Подробно об элегазовых выключателях

При необходимости гашения нежелательной электрической дуги и аварийного разрыва цепи используют разные устройства. В высоковольтных сетях на практике часто прибегают к основанным на газовых смесях моделям. Такой принцип эксплуатирует элегазовый выключатель — приспособление для экстренного выключения.

Устройство и виды элегазовых выключателей

Эти системы предназначены для оперативного контроля состояния высоковольтных линий электропередач. Они очень похожи на масляные, но имеют иную рабочую среду — принцип действия основан на свойствах соединения газов вместо масла. В качестве среды используется SF6 (шестифтористая сера).

Преимущество элегаза — неприхотливость. Если масляным моделям требуется особый уход, периодическая замена масла и очистка, то элегазовые с такой проблемой не сталкиваются. Кроме того, газ долговечен: он не деградирует со временем и почти не вредит механическим элементам выключателя.

Физически SF6 — негорючий бесцветный и лишенный запаха газ. Он гораздо плотнее воздуха, а молекулярная масса в 5 раз превышает воздушную. Газ стоек ко внешним воздействиям и сохраняет характеристики: даже если в нем возникнет дуга и начнется распад, через некоторое время состояние смеси восстановится.

Элегазовые выключателя (далее ЭВ) бывают двух видов:

• баковый;
• колонковый ЭВ.

Колонковые ЭВ применяют в сетях 220 В, это стандартные однофазные выключатели. Они состоят из двух связанных между собой частей:

• дугогасительная;
• контактная часть.

Обе имеют одинаковые размеры и объем.

Баковые ЭВ меньше. В их состав входит один из видов, рассмотренных ниже приводов. Распределение привода идет на несколько фаз, благодаря чему устройство мягко изменяет уровень напряжения. Еще одно достоинство баковых — большая допустимая нагрузка, что достигается наличием встроенного трансформатора.

Привод здесь — одновременно и регулятор: он обеспечивает включение/разрыв потока электричества и поддержания электродуги. Выделяют следующие типы приводов ЭВ:

• пружинно-гидравлические (ППРГ);
• более простые пружинные (ППРМ).

Обычно привод монтируется на низкой опоре или у земли, чтобы обслуживающий персонал мог легко до него добраться и отрегулировать. Деталь состоит из:

• включающего механизма;
• устройства расцепления;
• фиксирующей защелки.

Пружинные надежны и устроены весьма просто, в них используется лишь несложная механика. При вводе в эксплуатацию устанавливается определенное сжатие пружины, а после смещения контрольного рычага происходит ее распрямление с дальнейшим размыканием контактов. Этот тип ЭВ часто служит стендом для презентаций поведения шестифтористой серы под действием электрического поля.

Пружинно-гидравлическое элегазовое оборудование имеет гидравлическое управление. Оно дороже, но эффективнее, поскольку способно самостоятельно менять позицию фиксатора.

Помимо конструкции, различают виды ЭВ по принципу прерывания электрической дуги:

• вращающие;
• воздушные (автокомпрессионные) ЭВ;
• продольного дутья;
• аналогичные предыдущему пункту, с разогревом газа.

Все внутренние компоненты ЭВ размещены в заполненной элегазом емкости. Контроль работы осуществляется дистанционно, с помощью электроники, или механическим способом вручную. Схема расположения всех компонентов типичного ЭВ:

Такие особенности приводят к довольно крупным габаритам приборов. Отметим, что сугубо ручное управление актуально для маломощных образцов, в других случаях прибегают к:

• механическому контролю;
• грузовому управлению;
• пружинному;
• электромагнитному способу;
• пневматическому.

Но практически везде предусмотрен аварийный ручной рычаг.

Электромагнитный привод нуждается во внешнем питании, поэтому такой ЭВ подключают к источнику тока на 220 В и 58 А. Система весьма надежна и успешно эксплуатируется в неблагоприятных условиях. У пневматического, рабочим узлом выступает цилиндр с поршнем. Действие сжатого воздуха обеспечивает высокую скорость срабатывания.

Принцип работы

Элегазовые выключатели выполняют свою функцию путем изолирования фаз газовой прослойкой. Получив сигнал на отключение электрооборудования, контакты размыкаются, образуется находящаяся в среде газа дуга. Электричество разлагает SF6, но дуга при этом слабеет за счет высокого уровня давления. Если же выключатель отрегулирован на малое давление, в действие вступают нагнетающие компрессоры. Также используют выравнивающие ток шунты.

Схема функционирования ЭВ:

Как уже указывалось, секрет заключен в рабочей среде — элегазе. Его молекулы легко связывают содержащиеся в SF6 электроны и производят отрицательные ионы. Иногда это свойство называют «электрической прочностью». У воздуха она, например, слабее почти в три раза. Кроме того, SF6 способен эффективно охлаждать.

