Взрыв выключателя 500 кв

Воздушные выключатели бакового типа ВВБ.

Общий вид такого выключателя на напряжение 100 кВ, I_o,ном=31,5 кА и I_ном=2000 А показан на рис. 3.44, а.

Полное время отключения 0,06 с, полное время включения 0,2 с, номинальное давление 2,0 МПа.

Серия разработана на классы напряжений до 1150 кВ, ток отключения 40 кА, номинальный ток до 4000 А. Разработчик и изготовитель — ПО «Электроаппарат» Ленинград

Для выключателей серии ВВБ количество дугогасительных камер (модулей) зависит от напряжения (110 кВ – одна; 220 кВ – две; 330 кВ – четыре; 500 кВ – шесть; 750 кВ – восемь), а для крупномодульных выключателей (ВВБК, ВНВ) количество модулей соответственно в два раза меньше.

Рис. 3.44, Общий вид выключателя и ДУ ВВБ-110

Рассмотрим устройство и работу выключателя на напряжение 110 кВ.

Выключатель установлен на раме. В основании аппарата расположены шкаф управления и вспомогательный бак со сжатым воздухом. На опорном изоляторе 2 укреплен основной стальной бак 3 (дугогасительная камера), в котором находятся два разрыва полюса. Выводы аппарата сделаны с помощью эпоксидных проходных изоляторов, защищенных снаружи фарфоровыми покрышками 4. Равномерное распределение напряжения по разрывам осуществляется с помощью конденсаторов 5.

Электрическая схема цепи высокого напряжения представлена на рис. 3.44, б. Здесь 6 — главные контакты, пропускающие номинальный ток и токи КЗ. Параллельно этим контактам включены вспомогательные контакты 7 вместе с шунтирующими резисторами 8 сопротивлением 100 Ом, предназначенные для облегчения гашения дуги в главных контактах за счет снижения скорости восстановления напряжения. При отключении вначале расходятся контакты 6 и дуга, образовавшаяся на них, быстро гаснет, так как она подвергается интенсивному обдуву воздухом и разрыв шунтирован малым сопротивлением (100 Ом), переводящим колебательный процесс восстановления напряжения в апериодический. Через время 0,03—0,035 с после размыкания главных контактов размыкаются контакты 7 и гасится дуга с током, определяющимся сопротивлением резисторов 8. Ток гасится при первом прохождении через нуль, так как цепь чисто активная. Такое двухступенчатое гашение дуги делает работу выключателя практически не зависящей от условий восстановления напряжения отключаемой цепи.

На рис. 3.44, в показаны главная контактная система и дугогасительное устройство. К токоведущей части ввода 3 прикреплен неподвижный контакт 2 пальцевого типа (пять пар контактных пальцев). Подвижный контакт 4 в виде ножа входит между пальцами неподвижного контакта 2. Подвижные контакты 4 укреплены на траверсе 5, которая связана со стержнем 6, движущимся по вертикали и связанным с механизмом привода выключателя. Каждый разрыв имеет ДУ одностороннего дутья, формируемого соплом 9. Сопла сообщаются с атмосферой через патрубок 1, который открывается при гашении дуги.

Внутри фарфорового опорного изолятора и в промежуточном изоляторепроходят два воздуховода из стеклопластика. Один служит для постоянной подачи сжатого воздуха в дугогасительные камеры, другой – для импульсной подачи воздуха в систему управления. Камеры снабжены люками для проведения ревизии и ремонта контактной и дугогасительной систем.

Конструктивной особенностью выключателя является расположение основного бака с воздухом под высоким потенциалом. Дугогасительное устройство находится внутри бака. Такая прогрессивная компоновка была впервые предложена советским инженером Ф. Ф. Бабурским еще в 1944 г. При такой конструкции отсутствует длинный воздуховод, по которому воздух подается к ДУ, и тем самым сокращается время отключения. Расположение контактов ДУ непосредственно в баке делает процесс гашения весьма эффективным. При отключении стержень 6 перемещается вверх, контакты 2 и 4 размыкаются и между ними загорается дуга. Поток воздуха, текущий через сопло 9 в патрубок 1, быстро сдувает дугу на точки а и б, где она подвергается интенсивному продольному дутью. После гашения дуги патрубок 1 закрывается и между контактами создается высокая электрическая прочность, так как давление воздуха равно давлению в баке. Фиксация стержня 6 в положении «Отключено» осуществляется с помощью выступа 7 на стержне 6 и роликового механизма 8 (выступ 7 выше роликового механизма). Во включенном положении траверса также фиксируется с помощью этого механизма (выступ 7 ниже роликового механизма, как показано на рис. 3.44,0).

