Предохранитель

Предохранитель – это коммутационный аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи разрушением специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока превышающего определенное значение.
В большинстве предохранителей отключение цепи происходит за счет расплавления плавкой вставки, которая нагревается протекающим через нее током защищаемой цепи. После отключения цепи необходимо заменить перегоревшую вставку на исправную. Эта операция производится вручную или автоматически заменой всего предохранителя.
Предохранитель включается последовательно в защищаемую цепь (рис. 1), для создания видимого разрыва используются неавтоматический выключатель (рубильник). Основными элементами предохранителя являются корпус, плавкая вставка (плавкий элемент), контактная часть, дугогасительное устройство и дугогасительная среда.
РИС.1
Предохранители изготавливаются на напряжение переменного тока 36, 220, 380, 660 В и постоянного тока 24, 110, 220, 440 В. Предохранители характеризуются номинальным током плавкой вставки, т.е. током, на который рассчитана плавкая вставка для длительной работы. В один и тот же корпус предохранителя могут быть вставлены плавкие элементы на различные номинальные токи, поэтому сам предохранитель характеризуется номинальным током предохранителя (основания), который равен наибольшему из номинальных токов плавких вставок, предназначенных для данной конструкции предохранителя.
Предохранители до 1 кВ изготовляются на номинальные ток идо 1000А. В нормальном режиме тепло, выделяемое током нагрузки в плавкой вставке, передается в окружающую среду и температура всех частей предохранителя не превышает допустимую. При перегрузках или КЗ температура вставки увеличивается и она расплавляется. Чем больше протекающий ток, тем меньше время плавления.
Чтобы уменьшить время срабатывания предохранителя, применяются разные вставки из разных материалов, специальной формы, а также используется металлургический эффект.
Наиболее распространенными металлами плавких вставок являются: медь, цинк, алюминий, свинец и серебро.
Наибольший ток, который плавкий предохранитель может отключить без каких либо деформаций и повреждений называется предельным током отключения.
Предохранители с закрытыми разборными патронами без наполнителя типа ПР-2 (рис. 2) изготовляются на 220 и 500 В, номинальные токи 100-1000 А; предельно отключаемые токи при напряжении 380 В и cos j ³ 0,4 составляет 6-20 кА. РИС.2
Патрон предохранителя ПР-2 на токи 100А и выше состоит из толстостенной фибровой трубки 1, на которую плотно насажены латунные втулки 3, предотвращающие разрыв трубки. На втулки навинчиваются колпачки 4, которые закрепляют плавкую вставку 2, привинченную к ножам 6 до установки ее в патрон. Для предотвращения поворота ножей предусмотрена шайба , имеющая паз для ножа.
Патрон вставляется в неподвижные контактьные стойки, укрепленные на изоляционной плите. Необходимое контактное нажатие обеспечивается кольцевой или пластинчатой пружиной.
Предохранители насыпные типа ПН-2. ( Рис.3) широко применяются для защиты силовых цепей до 500 В переменного и 440 В постоянного тока и выполняются на номинальные токи 100-600 А.
Фрафоровая, квадратная снаружи и круглая внутри, трубка 1 имеет 4 резьбовых отверстия для винтов, с помощью которых крепится крышка 4 с уплотняющей прокладкой 5. Плавкая вставка 2 приварена электроконтактной точечной сваркой к шайбам врубных контактных ножей 3. Крышки с асбестовыми прокладками герметически закрывают трубку. Трубка заполнена сухим кварцевым песком 6ю Плавкая вставка выполнена из одной или нескольких медных ленточек толщиной 0,15-0,35 мм и шириной до 4 мм. На вставке сделаны прорези 7, уменьшающие сечение вставки в 2 раза. Для снижения температуры плавления вставки используется металлургический эффект – на полоски меди напаяны шарики олова 8. Температура плавления в этом случае не превышает 475 0С
РИС. 3
Лабораторная работа №2. Изоляторы и токопроводы.
Различают изоляторы следующих видов: опорные, подвесные и проходные. Изоляторы должны отвечать ряду требований, определяющих их электрические и механические характеристики, в соответствии с назанчением и номинальным наппряжением, а также загрязненностью воздуха в районе установки.