Благодаря этому системы на его основе получили распространение в электротехники, например:

• в силовом трансформаторном оборудовании;
• распределительных устройствах;
• выключателях высокого напряжения;
• на соединяющих удаленные системы высоковольтных линиях электропередач.

В баковых образцах управление выполняется трансформаторами и входящими в схему приводами.

• 1 — модули из фарфора или полимеров.
• 2 — трансформаторы.
• 3 — бак с прибором гашения.
• 4 — газонаполненная камера.
• 5 — расположенный внизу привод (в данном случае гидравлический).
• 6 — рама из металла.
• 7 — клапан для добавления элегаза.

Пример

Рассмотрим механизм срабатывания: в качестве примера используем выключатель элегазовый LW36 китайского производства. Когда происходит отключение:

• встроенная пружина начинает действовать на подвижные элементы;
• последние опускаются;
• происходит размыкание контактов, за исключением дугогасящих;
• после размыкания дугогасительных создается дуга;
• нагретый газ переходит в тепловую камеру;
• далее отрабатывает обратный клапан;
• элегаз выходит из камеры в промежуток, электродуга гасится.

При гашении сравнительно слабого тока исходного давления рабочей камеры бывает мало, поэтому привлекается дополнительное из компрессионной емкости.

Преимущества и минусы элегазовых выключателей

Приборы обладают несомненными плюсами:

• универсальность. Их можно ставить в сетях с практически любым напряжением;
• неприхотливость — ЭВ работают даже в пожароопасных местах и сейсмоопасных зонах;
• скорость срабатывания. Элегаз реагирует на возникновение дуги за доли секунды, благодаря чему происходит почти моментальное обесточивание защищаемых устройств;
• долговечность. Газ не изнашивает соприкасающиеся с ним элементы, газовая смесь не деградирует и не нуждается в регулярной замене, а внешняя оболочка ЭВ прочна и хорошо защищает от неблагоприятных воздействий;
• работают и с переменным, и с постоянным высоким напряжением. Это выгодно отличает их от не способных функционировать в высоковольтных сетях вакуумных;
• взрыво- и пожаробезопасность;
• замкнутая рабочая среда — при срабатывании не происходит выхлопа вовне.

Но есть и обусловленные конструкцией недостатки:

• высокая стоимость. Элегазовый выключатель просто устроен, но сложен в производстве, синтез газовой смеси также довольно трудоемок и затратен;
• нельзя поставить в произвольном месте. Выключатели монтируются только на особый электрический щит или специально подготовленных фундамент;
• требовательность к температурным условиям — при низких температурах ЭВ неэффективны (но элегаз можно подогревать);
• для обслуживания требуются специфические навыки и оборудование;
• система с электромагнитным приводом нуждается в емком аккумуляторе.

Основной недостаток смеси — наблюдающийся при определенных условиях ее переход в жидкую фазу. Это происходит при некоторых соотношениях температуры и давления. Например, в холодных условиях (минус 40 градусов Цельсия) требуется давление не выше 0.4 МПа с плотностью газа ниже 0.03 килограмма на кубический сантиметр — что не обеспечивает должных характеристик. Поэтому на практике во избежание перехода в состояние жидкости элегаз подогревают.

Правила обслуживания элегазового выключателя

Обслуживание элегазовых выключателей регламентируется Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) 1.8.21.

При подключении системы следует проверить присутствие в баке минимального давления — без этого прибор сломается. Во избежание предупреждений конструкцией предусмотрена сигнализация, предупреждающая о критическом значении давления. Имеется также манометр для визуального контроля.

Шкаф привода содержит не позволяющие возникнуть конденсату на ответственных механизмах нагревательные элементы. Оператор ЭВ обязан следить за постоянной работой нагревателей и не допускать их выключения.

При осмотре ЭВ следует:

• проконтролировать состояние внешней защиты;
• убрать загрязнения при их наличии;
• устранить повреждения;
• выяснить и устранить причину нагрева контактов при наличии такового;
• если обнаружены посторонние шумы и треск — выявить их источник;
• проверить целостность металлической опорной рамы, поскольку она одновременно и часть контура заземления;
• снять показания манометра и сверить их с указанными производителем паспортными данными;
• проверить, исправны ли приборы управления и контроля, отремонтировать или заменить вышедшее из строя

При падении давления газа его запасы в камере пополняется.

