Масляные баковые выключатели

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Масляный выключатель -- коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме, в нормальных или аварийных режимах, при ручном или автоматическом управлении. Дугогашение в таком выключателе происходит в масле.

В масляных выключателях дуга, образующаяся между контактами, горит в трансформаторном масле. Под действием энергии дуги масло разлагается и образующиеся газы и пары используются для ее гашения. В зависимости от способа изоляции токоведущих частей различают баковые выключатели и маломасляные. В первых токоведущие части изолируются между собой и от земли с помощью масла, находящегося в стальном баке, соединенном с землей. В маломасляных выключателях изоляция токоведущих частей от земли и между собой производится с помощью твердых диэлектриков и масла.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения в цепи в любых режимах:

· длительная нагрузка,

· перегрузка,

· короткое замыкание,

· холостой ход,

· несинхронная работа.

Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее короткое замыкание.

К выключателям высокого напряжения предъявляют следующие требования:

· надёжное отключение любых токов (от десятков ампер до номинального тока отключения);

· быстрота действия, то есть наименьшее время отключения;

· пригодность для быстродействующего автоматического повторного включения, то есть быстрое включение выключателя сразу же после отключения;

· возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110 кВ и выше;

· лёгкость ревизии и осмотра контактов;

· взрывобезопасность и пожаробезопасность;

· удобство транспортировки и эксплуатации.

Выключатели высокого напряжения должны длительно выдерживать номинальный ток I _ном и номинальное напряжение U _ном.

1. Масляные баковые выключатели

В масляных баковых выключателях масло служит для гашения дуги и изоляции токоведущих частей.

Баковые масляные выключатели использовались в наружных установках напряжением 35 кВ и выше. Они отличались простотой конструкции, что определило их широкое применение и в настоящее время. В отличие от простейшего выключателя они имеют специальные устройства - гасительные камеры. масляный выключатель напряжение баковый

По принципу действия дугогасительные устройства можно разделить на три группы:

1) с автодутьем, в которых высокое давление и большая скорость движения газа в зоне дуги создаются за счет выделяющейся в дуге энергии;

2) с принудительным масляным дутьем, у которых к месту разрыва масло нагнетается с помощью специальных гидравлических механизмов;

3) с магнитным гашением в масле, в которых дуга под действием магнитного поля перемещается в узкие каналы и щели.

Наиболее эффективным и простым являются дугогасительные устройства с автодутьем. Следует отметить, что устройства с автодутьем работают тем эффективнее, чем больше ток в дуге. При отключении малых токов давление газов может оказаться незначительным, вследствие чего дутье будет неэнергичным, что приведет к затягиванию гашения дуги. По этой причине некоторые гасительные устройства с автодутьем дополнены принудительным масляным дутьем, которое обеспечивает гашение малых токов.

Чем выше напряжение, тем больше необходимо разрывов. Для равномерного распределения напряжения между основными разрывами параллельно им включается шунтирующее сопротивление. После гашения дуги на основных разрывах ток, проходящий через шунтирующее сопротивление, гасится на вспомогательных разрывах, обычно вне камеры. В дугогасительных устройствах с помощью изоляционных пластин и выхлопных отверстий создаются рабочие каналы, по которым происходит движение масла и газов (дутье). В зависимости от расположения каналов различают камеры с поперечным, продольным и встречно-поперечным дутьем.

Выключатель работает по двухступенчатому циклу: сначала размыкаются контакты дугогасительных камер, происходит гашение дуг и прерывается цепь основного тока, затем в открытом разрыве контактов траверсы и контактов дугогасительных камер прерывается ток, протекающий через шунты. Траверса приводится в движение изолирующей тягой, связанной с приводным механизмом. На днище бака установлено льдоулавливающее устройство, предотвращающее всплытие замерзшего конденсата. Для подогрева масла при низких температурах к днищу крепится устройство электроподогрева, которое включается при температурах воздуха ниже - 150С. Это необходимо чтобы не снижалась скорость перемещения подвижных частей выключателя при увеличении вязкости масла. Например, в выключателе У-220 на три полюса необходимо 27000 кг масла.