Внутренние полости имеют незначительный перепад давления по отношению к окружающей среде для достижения необходимой электрической прочности по внутренней поверхности фарфоровых элементов, не имеющих прочного глазурованного покрытия. Для поддержания избыточного давления на вентиляцию внутренних полостей расходуется до 1500 л/ч воздуха, что требует наличия компрессорного хозяйства.

Рассмотрим теперь работу системы управления (рис. 3.45). Выключатель показан в положении «Отключено». Следует отметить, что в системе используются клапаны дифференциального типа, которые р смотрены в предыдущих лекциях. Точками обозначено наличие сжатого воздуха в элементах системы. Сжатый воздух в верхний бак подается из нижнего бака 1 с помощью трубопровода 2.

Включение.

При подаче напряжения на электромагнит ЭВ открывается клапан 25 и полость Б клапана 30 сообщается с атмосферой через отверстие Оз. При этом клапан 30 открывается и через отверстие Oi сообщает с атмосферой полость А клапана 31. Он открывается и сообщает с атмосферой воздухопровод 22 через отверстие Oz. При этом закрывается отверстие О₂ . Следует указать, что нижняя тарелка клапана 30 тоже закрывается (область В). После сообщения с атмосферой трубки 22 открывается клапан 21. При этом отверстие 0₃ закрывается, а отверстие О3 / открывается. Трубка 20 соединяет с атмосферой полости Г, Д и Е дутьевого клапана 3. Полость Е освобождается от сжатого воздуха, и под действием поршня 7, на который воздух действует сверху, перемещается траверса, происходит замыкание главных контактов 9 и 10. По мере выхода воздуха из полости Д через дроссели 19 и 4 давление в этой области падает и тарелка 5 под действием пружины опускается, пока не коснется поршня 3. При этом открывается отверстие О₄ и сообщается с атмосферой трубка. Поршень 16 имеет трубчатый шток, на который действует пружина. В исходном положении объем Ж через отверстие О₇ соединяется с атмосферой. Подвижный вспомогательный контакт 14 своим нижним торцом закрывает отверстие 0₆. В результате на контакте 14 действует сила, направленная вниз. При сообщении трубки 17 с атмосферой действием пружины поршень 16 уходит вправо. Тарелка этого поршня разобщает объем Ж с атмосферой, и этот объем заполняется сжатым воздухом из бака 11. На нижний торец контакта 14 действует сжатый воздух. Действие пневматических сил на контакт 14 уравновешивается и он перемещается вверх до замыкания с неподвижным контактом, к которому присоединен один конец шунтирующего резистора 12. Второй конец соединен с контактом 10. Таким образом, главный разрыв шунтируется малым резистором. Пневматическое блокировочное устройство 15 предотвращает самопроизвольное смыкание контактов 13 14 при падении давления в баке ниже допустимого. В этом случае пружина перемещает подвижный плунжер влево и его левый конец входит в выточку подвижного контакта, надежно фиксируя контакт 14.

Читать еще: Концевой выключатель капота exist

Рис. 3.45. Электропневматическая схема выключателя ВВБ-110

По мере спада давления в трубке 28 под действием пружины поднимается поршень 29 привода переключающих контактов в электрической цепи управления и электромагнит ЭВ обесточивается. Время переключения вспомогательных контактов регулируется дросселем 27. Под действием пружины клапан 25 закрывается. На этом процесс отключения заканчивается.

