Игуменщев В.А., Олейников В.К., Патшин Н.Т. и др. Сборник лабораторных работ по курсу Электрические станции и подстанции систем электроснабжения

Подождите немного. Документ загружается.

висимости от способа гашения дуги:

1. Масляные (MB);

2. Воздушные;

3. Вакуумные;

4. Электромагнитные;

5. Элегазовые.

К особой группе относятся выключатели нагрузки, рассчитанные

на отключение токов нормального режима.

3. Многообъемные масляные выключатели

Первые масляные выключатели (MB) представляли собой бак

круглой, овальной или прямоугольной формы. Сквозь крышку бака

проходили изоляторы, на нижних концах которых закреплялись непод-

вижные контакты. Подвижные контакты размещались на токоведущей

траверсе, которая соединялась с приводным механизмом посредст-

вом изоляционной тяги. Бак заполнялся трансформаторным маслом

до определенного уровня, но так, что контактная система оказывалась

полностью погруженной в масло. Между маслом и крышкой находился

воздух при атмосферном давлении (воздушная подушка).

При отключении выключателя контакты размыкаются и между

ними возникают две дуги, включенные последовательно (Рис. 3.1). Под

действием высокой температуры дуги окружающее масло испаряется

и разлагается, образуя вокруг дуги газовый пузырь. Процесс газообра-

зования протекает быстро и бурно, так как масса масла обладает

большой инерцией, то давление в газовом пузыре

очень быстро по-

вышается и достигает большого значения (0,5 – 0,7) МПа.

По мере расхождения контактов длина дуг увеличивается и при

некоторой длине в один из моментов перехода тока через нуль дуги

гаснут. В таком выключателе масло служит не только дугогасящей

средой, но и изоляцией между разомкнутыми контактами.

Рассмотренный способ гашения дуги получил название простого

разрыва в масле.

Рис. 3.1. Схематичный эскиз многообъемного масляного выключателя

без специального устройства для гашения дуги:

1 – бак, 2 – крышка, 3 – неподвижные контакты, 4 – подвижные контакты, 5 –

высоковольтные вводы, 6-9 – приводной механизм, 10 – токоведущая травер-

са, 11 – отключающая пружина, 12 – воздушная подушка, 13 - изолирующий

цилиндр.

Бак MB может быть заземлен или изолирован от земли уста-

новкой его на изоляторы. Если бак заземлен, то масло является и

изоляцией между частями находящимися, под напряжением и за-

земленными. Такие выключатели называются баковые или многообъ-

емные MB.

Если бак МБ изолирован, то масло выполняет роль дугогасящей

среды и изоляции между разомкнутыми контактами одного полюса.

Такие выключатели называются MB с малым объемом масла (мало-

объемные или маломасляные).

С повышением номинальных напряжений, уровней токов КЗ ра-

бота MB с простым разрывом дуги становилась ненадежной. Для

улучшения работы и увеличения отключающей способности MB были

предложены специальные дугогасительные устройства (ДУ) или дуго-

гасительные камеры.

Простая дугогасительная камера представляет собой корпус из

металла с изолированными стенками или из специальной пластмассы

с высокой механической прочностью.

Встречается несколько типов дугогасительных камер. Камера

продольного дутья - камера, где поток перемещаемого дугогаситель-

ного вещества (масло, воздух и пр.) параллелен стволу дуги (Рис. 3.2 -

а, б, в).

Камера с истоком перемещаемого дугогасительного вещества

перпендикулярно оси ствола дуги называется камерой поперечного

дутья (Рис. 3.2 - д). Имеются также камеры смешанного дутья, где ука-

занные два типа камер совмещены (Рис. 3.2 г).

Рис. 3.2. Конструктивные схемы дугогасительных камер

масляных выключателей:

1 – неподвижный контакт, 2 – рабочий элемент дугогасителя, 3 - подвижный

контакт, 4 – неподвижный контакт.

Для гашения электрической дуги в современных масляных вы-

ключателях применяются ДУ, использующие принцип автодутья. Этот

принцип состоит в том, что после размыкания контактов возникающая

электрическая дуга разлагает масло с выделением газов, содержащих

до 70% водорода, в результате чего существенно повышается давле-

ние внутри ДУ (6-8 МПа) и организуется газомасляное дутье.

За счет разности давлений в камере и баке аппарата при движении

подвижного контакта создаются условия для выхода газов из ДУ через

определенные отверстия – дуговые щели в направлении вдоль дуги,

либо перпендикулярно столбу дуги.

Обычно в ДУ используется сочетание нескольких видов дутья, а

его интенсивность пропорциональна отключаемому току. При отклю-

чении малых токов давление газов может оказаться незначительным,

вследствие чего дутье будет неэнергичным, что ведет к затягиванию

гашения дуги. По этой причине некоторые ДУ с автодутьем дополня-

ются принудительный масляным дутьем, которое обеспечивает гаше-

ние малых токов. Высокое давление, развивающееся при горении дуги

воспринимается только стенками дугогасительной камеры, высокая

прочность которой легко достигается ввиду ее малых размеров.