При напряжении до 10кВ (в некоторых типах выключателей до 35кВ) выключатель имеет один бак, в котором находятся контакты всех трех фаз, при большем напряжении для каждой фазы предусматривается свой бак.

В установках 6 - 10 кВ применяли масляные выключатели ВМБ-10, ВМЭ-6, ВМЭ-10, ВС-10, им на смену пришли выключатели маломасляные и элегазовые.

Стальной бак выключателя подвешен к литой чугунной крышке с помощью болтов. Через крышку проходят шесть фарфоровых изоляторов, на нижних концах токоведущих стержней которых закреплены неподвижно контакты.

Подвижные контакты находятся на контактном мосту или траверсе. Движение им передается с помощью изолирующей тяги от приводного механизма, расположенного под крышкой выключателя. Во включенном положении траверса поднята и контактный мост замыкает цепь между неподвижными контактами. При этом отключающаяся пружина сжата.

Выключатель во включенном положении удерживается защелкой привода, с которой он связан валом.

При отключении автоматически или вручную освобождается защелка и под действием пружины траверса быстро опускается вниз (скорость движения достигает 1,5 - 2,7 м/ с), при этом образуется разрыв цепи в двух точках на каждом полюсе выключателя. Возникшие дуги разлагают и испаряют масло, образуется газопаровой пузырь, содержащий до 70% водорода. Давление внутри пузыря достигает 0,5 - 1 МПа, что повышает деионизирующую способность газов. Дуга гаснет через 0, 08 - 0, 1 с. На стенках бака имеются защитные изоляционные покрытия.

Масло в бак выключателя заливается не полностью, под крышкой остается воздушная подушка. Это необходимо, чтобы уменьшить силу удара в крышку выключателя, обусловленного высоким давлением, возникающим в процессе гашения дуги.

Если уровень масла будет недопустимо низок, то газы попадут под крышку сильно нагретыми, что может вызывать взрыв смеси водорода с воздухом.

В выключателе нет никаких специальных устройств для гашения дуги, поэтому отключающая способность его невелика. Выключатели такой конструкции (ВМБ - 10, ВМЭ - 6, ВМЭ - 10, ВС - 10) применяются в установках 6 - 10кВ, но в настоящее время они вытесняются маломасляными выключателями.

В масленых выключателях серий МКП, У, С и другие масло в баке служит для гашения дуги и для изоляции токоведущих частей от заземлённых конструкций; в маломасленных выключателях серий ВМГ, МГГ, ВМК и других - для гашения дуги и не обязательно для изоляции от земли частей, находящихся под напряжением. Их баки специально изолируются от земли.

Многообъемные выключатели напряжением 110 кВ и выше снабжаются маслонаполненными вводами. Надежная работа маслонаполненных вводов гарантируется, если обеспечивается тщательный надзор за заполняющим их маслом. Систематические отборы проб масла из вводов производятся при помощи маслоотборных устройств, обеспечивающих взятие проб из нижних слоев масла, где обычно концентрируются вода и шлам.

Однобаковый выключатель типа ВМЭ-6-200 предназначен для установки на экскаваторах (рис. 2). В нем применен упрощенный вариант ДУ, представляющий собой горизонтально расположенную фибровую трубку с отверстиями по концам для неподвижных контактов и с контактной перемычкой внутри. Привод ручной маховичный типа ПМ.

Рис. 2 Однобаковый масляный выключатель ВМЭ-6-200

В баковом масляном выключателе типа МКП-35-1000-25 на 35 кВ (рис. 3) все три полюса и привод смонтированы на общем сварном каркасе, причем на крышке каждого полюса смонтированы все основные размеры масляного выключателя со вводами с изоляцией категории Б узлы выключателя.

