Принцип работы привода масляного выключателя

Масляный выключатель

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.

Все масляные выключатели конструктивно состоят из:

1. Силовой контактной группы. В неё входит подвижный (свеча) и неподвижный контакт (розетка), между которым и возникает дуга, гасящаяся в масле;
2. Изоляторы, обеспечивающие надёжную изоляцию токопроводящих частей от корпуса, и друг от друга;
3. Одного или трёх баков с трансформаторным маслом;
4. Группы блок-контактов, выполняющих контролирующую и управляющую роль;
5. Приводы к масляным выключателям, собраны на довольно мощной включающей катушке, называющейся соленоидом или катушкой соленоида. Отключающая катушка выполняет роль ударного механизма, сбивающего с защёлки включенное устройство выключателя. Также привод может быть ручной;
6. Специальные отключающие пружины, размыкающие силовую часть при отключении, от которых зависит скорость расхождения контактов.

При подаче питания на катушку соленоида включения его массивный сердечник втягивается. Рычажный механизм приходит в движение и направляет подвижные контакты к розеткам. Если механизм включения происходит вручную, то работу соленоида выполнит человек с помощью специального рычага в диэлектрических перчатках.

После вхождения свечей в розетку на 20–25 мм механизм масляного выключателя встаёт на защёлку. В ячейках, где установлены высоковольтные выключатели, должны быть изготовлены блокирующие устройства, которые не позволят механически выкатить из ячейки КРУ.

Маломасляные выключатели

В выключателях этого вида масло служит только газогенерирующим веществом. Для изоляции токоведущих частей используют фарфор, стеклопластик, текстолит и другие изоляционные материалы. Отечественные заводы строят маломасляные выключатели для номинальных напряжений от 6 до 220 кВ для внутренней и наружной установки. Они имеют меньшие размеры и массу по сравнению с баковыми выключателями. Относительно небольшое количество масла облегчает уход и ремонт.

В выключателях для номинальных напряжений до 35 кВ контактная система и дугогасительные устройства заключены в небольшие бачки, изолированные от заземленного основания фарфоровыми изоляторами. Бачки могут быть металлическими (в ранних конструкциях) или из стеклопластика.

Рис.3. Маломасляный выключатель типа ВМП-10

В качестве примера на рис.3 показан весьма распространенный выключатель типа ВМП-10 (выключатель маломасляный подвесной) для номинального напряжения 10 кВ и внутренней установки. Основание выключателя выполнено в виде стальной рамы 1, которая крепится вертикально на стене или каркасе РУ. В раме размещены вал выключателя 2, отключающая пружина и буферное устройство 5. К раме пристроен электромагнитный или пружинный привод. Бачки прикреплены к раме с помощью фарфоровых изоляторов 4. Вал 6 каждого бачка соединен с валом 2 выключателя изолирующей тягой 5. Количество масла составляет всего 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 (6 периодов).

Выключатель типа ВМП-35 с номинальным напряжением 35 кВ имеет аналогичную конструкцию. Номинальный ток отключения равен 10 кА.

Рис.4. Контактная система и гасительное устройство
масляного выключателя типа МГ-10

Маломасляные выключатели 10-20 кВ с большой отключающей способностью (до 90 кА) и номинальным током до 11 кА имеют несколько иную конструкцию (рис.4). Они имеют по два металлических бачка на полюс. Контактная система разделена на главные и дугогасительные контакты. Неподвижные части 1 главных контактов выполнены в виде трехгранных призм и расположены на крышках бачков. Подвижные части 2 (пальцевого типа) прикреплены к контактной траверсе 3. Число пар пальцев определяется номинальным током. Неподвижные части дугогасительных контактов розеточного типа 4 укреплены в днищах бачков. Подвижные части в виде круглых стержней 5 прикреплены к контактной траверсе и входят в бачки через проходные изоляторы.

В положении «включено» (рис.4,а) большая часть тока проходит от зажима 6 по крышке бачка к главным контактам 1, 2, траверсе 3 и далее к зажиму второго бачка. Небольшая часть тока ответвляется от основного пути и проходит по стенкам первого бачка, розеточному контакту 4, подвижному контактному стержню 5 к траверсе и далее аналогично ко второму бачку. В процессе отключения (рис.4,6) сначала размыкаются главные контакты и весь ток смещается в дугогасительные контакты. При размыкании последних в нижних отсеках бачков зажигаются дуги, угасающие в гасительных камерах по мере продвижения контактных стержней вверх. При включении выключателя сначала замыкаются дугогасительные, а затем главные контакты.

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 (на рисунке не показаны). 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 7 соединены через передаточный механизм с валом выключателя. Внешний вид выключателя показан на рис.5. Его время отключения составляет 6-7 периодов.

Рис.5. Маломасляный выключатель типа МГГ-10-5000-б3УЗ:
1 — рама с механизмом;
2 — опорный изолятор;
3 — бачок;
4 — главные контакты;
5 — изоляционная тяга

Маломасляные выключатели ПО «Уралэлектротяжмаш»

ПО «Уралэлектротяжмаш» выпускает маломасляные выключатели с номинальным напряжением 35, 110 и 220 кВ.

Рис.6. Маломасляный выключатель серии ВМТ:
а — на напряжение 110 кВ;
б — на напряжение 220 кВ

На рис.6,а показан выключатель типа ВМТ-110 с номинальным напряжением 110 кВ, 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 (что важно при работе выключателя в цикле АПВ), повышению износостойкости контактов и сохранению 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 составляет 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 (рис.6,б) состоит из трех отдельных полюсов. Каждый полюс имеет два последовательно соединенных дугогасительных устройства, установленных на двух опорных изоляторах 110 кВ. Полюс управляется тем же приводом, который предусмотрен для выключателей 110 кВ. Номинальный ток выключателя равен 1250 А, номинальный ток отключения — 25 кА.