Опорные изоляторы предназначены для изоляции и крепления шин или оковедущих частей аппаратов на заземленных металлических или бетонных конструкциях, а также для крепления проводов воздушных линий на опорах. Их можно разделить на стержневые и штыревые.
Опорные стержневые изоляторы для внутренней установки серии ИО изготовлят для номинальных напряжений от 6 до 35 кВ. Они имеют фарфоровое коническое тело с одним небольшим ребром ( Рис.1).
РИС.1
Снизу и сверху предусмотрены металлические детали ( армировка ) для крепления изолятора на основании и крепления проводника на изоляторе. Высота фарфорового тела определяется номинальным напржением.Диаметр тела и вид армировки определяются минимальной разрушающей нагрузкой: чем больше последняя, тем прочнее должен быть укреплен изоляор на основании. Изоляторы рассчитанные на значительную механическую нагрузку, имеют снизу квадратные фланцы с отверстиями для болтов, а сверху – металлические колпаки с нарезными отверстиями для крепления шинодержателя и проводника. Элементы арматуры охватывают тело изолятора и соединены с фарфором цементным составом.
Изоляторы серии ИО изготовляют с минимальной разрушающей нагрузкой от 3,75 до 30 кН.
Опорные штыревые изоляторы серии ОНШ также предназначены для наружной установки. Они имеют фарфоровое тело с далеко выступающими ребрами ( крыльями ) для защиты от дождя. Длина пути тока утечки по поверхности диэлектрика значительно больше соответствующего пути тока утечки по изолятору предназначенному для внутренней установки.
Проходные изоляторы предназначены для проведения проводника сквозь зазаемленные кожухи трансформаторов и аппараттов, стены и перекрытия зданий.
Подвесные изоляторы предназначены для крепления многопроволочных проводов к опорам воздушных линий и РУ. Их конструируют так, чтобы они могли противостоять растяжению.
ТОКОПРОВОДЫ.
Представляют собой относительно короткие элекрические линии ( как правило от нескольких метров до нескольких сотен метров) с жесткими или гибкими проводниками, укрепленными на опорных или подвесных изоляторах, предназначенные для соединения электрических машин, трансформаторов и электрических аппаратов в пределах станции, подстанции, РУ.
Коммутационные аппараты до 1000 В.
Неавтоматические выключатели.
Неавтоматические выключатели предназначены для отсоединения отдельных обесточенных частей от напряжения или для ручного включения и отключения электрической цепи в нормальных режимах при токах, не превышающих 0,2-1 номинального тока выключателя. К ним относятся неавтоматические выключатели рубящего типа (рубильники) и пакетные выключатели и переключатели.
Переключатель – это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для переключения электрических цепей.
В распределительных устройствах до 1 кВ и в слаботочных цепях автоматически широкое применение получили пакетные переключатели и выключатели, заменившие старую конструкцию рубильников рис.4.17.
Пакетные выключатели и переключатели серий ПВ и ПМ выпускаются одно-, двух- и трехполюсными на номинальные токи 20- 400 А постоянного тока при напряжении 220В и 63-250 А переменного тока при напряжении 380В. Наибольшая частота отключений в час – 300.
Пакетные выключатели не обеспечивают видимого разрыва цепи, поэтому в некоторых цепях устанавливают рубильники.
Рубильник предназначен для ручного включения и отключения цепей постоянного и переменного тока выше 1 кВ. По конструкции различают одно-, двух- и трехполюсные рубильники.
Важной частью рубильника являются контакты. Обычно применяются линейные контактные рубящего типа, нажатие в которых обеспечивается специальными стальными пружинами.
Гашение дуги постоянного тока (до 75А) происходит за счет ее механического растягивания. При больших токах гашение дуги осуществляется за счет ее перемещения электродинамическими силами взаимодействия, причем, чем короче нож, тем больше силы взаимодействия между дугой и деталями рубильника, что повышает отключающую способность рубильника.
Гашение дуги переменного тока осуществляется за счет околокатодной электрической прочности (150-250 В), имеющей место при переходе тока через нуль. Длина ножа в рубильниках переменного тока выбирается по механическим условиям.
Автоматические выключатели
Автоматические выключатель предназначен для коммутации цепей при аварийных режимах, а также нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей.