Баки овальной формы. На дне бака находится устройство для подогрева масла. Подъем и опускание бака осуществляются с помощью лебедки 6. В к снабжен ДУ с поперечным масляным дутьем. На каждом вводе могут быть размещены по два встроенных ТТ. Привод электромагнитный типа ПЭ-31. Баковый масляный выключатель типа G-25M-630-10 аналогичен выключателю типа МКП-35, ко имеет несколько меньшие габариты. Высота его 1940 мм, длина 1910 мм и ширина 860 мм. Привод пружинный типа ПП-67 или ПП-67К.

Рис. 3 Баковый масляный выключатель на 35 кВ:

1 -- муфта для прохода кабеля; 2 -- шкаф с приводом; 3 --- ввод; 4 -- масло указатель; 5 -- каркас; 6 -- лебедка; 7 -- болт заземления

Баковый масляный выключатель на 110 кВ (рис. 4 и 5) имеет три бака цилиндрической формы. На крышке бака смонтированы маслонаполненные вводы 2, приводной механизм 3, предохранительный клапан, коробки со встроенными ТТ и патрубки для заливки масла. На каждом баке имеются лазы для доступа внутрь бака и к устройству для подогрева масла, расположенному под днищем бака. Изнутри стенки бака в несколько слоев изолированы электрокартоном или древеснослоистым пластиком 5. На каждом полюсе может быть установлено до четырех встроенных ТТ 4. Приводной механизм 3 сочленен с изоляционной тягой 6, перемещающейся в вертикальном направлении, и с соединительной тягой, движущейся в горизонтальном направлении. Два ДУ 7 с шунтирующим резистором 8 закреплены на нижних концах вводов 2.

Рис. 4 Полюс бакового масляного выключателя типа У-110-2-300-50 на 110 кВ

1 -- бак; 2 -- ввод; 3 -- приводной механизм; 4 -- встроенные ТТ; 5 -- изоляция бака; 6 -- изоляционная тяга; 7 -- дугогасительное устройство; 8 -- шунтирующий резистор

Рис. 5 Общий вид выключателя типа У-110-2000-50У1

В изоляционном корпусе ДУ 4 (рис. 6) закреплены по две камеры поперечного масляного дутья 7, соединенные последовательно посредством перемычки 6 с токоснимающими контактами. В корпусе 4 закреплены торцевые неподвижные контакты 8. Подвижная контактная система состоит из корпуса 1, в который ввернуты правый цилиндрический подвижный контакт 10 и изоляционный стержень 5, в верхней части которого закреплен левый подвижный контакт 5. При включении масляного выключателя подвижная траверса с двумя цилиндрическими контактами (на рисунке не показана) поднимается и входит в соприкосновение с корпусом 1. При последующем ее движении вместе с ней поднимаются подвижные контакты 5 и 10 и входят соответственно в неподвижные контакты 8 и 9, осуществляя замыкание цепи масляного выключателя.

При отключении масляного выключателя подвижная траверса вместе с контактами 5 и 10 опускается и происходит размыкание подвижных контактов 5 и 10 с неподвижными контактами 8 к 9 и возникновение двух дуг, которые гасятся в камерах масляного дутья 7. Ходу подвижных контактов способствует пружина 2.

Рис. 6 Дугогасящее устройство поперечного масляного дутья

Газы, выходящие из ДУ, сообщают слою масла, находящемуся над ними, большую кинетическую энергию. Разогнавшееся масло ударяется о крышку бака. Скорость масла в момент удара может достигать 10--20 м/с. В результате удара масла о крышку возникает усилие, направленное вверх, а при падении масла -- усилие, направленное вниз (табл. 1). Все три полюса управляются одним электромагнитным или пневматическим приводом типа ПЭ-44, установленным на первом полюсе. Привод посредством тяг связан с механизмами всех трех полюсов.

Таблица 1 Усилия, возникающие при работе масляного выключателя

Примечание. При расчете фундамента усилие, указанное в таблице, следует удвоить.

