2. ВИМИКАЧІ ВИСОКОЇ НАПРУГИ
4. Стійкість при наскрізних струмах. що характеризується струмами термічної стійкості Iтер і електродинамічної стійкості Iдін (діюче значення), iдін - найбільший пік (амплітудне значення); ці струми вимикач витримує у ввімкненому положенні без пошкоджень, що перешкоджають подальшій роботі.
Завод-виробник повинен забезпечити для електроустаткування співвідношення
iдін = 2,55 * Iотк.ном, А
2.2. Масляні бакові вимикачі
У масляних бакових вимикачах масло служить для гасіння дуги та ізоляції струмоведучих частин. При напрузі до 10 кВ (в деяких типах вимикачів до 35 кВ) вимикач має один бак, в якому знаходяться контакти всіх трьох фаз, при більшій напрузі для кожної фрази передбачається свій бак. В установках 6 - 10 кВ застосовували масляні вимикачі ВМБ-10, ВМЕ-6, ВМЕ-10, ВС-10, їм на зміну прийшли вимикачі маломасляний і елегазові.
Бакові масляні вимикачі використовувалися в зовнішніх установках напругою 35 кВ і вище. Вони відрізнялися простотою конструкції, що визначило їх широке застосування і в даний час. На відміну від найпростішого вимикача вони мають спеціальні пристрої - гасітельних камери.
За принципом дії дугогасительниє пристрою можна розділити на три групи:
1) з автодутьем, в яких високий тиск і велика швидкість руху газу в зоні дуги створюються за рахунок виділяється в дузі енергії;
2) з примусовим масляним дуттям, у яких до місця розриву масло нагнітається за допомогою спеціальних гідравлічних механізмів;
3) з магнітним гасінням в маслі, в яких дуга під дією магнітного поля переміщається в вузькі канали і щілини.
Найбільш ефективним і простим є дугогасительниє пристрої з автодутьем. Слід зазначити, що пристрої з автодутьем працюють тим ефективніше, чим більше струм в дузі. При відключенні малих струмів тиск газів може виявитися незначним, внаслідок чого дуття буде неенергійним, що призведе до затягування гасіння дуги. З цієї причини деякі гасітельних пристрої з автодутьем доповнені примусовим масляним дуттям, яке забезпечує гасіння малих струмів.
Чим вище напруга, тим більше необхідно розривів. Для рівномірного розподілу напруги між основними розривами паралельно їм включається шунтуючі опір. Після гасіння дуги на основних розривах струм, що проходить через шунтуючі опір, гаситься на допоміжних розривах, звичайно поза камерою. У дугогасильних пристроях за допомогою ізоляційних пластин і вихлопних отворів створюються робочі канали, за якими відбувається рух масла і газів (дуття). Залежно від розташування каналів розрізняють камери з поперечним, поздовжнім і зустрічно-поперечним дуттям.
Вимикач працює за двоступінчастим циклу: спочатку розмикаються контакти дугогасильних камер, відбувається гасіння дуг і переривається
ланцюг основного струму, потім у відкритому розриві контактів траверси і контактів дугогасильних камер переривається струм, що протікає через шунти. Траверса приводиться в рух ізолюючої тягою, пов'язаної з приводним механізмом. На днище бака встановлено льдоулавлівающее пристрій, що запобігає спливання замерзлого конденсату. Для підігріву масла при низьких температурах до днища кріпиться пристрій електропідігріву, яке включається при температурах повітря нижче - 150С. Це необхідно щоб не знижувалася швидкість переміщення рухомих частин вимикача при збільшенні в'язкості масла. Наприклад, у вимикачі У-220 на три полюси необхідно 27000 кг масла.
Основні переваги бакових вимикачів:
- простота конструкції,
- висока здатність, що відключає,
- придатність для зовнішньої установки,
- можливість установки вбудованих трансформаторів струму.
Недоліки бакових вимикачів:
- вибухо- і пожежонебезпека;
- необхідність періодичного контролю за станом і рівнем масла в баку і на вводах;
- великий обсяг масла, що обумовлює велику витрату часу на його заміну,
- необхідність великих запасів масла;
- непридатність для установки всередині приміщень;
- непридатність для виконання швидкодіючого АПВ;
- велика витрата металу, велика маса, незручність перевезення, монтажу та наладки.
2.3. маломаслянимівимикачами
Мал. 6. Конструктивні схеми маломасляних вимикачів:
1-рухливий контакт; 2 - дугогасильні камери; 3 - нерухомий контакт;
4 - робочі контакти
Спеціально для КРУ висувного виконання розроблені і виготовляються колонкові маломаслянимівимикачами серії ВК за схемою рис. 6, д. Для установок 35 кВ і вище корпус колонкових вимикачів фарфовий, заповнений маслом (рис. 6, е). У вимикачах 35, 110 кВ передбачено один розрив на фазу, при великій напрузі - два і більше розривів.