Автоматические выключатели изготовляют для цепей переменного до 1000 В и постоянного тока до 440 В одно-, двух-, трех- и четырехполюсные на номинальные токи от 6,3 до 6300 А.
Автоматические выключатели имеют реле прямого действия, называемые расцепителями, которые обеспечивают отключение при перегрузках, КЗ, снижении напряжения. Отключение может происходить без выдержки времени или с выдержкой.
Автоматические выключатели изготавливают с ручным и двигательным приводом, в стационарном или выдвижном исполнении.
Основные элементы автоматического выключателя представлены на рис.4.27.
При номинальных токах 630 А контактная система одноступенчатая, т. е. Контакты выполняют роль главных и дугогасительных.
При отключении сначала размыкаются главные контакты и весь ток переходит на дугогасительные контакты. На главных контактах дуга не образуется.
Дугогасительные камеры выполняются со стальными пластинами и лабиринто-щелевыми. Втягивание дуги в камеру осуществляется магнитным дутьем. Материал камеры должен обладать высокой дугостойкостью.
В современных выключателях применяют полупроводниковые расцепители, которые обеспечивают более высокую точность срабатывания по току и времени.
Автоматические выключатели серии А3700 на токи 160-630 А и напряжение переменного тока до 630 В, постоянного до 440 В выпускаются в пластмассовом корпусе с изолирующими перегородками между полюсами.
Автоматические выключатель серии « Электрон» (Э) изготовляются для цепей переменного тока до 660 В и постоянного до 440 В на номинальные токи 1000-6300 А и токи отключения до 65-115 кА. Выключатели этой серии снабжены электродвигательным или электромагнитным приводом, который обеспечивает дистанционное включение.
Выключатели Э06 на ток до 1000 А имеют одноступенчатую контактную систему, состоящую из параллельно включаемой пары контактов.
Автоматические выключатели серии АВМ выпускают на номинальные токи до 2000 А и напряжения 500 В переменного и 440 В постоянного тока. Выключатель имеет две пары контактов на полюс – главные и дугогасительные. Гашение дуги происходит в камере со стальными пластинами.
Заводы-изготовители гарантируют термическую и электродинамическую стойкость автоматических выключателей с расцепителями максимального тока, проверенными по отключаемому току.
Разъединители
Разъединители для внутренней установки
Для внутренних установок разъединители могут быть однополюсными (РВО) или трехполюсными (РВ,РВК,РВРЗ и др.). Трехполюсными разъединители могут выполняться на общей раме или на отдельных рамах для каждого полюса. Отдельные полюсы объединяются общим валом, связанным с приводом разъединителя. На токи до 1000 А нож разъединителя изготовляется из двух медных полос.
В разъединителях рубящего типа нож вращается вокруг одного из неподвижных контактов, движение ножу передается от вала через фарфоровые тяги. Необходимое давление в контактах создается пружинами.
При прохождении токов КЗ создается электродинамические усилия в местах перехода тока с пластин ножа в контакт, стремящиеся оттолкнуть ножи от контакта. С другой стороны, пластины ножа притягиваются друг к другу благодаря взаимодействию токов одного направления.
Контактная система разъединителя на втором изоляторе имеет такую же конструкцию, но контакты будут скользящими, шарнирными, а не размыкающимися, так как нож вращается вокруг оси.
На рис. 4.41 показан разъединитель типа РВРЗ на напряжение 20 кВ, номинальный ток 8000 А, рассчитанный на сквозной предельный ток КЗ 300 кА и предельный ток термической стойкости 112 кА.
Контактная система полюса вертикально-рубящего типа. Для повышения динамической стойкости каждый контактный нож оснащен магнитными замками. Контактная система полюса крепится на четырех опорных изоляторах. Движение ножам передается через изолирующею фарфоровую тягу.
Заземляющие ножи имеет механическую блокировку, не разрешающею включать их при включенных главных ножах.
Для установки в комплектных экранированных токопроводах применяются разъединители катящегося типа с поступательным движением ножа. Неподвижные контакты выполнены в виде коробов из листовой меди и закреплены на опорных изоляторах, привернутых к раме.
Специально для закрытых токопроводах применятся заземляющий разъединитель типа ЗР.
Разъединители для наружной установки
Разъединители, устанавливаемые в открытых распределительных устройствах, должны обладать соответствующей изоляцией и надежно выполнять свои функции в неблагоприятных условиях окружающей среды.
