Многообъёмные масляные выключатели

Размещено на http://www.allbest.ru/

Цель работы:

Изучение конструкции и принципа действия многообъёмных масляных выключателей.

Основные понятия:

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.

Классификация

Баковые

Маломасляные (горшковые)

По принципу действия дугогасительного устройства:

с автодутьем (давление и движение масла и газа происходит под действием энергии, выделяющейся из дуги)

с принудительным масляным дутьем (масло к месту разрыва нагнетается с помощью специальных гидравлических механизмов)

с магнитным гашением в масле (дуга под действием магнитного поля перемещается в узкие каналы)

Баковые выключатели

Состоят из вводов, контактной и дугогасительной систем, которые помещены в бак, заполненный маслом. Для напряжений 3-20 кВ бывают однобаковыми (три фазы в одном баке) с ручным или дистанционным управлением, а для напряжений 35 кВ -- трехбаковыми (каждая фаза в отдельном баке) с дистанционным или автоматическим управлением, с автоматом повторного включения (АПВ). Масло изолирует фазы друг от друга (у однобаковых) и от заземленного бака, а также служит для гашения дуги и изоляции разрыва между контактами в отключенном состоянии. При срабатывании выключателя сначала размыкаются контакты дугогасительных камер. Электрическая дуга, возникающая при размыкании этих контактов, разлагает масло, при этом сама дуга оказывается в газовом пузыре (до 70 % водорода), имеющем высокое давление. Водород и высокое давление в пузыре способствуют деионизации дуги. На выключателях для напряжений выше 35 кВ в дугогасительных камерах создается дутьё. Дугогасительная система может иметь несколько разрывов, которые увеличивают скорость растягивания дуги относительно скорости расхождения контактов. Разрывы могут помещаться в дугогасительные камеры, предназначенные для создания интенсивного газового дутья (дутьё может быть продольным или поперечным, в зависимости от направления движения масла относительно дуги). Для уравнивания напряжений (размера дуг) на контактах разрывы шунтируются. После погасания дуги траверсные контакты размыкаются, прерывая ток, протекающий через шунты.

Достоинства баковых выключателей:

простота конструкции

высокие отключающие способности

Недостатки:

большие габариты

большой объём масла

взрыво- и пожароопасность

Многообъемные (баковые) масляные выключатели первоначально до середины 30-х годов были единственным видом отключающих аппаратов в сетях высокого напряжения.

В выключателях этого вида на каждую фазу предусмотрен отдельный стальной заземленный бак, заполненный трансформаторным маслом, которое используется в качестве газогенерирующего вещества при гашении электрической дуги в процессе отключения, а также для изоляции контактной системы от заземленного бака. Выключатели используются в электроустановках напряжением 35, 110 и 220 кВ.

Выключатель многообъёмный масляный МКП-35

а - внешний вид:

1 - бак; 2 - рама; 3 - привод; 4 - лебёдка

б - разрез фазы выключателя:

1 - дугогасительная камера; 2 - изоляция камеры и бака; 3 - бак; 4 - траверса; 5 - изоляция вводов; 6 - штанга; 7 - подвижный контакт; 8 - трансформатор тока

многообъёмный масляный выключатель

Он состоит из трех баков 1 овальной формы, закрепленных на сварной раме 2. Управление выключателем осуществляется с помощью привода в шкафу 3. Для опускания и подъема баков используется лебедка 4.

На токоведущем стержне каждого ввода крепится дугогасительная камера с помощью двух болтов держателя 4. Камера закрыта изоляционным экраном 1. Верхняя часть камеры -- металлическая (сталь, латунь), нижняя -- собирается из изолирующих пластин 9, имеющих специальные профильные вырезы. В собранном виде пластины стягиваются текстолитовыми шпильками и образуют Камеру, имеющую центральный вертикальный канал с горловиной 8. для прохода подвижного контакта и два горизонтальных канала поперечного дуться с выходом в масляный бак.

Дугогасительная камера выключателя МКП-35

а - разрез камеры:

1 - бакелитовые цилиндр и пластины; 2 - гибкая связь; 3 - пружина; 4 - держатель; 5 - полость газовой подушки; 6 - корпус; 7 - контакт; 8 - горловина камеры; 9 - изоляционные пластины

б - процесс гашения дуги:

1 - корпус; 2 - полость газовой подушки; 3, 4 - контакты; 5 - изоляционные пластины; 6 - поперечные щели

Контакты выключателя торцевого типа. Их замыкание происходит в верхней части камер, имеющей металлический корпус 6, в котором находится неподвижный контакт 7. Пружина 3 служит для смягчения ударов, предупреждения вибраций при включении и создания контактного нажатия во включенном положении. Гибкая связь 2 обеспечивает хороший контакт между подвижной и неподвижной частью верхней контактной системы (неподвижного контакта). В правой верхней части камеры имеется отсек 5, в котором при заполнении бака маслом остается воздух, образующий буферную газовую подушку.

