Электровыключатели с дистанционным управлением

Процесс гашения дуги сопровождается разложением масла под воздействием электрической дуги с возникновением газа в виде газового пузыря. В газовой смеси содержится 70% водорода, что определяет высокую дугогасительную способность масла, так как в водороде дуга отдает в 20 раз больше энергии, чем в воздухе.

Уровень масла над контактами имеет существенное значение при гашении дуги. Чем выше уровень масла, тем больше давление газового пузыря. Вместе с этим высокий уровень масла в баке снижает объем воздушной подушки и может привести к опасному увеличению давления в баке и сильному удару масла в крышку.

 
 

 
 
 
При заниженном уровне масла над контактами горючие газы, проходящие через них, не успевают охлаждаться и в результате смешивания с кислородом воздушной подушки могут образовать гремучие смеси.

Ранее широко применялся масляный выключатель типа ВМГ-133. Затем вместо него стали выпускать модифицированные конструкции ВМГ-10, ВМГП-10 и В МП-10. Выключатели ВМГП-10 (рис. 8) и ВМП-10У (рис. 9) имеют сварную раму, являющуюся их основанием. На раме установлены фарфоровые изоляторы. На этих изоляторах закреплено дугогасительное устройство поперечного масляного дутья.

Разновидностью масляного выключателя типа ВМП-10 являются выключатели со встроенными пружинными или электромагнитными приводами (выключатели серий ВМПП и ВМПЭ), предназначенные преимущественно для установки в КРУ (рис. 10).

Приводы расположены внутри рамы высоковольтного выключателя. Наибольшее число операций отключения и включения, которое способен совершить пружинный привод при полностью заведенных рабочих пружинах привода (без подзавода), - три. Время завода рабочих пружин привода на три операции при минимальном напряжении сети не более 30 с.

 

Рис. 9. Малообъемный масляный выключатель типа ВМП-10У: 1 - дугогасительное устройство; 2 - механизм; 3 - изолятор; 4 - рама

Выключатели типов МГГ-10, МГУ-20 и ВГМ-20 рассчитаны на номинальные токи от 2000 до 11 200 А (рис. 11). Выключатель представляет собой трехполюсный аппарат, управляемый отдельно стоящим электромагнитным приводом. Все три полюса смонтированы на сварной раме 1, внутри которой расположен приводной механизм, предназначенный для передачи движения от привода к подвижным контактам 4 при помощи изоляционных тяг. На раме, на опорных изоляторах 2 установлены шесть дугогасительных устройств.

Маломасляный выключатель типа ВМТ-110Б на 110 кВ (рис. 12) имеет один разрыв на полюс. Все три полюса установлены на общем сварном основании - раме 5, к которой прикреплен также и пружинный привод 1 типа Г1ПК-2300.

Полюс выключателя представляет собой маслонаполпенную колонну, состоящую из опорного и камерного изоляторов, в котором расположены дугогасительные устройства 3 с токовыми выводами 4, механизм управления и электронагревательное устройство. Неподвижный контакт одноразрывного дугогасительного устройства, расположенного в камерном изоляторе, жестко укреплен на верхнем фланце с выводом 4. На неподвижном контакте закреплена камера встречно-поперечного дутья. Камерный изолятор закрыт сверху колпаком.

 

Устройство и назначение основных частей ВМГ 133

Выключатель смонтирован на сварной раме.

Для крапления рамы к стене /или конструкции/ в углах рамы имеются 4 отверстия диаметром 16мм. На раме выключателя размещен приводной механизм, а в нижней части рамы установлены три сдвоенных опорных изолятора, на которых подвешены основные цилиндры 10.

Фаза выключателя ВМГ-133 показана на рис.2. Основной цилиндр 1 снабжен маслоотделителем 2 и дополнительным резервуаром 3. В основном цилиндре установлен нижний бакелитовый цилиндр 17, дугогасительная камера 19 и верхний бакелитовый цилиндр 18. Основной цилиндр закрыт фланцем 14 с проходным изолятором 13, на дне основного цилиндра укреплен неподвижный розеточный контакт /розетка/ 20. Через проходной изолятор цилиндра проходит подвижный контактный стержень /свеча/ 26, связанный с приводным механизмом с помощью фарфоровых тяг 5 рис 2.

Токоведущая цепь выключателя проходит с верхнего контактного угольника 30 /рисунок 3/ по гибкой связи 29 на свечу 26.Свеча при включенном состоянии выключателя входит в розетку 20. С розетки ток попадает на контактный вывод и через контактные гайки - на шину. При этом основные цилиндры находятся под напряжением и изолированы от заземленной рамы опорными изоляторами 15.

 

В месте прохода свечи через фланец 14 основного цилиндра она изолирована с помощью фарфорового проходного изолятора 13.