В свое время широко применялись разъединители рубящего типа. Недостатком их являются большие габариты при отключенном положении ножа. Так, разъединитель РОН(№)-500\2000 при поднятом ноже имеет высоту 9,8 м. Для уменьшения усилия, необходимого для поднятия ножа, а также уменьшения габаритов по высоте нож разъединителя делают из двух частей. На рис. 4.43 показан разъединитель (РНВ-500) с вертикальным движением двух полуножей. В отключенном положении его высота 8,45 м. Разъединитель имеет два заземляющих ножа, привод главных ножей – ручной.
Разъединители горизонтально-поворотного типа выпускаются на напряжение 10-750 кВ. Широкое применение этих разъединителей объясняется значительно меньшими габаритами более простым механизмом управления. В этих разъединителях главный нож состоит из двух частей, так же как у разъединителей РНВ, но они перемещаются в горизонтальной плоскости при повороте колонок изоляторов, на которых закреплены. Один полюс является ведущим, к нему присоединен привод. Движение к двум другим полюсам (ведомым) передается тягами. Разъединители могут иметь один или два заземляющих ножа. Контактная часть разъединителя состоит из ламелей, укрепленных на конце одного ножа, и контактной поверхности на конце другого ножа. При включении нож входит между ламелями. Давление в контакте создается пружинами.
В горизонтально-поворотных разъединителях при отключении нож как бы “ломается” на две части, поэтому значительно облегчается работа привода в случае обледенения контактов.
Подвесной разъединитель имеет подвижную контактную систему, состоящую из груза, снабженного пружинящими лапами и контактными наконечниками, к которым приварены токопроводы из двух алюминиевых труб.
Подвесной разъединитель надежно включается и отключатся при гололеде, обеспечивает значительную экономию металлоконструкций, изоляторов, ошиновки.
Для электроустановок 1150 кВ разработаны разъединители двухколонковые с двумя телескопическими ножами, движущимися при включении в горизонтальной плоскости навстречу друг другу.
Короткозамыкатели
Короткозамыкатель – это коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного КЗ в электрической цепи.
Короткозамыкатели применяются в упрощенных схемах подстанций для того, чтобы обеспечить отключение поврежденного трансформатора после создания искусственного КЗ действием релейной защиты питающей линии.
В установках 35 кВ применяют два полюса короткозамыкателя, при срабатывании которых создается искусственное двухфазное КЗ. В установках с заземленной нейтралью (110 кВ и выше ) применяются один полюс короткозамыкателя.
Короткозамыкатели КЭ-110 и КЭ-220 (рис.4.48 ) выполняются в виде одного полюса. Полюс КЭ-110 состоит из основания и контактной камеры.
Контактная камера короткозамыкателя имеет один разрыв 90 мм и состоит из фарфорового корпуса и двух вертикально расположенных электродов. Неподвижный контакт 2 имеет вывод для присоединения токоведущей шины. Подвижный контакт через гибкие связи соединен с заземляющей шиной.
При снижении давления внутри камеры до атмосферного промежуток между контактами может выдерживать, не пробиваюсь, наибольшее рабочее напряжение. Герметичность камеры обеспечивается прокладками из резиновых колец между фарфоровыми корпусами и металлическими фланцами и гидравлическим затвором в месте прохождения подвижной тяги.
Нижний контакт представляет собой стержень, экранированный цилиндром. Неподвижный контакт розеточного типа Ламели контакта от обгорания защищены экраном.
В короткозамыкателе КЭ- 220 на 220 кВ две контактные камеры такой же конструкции.
Достоинством короткозамыкателей закрытого исполнения является четкая работа и малые времена включения (КЭ) и отключения (ОЭ).
Короткозамыкатели выбираются без проверки по току нагрузки.
Отделителии
Отделитель внешне не отличается от разъединителя, но у него для отключения имеется пружинный привод. Включение отделителя производится в ручную. Отделители могут иметь заземляющие ножи с одной или с двух сторон. Недостатком существенных конструкций ОД является довольно большое время отключения (0,4-0,5 с).
Отделители могут отключать цепь или ток намагничивания трансформатора.