Отключение. Подается напряжение на электромагнит отключения ЭО и клапан 24 открывается. Сжатый воздух по трубке 23 подается к обратному клапану, который также открывается. Сжатый воздух заполняет объем Б и клапан 30 закрывается (приходит в положение, указанное на рис. 3.45). Отверстие 01 закрывается. Сжатый воздух через объем В подается в объем А и клапан 31 закрывается. Сжатый воздух подается из бака 1 к поршню клапана 21 и он закрывается. При этом отверстие 03 закрывается, а отверстие 03 открывается. Сжатый воздух по трубке 20 подается к поршню 3 дутьевого клапана. Под действием сжатого воздуха поднимаются вверх поршень 3, тарелка 5, тарелка 6 дутьевого клапана, поршень 7, а с ним и подвижный контакт 9. Происходит размыкание главных контактов 9 и 10 и образование дуги, а несколько раньше открывается отверстие 05 и сжатый воздух, охлаждая дугу, вытекает из резервуара 11 в атмосферу.

Через некоторое время, определяемое дросселем 19, давление в полостях Г и Д выравнивается и поршень 3 под действием пружины опускается вниз, при этом закрывается дутьевой клапан 6 (отверстие 05). Дутье прекращается. Подвижные контакты 9 будут удерживаться в верхнем положений» механизмом фиксации 8. По мере заполнения объема Д сжатым воздухом давление подается через трубку 17 на поршень 16. Он закрывается и объем Ж сообщается с атмосферой через отверстие От. При этом на нижний торец контакта 14 давление уменьшается и под действием пневматических сил он размыкается с контактом 13. Возникшая дуга с малым током быстро гасится.

Момент размыкания контактов 13 и 14 относительно размыкания главных контактов регулируется с помощью дросселя 18. Обычно эта разница составляет 0,035 с. После закрытия клапана 31 сжатый воздух через трубку 28 подается к приводу переключения контактов управления 29. Контакты в цепи ЭО размыкаются, клапан 24 закрывается и воздух из трубки 23 вытекает в атмосферу. Под действием сжатого воздуха в объеме Б обратный клапан 26 закрывается и не позволяет воздуху выйти из объема Б. Как видно из описания работы пневматической схемы управления, значительное время тратится на работу последовательно соединенных клапанов. С целью сокращения времени отключения там, где это возможно, пневматические элементы схемы заменяются механическими (выключатель ВВБК). Следует отметить, что серия выключателей ВВБ изменялась,и в результате номинальное напряжение удалось поднять до 1150 кВ (12 разрывов на полюс), номинальный ток отключения увеличить до 50 кА, а время отключения сократить до 0,04 с; давление в выключателе увеличено до 4 МПа.

Высоковольтный выключатель со встроенным оптическим трансформатором тока

В качестве источников измерительного сигнала для создания систем релейной защиты, противоаварийной автоматики, систем автоматического управления выключателем, коммерческого учета и телеметрии применяются электромагнитные трансформаторы тока (ТТ). Они выпускаются или в маслонаполненном, или в элегазовом исполнении. Но в любом случае для напряжений уровня 330–500 кВ эти изделия представляют собой внушительную конструкцию весом в 500–800 кг и высотой до 7 метров. Для их монтажа и установки требуются бетонные основания и стальные конструкции, значительные площади на территории распределительного устройства (ОРУ). Применение элегаза или масла в качестве изолирующей среды вынуждает тратить значительные средства на техническое обслуживание ТТ в процессе их жизненного цикла. Используемый в конструкции этих ТТ принцип электромагнитного преобразования приводит к эффектам намагничивания железа трансформаторов, искажению формы и величины вторичного измерительного тока и как следствие — к ложной работе вторичных систем автоматики и управления.

Компания «Профотек» совместно с компанией «УЭТМ» договорились о создании комплексного решения на базе российских технологий — элегазового выключателя 500 кВ со встроенным оптическим трансформатором тока и автоматикой управления. В конструкции комплексных изделий на базе выключателя ВГТ-УЭТМ ® -500 будут использованы электронные оптические трансформаторы тока (ТТЭО) производства «Профотек».