При отключении выключателя приводной механизм под действием отключающих пружин приходит в движение и перемещает тяги и соединенные с ним свечи вверх. Между розеткой и свечой возникает дуга, которая гасится в камере 19,

постоянно находящейся в масле и заполненной им. Для нормального гашения в камере необходима определенная скорость движения свечи, которая обеспечивается силой отключающих пружин, и нормальный уровень масла.

Гашение дуги в камере происходит следующим образом:

В выключателе, залитом маслом, в верхней части кармана 4 /рис.3/ имеется воздушная подушка под некоторым незначительным давлением за счет столба масла в основном цилиндре. При включенном выключателе свеча находится в нижнем положении и перекрывает вход в горизонтальные щели А, Б, В со стороны сегментного выреза камеры. При отключении выключателя между розеткой и свечой возникает дуга. Дуга, разлагая и испаряя масло под камерой, создает парогазовый пузырь с большим давлением. Газы не имеют выхода из-под камеры до тех пор, пока при движении свечи вверх не будут открыты выходы в горизонтальные щели.

Давлением газового пузыря из нижней части основного цилиндра в карман 4 вытесняется масло и воздушная подушка в нем сжимается. Когда открывается вход в горизонтальные щели, то под действием большого давления создается интенсивное дутье газов и масла через щели поперек дуги. Благодаря сегментному вырезу в нижней части камеры обеспечиваются наиболее благоприятные условия для дутья через щели.

К моменту начала дутья дуга соприкасается с нижней фибровой прокладкой камеры, при этом происходит мощное газообразование, чем усиливается дутье. В момент перехода тока через нуль давление в зоне горения дуги спадает и в это время сжатия в кармане 4 подушка расширяется и подобно поршню обеспечивает подачу свежего масла в зону щелей.

При этом за счет поперечного дутья и поступления свежего масла происходит восстановление электрической прочности промежутка между свечой и розеткой и протекание тока прекращается. При отключении малых токов газообразование происходит слабо и дутье может оказаться недостаточным для восстановления электрической прочности промежутка, даже при открытии всех трех щелей. В этом случае горение дуги будет продолжаться и тогда карманы, расположенные в верхней части камеры, также будут заполнены газом под давлением.

При переходе тока через нуль и уменьшении давления в зоне горения дуги дополнительно к поперечному дутью создается давление вдоль канала дуги за счет карманов. Это обеспечивает гашение дуги при отключении малых токов.

В отключенном состоянии выключателя свеча находится в верхнем положении. При этом слой воздуха и слой масла надежно изолирует свечу от розетки, а изоляция свечи от основного цилиндра обеспечивается за счет фарфорового проходного изолятора 13, бакелитовой трубки, внутри которой проходит свеча, и верхнего бакелитового цилиндра 18.

При включении выключателя приводной механизм под действием привода приходит в движение, опускает свечи из верхнего /отключенного/ положения вниз до вхождения в розетку, чем замыкается токоведущая цепь, и одновременно растягивает отключающие пружины.

Достоинства выключателей ВМГ:

·небольшое количество масла;

·более удобный доступ к дугогасительным контактам по сравнению с баковыми выключателями.

Недостатки:

·взрыво- и пожароопасность;

·необходимость периодического контроля, доливки, замены масла;

·трудность установки трансформаторов тока;

·относительно малая отключающая способность.

 

Устройство и назначение основных частей ВМП-10

 

По конструктивной схеме, приведенной на рисунке 4, б, изготовляются выключатели серии ВМП (выключатель маломасляный подвесной). 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 (рисунок 4, в). При больших отключающих токах на каждый полюс имеются два дугогасительных разрыва (рисунок 4, г).

Выключатель ВМП - 10 на напряжение 10кВ рассчитан на мощность отключения 350МВ*А, изготовляется на номинальные токи 630, 1000 и 1500А.

Выключатель ВМП - 10 с массой масла 4,5кг предназначен для установки в обычных распределительных устройствах - камерах КСО; выключатели ВМП - 10К, ВМП - 10П и ВМПП - 10 - для малогабаритных комплектных распределительных устройств с выкатными тележками КРУ.

Специально для КРУ выдвижного исполнения разработаны и изготовляются колонковые маломасляные выключатели серии ВК по схеме рисунок 4, д.

Выключатели серии ВМП широко применяются в закрытых и комплектных распределительных устройствах 6 - 10кВ. Выключатели для КРУ имеют встроенный пружинный или электромагнитный привод (типы ВМПЭ и ВМПП).Выключатели этих серий рассчитаны на номинальные токи 630 - 3150 А и токи отключения 20 и 31,5 кА.

На рисунке 5 показан общий вид выключателя ВМПЭ-10 на токи 250 и 3150 А. Этот выключатель имеет два параллельных токовых контура. Рабочие контакты 1 расположены снаружи, дугогасительные - внутри корпуса. Внутреннее устройство полюса для выключателей всей серии одинаково. Количество масла в выключателях на токи 630 - 1600 А 5,5 кг, в выключателях на 3150 А 8кг.