Заключение

Элегазовые выключатели — довольно простые и эффективные приспособления, быстро и надежно размыкающие электрическую цепь. Благодаря характеристикам шестифтористой серы они эффективнее воздушных или масляных и нашли применение в энергосистемах высокого и сверхвысокого напряжения. Кроме того, газ не стареет со временем и не требует постоянного обслуживания — только пополнения при утечках, что в условиях должной эксплуатации случается редко. Современные модели обладают очень большими межревизионными сроками — вплоть до «пожизненной» гарантии на весь период службы, они взрыво- и пожаробезопасны.

Несмотря на обусловленную сложностью производства и высокими требованиями к качеству газовой смеси стоимость, набор эксплуатационных характеристик позволил ЭВ почти полностью вытеснить с рынка другие типы выключающих систем высокого и сверхвысокого напряжения. А постоянно ведущиеся в этом направлении разработки приводят к выпуску еще более надежных и компактных моделей: например, за рубежом уже массово переходят на небольшие комплектные электрораспределители с элегазовой изоляцией (КРУЭ) и ЭВ для открытых распределяющих комплексов с напряжением от 110 кВ.

МУ 34-70-016-82 Методические указания по наладке воздушных выключателей серии ВВБ напряжением 110-500 кВ

Тип документа: Нормативно-технический документ
Дата начала действия:
Опубликован:

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО НАЛАДКЕ ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ СЕРИИ ВВБ НАПРЯЖЕНИЕМ 110-500 кВ

Срок действия с 01.01.83
до 01.01.87*
__________________
* О дате окончания действия см. ярлык «Примечания». —
Примечание изготовителя базы данных.

РАЗРАБОТАНО Наладочным управлением треста «Электроуралмонтаж»

СОСТАВИТЕЛИ М.Е.Бабушкина, В.Д.Кациловский, Н.С.Тяжельников

УТВЕРЖДЕНО Производственным объединением по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей «Союзтехэнерго»

Заместитель главного инженера А.Д.Герр

1. ВВЕДЕНИЕ

Методические указания определяют объем и последовательность работ при наладке воздушных выключателей серии ВВБ. Методические указания составлены на основании технического описания и инструкции по эксплуатации воздушных выключателей серии ВВБ на напряжение 110-500 кВ завода-изготовителя с учетом опыта наладочных работ.

Методические указания предназначены для инженерно-технических работников наладочных организаций и могут быть использованы организациями, эксплуатирующими воздушные выключатели.

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Воздушные выключатели серии ВВБ выпускаются Ленинградским ПО «Электроаппарат». Типовые обозначения выключателей имеют следующую расшифровку:

Воздушные выключатели серии ВВБ предназначены для наружной установки в электрических сетях переменного тока 50 Гц с большим током замыкания на землю.

Выключатели нормального исполнения «У» предназначены для работы с температурой окружающей среды от -45 до +45 °С. В морозостойком исполнении «ХЛ» выключатели работают при температуре окружающей среды от -60 до +45 °С.

Высота установки выключателей над уровнем моря не должна превышать 1000 м.

Выключатели не предназначены для работы в атмосфере, содержащей большое количество токопроводящей пыли, химически активные газы и испарения.

Выключатели пригодны для работы в условиях гололеда при толщине льда до 20 мм и ветре скоростью до 15 м/с, а при отсутствии гололеда — при ветре скоростью до 40 м/с.

3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Технические данные выключателей серии ВВБ на напряжение 110, 220, 330, 500 кВ приведены в табл.1.

Номинальное напряжение, кВ

Номинальный ток отключения, кА

Номинальный ток, А

Номинальное давление воздуха, МПа

Допустимые пределы изменения рабочего давления воздуха, МПа

Минимальное давление, при котором обеспечивается АПВ, МПа

Число двух разрывных модулей на полюс

Время включения, не более, с

Время отключения, не более, с

Сброс давления при одном отключении, МПа

0,44

0,25

0,33

0,25

Емкость камер трех полюсов, л

Расход воздуха в цикле ОВО, л

Расход воздуха на вентиляцию, л/ч

Расход воздуха на утечки, л/ч

Примечание. Для номинальных давлений 2,0 МПа допустимая влажность воздуха не более 50%, для номинальных давлений 2,6 и 3,2 МПа — не более 25%.

4. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ВОЗДУШНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ НА НАПРЯЖЕНИЕ 220 кВ

Выключатели серии ВВБ для всех напряжений аналогичны по своей конструкции. Основным элементом выключателей является модуль, установленный на опорную изолирующую колонку. В зависимости от значения рабочего напряжения на выключателях устанавливается соответствующее количество модулей, включенных последовательно. На одной колонке обычно располагается не более двух модулей, механически и электрически связанных между собой.

Устройство модуля и работа выключателя рассмотрены на примере выключателя ВВБ-220 (рис.1).