Отделители открытой конструкции недостаточно надежно работают в неблагоприятных условиях (мороз, гололед). В эксплуатации наблюдаются случаи их отказа в работе. Взамен этих конструкций разработаны отделители с контактной системой, расположенной в закрытой камере, заполненной элегазом.
Отделитель закрытого исполнения с элегазовым наполнением (рис. 4.50) предназначен для отключения и включения токов намогничивания силовых трансформаторов и зарядных токов линий. Отделитель ОЭ-110 обеспечивает автоматическое включение и отключение.
Три полюса установлены на общем основании 8. Токоведущие провода присоединяются к контактным выводом на верхнем и среднем фланцах. Внутри контактной камеры находятся неподвижный контакт розеточного типа и подвижный полый контакт с экраном. Включение происходит за счет силы пружин привода ППО. Давление в контактах создается за счет пружины 4 и пружинящего контакта. Отключение происходит автоматически за счет отключающих пружин, расположенных в основании отделителя.
Специальных устройств для гашения дуги не предусмотрено, так как элегаз обладает высокой электрической прочностью, а отделитель предназначен для отключения токов не более 20 А.
Для герметичного уплотнения подвижной тяги при выходе из камеры используется масляный гидрозатвор 7.
Контактная камера отделителя 110 кВ является модулем для аппаратов на более высокое напряжение. Так, в отделителе 220 кВ должно быть две камеры.
Достоинством отделителей закрытого исполнения является четкая работа и малые времена включения (КЭ) и отключения (ОЭ).
Отделители выбираются с проверкой: по току нагрузки, по конструкции, по электродинамической стойкости, по термической стойкости.
Измерительные трансформаторы тока
Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.
Трансформаторы тока для внутренней установки до 35 кВ имеют литую эпоксидную изоляцию.
По типу первичной обмотки различают катушечные, одновитковые и многовитковые трансформаторы.
При токах, меньших 600 А, применяются многовитковые трансформаторы тока ТПЛ, у которых первичная обмотка состоит из нескольких витков, количество которых определяется необходимой МДС.
В комплектных распределительных устройствах применяются опорнопроходные трансформаторы тока ТЛМ-10, ТПЛК-10, конструктивно совмещенные с одним из штепсельных разъемов первичной цепи ячейки КРУ.
На большие номинальные первичные токи применяются трансформаторы тока, у которых роль первичной обмотки выполняет шина, проходящая внутри трансформатора. Эти трансформаторы представляют собой кольцеобразный эпоксидный блок с залитым в нем магнитопроводом и вторичными обмотками. Первичной обмоткой является шина токопровода.
Для наружной установки выпускаются трансформаторы тока опорного типа в фарфоровом корпусе с бумажно-масляной изоляцией типа ТФЗМ. В полом фарфоровом изоляторе, заполненном маслом, расположены обмотки и магнитопровод трансформатора. Конструктивно первичная и вторичная обмотки напоминают два звена цепи.
В установках 330 кВ и более применяются каскадные трансформаторы тока ТФРМ с рымовидной обмоткой, расположенной внутри фарфорового изолятора, заполненного трансформаторным маслом.
Встроенные трансформаторы тока применяются в установках 35 кВ и более. В вводы высокого напряжения масляных выключателей и силовых трансформаторов встраиваются магнитопроводы со вторичной обмотками. Первичной обмоткой является токоведущий стержень ввода. При первичных токах 1000-2000 А возможна работа в классе точности 0,5. Вторичные обмотки встроенных трансформаторов тока имеют отпайки, позволяющие регулировать коэффициент трансформации в соответствии с первичным током. Для встраивания в масленые выключатели применяются трансформаторы тока серий ТВ, ТВС,ТВУ. Для встраивания в силовые трансформаторы или автотрансформаторы применяются трансформаторы тока серии ТВТ.
Кроме рассмотренных типов трансформаторов тока выпускаются специальные конструкции для релейных защит: трансформаторы тока нулевой последовательности ТНП, ТНПШ, ТЗ, ТЗЛ; быстронасыщающиеся трансформаторы ТКБ; трансформаторы для поперечной дифзащиты генераторов ТШЛО.
Имеются конструкции трансформаторов тока, в которых передающее устройство состоит из модулятора и светодиода. Световой поток полупроводникового светодиода зависит от измеряемого тока и его фазы.