Рис. 2. Компоновка полюса колонкового элегазового выключателя ВГТ-УЭТМ®-500 со встроенным волоконно-оптическим трансформатором тока от «Профотек»

Применение цифрового оптического ТТ исключает проявление эффектов магнитного насыщения. Оптический трансформатор обладает очень большим динамическим диапазоном рабочих токов и вследствие использования оптико-электронных систем преобразования тока выдает на выходе точный и неискаженный цифровой сигнал. Оптический ТТ не содержит масел и элегаза в своей конструкции и в связи с этим требует гораздо меньшего объема технического обслуживания. Кроме того, оптический трансформатор тока не поддерживает горения (он не содержит горючих материалов) и, в связи с этим обеспечивает повышенную надежность работы. Цифровой измерительный сигнал, вырабатываемый оптическим трансформатором, позволяет создавать системы измерений и защит с совершенно новыми качествами. Так, повышенное быстродействие цифровой системы измерений позволит очень точно определять моменты перехода тока через 0 и подавать команду на отключение выключателя в аварийных режимах именно в этот момент, а это поможет существенно увеличить ресурс работы высоковольтного выключателя.

Кроме того, в современных ОРУ энергетических объектов нередко имеют место «мертвые» зоны, обусловленные разнесением мест установки выключателей и ТТ. Короткие замыкания (КЗ) в таких зонах ликвидируются только действием устройства резервирования отказа выключателя (УРОВ). Однако длительность периода возмущения, в течение которого отрабатывает УРОВ, может привести к нарушению динамической устойчивости генерирующего оборудования. Одним из решений по ликвидации «мертвых» зон является установка высоковольтного выключателя со встроенным оптическим ТТ. Это позволит исключить «мертвые» зоны в существующей конфигурации ОРУ без существенных затрат на изменение компоновки распределительного устройства и строительство дополнительных сетевых элементов в схемах выдачи мощности крупных энергообъектов.

Разработка высоковольтного выключателя с интегрированным оптическим трансформатором позволит создать «цифровой выключатель», который логично вписывается в технологию цифровой подстанции.

Создание колонкового выключателя с интегрированным оптическим трансформатором тока позволит существенно снизить материальные затраты при новом строительстве, так как отпадает необходимость в монтаже значительного количества вспомогательных конструкций (бетонные основания и т. п.) и позволит сократить размеры площади на ОРУ, необходимой для монтажа высоковольтных элементов. Разработка высоковольтного выключателя с интегрированным оптическим трансформатором позволит создать «цифровой выключатель», который логично вписывается в технологию цифровой подстанции. С точки зрения эксплуатации предлагаемое решение представляется оптимальным, так как конструкция самого выключателя и органов управления им не изменяются, что позволяет рассчитывать на упрощенную процедуру подготовки эксплуатационного персонала к использованию комбинированного изделия и не вызовет сложностей при его монтаже и наладке. При этом, благодаря применению оптических технологий, у выключателя появляются дополнительные функциональные возможности и новые качественные характеристики, такие как наблюдаемость, безопасность, быстродействие и должная чувствительность систем защиты.

Читать еще: Как крепится клавиша выключателя

Рис. 3. Интеллектуальный узел управления выключателем для цифровой подстанции

Выбор в качестве базы для создания «цифрового выключателя» ВГТ-УЭТМ ® -500 обусловлен серьезным моральным устареванием воздушных выключателей серий ВНВ и ВВБ, которые в России являются наиболее распространенными коммутационными аппаратами на класс напряжения 500 кВ. Эти выключатели вводились в эксплуатацию с конца 70-х до начала 80-х годов прошлого века. При среднем сроке службы, не превышающем 25 лет, данное электрооборудование в основной массе практически выработало свой ресурс. Как следствие, остро стоит вопрос о замене данного оборудования на более современные аналоги. Установка же колонкового элегазового выключателя взамен устаревших воздушных на действующих подстанциях не требует проведения значительных подготовительных работ.

Следует дополнить, что на текущем этапе проектирования комплексного изделия прорабатывается возможность дооснащения ранее установленных выключателей ВГТ-УЭТМ ® -500 комплектами модернизации, включающими в себя сами оптические трансформаторы, элементы для их подсоединения к полюсу серийного выключателя и все сопутствующие электронные блоки. Таким образом, в недалеком будущем будет возможно не только создавать новые цифровые подстанции, но и проводить «оцифровку» старых с минимальными затратами.