Рис.1. Полюс выключателя ВВБ-220:

1 — основание; 2 — шкаф управления; 3, 10 — опорные изоляторы; 4, 11 — изоляционный воздухопровод; 5 — делительный конденсатор; 6 — нижняя дугогасительная камера; 7 — промежуточный опорный изолятор; 8 — токоведущая перемычка; 9 — верхняя дугогасительная камера; а, б, в, г — места расположения электродов при измерении переходных сопротивлений токоведущей системы

Выключатель состоит из трех полюсов и распределительного шкафа. Управление выключателем пополюсное и трехполюсное и осуществляется электромагнитами включения и отключения, установленными в шкафу управления каждого полюса выключателя.

Пополюсное управление осуществляется при раздельном питании электромагнитов отдельных полюсов, трехполюсное — при параллельном питании электромагнитов.

Кроме электрического управления на выключателях 110-220 кВ имеется ручное пневматическое управление на отключение выключателя.

Основанием полюса служит рама 1. На ней установлены опорные изоляторы 3 и 10, на которых смонтированы две гасительные камеры 6 и 9 с промежуточным изолятором 7. Каждая камера снабжена двумя делительными конденсаторами 5. Конденсаторы предназначены для равномерного распределения напряжения по разрывам в отключенном положении выключателя. К раме подвешен шкаф управления полюсом выключателя 2.

Внутри фарфорового опорного изолятора 3 и в промежуточном изоляторе 7 проходят два стеклопластиковых изоляционных воздухопровода, один из которых 11 служит для постоянной подачи воздуха в гасительную камеру, другой 4 для импульсной подачи воздуха при отключении и сброса воздуха при включении.

В шкафу управления размещены элементы пневматического и электрического управления полюсом (рис.2, см.вклейку): система клапанов управления, вспомогательный резервуар сжатого воздуха, электромагниты управления, сигнальные блокконтакты с пневмоприводом, сборки зажимов, устройство световой сигнализации положения выключателя, указатель вентиляции, электроподогреватели и манометр, показывающий давление воздуха при отключенном положении выключателя.

Рис.2. Электропневматическая схема элемента полюса выключателя BВБ-220:

— воздухопровод постоянного давления;

— воздухопровод управления;

— воздухопровод вентиляции;

— линии связи вторичной коммутации;

— выхлопной клапан;

— места регулирования;

1 — дополнительный резервуар; 2 — промежуточный клапан цоколя; 3 — указатель продувки; 4 — клапан управления цоколя; 5 — клапан продувки обратный; 6 — обратный клапан; 7, 22 — изоляционные воздухопроводы постоянного давления; 8 — опорный изолятор; 9 — выхлопной клапан; 10 — клапан управления нижней дугогасительной камеры; 11 — пружина поршня дутьевого клапана; 12 — поршень дутьевого клапана; 13 — перепускной золотник; 14 — запирающая шайба; 15 — пружина шайбы дутьевого клапана; 16 — дутьевой клапан; 17 — поршень механизма траверсы, 18 — токоведущий стержень ввода; 19 — механизм траверсы; 20 — траверса; 21 — промежуточный опорный изолятор; 23 — клапан управления верхней дугогасительной камеры; 24, 43, 49, 52, 61 — дроссельные втулки; 25 — верхняя дугогасительная камера; 26 — делительный конденсатор; 27 — шунтирующее сопротивление; 28 — неподвижный сопровождающий контакт; 29 — подвижный сопровождающий контакт; 30 — защелка; 31 — клапан управления сопровождающего контакта; 32, 53 — регулировочные иглы; 33 — распределительный клапан управления; 34, 44 — воздухопроводы; 35 — промежуточный клапан; 36 — дроссельная шайба; 37 — фарфоровая покрышка ввода; 38 — эпоксидный ввод; 39 — неподвижный контакт; 40 — держатель неподвижного контакта; 41 — сопло; 42 — нижняя дугогасительная камера; 45 — блок-контакт СБК; 46 — привод СБК; 47 — пусковой клапан отключения; 48 — пусковой клапан включения; 50 — электромагнит включения; 51 — электромагнит отключения; 54 — пружина сопровождающего контакта, 55 — контактный нож; 56 — крышка; 57 — шплинт 5х45; 58 — гайка; 59 — шайба 35х45х3; 60 — гайка М18х21,5

Дугогасительная камера имеет два главных и два вспомогательных контакта. Главные контакты зашунтированы сопротивлениями 27, служащими для снижения скорости восстанавливающегося напряжения. Вспомогательные контакты отключают ток, протекающий через шунтирующие сопротивления.

Контактная система, состоящая из траверсы 20 с контактными ножами 55 вместе со своим механизмом 19 и дутьевым клапаном 16 встроена в стальной резервуар камеры.