При размыкании контактов 3 и 4 в верхней части камеры возникает дуга, которая растягивается вслед за подвижным контактом 4, разлагает и испаряет масло. Давление в основной камере резко повышается, так как выход из камеры перекрыт стержнем подвижного контакта. Давление передается в отсек 2, где происходит сжатие воздуха газовой подушки.

Подвижный контакт по мере движения вниз поочередно открывает горизонтальные каналы 6 поперечного дутья, в которые под большим давлением устремляются масло и газы их верхней части камеры. При этом дуга зигзагообразно растягивается в каналах, интенсивно деионизируется и гаснет.

Гашение происходит в двух дугогасительных камерах одновременно, то есть на каждую фазу создается два разрыва электрической дуги, благодаря чему процесс отключения значительно ускоряется (tотклв = 0,08 с). Выключатель МКП-35 относится к числу быстродействующих. Интенсивная деионизация дуги и ее быстрое гашение происходят благодаря следующим факторам:

наличие водорода в газовом пузыре, возникающем при разложении масла;

высокое давление в газовом пузыре;

растяжение дуги в продольном и поперечном направлениях;

два разрыва токовой цепи на одну фазу;

прохождение переменного тока через нуль.

Важнейшую роль в работе выключателя играет буферное пространство, расположенное в верхней части бака над маслом и заполненное воздухом. Оно позволяет маслу расширяться вверх, из-за чего уменьшается давление на стенки и дно бака. Если это пространство недостаточно (высокий уровень масла), то возможен взрыв бака.

При низком уровне масла в баке водород, входящий в состав выделяющихся газов и имеющий высокую температуру, поднимаясь вверх, не успевает охладиться, и соединяясь с кислородом воздуха в буферном пространстве, может вызвать взрыв. Следовательно, взрыв выключателя может произойти как при повышении, так и при понижении уровня масла. В процессе эксплуатации ведется контроль за уровнем масла, для этой цели баки имеют маслоуказатели.

Выключатель У-110

Выключатель У-110 на 110 кВ был разработан заводом Уралэлектротяжмаш. Внешний вид, габаритные размеры, принцип работы во многом аналогичен выключателю МКП-110М, однако, применение новых материалов и некоторых конструктивных разработок позволило повысить рабочие токи и отключаемые мощности выключателя, снизить удельный расход материалов на единицу отключаемой мощности.

В каждой из двух дугогасительных камер 3 имеется по две пары последовательно соединенных контактов, между которыми при отключении возникает две дуги.

а - разрез фазы выключателя У-110:

1 - бак; 2 - траверса; 3 - дугогасительная камера; 4 - шунтирующий резистор; 5 - направляющее устройство; 6 - изоляция бака выключателя; 7 - трансформатор тока; 8 - маслоуказатель; 9 - приводной механизм; 10 - ввод маслонаполненный; 11 - выхлопное отверстие (сопло); 12 - устройство подогрева масла

б - разрез дугогасительной камеры выключателя У-110:

13 - держатель; 14 - корпус камеры; 15 - неподвижный контакт; 16 и 23 - дугогасительные решётки; 17, 21 и 22 - подвижные контакты; 18 - изолирующая втулка; 19 - экран; 20 - поджимающая пружина; 24 - промежуточный контакт; 25 и 26 - дутьевые щели; 27 - внешний подвижный контакт

Выключатель У-110 на 110 кВ был разработан заводом Уралэлектротяжмаш. Внешний вид, габаритные размеры, принцип работы во многом аналогичен выключателю МКП-110М, однако, применение новых материалов и некоторых конструктивных разработок позволило повысить рабочие токи и отключаемые мощности выключателя, снизить удельный расход материалов на единицу отключаемой мощности.

В каждой из двух дугогасительных камер 3 имеется по две пары последовательно соединенных контактов, между которыми при отключении возникает две дуги. Первая пара контактов образована верхним неподвижным контактом 15 и подвижным 17, вторая -- промежуточным контактом 24 и подвижным 22. Между контактами 24 и 17 существует электрическая связь в форме скользящего контакта. Механически оба подвижных контакта 17 и 22 соединены с внешним контактом 21 дугогасительной камеры, причем контакт 17 изолирован от контактов 21 и 22 втулкой 18.

При отключенном выключателе контакты внутри камеры разомкнуты: контакт 21 и связанные с ним механически контакты 17 и 22 отведены вниз пружиной поджатия 20. Траверса 2 опущена вниз, так что между ее подвижным контактом 27 и внешним подвижным контактом камеры 21 образован еще один, внешний, разрыв.

При включении выключателя траверса 2 под действием приводного механизма 9, который перемещает штангу подвижной системы в направляющем устройстве 5, поднимается вверх, ее контакт 27 вначале соприкасается с контактом 21 и образует при этом цепь тока через резисторы 4, шунтирующие дугогасительные камеры, затем перемещает контакт 21 и контакты 22 и 17, синхронно замыкая цепь тока через контактные пары 15-17 и 22-24.