Изделие планируется испытать и подготовить к установке для проведения опытной промышленной эксплуатации в 2019 году.

Цифровая подстанция: Высоковольтный выключатель со встроенным оптическим трансформатором тока

Рис. 1. Трехмерная модель полюса выключателя ВГТ-УЭТМ®-500 со встроенным ТТЭО

Рис. 3. Интеллектуальный узел управления выключателем для цифровой подстанции

Леонид Александров («Профотек») и Александр Ротблют (УЭТМ) рассказывают о новом техническом решении российских производителей — высоковольтном выключателе со встроенным оптическим трансформатором тока.

Компания «Профотек» совместно с компанией «УЭТМ» договорились о создании комплексного решения на базе российских технологий — элегазового выключателя 500 кВ со встроенным оптическим трансформатором тока и автоматикой управления. В конструкции комплексных изделий на базе выключателя ВГТ-УЭТМ®-500 будут использованы электронные оптические трансформаторы тока (ТТЭО) производства «Профотек».

Читать еще: Двухклавишный выключатель шнайдер электрик каталог

Выбор в качестве базы для создания «цифрового выключателя» ВГТ-УЭТМ®-500 обусловлен серьезным моральным устареванием воздушных выключателей серий ВНВ и ВВБ, которые в России являются наиболее распространенными коммутационными аппаратами на класс напряжения 500 кВ. Эти выключатели вводились в эксплуатацию с конца 70-х до начала 80-х годов прошлого века. При среднем сроке службы, не превышающем 25 лет, данное электрооборудование в основной массе практически выработало свой ресурс. Как следствие, остро стоит вопрос о замене данного оборудования на более современные аналоги. Установка же колонкового элегазового выключателя взамен устаревших воздушных на действующих подстанциях не требует проведения значительных подготовительных работ.

Следует дополнить, что на текущем этапе проектирования комплексного изделия прорабатывается возможность дооснащения ранее установленных выключателей ВГТ-УЭТМ®-500 комплектами модернизации, включающими в себя сами оптические трансформаторы, элементы для их подсоединения к полюсу серийного выключателя и все сопутствующие электронные блоки. Таким образом, в недалеком будущем будет возможно не только создавать новые цифровые подстанции, но и проводить «оцифровку» старых с минимальными затратами.

Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter

Неисправности и ремонт вакуумных выключателей

Вакуумный выключатель — коммутационный аппарат, предназначенный для оперативного включения и отключения высоковольтных цепей электрооборудования. Применяется в электроустановках всех сфер производственной деятельности.

Вакуумные выключатели BB/TEL — устройства нового поколения. В их основе лежит использование принципа работы пофазных электромагнитных приводов, с так называемой «магнитной защелкой». Гашение дуги при разведении контактов происходит в глубоком вакууме за очень короткий промежуток времени (около 10 мс). Ввиду высокой электрической прочности вакуума (30 кв/мм) и конструктивных особенностей выключателя, его ресурс составляет порядка 50.000 циклов включения/отключения.

Конструкция вакуумного выключателя выглядит следующим образом:

Картинка взята с сайта studfile.net

Управление осуществляется при помощи модуля.

Для обеспечения функций релейной защиты и автоматики при различных видах повреждений присоединения используют микропроцессорные блоки релейной защиты.

Помимо заданных режимов, при которых выключатель работает в границах номинальных токов, зачастую происходит отключение вследствие коротких замыканий. При прохождении токов КЗ значительно снижается ресурс выключателя ввиду высоких температур и динамических усилий.

Для более детального изучения устройства и параметров работы вакуумного выключателя можно ознакомится с инструкцией на сайте завода-изготовителя.

Правилами установлены следующие виды технического обслуживания устройств РЗА:

Проверка при новом включении (наладка)
Первый профилактический контроль
Профилактический контроль
Профилактическое восстановление (ремонт)
Опробование (тестовый контроль)
Технический осмотр

Объемы технического обслуживания можно посмотреть здесь.

Во время проведения технического обслуживания необходимо выполнять комплекс испытаний по типовой методике.