В горловинах резервуара на резиновых уплотнениях установлены эпоксидные вводы 38, наружная часть которых защищена от атмосферных воздействий полыми фарфоровыми изоляторами 37. Токоведущий стержень 18 свободно вставлен в отверстие эпоксидного ввода и закреплен в нем посредством уплотненного опорного фланца и нажимной гайки, навинченной на имеющуюся на стержне резьбу. Для повышения электрических характеристик ввода в нем установлен эпоксидный экран с закругленными краями и металлизированной поверхностью, электрически соединенной с горловиной резервуара.

На фланце токоведущего стержня укреплено шунтирующее сопротивление 27, представляющее собой спираль из проволоки с большим омическим сопротивлением, намотанную тороидально на эпоксидный цилиндр и залитую эпоксидным компаундом.

Неподвижные главные контакты 39, укрепленные с помощью контактодержателей 40 на фланце токоведущего стержня ввода, имеют по пять пар контактных пальцев, собранных в медном корпусе, прикрытом вместе с пальцами стаканом, являющимся при гашении дуги одним из электродов.

Подвижные главные контакты — ножи 55 установлены на траверсе 20. Для экранировки контактных ножей в отключенном положении, улучшения условий переброса дуги и формирования воздушного потока при отключении на корпусе дугогасительного устройства установлены сопла 41, соединенные между собой двумя медными шинами.

Неподвижные сопровождающие подпружиненные контакты 28 укреплены на боковых втулках шунтирующих сопротивлений. Подвижные сопровождающие контакты 29 вмонтированы в бобышки, вваренные в стенку резервуара (в нижней его части). Эти контакты состоят из полых «свечей» с контактными наконечниками — соплами.

Нажатие контактов осуществляется пружинами 54. Каждый подвижный сопровождающий контакт имеет свой управляющий клапан 31 и фиксирующий механизм с защелкой 30, удерживающей его от самовключения при аварийном снижении давления сжатого воздуха в дугогасительных камерах.

4.2. Принцип работы выключателя

Представление о работе выключателя дает электропневматическая схема, приведенная на рис.2. Схема соответствует отключенному положению выключателя.

Для включения подается командный импульс на электромагнит включения 50, который открывает пусковой клапан включения 48. При открытии клапана 48 воздух из полости обратного клапана 6 и полости «а» над поршнем промежуточного клапана 2 сбрасывается в атмосферу. Промежуточный клапан 2 обеспечивает сброс воздуха из полости «б» над поршнем клапана управления 4.

Клапан управления 4 перекрывает доступ воздуху из резервуара 1 в воздухопровод управления 44 и обеспечивает сброс сжатого воздуха в атмосферу из воздухопровода 44 и из-под поршня клапана 35. Клапан 35 сбрасывает в атмосферу сжатый воздух из-под поршня клапана 33, который, в свою очередь, сбрасывает сжатый воздух из-под поршней клапанов 10 и 23, расположенных соответственно на нижней и верхней камерах. Происходит одновременное срабатывание системы клапанов и механизмов обеих камер.

Устройство верхней и нижней камер идентично, поэтому в дальнейшем процессы включения и отключения будут рассматриваться на примере нижней камеры.

Клапан 10 обеспечивает сброс в атмосферу сжатого воздуха из полости «в» под поршнем 12 дутьевого клапана и из полости «д» под поршнем механизма траверсы 17 через полый шток.

При этом за счет разности давлений под поршнем и над поршнем 17 контактная система идет на включение. Ролики фиксатора переходят через выступ на штоке, подвижные контакты (ножи) 55 входят в неподвижные контакты 39. Одновременно через золотники 13 сжатый воздух сбрасывается из полости «г» и запирающая шайба 14 под действием пружины 15 перемещается к поршню 12.

При закрытии клапана управления 4 одновременно обеспечивается сброс сжатого воздуха из-под поршня привода СБК 46. Блок-контакты 45 переводятся в положение, соответствующее включенному положению выключателя.

Выключатель включен и подготовлен к операции отключения.

Путь тока при включенном положении выключателя: пластина контактная нижней камеры — токоведущий стержень ввода 18 — держатель неподвижного контакта 40 — неподвижный контакт 39 — траверса 20 с подвижными контактами (ножами) 55 — неподвижный контакт — держатель-стержень ввода — пластина контактная и перемычка на верхнюю камеру, где аналогичные элементы.

Включение сопровождающих контактов происходит с запаздыванием по отношению к моменту замыкания главных контактов. При сбросе воздуха из полостей «в» и «г» и отлипании шайбы 14 сбрасывается воздух из-под поршня клапана управления сопровождающего контакта 31.

Поршень сопровождающего контакта 31 перемещается под действием своей пружины, открывая доступ сжатому воздуху из резервуара в полость «е» под клапан подвижного контакта 29. Давление по обе стороны клапана выравнивается и контакт под действием пружины идет на включение.