При отключении выключателя траверса 2 под действием отключающей пружины выключателя опускается вниз. На первом этапе вместе с ней опускается контакт 21, прижимаемый к контакту 27 пружиной поджатая 20, обе пары контактов 15-17 и 22-24 размыкаются. В образовавшихся разрывах токовой цепи образуется по две дуги в каждой камере. Масло в камерах под действием высокой температуры дуг активно разлагается и давление быстро растет. Дутьевая щель 25 гасительной решетки 23 открывается при опускании контакта 22, создается поперечное газомасляное дутье дуги. Дуга гаснет при первом же переходе тока через нуль. Вторая щель 26 используется для гашения дуги при отключении небольших токов КЗ или рабочих токов. Аналогичный процесс происходит в решетке 16. Образовавшиеся в процессе гашения дуг газы выбрасываются в бак 1 через сопло 11. Экран 19 ограничивает движение вниз подвижного контакта 21. После прекращения движения контакта подвижная траверса 2 продолжает движение вниз и образуются две дуги вне дугогасительных камер между контактами 21 и 27. Ток в этих дугах невелик, так как в цепь включены шунтирующие резисторы 4, поэтому гашение дуг происходит достаточно быстро.

Дугогасительная камера имеет цилиндрический корпус 14 из толстостенного бакелита. Крепится она держателем 12 к токоведущему стержню маслонаполненного ввода 14, уровень масла в котором контролируется маслоуказателем 8. На вводах установлены трансформаторы тока 7 на съемных подставках, позволяющих заменять их без объема вводов. Внутрибаковая изоляция 6 препятствует перебросу дуги на заземленный бак 1 в момент отключения выключателя. Для подогрева масла в зимнее время на каждом баке выключателя предусмотрено нагревательное устройство 12.

Выключатель баковый масляный С-35-630-10

Выключатель С-35 на 35 кВ был разработан в городе Свердловске (Екатеринбурге). Он выпускается на номинальный ток 630 А и используется в сетях, где не требуется мощный выключатель МКП-35. Их основной отличительной особенностью являются дугогасительные камеры и процессы гашения дуги в них.

Выключатель состоит из трех баков, разрез одного из них представлен на Бак имеет форму эллиптического конуса выполнен из листовой стали, внутри обшит изоляцией из электрокартона и снабжен маслоспускным краном. Бак крепится с помощью четырех стяжных шпилек к стальной крышке, на которой расположены два ввода. Основной частью ввода является токоведущий стержень, пропущенный через бакелитовую втулку. Наконечник с резьбой служит для присоединения внешних токоведущих частей. Для повышения влагостойкости пространство между бакелитовой втулкой и фарфоровой покрышкой б заполняется морозостойкой мастикой. Сверху ввод закрыт круглой литой крышкой. На вводах установлены трансформаторы ток. Снизу к токоведущим стержням крепятся медные неподвижные контакты Г-образной формы. Подвижная дугогасительная камера закреплена на изолирующей тяге, перемещающейся внутри направляющей втулки, под действием приводного механизм. Под дном бака размещено нагревательное устройство, которое включается для подогрева масла при температуре окружающего воздуха ниже -20°С.

Разрез дугогасительной камеры показан на. Корпус собирается из двух частей, изготовленных из легкого синтетического материала, выдерживающего высокое давление, путем соединения стяжными болтами. Внутренняя полость камеры облицована дугостойким изоляционным материалом. В выхлопные отверстия, расположенные в верхней части и с боков камеры установлены втулки из дугостойкого материала. В камере размещается подвижный контактный мост с металлокерамическими напайками, опирающийся на четыре контактные пружины.

Пружины обеспечивают необходимое усилие в контактном соединений между неподвижными контактами, облицованными металлическими пластинами, и подвижным контактом. Ход подвижного контакта ограничивается двумя парами выступов. Корпус камеры воздушной подушки соединяется с изолирующей штангой с помощью резьбового соединения и фиксируется гайкой.

При отключении приводной механизм перемещает штангу вместе с камерой вниз, между подвижным и неподвижным контактами образуются две дуги, разлагающие масло на газы. Давление в камере резко повышается и дуги выдуваются в выхлопные отверстия, этому способствует сжатый в камере воздушной подушки воздух, который служит в первый момент газообразования амортизатором, запасающим энергию. По мере продвижения камеры с подвижным контактным мостом вниз дуги растягиваются как в поперечном, так и в продольном направлении. Соприкасаясь с холодными слоями масла дуги охлаждаются, деионизируются и гаснут окончательно при очередном переходе тока через нуль.

В выключателе необходимо поддерживать уровень масла во избежание взрыва как и в МКП-35. Выключатель С-35 относится к быстродействующим.

а - разрез полюса:

1 - ввод; 2 - трансформатор тока; 3 - корпус приводного механизма; 4 - штанга; 5 - неподвижный контакт; 6 - дугогасительная камера; 7 - внутрибаковая изоляция; 8 - нагревательное устройство; 9 - маслоспускное устройство

б - дугогасительная камера в процессе отключения:

1 - штанга; 2 - воздушная подушка; 3 - выхлопные отверстия; 4 - камера; 5 - боковые выхлопные отверстия; 6 - подвижный контакт; 7 - контактные пружины;8 - неподвижный контакт Размещено на Allbest.ru