 

Полюс выключателя на рисунке 6 представляет собой влагостойкий изоляционный цилиндр 5 (стеклоэпоксидный пластик), торцы которого армируются металлическими фланцами. На верхнем фланце изоляционного цилиндра укреплён корпус из алюминиевого сплава, внутри которого расположены приводной выпрямляющий механизм, подвижный контактный стержень, роликовое токосъёмное устройство и маслоотделитель. Нижний фланец из силумина закрывается крышкой, внутри которой вмонтирован розеточный контакт, а снаружи - пробка для спуска масла. Внутри цилиндра над розеточным контактом имеется гасительная камера, собранная из изоляционных пластин с фигурными отверстиями. Набором пластин создаются три поперечных канала и масляные карманы.

Во включенном положении контактный стержень находится в розеточном контакте (рисунок 6,б). При отключении привод освобождает отключающую пружину, находящуюся в раме выключателя, и под действием ее силы вал выключателя повертывается, движение передается изоляционной тяге, а от нее приводному механизму 10 и контактному стержню, который движется вверх. При размыкании контактов возникает дуга, испаряющая и разлагающая масло. В первые моменты контактный стержень закрывает поперечные каналы дугогасительной камеры, поэтому давление резко возрастает, часть масла заполняет буферный объем, сжимая в нем воздух. Как только стержень открывает поперечный канал, создается поперечное дутье газами и парами масла. При переходе тока через нуль давление в газопаровом пузыре снижается и сжатый воздух буферного объема, действуя подобно поршню, нагнетает масло в область дуги (рисунок 6, в).

При отключении больших токов образуется энергичное поперечное дутье и дуга гаснет в нижней части камеры. При отключении малых токов дуга тянется за стержнем и в верхней части камеры испаряется масло в карманах, создавая встречно-радиальное дутье, а затем при выходе стержня из камеры - продольное дутье. Время гашения дуги при отключении больших и малых токов не превышает 0, 015 - 0, 025 с.

Для повышения стойкости контактов к действию электрической дуги и увеличения срока их службы съемный наконечник подвижного контакта и верхние торцы ламелей неподвижного контакта облицованы дугостойкой металлокерамикой.

После гашения дуги пары и газы попадают в верхнюю часть корпуса, где пары масла концентрируются, а газ выходит наружу через отверстие в крышке. Когда камера заполняется маслом, выключатель готов для выполнения следующего цикла операций. Бестоковая пауза при АПВ для этих выключателей довольно большая (0, 5 с).

 

 

Полюсы выключателя смонтированы на сварной раме 3 /рисунок 7/. Внутри рамы расположены общий приводной вал 5 с рычагами, отключающие пружины, пружинный и масляный 6 демпфера. На раме укреплены опорные изоляторы, на которых установлены полюсы.

У выключателя типоисполнения ВМП-10К в целях уменьшения ячеек КРУ ширина рамы и всего выключателя снижена до 666 мм, из-за чего расстояние между осями полюсов уменьшено до 230мм, а между полюсами установлены изоляционные перегородки.

Опорные изоляторы - фарфоровые с внутренним эластичным механическим креплением арматуры через цилиндрическую пружину. Резьба в резьбовых отверстиях "левая".

Полюс /рисунок 8/ выполнен в виде изолирующего цилиндра 1, на концах которого заармированы металлические фланцы 2 и 9. На верхнем фланце укреплен корпус 4 с подвижным токоведущим стержнем.

Отключение выключателя происходит за счет усилия отключающих пружин и пружинного демпфера. Отключающая пружина одним концом крепится к раме выключателя, а другим - к рычагу на валу.

 

 
 

Масляный демпфер 6 (рисунок 7) предназначен для смягчения удара при отключении выключателя. При этом один из двуплечих рычагов, приваренных на главном валу, роликом ударяется о шток демпфера и за счет дросселирования масла и работы на сжатие возвратной пружины происходит поглощение энергии удара.

Пружинный буфер предназначен для смягчения удара при включении выключателя, кроме того, его пружина увеличивает усилие на отключение выключателя и повышает скорость размыкания контактов. Имеются две конструкции пружинных демпферов. В одной пружина работает на растяжение, в другой - на сжатие.

Внутри изолирующего цилиндра над розеточным контактом установлена дугогасительная камера. В нижней части камеры один над другим расположены поперечные дутьевые каналы, а в верхней - масляные карманы.

Дутьевые каналы имеют раздельные выходы вверх. Большие и средние токи гасятся в поперечных каналах.

При гашении электрической дуги трансформаторное масло, выбрасываемое

из гасительной камеры, устремляется вверх. Часть масла доходит до маслоотделителя 19 рис.2 ударяется об него и стекает вниз. Газы проходят через отверстия в маслоотделителе и далее через канал в крышке Контроль за уровнем масла в цилиндре производится по маслоуказателю. Качество масла должно отвечать обычным требованиям к изоляционному маслу. Если масло будет сильно загрязнено, а каналы камеры обуглены, то станет возможным перекрытие между контактами в отключенном положении выключателя.