Оптико-электронный трансформатор тока с частотой модуляцией (ОЭТТЧ) на 750 кВ и 2000 А имеет четыре оптических канала- один для измерения и три для защиты. Каждый канал связан со своим первичным преобразователем.
Оптико-электронные измерительные трансформаторы позволяют контролировать не только ток, но и мощность (полную, активную, реактивную) установки, сопротивление на ее зажимах, а также моменты перехода мгновенных значений тока и напряжения через нулевое значение.
ОЭТ целесообразно применять в установках 750 кВ и выше, а также для измерения больших токов (20-50 кА) при напряжении 10- 24 кВ, импульсных токов и параметров переходных режимов.
тр-тор тока
Измерительные трансформаторы напряжения
Трансформатор напряжения предназначен для понижения до стандартного значения 100 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения.
По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные – на любые напряжения. По типу изоляции трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией.
Обмотки сухих трансформаторов выполняются проводом ПЭЛ, а изоляцией между обмотками служит электрокартон.
Трансформаторы напряжения с масленой изоляцией применяются на напряжение 6-1150 кВ в закрытых и открытых распределительных устройствах. В этих трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и охлаждения.
Трехфазные масляные трансформаторы типа НТМИ имеют пятистержневой магнитопровод и три обмотки. Такие трансформаторы предназначены для присоединения приборов контроля изоляции.
Все шире применяются трансформаторы напряжения с литой изоляцией.
В установках 110 кВ и выше применяются трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ. В этих трансформаторах обмотка ВН равномерно распределяется по нескольким магнитопроводам, благодаря чему облегчается ее изоляция. Трансформатор НКФ-110 (рис. 4.100) имеет двухстержневой магнитопровод, на каждом стержне которого расположена обмотка ВН. Чем больше каскадов обмотки, тем больше их активное и реактивное сопротивление, возрастают погрешности, и поэтому трансформаторы НКФ-330, НКФ-500 выпускаются только в классах точности 1 и 3. Кроме того, чем выше напряжение, тем сложнее конструкция трансформаторов напряжения, поэтому в установках 500 кВ и выше применяются трансформаторные устройства с емкостным отбором мощности, присоединенные к конденсаторам высокочастотной связи с помощью конденсатора отбора мощности.
При надлежащем выборе всех элементов и настройке схемы устройство НДЕ может быть выполнено на класс точности 0,5 и выше. Для установок 750 и 1150 кВ применяются трансформаторы НДЕ-750 и НДЕ-1150.
Выключатели нагрузки
Выключатель нагрузки представляет собой трехполюсный коммутационный аппарат переменного тока для напряжения свыше 1 кВ, рассчитанный на отключение рабочего тока, порядка номинального, и снабженный приводом для неавтоматического или автоматического управления. Выключатели нагрузки не предназначены для отключения тока КЗ, но включающая их способность соответствует электродинамической стойкости при КЗ.
Выключатели нагрузки применяют в присоединениях силовых трансформаторов на стороне высшего напряжения вместо силовых выключателей, если это возможно по условиям работы электроустановки. Поскольку они не рассчитаны на отключение тока КЗ, функции автоматического отключения трансформаторов в случаи их повреждения возлагают на плавкие предохранители либо на выключатели, принадлежащие предшетствующим звеньям системы.
Выключатели нагрузки с гасительными устройствами газогенерирующего типа.
Отечественные аппараты заводы выпускают выключатели нагрузки этого вида для номинальных напряжений 6 и 10 кВ. На опорных изоляторах разъединителя укреплены гасительные камеры. К ножам разъединителя прикреплены вспомогательные ножи. Изменен также привод разъединителя, чтобы обеспечить необходимую скорость движения ножей при включении и отключении, не зависящую от оператора.
Для этого предусмотрены пружины, которые натягиваются при повороте вала разъединителя, а при освобождении передает свою энергию подвижным частям аппарата.
В положении «включено» всопомогательные ножи входят в гасительные камеры. Контакты разъединителя и скользящие контакты гасительных камер замкнуты. Большая часть тока проходит через контакты разъединителя. В процессе отключения сначала размыкаются контакты разъединителя; при этом ток смещается через вспомогательные ножи в гасительные камеры. Несколько позднее размыкаются контакты в камере. Зажигаются дуги, которые гасятся в потоке газов – продуктов разложения вкладышей из органического стекла. В положении «отключено» вспомогательные ножи находятся вне гасительных камер; при этом обеспечиваются достаточные изоляционные разрывы.