2. Ремонт масляных выключателей

Капитальный ремонт масляных выключателей проводится в соответствии с инструкциями заводов-изготовителей и эксплуатационными инструкциями по ремонту выключателей. Весь объем ремонтных работ выполняется, как правило, на месте установки выключателя. Лишь отдельные виды работ выполняются в мастерских.

Ремонтный персонал вскрывает крышки люков, влезает внутрь бака и демонтирует шунтирующие резисторы и дугогасительные камеры. Затем в зависимости от результатов проведенных испытаний с выключателя снимаются все или часть вводов и трансформаторов тока, которые отправляют в мастерскую для ремонта. Снятые дугогасительные камеры разбирают полностью, и все их детали тщательно осматривают. При осмотре и ремонте отдельных деталей и узлов руководствуются техническими требованиями на их дефектацию и ремонт.

Когда все детали дугогасительных камер будут отремонтированы и пройдут дефектацию, приступают к сборке камер. Сборку контролируют при помощи шаблонов с точностью до 0.5мм. После сборки измеряют сопротивление постоянному току токоведущего контура каждой камеры, которое должно быть не более 190мкОм.

Рис. 7 Схема для проверки «одновременности» замыкания контактов и измерения времени отключения и включения выключателя:

КУ - ключ управления; КВ - камеры выключателя; П1 и П2 - переключатели; ЭС - электросекундомер; Л1 - лампы; «Включение» - положение переключателя

Одновременно с ремонтом дугогасительных камер вскрывают коробки приводных механизмов полюсов выключателя и проверяют состояние всех рычагов и буферных устройств, правильность работы указателей положения полюсов.

Разбираются и чистятся маслоуказатели. При этом все механизмы приводов тщательно осматриваются, проверяют отсутствие люфтов в шарнирных соединениях, удаляют грязь, ржавчину, старую смазку и наносят новую смазку (незамерзающая смазка марки типа ЦИАТИМ - 221 или ГОИ - 54П).

Общая сборка выключателя проводится в последовательности обратной той, которая была при его разборке.

После установки дугогасительных камер на место приступают к регулировке выключателя и его привода.

Прежде всего, проверяют и регулируют установку камер с таким расчетом, чтобы центры нижних контактов камер находились против центров траверсы. Проверяют полный ход штанг камер, который должен быть 101±2мм. Затем включают выключатель и с помощью специального шаблона, поставляемого заводом, проверяют положение звеньев запирающего механизма. Дело в том, что оси плоских рычагов запирающего механизма не должны находиться на одной прямой - это «мертвое» положение, при котором перемещение рычагов становится невозможным. Оси рычагов должны занимать то положение, которое было установлено на заводе.

После этого устанавливают необходимый ход траверсы (800мм) и с помощью ламп, включенных по схеме, приведенной на рисунке 5, проверяют «одновременность» замыкания контактов полюса.

Для этого с помощью домкрата доводят траверсу до сопротивления ее контактов с контактами камер. При этом, как правило, загорается одна из ламп. Это положение траверсы замечают карандашом на штанге и направляющем устройстве.

При дальнейшем подъеме траверсы и замыкании всех контактов полюса загорается другая лампа. Это положение также замечают риской.

Затем измеряют расстояние между рисками, которое должно быть не более 2мм. По аналогичной схеме проверяют «одновременность» замыкания контакта каждой камеры. Разница в ходе контактов допускается до 1мм.

При регулировке выключателя в приводе проверяют зазоры между отдельными звеньями его механизма, проверяют работу вспомогательных контактов и действие механизма свободного расцепления привода при включенном положении выключателя и в момент замыкания его контактов. Проверяют состояние вторичных цепей вместе с электромагнитами включения и отключения. Сопротивление изоляции должно быть не менее 1МОм.