В процессе эксплуатации, не реже 1 раза в месяц, в соответствии с установленным графиком, необходимо производить плановые осмотры вакуумных выключателей. Осмотр необходим для своевременного выявления таких дефектов, как: повреждение изоляции, ее загрязнение, местные нагревы, оплавления, нарушения в работе механических блокировок, неисправности вторичных цепей.

Капитальный ремонт вакуумного выключателя BB/TEL не предусмотрен, после окончания срока службы он подлежит утилизации.

Периодичность текущего ремонта составляет 1 год. В процессе текущего ремонта необходимо выполнить действия, предусмотренные при осмотре, а также:

Обтянуть болтовые контактные соединения выводов вакуумного выключателя и отходящих шин
Проверить работоспособность блокировочных устройств, блока управления, блока релейной защиты
Протереть ветошью, смоченной в этиловом спирте элементы опорной изоляции

На протяжении срока эксплуатации вакуумного выключателя возможно появление неисправностей, вот некоторые из них:

Пожалуй, самый частый вид неисправности выключателей — выход из строя герконов для подключения вторичных цепей (в некоторых модификациях вместо герконов стоят микропереключатели, но проблема та же). Происходит это из-за превышения допустимой нагрузки на герконы и перекрытия на соседние контакты вследствие повышенного загрязнения или сырости. Устраняется этот дефект заменой герконов.

Иногда встречаются изломы пластмассовых элементов, сопряженных с синхронизирующим валом привода. В таких случаях приходится применять творческий подход к ремонту этих деталей.

Также имеет место быть выход из строя контактных соединений WAGO. В этом случае для коммутации вторичных цепей необходимо воспользоваться резервными контактами.

Вот так выглядит вакуумный выключатель после межфазного КЗ, возникшего вследствие протекания потолка распределительного устройства и загрязнения изоляции. Ремонту не подлежит.

Ограничитель перенапряжения нелинейный (ОПН) является одним из основных видов защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений. Номинальное напряжение ОПН должно быть не менее 1,25 рабочего напряжения. ОПН является нелинейным сопротивлением. При номинальном напряжении электроустановки, ОПН на нее не оказывает никакого влияния, через него протекает очень маленький ток утечки. При повышении напряжения сверх номинального значения, сопротивление ОПН резко уменьшается. За счет этого часть нагрузки шунтируется, энергия перенапряжения отводится в землю. Как правило, номинальный разрядный ток ОПН принимают равным 5 кА. В некоторых случаях это значение увеличивают до 10 кА (в районах с интенсивной грозовой деятельностью или в схемах с повышенными требованиями надежности).

Картинка взята с сайта https://buildoman.ru

Вакуумные выключатели имеют существенный недостаток — генерирование повышенного уровня перенапряжений (может достигать 10 кратных значений Uф). Это происходит в результате коммутации индуктивно-емкостных элементов (трансформаторы, двигатели). Данный процесс происходит из-за среза отключаемых токов и повторного зажигания дуги при расхождении контактов. Ввиду вышесказаного, при наличии вакуумных выключателей, коммутируемое оборудование нуждается в защите. ОПН необходимо устанавливать за вакуумным выключателем, между фазами нагрузки и землей. На практике ОПН монтируются, как после вакуумного выключателя, так и до него одновременно.

Картинка взята с айта https://www.electronmash.ru

В ячейке этого вакуумного выключателя ОПН установлены не были, что вероятно, вывело его из строя.

Во время монтажа вакуумного выключателя запрещается усаживать отходящие шины на болтовые соединения внатяжку, так как это может привести к деформации элементов камеры и появлению трещин изоляции.

Причины, по которым электромагнит включения/отключения не срабатывает — обрыв в цепи электромагнита, неисправен ключ управления, вышел из строя электромагнит, вышел из строя блок управления, заклинивание синхронизирующего вала, затирание якоря, отсутствует питание цепей оперативного тока, обрыв цепей блокировки, заедание, а также неправильное положение механических блокировок.

В данной статье были рассмотрены основные виды неисправностей вакуумного выключателя, своевременное обслуживание поможет их избежать и продлить срок эксплуатации оборудования.

0 0 голоса

Рейтинг статьи