Вимикачі серії ВМП широко застосовуються в закритих і комплектних розподільних пристроях 6 - 10 кВ. Вимикачі для КРУ мають вбудований пружинний або електромагнітний привід (типи ВМПП і ВМПЕ), вимикачі цих серій розраховані на номінальні струми 630 - 3150 А і струми відключення 20 і 31,5 кА.
Внутрішній устрій полюса для вимикачів всієї серії однаково. Кількість масла в вимикачах на струми (630 - 1600) А 5,5 кг, в вимикачах на 3150А 8 кг.
Конструкція маломасляних вимикачів 35 кВ і вище продовжує вдосконалюватися з метою збільшення номінальних струмів і відключає здібності. У світовій практиці маломаслянимівимикачами виготовляються на напруги до 420 кВ,
Перевагами маломасляних вимикачів є невелика кількість масла, відносно мала маса, більш зручний, ніж у бакових вимикачів, доступ до дугогасительного контактам, можливість створення серії вимикачів на різний напруга із застосуванням уніфікованих вузлів.
Недоліки маломасляних вимикачів: вибухо- і пожежонебезпека, хоча і значно менша, ніж у бакових вимикачів; неможливість здійснення швидкодіючого АПВ; необхідність періодичного контролю, доливання, щодо частої заміни масла в дугогасильних бачках; трудність установки вбудованих трансформаторів струму;
відносно мала відключає здатність.
Область застосування маломасляних вимикачів - закриті розподільні пристрої електростанцій і підстанцій 6, 10, 20, 35 і 110 кВ, комплектні розподільчі пристрої 6, 10 і 35 кВ і відкриті розподільні пристрої 35, 110 і 220 кВ.
2.4. повітряні вимикачі
У повітряних вимикачах гасіння дуги відбувається стисненим повітрям, а ізоляція струмоведучих частин і дугогасительного пристрою здійснюється порцеляною або іншими твердими ізолюючими матеріалами. Конструктивні схеми повітряних вимикачів різні і залежать від їх номінальної напруги, способу створення ізоляційного проміжку між контактами у відключеному положенні, способу подачі стисненого повітря в дугогасильні пристрої.
У вимикачах на великі номінальні струми (рис. 7, а, б) є головний і дугогасительного контури, як і в маломасляних вимикачах МГ і ВГМ.
Мал. 7. Конструктивні схеми повітряних вимикачів
- при напрузі 110 кВ - одна;
- при напрузі 220, 330 кВ - дві;
- при напрузі 500 кВ - чотири;
- при напрузі 750 кВ - шість (в серії ВВБК).
Для рівномірного розподілу напруги по розривах використовують омические 3 і ємнісні 6 подільники напруги.
Повітряні вимикачі мають такі переваги: вибухо-та пожежобезпечність, швидкодія і можливість здійснення швидкодіючого АПВ, високу здатність, що відключає, надійне відключення ємнісних струмів ліній, малий знос дугогасильних контактів, легкий доступ до дугогасильні камери, можливість створення серій з великих вузлів, придатність для зовнішньої і внутрішньої установки.
Недоліками повітряних вимикачів є: необхідність компресорної установки, складна конструкція ряду деталей і вузлів, відносно висока вартість, складність установки вбудованих трансформаторів струму.
2.5. електромагнітні вимикачі
Електромагнітні вимикачі для гасіння дуги не вимагають ні масла, ні стисненого повітря, що є великим їх перевагою перед іншими типами вимикачів. Вимикачі цього типу випускають на напругу 6 - 10 кВ, номінальний струм до 3600 А і струм відключення до 40 кА.
гідності електромагнітних вимикачів: повна вибухо-та пожежобезпечність, малий знос дугогасильних контактів, придатність для роботи в умовах частих включень і відключень, відносно висока відключає здатність.
Недоліки: складність конструкції дугогасильні камери з системою магнітного дуття, обмежений верхня межа номінального напруги (15-20 кВ), обмежена придатність для зовнішньої установки.
2.6. вакуумні вимикачі
Електрична міцність вакуумного проміжку у багато разів більше, ніж повітряного проміжку при атмосферному тиску. Ця властивість використовується в вакуумних дугогасильних камерах КДВ. Робочі контакти мають вигляд порожніх усічених конусів з радіальними прорізами. Така форма контактів при розмиканні створює радіальне електродинамічне зусилля, що діє на виникає дугу і змушує переміщатися їй через зазори на дугогасительниє контакти.
На рис. 8, а показаний загальний вид вакуумного вимикача ВВК-35Б-20 / 1000У1, призначеного для частих комутацій в нормальних і аварійних режимах в електроустановках 35 кВ. Вимикач розрахований на відкриту установку. На загальній рамі кріпляться за допомогою порцелянових ізоляторів три полюси. У кожному полюсі (рис. 8,6) в фарфоровому ізоляторі 3, армованому фланцями 2 і 6, укладена дугогасильні камери 5. Для надійної ізоляції полюси заливаються маслом, і в кришці 1 є покажчик. Механізм приводу полюса 8 тягами 7 і 4 пов'язаний з рухомим контактом. Гасіння дуги здійснюється у вакуумній камері 5.