В дугогасительной камере может быть один или несколько раз-

рывов дуги на полюс в зависимости от номинального напряжения вы-

ключателя. Чем выше напряжение, тем больше необходимо разрывов.

Так как баковые выключатели устанавливаются на открытых

РУ, то для подогрева масла при низких температурах предусматрива-

ется устройство для его подогрева, которое включается автоматиче-

ски при температуре воздуха ниже –15°С, Это необходимо, чтобы не

снижалась скорость перемещения подвижных частей выключателя

при увеличении вязкости масла. На некоторых выключателях имеется

льдоулавливающее устройство, предотвращающее всплытие замерз-

шего конденсата. Бак выключателя залит маслом и под крышкой дол-

жен быть некоторый объем воздуха (воздушная подушка), который при

сильном газообразовании и повышении давления в баке вытесняется

наружу через газоотводную трубу. Слой масла над дугогасительными

камерами должен быть достаточным, чтобы обеспечить надежное ох-

лаждение газов, образующихся в процессе отключения, до соприкос-

новения их с воздухом под крышкой. В противном случае может обра-

зоваться взрывоопасная смесь.

Многообъемные масляные выключатели изготовляются на токи

отключения до 50 кА и номинальные напряжения до ЗЗ0 кВ включи-

тельно. Наиболее распространенными выключателями ОРУ 35 – 220

кВ являются выключатели типа С-35, МКП-35, МКП-110, У-110, У-220.

На Рис. 3.3 показан разрез полюса (а) и дугогасительного уст-

ройства (б) масляного выключателя серии «У» на напряжение 110 кВ.

Основными частями выключателя являются: бак 1, траверса 2 с под-

вижными контактами 3, кинематически связанная с

приводным меха-

низмом 10, дугогасительное устройство 4, маслонаполненные вводы 8

с маслоуказателями 9, встроенные трансформаторы тока 7, внутриба-

ковая изоляция из древеснослоистого пластика 6, направляющая 5

тяги 11, несущей траверсу 2, устройство для подогрева масла 12 с

контактодержателем. Бак выполняется из листовой стали и закрыва-

ется массивной крышкой, на которой закреплены проходные изолято-

ры (высоковольтные вводы) и приводной механизм.

Внутри изоляторов проходят медные стержни, к нижним концам

которых с помощью держателей 13 прикреплены ДУ с шунтирующими

резисторами 21. На каждом полюсе два ДУ (Рис. 3.3 б). Каждое ДУ

состоит из корпуса 14, верхнего неподвижного контакта 15, промежу-

точного контакта 16, внутренних (левого и правого) подвижных контак-

тов 16, дугогасительных решеток 17 и внешнего подвижного контакта

20 дугогасительной камеры, соприкасающегося с подвижным контак-

том 3 (рис.1.3 а) траверсы 2 при включенном выключателе

;

изолиро-

ванной части 19 левого подвижного контакта 18 (рис.1.3 б).

При отключении сначала размыкаются контакты дугогаситель-

ной камеры (18-16 и 15-18) и отключаемый ток обрывается внутри ДУ.

После того, как дуга в камере погасла, выключатель размыкает сопро-

вождающий ток, протекающий через шунтирующее сопротивление 21,

внешними контактами траверсы непосредственно в баке (20-3). Шун-

тирующее сопротивление 21, (750 Ом на фазу) выполнено из нихром-

ной проволоки, которая уложена в канавке бакелитового цилиндра,

укрепленного сбоку гасительной камеры. В каждом ДУ по 2 разрыва,

т.е. на полюс получается 4 разрыва.

Рис. 3.3. Разрезы полюса (а) и дугогасительного устройства (б) масляного вы-

ключателя серии У-110:

1 - бак, 2 - траверса, 3 - подвижные контакты, 4 - дугогасительное устройство,

5 – направляющая, 6 - внутрибаковая изоляция из древеснослоистого пласти-

ка, 7 - встроенные трансформаторы тока, 8 - маслонаполненные вводы, 9 -

маслоуказатели, 10 -

привод, 11 - тяга траверсы, 12 - устройство для подогре-

ва масла, 14 - корпус ДУ, 15 - верхний неподвижный контакт, 16 - промежуточ-

ный контакт, 17 - дугогасительные решетки, 18-19 - подвижный контакт, 20 -

внешний подвижный контакт ДУ, 21 – шунтирующий резистор.