По окончании регулировки проводит испытание выключателя вместе с приводом. При этом измеряют время включения и отключения выключателя при различных уровнях напряжения на зажимах электромагнитов. На время измерений шунтирующие резисторы должны быть отсоединены от дугогасительных камер. В момент подачи ключом КУ команды на включение выключателя включается и электросекундомер ЭС, который при касании контактов выключателя шунтируется ими и останавливается.

Далее снимают характеристики скорости включения и отключения выключателя при различных уровнях напряжения на зажимах привода. Характеристики снимают дважды: когда баки выключателя не залиты маслом и после заливки масла. В качестве отметчика времени используют виброграф (рисунок 29). К его обмотке подводят переменное напряжение 12В промышленной частоты, благодаря чему колебания якоря с карандашом повторяются через 0, 01с. Колебания якоря записывают на бумажной ленте, прикрепленной к тяге выключателя или какой-либо другой движущейся части, имеющей достаточно большой ход и не обладающей заметным люфтом относительно траверсы.

Рис. 8 Виброграф: 1 - стойка; 2 - корпус; 3 - обмотка; 4 - сердечник; 5 - якорь; 6 - стальная пружина; 7 - пишущее устройство; 8 - деревянная планка; 9 - бумажная лента; 10 -виброграмма.

Виброграф включают одновременно с подачей импульса на включение или отключение выключателя. Полученную графическую запись движения (виброграмму) расшифровуют. Для этого виброграмму разбивают на участки и на каждом из них подсчитывают среднюю скорость движения v _ср, м/ с, по формуле:

v _ср = S / t

где S - длина участка (м); t - время движения на участке (с), определяемое по числу периодов колебаний якоря вибрографа.

Полученные таким образом средние значения скоростей относятся к определенным участкам движения контактов. На этих участках выбирают точки, расположенные по средине, и по ним строят зависимость скорости движения контактов выключателя от их пути.

Построенные зависимости сравнивают с типичными. Отклонения полученных значений от типичных допускаются не более ±10%.

Во время ремонта до заливки масла в выключатель измеряют сопротивление его внутрибаковой изоляции. Измерение производят мегомметром напряжением 2500В с помощью электродов, прикладываемых к поверхности изоляционной конструкции. Если значение сопротивления изоляции меньше указанного, изоляцию подвергают сушке.

Для сдачи выключателя после капитального ремонта в эксплуатацию заполняют ведомость (акт) его технического состояния. В ведомости сравниваются результаты проведенных испытаний и измерений с паспортными данными.

3. Достоинства и недостатки масляных баковых выключателей

Основными достоинствами этих выключателей являются высокая надежность, простота конструкции камер и механизма, высокая механическая прочность элементов (камер, бака, механизма, вводов), что позволяет использовать эти аппараты в самых тяжелых условиях эксплуатации (при низких температурах необходим подогрев масла для уменьшения его вязкости). По отечественной статистике надежность баковых выключателей выше надежности воздушных и маломасляных выключателей. Большим достоинством их является возможность использования встроенных трансформаторов тока и емкостных делителей напряжения. Простота конструкции не требует высокой квалификации обслуживающего персонала и сложного оборудования. При напряжениях до 220 кВ баковые выключатели по номинальному току отключения не уступают воздушным.

Недостатком масляных баковых выключателей является наличие большого количества масла, что обусловливает большие габариты и массу выключателя, увеличенные габариты распределительных устройств, повышенную взрыве и пожароопасность, необходимость наличия специального масляного хозяйства. Возможность взрывов масляных баковых выключателей требует при установке их в закрытых распределительных устройствах создания прочных камер, изолированных от других частей устройств, а также наличия под выключателями специальных ям для стекания и гашения горячего масла.

Список использованной литературы и источников

1. Библиотека электромонтера 0084-Масляные выключатели 35 кВ типов ВМ-35 и МКП-35Батхон И.С.

2. http://forca.ru/info/spravka/maslyanye-bakovye-vyklyuchateli.html

3. http://www.eti.su/articles/visokovoltnaya-tehnika/visokovoltnaya-tehnika_620.html

Размещено на Allbest.ru