Выключатели нагрузки для генераторов
Мощные генераторы соединяются в блоки с повышающими трансформаторами и присоединяют к сборным шинам станции через силовые выключатели. Для электроснабжения системы собственных нужд блока предусматривают понижающий трансформатор, присоединенный к токопроводу на участке между генератором и повышающим трансформатором. Наличие выключателя нагрузки упрощает эксплуатацию и повышает надежность работы станции.
Выключатели нагрузки с номинальными параметрами изготовляет ПО «электроаппарат». Они входят в состав аппаратного генераторного комплекса (КАГ), включающего в себя выключатель нагрузки с гасительным устройством сжатого воздуха, разъединитель с заземляющими ножами, а также измерительные трансформаторы тока и напряжения. Перечисленные аппараты встроены в комплектный токопровод генератора.
Рис. 14.11
Выключатели нагрузки с гасительными устройствами газогенерирующего типа
а). Общий вид выключателя
б). Гасительная камера.
Многообъемные масленые выключатели
Дугогасительное устройство полюсов помещены в заземленный бак, заполненный маслом, которое используется в качестве газогенерирующего вещества, а также для изоляции контактной системы от заземленного бака.
Выключатель предназначен для наружной установки. Каждому полюсу соответствует особый бак цилиндрической формы с расширяющейся верхней частью, приспособленный для установки проходных изоляторов и трансформаторов тока. Внутренняя поверхность бака выложена изоляционным материалом. К нижним фланцам изоляторов прикреплены дугогасительные камеры с шунтирующими резисторами. Подвижные контакты укреплены на траверсе, приводимой в движение приводом с помощью изоляционной штанги и системы рычагов. В положении «включено» траверса находится в верхнем положении, контакты замкнуты, механизм выключателя заперт. В процессе отключения подвижная система освобождается и под действием отключающих пружин перемещается вниз. Контакты размыкаются и дуга гасится. В положении «отключено» контактная траверса находится внизу, несколько выше днища бака. Здесь расположено устройство для подогрева масла в зимнее время.
Баки залиты маслом. Под крышками остается некоторый объем воздуха, который при сильном газообразовании вытесняется вместе с газами наружу через газоотводную трубу. Слой масла над гасительными камерами должен быть достаточным, чтобы обеспечить надежное охлаждение газов, образующихся в процессе отключения, до соприкосновения их с воздухом под крышкой во избежание воспламенения.
Дугогасительное устройство выключателя: в цилиндре из изоляционного материала укреплены две камеры поперечного масляного дутья, соединенные последовательно. При включении выключателя подвижная траверса с двумя цилиндрическими контактами поднимается и входит в соприкосновение с корпусом. При дальнейшем ее движении поднимаются подвижные контакты и соединяются с неподвижными контактами. Механизм выключателя запирается.
При отключении выключателя подвижная траверса вместе с контактами опускается и в разрывных образуется дуги, которые гасятся в соответствующих камерах. Ходу подвижных контактов вниз способствует пружина. Шунтирующие резисторы обеспечивают равномерное распределения напряжения между гасительными устройствами.
Газы, выбрасываемые из гасительных устройств при отключении тока КЗ, сообщают слою масла, находящемуся над ними, кинетическую энергию. Масло ударяется в крышку бака. Скорость масла в момент удара достигает 10-20 м\с, а сила, направленная вверх, достигает 150 кН. При последующем падении масла возникает сила, направленная вниз, которая составляет 300 кН. Она воспринимается фундаментом.
Масса выключателя (три полюса) без масла составляет 28т, а масса масла –27т. Выключатель подлежит установке на бетонном основании высотой 0,5-0,8 м над уровнем земли. Незащищенные токоведущие части находятся на не доступной высоте и не представляют опасности для людей, обслуживающих установку. Три полюса управляются общим электромагнитным или пневматическим приводом.
Для доступа к контактной системе в стенках баков предусмотрены лазы достаточного размера, плотно закрывающиеся крышками на болтах.