Подвижная система MB управляется приводом; при включении

привод вращает вал выключателя, это вращение преобразуется в

прямолинейное движение подвижных контактов 3 с помощью привод-

ного механизма 10. Отключающие пружины при включении сжимают-

ся. При замыкании контактов 3 и 20 они вместе с подвижными контак-

тами 18 двигаются вверх, 18 - правый замыкается с промежуточным

16, а 18 - левый – с верхним неподвижным контактом 15, далее они

двигаются все вместе до упора, который закреплен на крышке бака и

ограничивает ход траверсы.

В положении «включено» MB удерживается при помощи запи-

рающего устройства привода. Для отключения выключателя доста-

точно освободить запирающий механизм при этом подвижные контак-

ты под действием отключающих пружин, а также веса подвижных час-

тей перемещаются вниз.

Конструкция выключателей типа У-220 аналогична, но иначе ор-

ганизовано гашение дуги в ДУ (Рис. 3.4 - а, б). Выключатели на 220 кВ

имеют по две дугогасительные камеры с шестью парами разрывов на

фазу.

Камера представляет собой гетинаксовый цилиндр 8, внутри ко-

торого размещены подвижные и неподвижные дугогасительные кон-

такты. Для обеспечения дугостойкости на контакты приварены пла-

стинки из вольфрамосеребряной керамики.

По оси камеры проходит изолирующая штанга 2, на которой

смонтированы подвижные контакты 6 в виде трех контактных мос-

тиков, закрепленных с помощью пружины.

На внутренней боковой поверхности цилиндра установлены не-

подвижные контакты 5, располагаемые диаметрально один против

другого. При помощи внешних контактов 7 траверсы 9 штанга 2 с кон-

тактными мостиками при включении поднимается кверху и замыкают-

ся дугогасительные контакты (6 и 5); при отключении контакты

размыкаются под действием спиральной пружины 4, отжимающей

штангу книзу камеры, контактные пружины 4 обеспечивают нажатие в

контактах при включенном положении выключателя.

При отключении выключателя на каждом контактном мостике

образуются две дуги, из которых одна будет генерирующей, а вторая -

гасимой. Напротив контактов гасимой дуги в боковой стенке цилиндра

сделаны выхлопные отверстия 8. Под действием возникающих дуг

давление в камере повышается и через выхлопные отверстия 8 уст-

ремляется поток масла, который обдувает и гасит дугу, рас-

положенную против отверстия. Внешние контакты размыкается после

погасания дуг в ДУ.

Рис. 3.4. Дугогасительная камера выключателя У-220:

а) отключенное положение, б) включенное положение;

1 - высоковольтные вводы МВ, 2 - штанга, 3 - выхлопные отверстия, 4 -

пружина, 5 - неподвижные контакты, 6 - подвижные контакты, 7 - внешние кон-

такты, 8 – корпус ДУ.

Управление выключателями осуществляется с помощью приво-

дов. У выключателей 110 кВ привод общий для 3-х фаз, а в выключа-

телях 220 кВ на каждом полюсе устанавливается индивидуальный

привод. На Рис. 3.5 представлен общий вид выключателя серий У-110-

3000-40 с железобетонным фундаментом.

Рис. 3.5. Установка выключателя типа У-110 на сборных железобетонных

фундаментах:

1 – кран для спуска масла, 2 – привод ШПЭ-3, 3 – маслоуказатель, 4 - указатель

положения, 5 – предохранительный клапан, 6 – лаз для производства работ внут-

ри бака, 7 – лаз для производства работ под баком (по подогреву).

Трехполюсный выключатель типа С-35М-630-10 рассчитан на

напряжение 35 кВ и на номинальный ток отключения 10 кА. Каждый

полюс выключателя собран на отдельной крышке 2 и помещен в от-

дельный бак 6. Все полюса механически связаны между собой, смон-

тированы на общем сварном каркасе 3 и управляются одним приво-

дом, пружинным или электромагнитным. В каждом полюсе выключа-

теля крышка является основанием, к которому крепятся все осталь-

ные узлы (Рис. 3.6).

Рис. 3.6. Разрез полюса выключателя С-35М-630-10:

Крышки трех полюсов соединены между собой в один комплект

муфтами. Для отвода газов, образующихся при отключении, к торцам

крайних крышек присоединены газоотводы, а на муфтах между фаза-

ми установлены предохранительные клапаны, которые предупрежда-

ют образование в баках высокого давления при длительном горении

дуги. Внутренние стенки баков обшиты высокопрочным электрокарто-

ном 10. Маслом баки заполняются через отверстие в крышке, которое

закрывается пробкой с резьбой. Баки снабжены маслоуказателями и

маслоспускными кранами (13). Под крышкой каждого полюса установ-

лен приводной механизм, состоящий из системы рычагов, заключен-

ных в корпус 8. Механизм обеспечивает прямолинейное движение изо-

лирующей штанги 9, несущей подвижную дугогасительную камеру 5.

Механизмы всех трех полюсов .соединены тягами между собой и с