Для отключения выключателя подается командный импульс на электромагнит отключения 51. Электромагнит открывает пусковой клапан 47, и сжатый воздух из резервуара 1 по воздухопроводу через обратный клапан 6 поступает в полость «а» над поршнем промежуточного клапана 2. Клапан 2 открывается, отсекая атмосферу и обеспечивая доступ сжатому воздуху в полость «б» над поршнем клапана 4.

Клапан 4, срабатывая, отделяет импульсный трубопровод 44 от атмосферы, обеспечивая поступление сжатого воздуха из резервуара 1 под поршень клапана 35. Клапан 35 открывает доступ сжатому воздуху в полость под поршнем клапана 33, одновременно отсекая эту полость от атмосферы. Срабатывая, клапан 33 связывает полости под поршнем клапанов 10 и 23 через соответствующие воздухопроводы с резервуаром. При срабатывании эти клапаны подают воздух в полости «в» под поршнем дутьевых клапанов 12 (клапан 10 в нижнюю дугогасителъную камеру, клапан 23 в верхнюю).

Поршень 12 под действием разности давлений перемещается, сжимая пружины 11 и 15, и ведет запирающую шайбу 14 со встроенными в нее резиновыми уплотнениями и золотниками.

Движение поршня через полый шток передается тарелке дутьевого клапана 16, поршню механизма траверсы 17 и через шток траверсе 20 с ножевыми контактами 55.

Контакты размыкаются, и между ними возникает дуга. Ход ножей в пальцевых контактах (от начала хода до размыкания контактов) составляет 14 мм. Необходимо отметить, что ход поршня 12 меньше необходимого хода траверсы и главных контактов.

В конце хода поршень 12 вместе с шайбой 14 садится на седло, перекрывая выход в атмосферу из полости «г». Дутьевой клапан открыт. Дальнейшее перемещение траверсы со штоком и своим поршнем происходит по инерции и под действием силы пружины фиксатора положения главных контактов.

В то же время сжатый воздух перетекает из полости «в» под поршнем дутьевого клапана в полость «г» над поршнем через регулируемое перепускное отверстие в поршне 12, закрытое иглой 32, и через шлицы в корпусе дутьевого клапана. Когда давление в полости «г» достигает давления обратного трогания, поршень под действием пружины 11 возвращается в исходное положение и дутьевой клапан 16 закрывается.

Таким образом, регулировочная игла 32 дает возможность изменять время, в течение которого дутьевой клапан 16 находится в открытом положении, и зависящую от этого времени величину сброса воздуха при операции отключения. Следует отметить, что открытие дутьевого клапана происходит раньше, чем размыкаются контакты и образуется дуга.

Таким образом обеспечивается интенсивное дутье в момент возникновения дуги и происходит переброс дуги с пальцев и ножей 55 в сопло 41. Перебросу дуги в сопло способствуют и электродинамические силы токоведущего контура. Дуга устанавливается между противоэлектродом и концом стакана и гаснет при переходе тока через нуль.

В конце хода шток с поршнем 17 садится на уплотнение в стакане и запирается роликовым пружинным фиксатором. Энергия подвижных частей поглощается пневматическим демпфером (поршень перемещается внутри цилиндра с отверстиями на боковой поверхности).

В отключенном положении выключателя сжатым воздухом заполнены полость изоляционной трубы управления 44, полость «в» под поршнем 12, полость «г» над поршнем дутьевого клапана 12 и полость «д» под поршнем механизма траверсы 17. Шайба 14 остается на седле корпуса и перекрывает выход сжатого воздуха в атмосферу. Отключение сопровождающих контактов происходит с запаздыванием по отношению к отключению главных контактов.

После того, как шайба 14 перекроет выход в атмосферу из полости «г», сжатый воздух начинает поступать под поршень клапана 31, который перекрывает доступ сжатому воздуху из резервуара в полость «е» и сообщает ее с атмосферой. При этом подвижный контакт 29 за счет разности давлений над и под поршнем сопровождающего контакта идет на отключение до упора клапана на седло.

При размыкании вспомогательных контактов образуется дуга отключения. Под действием потока сжатого воздуха, проходящего через полый подвижный контакт, дуга гаснет.

При подаче воздуха в импульсный трубопровод во время операции отключения часть воздуха попадает под поршень привода СБК 46, который переводит блок-контакты 45 в положение, соответствущее отключенному положению выключателя. В конце каждой операции сигнально-блокировочные контакты снимают команду с электромагнитов управления.

