключателя нагрузки

Контакты замыкаются ножами. В рабочем состоянии происходит замыкание контактов разъединителей и дугогасительных камер. Размыкание происходит последовательно, начиная с разъединителей и оканчивая вспомогательными ножами. Зажигаемая дуга гасится газовым потоком.

В отключённом положении надёжность изоляционных разрывов обеспечивается внешним расположением ножей относительно дугогасительных камер.

Отличаются следующими техническими характеристиками:

• номинальным напряжением – от 3 до 10 кВ,
• номинальным током – от 32 до 200 А,
• максимальным током – от 12 до 32 А.

Цена данной продукции – в пределах от 300 до 30 000 рублей.

Требования к эксплуатации

При эксплуатации данного оборудования должны соблюдаться следующие требования:

• правильный выбор элемента с учётом технических характеристик,
• надлежащее техническое обслуживание, согласно требованиям, предусмотренным заводом-изготовителем,
• соблюдение условий эксплуатации, допустимых для конкретного устройства,
• наличие обученного и аттестованного персонала, допускаемого к обслуживанию оборудования.

Установленные устройства должны надлежащим образом проходить регулярные проверки, испытания и другие необходимые виды работ.

Выбор выключателя

Испытания и проверки, какими приборами ведётся контроль

Эксплуатация высоковольтных выключателей предусматривает проведение следующих проверок:

• визуального осмотра на предмет наличия внешних дефектов,
• замеров сопротивления изолирующего покрытия,
• проверок сопротивления обмоток и контактов, при сравнении полученного значения с нормируемыми показателями,
• времени срабатывания,
• температуры контактов и другие.

Инструментальные измерения выполняются мегомметром, термометром и секундомером. Также для проверки устройств могут использоваться специальные стенды, предназначенные для выполнения данных видов работ.

Техническое обслуживание выключателей

Выключатели должны регулярно осматриваться для определения наличия повреждений, которые можно выявить по внешнему виду устройства. При остановках оборудования в рамках технического обслуживания должна проводиться его очистка, настройка, удаление нагара с контактов, другие необходимые операции, предусмотренные технической документацией изготовителя.

Каждые 4 года устройства подвергаются регламентированному текущему, а 8 лет – капитальному ремонту. Необходимость проведения текущего ремонта может быть обусловлена:

• нарушением целостности элементов,
• шумом и треском в ходе срабатывания выключателя,
• перегревом контактов,
• повышенным расходом масла.

Работы обычно выполняются по месту эксплуатации устройств, к их выполнению привлекается обученный персонал в составе специализированной организации.

Высоковольтные выключатели – важные устройства, от исправности которых зависит правильность выполнения коммутационных операций.

Более подробно можете прочитать в учебнике(начиная со страницы 237, а про выбор выключателя со страницы 268):