Большой объем масла затрудняет доступ к контактной системе и увеличивает время, необходимое для ремонта.
Время отключения выключателя составляет 4 периода.
много_выкл
Малообъемные масляные выключатели
В малообъемных масляных выключателях масло служит только газогенерирующим веществом. Для изоляции токоведущих частей используют фарфор, стеклопластик, текстолити другие изоляционные материалы.
В выключателях для номинальных напряжений до 35 кВ контактная система и дугогасительные устройства заключены в небольшие бочки, изолированные от заземленного основания фарфоровыми изоляторами.
Выключатель типа ВМП-10 для номинального напряжения 10 кВ и внутренней установки. Основание выполнено в виде стальной рамы, которая крепится вертикально на стене или каркасе РУ. В раме размещены вал выключателя, отключающая пружина и буферное устройство. К раме пристроен электромагнитный или пружинный привод. Бачки прикреплены к раме с помощью фарфоровых изоляторов. Вал каждого бачка соединен с валом выключателя изолирующей тягой. Количество масла составляет 4,5 кг. Номинальный ток отключения выключателя ВМП-10 составляет в зависимости от исполнения от 20 до 31,5 кА, номинальный ток – от 630 до 3200 А. Время отключения составляет 0,12 с (6периодов).
Выключатель типа ВМП-35 с номинальным напряжением 35 кВ имеет аналогичную конструкцию. Номинальный ток отключения 10 кА.
Гасительные камеры состоят из ряда дисков из изоляционного материала, скрепленных шпильками. В дисках имеются вырезы, образующие центральный канал для контактного стержня, а также «карманы» для масла и выхлопные каналы для газов- продуктов разложения масла. Давление в камерах достигает 8 МПа, что способствует образованию сильного газового дутья, направленного радиально и отчасти вдоль канала дуги. После угасания дуги газы выходят из бачков через маслоотделители и по газоотводным трубам. Масляные пары конденсируются, и масло стекает в бачки.
Контактные траверсы с подвижными контактными стержнями в процессе отключения приводятся в движение мощными отключающими пружинами, которые с помощью изоляционных штанг соединены через передаточный механизм с валом выключателя.
Маломасляные выключатели ПО «Уралэлектротяжмаш», выпускает маломасляные выключатели с номинальным напряжением 35, 110 и 220 кВ.
Выключатель типа ВМТ –110, номинальным током 1250 А и номинальным током отключения 25 кА. Выключатель состоит из стального основания, на котором установлены три фарфоровые колонны. Нижняя часть каждой колонны представляет собой полый фарфоровый изолятор, внутри которого размещены стеклопластиковые тяги для передачи движения от привода к контактам. Верхняя часть колонны заполнена маслом. Здесь расположено дугогасительное устройство в эпоксидном цилиндре, воспринимающем механические напряжения при работе выключателя. Гашение дуги происходит в камере встречно-поперечного дутья. Чтобы обеспечить отключение емкостных токов, контакты размыкаются с большой скоростью. Дугогасительное устройство заполнено сжатым азотом, который обеспечивает избыточное давление, способствующее поддержанию высокой электрической прочности межконтактного промежутка, повышению износостойкости контактов и сохранение высокого уровня внутренней изоляции вне зависимости от внешних атмосферных условий. Избыточное давление создается перед пуском выключателя в эксплуатацию и благодаря надежной герметизации сохраняется в выключателе вплоть до очередной ревизии.
Выключатель снабжен пружинным приводом; время отключения 3 периода. У выключателей предусмотрено устройство для подогрева масла в зимних условиях. С обычным трансформаторным маслом выключатели могут работать при температуре до –45 С, а с низкотемпературным маслом при температуре до –60 С.
Выключатель типа ВМТ-220 состоит из трех отдельных полюсов. Каждый полюс имеет два последовательно соединенных дугогасительных устройства, установленных на двух опорных изоляторах 110 кВ. Полюс управления тем же приводом, который предусмотрен для выключателей 110 кВ. Номинальный ток выключателя равен 1250 А, номинальный ток отключения – 25 кА.
Для электроустановок напряжением 35 кВ выпускается маломасляный выключатель типа ВМУ- 35 в трехполюсном исполнении. Он предназначен для замены выключателей типа ВМК- 35 и баковых выключателей типа МКП –35.