На рис.3, 4 (см. вклейку) приведены электропневматические схемы выключателей ВВБ-110, ВВБ-330 и ВВБ-500. Конструкция и принцип действия их, за исключением нескольких элементов, подобны выключателю ВВБ-220 (см. рис.2) и рассмотрены дальше.

Элегазовые выключатели 110 кВ

Элегазовый выключатель — это разновидность высоковольтного выключателя, коммутационный аппарат, использующий элегаз в качестве среды гашения электронной дуги; предназначенный для оперативных подключений и отключений индивидуальных цепей или электрооборудования в энергосистеме.

Рисунок 1 – Схема элегазового выключателя

Элегазовые выключатели начали усиленно разрабатываться с 1980 г. и имеют большие перспективы при напряжениях 110…1150 кВ и токах отключения до 80 кА. В технически развитых странах элегазовые выключатели высокого и сверхвысокого напряжения (110-1150 кВ) практически вытеснили все другие типы аппаратов.

Элегазовые выключатели высокого напряжения выполняют работу за счет изоляции фаз друг от друга посредством элегаза. Когда срабатывает уведомление о том, что нужно отключить электрооборудование, контакты некоторых камер (если аппарат колонковый) размыкаются. Таким способом, встроенные контакты образуют дугу, которая помещена в газовую среду. Она разлагает газ на разные компоненты, но при этом и сама уменьшается из-за высокого давления в емкости.

В процессе использования элегазового выключателя выполняются циклы подключения и отключения коммутационного аппарата. При различных дейсвий с выключателем в режимных целях, в большинстве случаев, ток отключения располагается в границах обозначенных значений. Количество потенциально возможных операций зависимо от тока отключения устанавливает изготовитель. Для того, найти суммарное число операций отключения, существенно нужно пользоваться особой диаграммой взаимосвязи, которую можно найти в паспорте выключателя. Чем больше ток, тем меньшее количество возможных циклов включения/отключения элегазового выключателя.
Выключатель специализирован для установки в ОРУ 110кВ, так как его номинальное рабочее напряжение – 126кВ. Выключатель делает работу в согласовании с заявленными производственным изготовителем при условиях:

• установки на возвышенности над ярусом морского побережья не больше тысячи м-ов;
• температуры окружающей среды от -350 С до +400 С;
• установки в согласовании с необходимыми условиями завода-изготовителя;

Элегазовые выключатели различают

• колонковые
• баковые

2 Колонковые выключатели

Колонковый элегазовый выключатель – такое приспособление с автокомпрессией в положении удовлетворить подходящую коммутационную способность всех условиях переключения. Выключатель сделан в колонковом трёхполюсном выполнен с совместной рамой для полюсов и привода. Устройство оснащёно: аппаратом соблюдения порядка плотности элегаза с контактами для предупредительной сигнализации о понижении давления и воспрещения пользоваться выключателем, указателями местоположения «ON — OFF» выключателя и расположения пружин, счётчиком процедур вмешательства, предохранительными клапанами для сбрасывания лишнего давления, манометром соблюдения порядка давления в аппарате, платформами заземления. Шкаф управления имеет герметичную пыле — влагоустойчивую конструкцию с подогревом.

Рисунок 2 – Конструкция колонкового выключателя

3 Баковые выключатели

Элегазовые баковые выключатели – могут быть использованы на подстанциях ОРУ типа классов напряжения 35-220 кВ для осуществления коммутации переходных процессов в энергосистемах, т.е. претворения процедур подключения и отключения индивидуальных цепей при ручном либо автоматическом управлении. Они делаются в трёхполюсном либо однополюсном выполнении. Полюсы коммутационного аппарата, с одноразрывными дугогасительными устройствами и высоковольтными вводами, покрытой горячим цинком и поставлены на опорной раме. Управление данным аппаратом исполняется пружинным приводом. Выключатель в однополюсном выполнении (один пружинный привод на каждый полюс) имеет схему управления, которая дает возможность (с пульта управления) при поддержки электромагнитовоперировать 3 – мя полюсами единовременно либо всяким полюсом отдельно в зависимости от схемы блокировки, управления, сигнализации и релейной защиты.

Преимуществами баковых элегазовых выключателей со встроенными трансформаторами тока перед комплектными наборами «колонковый элегазовый выключатель плюс отдельно стоящий трансформатор тока» являются: повышенная сейсмостойкость, наименьшая площадь отчуждаемой местности территорий подстанции. Также наименьший объем запрашиваемых фундаментных трудовых функций при постройки подстанций, усиленная защищенность состава кадров подстанции (дугогасительные устройства расположены в заземленных металлических резервуарах), вероятность осуществления применения обогрева элегаза при использовании в областях с прохладным климатом.