Мал. 8. Вакуумний вимикач ВВК-35Б-20 / 1000У1:
а - загальний вигляд: 1 полюс; 2 - привід; 3 - рама; 4 - механізм приводу полюса; 5 - опорний ізолятор; 6 - струмопровідні шини;
б - полюс вимикача: 1 - кришка; 2, 6 - фланці; 3 - фарфоровий ізолятор; 4,7 - тяги; 5 - вакуумна камера; 8 - механізм приводу
В установках на 110 кВ використовують вакуумний вимикач ВВК-110Б-20 / 1СЮОУ1. У кожному полюсі в порцеляновій покришці включені чотири послідовно включені дугогасительниє камери.
Досить широке застосування отримали вакуумні вимикачі навантаження ВНВ, розраховані на відключення номінальних струмів. Вакуумні вимикачі в світовій практиці застосовуються в установках 500 кВ включно.
Переваги вакуумних вимикачів: простота конструкції; високий ступінь надійності, висока комутаційна зносостійкість, малі розміри, пожежо-і вибухобезпечність, відсутність шуму при операціях; відсутність забруднення навколишнього середовища, малі експлуатаційні витрати.
Недоліки вакуумних вимикачів: порівняно невеликі номінальні струми і струми відключення, можливість комутаційних перенапруг при відключенні малих індуктивних струмів.
7. автогазовий вимикачі
У автогазових вимикачах для гасіння дуги використовується газ, що виділяється з твердого газогенеруючого матеріалу дугогасильні камери. У системах електропостачання міст і промислових підприємств досить широко поширені вимикачі навантаження ВН-16; ВН-17 на 6 - 10 кВ з найпростішої дугогасительной камерою, що має вкладиші з органічного скла. Однак ці вимикачі не міг бути ввімкнені протягом ток КЗ, рівний току динамічної стійкості, і допускають порівняно малу кількість відключень номінального струму.
В даний час ці вимикачі модернізовані в серію ВН-10. Вони можуть забезпечуватися запобіжниками ПК-6 або ПК-10 для захисту від струмів КЗ, автоматичним пристроєм для відключення при спрацьовуванні запобіжника, приводом ПРА і заземлювальними ножами.
Переваги автогазових вимикачів: відсутність масла; невелика маса.
Недоліки: швидкий знос твердого дугогасітеля, щодо великий знос контактів або і розпад (у вимикачі УПС).
8. Елегазові вимикачі
2.9. синхронізовані вимикачі
Синхронізованим називається вимикач, контакти якого розмикаються в строго певний момент часу з випередженням моменту переходу, що відключається струму через нуль. Гасіння дуги в цьому випадку значно полегшується, так як кількість енергії, що виділяється в дузі, набагато зменшується.
У синхронізований вимикачі необхідно дуже точно подати імпульс на розмикання контактів, за (1 - 2) мс до переходу струму через нуль і створити дуже велику швидкість руху контактів, щоб до моменту нульового значення струму і згасання дуги відстань між контактами була достатньою для забезпечення необхідної електричної міцності проміжку і виключення можливості повторного запалювання дуги. Повний час відключення синхронізованого вимикача не перевищує одного періоду. Точність подачі імпульсу на відключення вирішується синхронизирующим пристроєм, а велика швидкість руху контактів - спеціальним приводом.
Синхронизирующие пристрої можуть працювати на різних принципах, але всі вони досить складні і вимагають точних напівпровідникових приладів зі стабільними характеристиками та іншої нової техніки. Функціональна схема синхронізованого вимикача показана на рис. 10.
Мал. 10. Функціональна схема синхронізованого вимикача
Синхронізуючий пристрій 1 після спрацьовування релейного захисту 2 посилає імпульс на відключення в блок 3. відключати пульс передається приводу 4, безпосередньо пов'язаного з рухомим контактом вимикача 5. Безпосередній зв'язок приводу з контакт забезпечує швидке розбіжність контактів, але вимагає ізоляції приводу, так як він знаходиться під високим потенціалом.
У деяких конструкціях швидке розбіжність контактів забезпечується вибухом порохового патрона, застосуванням индукционно-динамічних приводів, поєднанням приводу з вакуумними і повітряними вимикачами.
Синхронізовані надшвидкодіючі вимикачі забезпечують ряд переваг: підвищення динамічної стійкості роботи систем при КЗ, так як відключення забезпечується до першого переходу струму через нуль; збільшення терміну служби контактів вимикача, так як їм не доводиться відключати великих струмів; велику здатність, що відключає.
Однак, поки створення синхронізованих вимикачів пов'язано з багатьма технічними труднощами.