4. Принцип гашения дуги

Успехи в разработках элегазовых выключтаелей откровенно оказали значительное воздействие на введение в эксплуатационную деятельность компактно размещенных на небольшой территории открытых распределительных устройствах размещенных на открытом воздухе, закрытых распределительных устройствах – размещенных в помещении и элегазовых комплектно распределительных устройствах. В элегазовых выключателях могут использоваться, разные методы гашения дуги зависимо от номинального напряжения, номинального тока отключения и объективных оценок энергосистемы (а также различных электроустановок).

В элегазовых дугогасительных устройствах , в сравнение от воздушных дугогасительных устройств, при гашении дуги истечение газа через сопло происходит не в воздушную среду, а в скрытный в себе объем камеры, наполненный элегазом при условно сравнительно маленьком лишнем давлении.

По методике гашения электрической дуги при выключении различают последующие элегазовые выключатели:

• Автокомпрессионный элегазовый коммутационный аппарат , где существенно нужный крупно масштабный расход элегаза через сопла компрессионного дугогасительного устройства создается по ходу подвижной системы выключателя (автокомпрессионный выключатель с одной ступенью давления).
• Элегазовый выключатель с электромагнитным дутьем, в котором гашение дуги в дугогасительном устройстве гарантируется вращением её по кольцевым контактам под воздействием магнитного поля, формируемого отключаемым током.
• Элегазовый выключатель с камерами низкого и высокого давления, в каком принцип снабжения газового дутья через сопла в дугогасительном аппарате аналогичен воздушным дугогасительным устройствам (Элегазовый выключатель с 2 – мя ступенями давления).
• Автогенерирующий элегазовый выключатель, где очень важный крупномасштабный расход элегаза через сопла дугогасительного устройства формируется за счет подогрева и увеличения давления элегаза дугой отключения в специально подготовленной камере (автогенерирующий элегазовый выключатель с одной ступенью давления).

5. Достоинства и недостатки

Учитывая вышеупомянутое, между плюсами выключателей элегазового типа можно отметить следующее:

• возможность установки в электроустановках как закрытого, так и открытого выполнения буквально всех классов напряжения;
• отмечается простота и надежность конструкции в эксплуатации;
• высокая интенсивность скорости срабатывания;
• низкие динамические нагрузки на фундаментные опоры;
• неплохая отключающая способность;
• небольшие габаритные пропорции и сумма веса;
• наличие в приводе автоматического управления двух ступеней обогрева;
• большой коммутационный ресурс контактной системы;

Недостатки элегазовых выключателей:

• требуется более внимательное отношение к использованию и учету элегаза;
• высокие необходимые условия к качеству элегаза;
• необходимость специально подготовленных устройств для заполнения, перекачки и фильтрации элегаза;
• относительно высокая стоимость элегаза;
• сложность и накладность изготовления — при производственном изготовлении неизбежно нужно соблюдать высокоё качество аппарата;
• дороговизна конструкции и второстепенных элементов;
• при выводе из строя выключателя в режиме ЧП, починка данного аппарата может быть не актуальной.

6. Технические характеристики

В таблице приведены технические характеристики выключателей ВГТ — 110 кВ.

Таблица 5.1 – Основные технические данные выключателя ВГТ — 110 кВ

Параметр	Допустимое значение
Номинальное напряжение	110 кВ
Время отключения	0,035 с
Номинальный ток	2500 А
Рабочее напряжение (максимальное)	126 кВ
Максимальный ток отключения	40 кА
Пауза при АПВ	0,3 с
Ток КЗ (максимальный)	100 кА
Время протекания тока КЗ	3 с
Утечка элегаза за 12 месяцев	0,8 %
Напряжение подогревательных устройств	220 В
Тип привода	Пружинный
Длина пути утечки	270 см
Масса элегаза	6,3 кг
Количество приводов	1
Масса выключателя	1700 кг
Срок до планового ремонта	12 лет
Срок эксплуатации	25 лет

Вывод:

выключатель использующий элегаз в качестве среды гашения электронной дуги, очень распространен на ОРУ и ЗРУ, без них не обходиться почти ни одна подстанции в мире. Их надежность и высокие технические характеристики дают понять, почему они так популярны в энергосистеме. В целом это оптимальный коммутационный аппарат в ценовой категории, и надежности по сравнению с воздушными, масляными и маломасляными высоковольтными выключателями.

Ссылки

1. ГОСТ 19431-84 «Энергетика и электрификация. Термины и определения»
2. Б.Н.Неклепаев «Электрическая часть электростанций и подстанций »; 2-е издание, переработанное и дополненное, 1980 г.

Источник https://profazu.ru/elektrooborudovanie/puskateli-rele/elegazovyj-vyklyuchatel.html

Источник https://library-full.nadzor-info.ru/doc/63532

Источник https://electricps.ru/sf6breakers

Источник