Внедрение выключателей серии ВМТ позволяет прекратить производство баковых выключателей типов МКП-110 и У-220.

Для электроустановок напряжением 35 кВ выпускается маломасляный выключатель типа В МУ-35 в трехполюсном исполнении. Он предназначен для замены выключателей типа ВМК-35 и баковых выключателей типа МКП-35.

Принцип работы однобаковых выключателей

При срабатывании системы сначала происходит разрыв контакта дугогасительной камеры. При разрыве контакта сети с высоким напряжением возникает дуга, которая разлагает масло из-за воздействия высокой температуры. При воздействии дуги на масло происходит образование газового пузыря, в котором и будет находиться сама дуга. Созданный пузырь на 70% состоит из водорода, а этот газ в данном состоянии будет подаваться под давлением. Воздействие водорода и созданного искусственно давления приведет к деионализации образованной дуги во время разрыва контакта. Подобным способом масляный выключатель проводит разрыв цепи.

Привод, которым оснащен выключатель ВМПП 10, состоит из следующих узлов:

• Рама;
• Валы привода, выключателя, реле;
• Блок – контакты положения привода (БКП), аварийной сигнализации (БКА), положения выключателя (БКВ);
• Электромагниты дистанционного включения (ЭВ) и отключения (ЭО);
• Запорное устройство (две штуки);
• Пульт ручного управления;
• Заводное устройство рабочих пружин;
• Проводка и зажимы

Главными преимуществами масляных выключателей является высокая отключающая способность, независимость от воздействия атмосферных явлений и не слишком сложная конструкция.

Маломасляный трех полюсный высоковольтный выключатель ВМПП 10 со встроенным пружинным приводом оснащен блоком релейной защиты. Он выпускается в двух климатических версиях: для эксплуатации в районах с умеренным (например, Москва, Нижний Новгород) и тропическим (Краснодар и другие) климатом.

Конструкция и назначение

В отличие от выключателей типа ВМП 10П данная модель может устанавливаться по вертикали с отклонением в любую сторону (до 5°). Также имеются определенные отличия в конструкции полюса и пружинного привода.

Устройства, рассчитанные на номинальный ток отключения 20кА, могут использоваться в экскаваторных или схожих комплектных распределительных устройствах. Частота вибрации последних не должна превышать 10 Гц, дифферент до 10°, амплитуда до 1мм, работа без снижения мощности в BO-I80-BO-180-BO цикле.

Выключатели масляные ВМПП 10 могут работать с током отключений 20кА и 31,5кА. Все модели унифицированы по — максимуму. Отличающиеся по номинальному току устройства разнятся структурой проводников и размерами выводов контактных. Если речь идет о номинальном токе выключения, то здесь отличие состоит в конструкции распорных цилиндров и дугогасительных камер, а также мощности используемого для привода энергоносителя.

Типы исполнения

Чтобы приобрести оптимальный выключатель ВМПП 10, необходимо максимально точно знать его технические параметры. В ООО «Элком» жители Иркутска, Новосибирска, Казани, Владивостока и других крупных городов страны могут заказать следующие типы исполнения выключателей ВМПП-10 (различия состоят в величине номинального тока отключения и просто номинального тока):

• ВМПП-10-630-31,5Т;
• ВМПП-10-1250-31,5Т;
• ВМПП-10-630- 20Т;
• ВМПП-10-1250-20Т;
• ВМПП-10-630-31,5;
• ВМПП-10-1000-31,5;
• ВМПП-10-1600-31,5;
• ВМПП-10-630-20;
• ВМПП-10-1000-20;
• ВМПП-10-1600-20

Устройство и принцип работы выключателя

Принцип, по которому располагаются электромагнитные и защитные реле на релейном блоке ВМПП 10, отличается от схемы, используемой в ВМП 10П. Порядок отсчета номеров у обоих устройств аналогичный. Электромагниты управления (ЭВ и ЭО) имеют свои постоянные гнезда (VII и VI), их устанавливают в любом случае. Для реле РНВ предусмотрен разъем V.

Электромагниты прямого действия типов РТВ, РТМ, ЭО нп, ЭО тт, защитные реле и РНВ конструктивно аналогичны модели ВМПП 10П и работают по такому же принципу. В зависимости от характеристик выдержки времени существует два варианта исполнения реле РТВ (часть параметров, независимая от показателей тока): в пределах 120-170% от тока уставки — РТВ-III, PTB-II, PTB-I; в диапазоне 250-350% — PTB-VI , PTB-V, PTB-IV (для ВМП-10П).

В выключателях, где предусмотрена электрическая блокировка против сбоев и замыканий, цепь питания включающего электромагнита дополнительно подводится через блок – контакты аварийной сигнализации. Осуществляется это следующим образом: выводные концы проводов соединяются перемычкой, сама цепь питания подключается к зажимам. Если электрическая блокировка установлена, то после каждого отключения выключателя от защитных элементов цепь питания электромагнита будет размыкаться блок – контактами аварийной сигнализации. Чтобы осуществить новое включение потребуется переключить БКА, нажав на выключателе кнопку отключения. Наличие электрической блокировки означает невозможность работать в режиме автоматического повторного включения. Если АПВ отсутствует, то блокировка должна присутствовать обязательно.

Баковые выключатели [ править ]

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 — трёхбаковыми (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.

• большие габариты,
• большой объём масла,
• взрыво- и пожароопасность.

Описание

Выключатель масляный ВПМ-10 (выключатель маломасляный, подвесной) представляет собой трехполюсной, коммутационный аппарат, предназначенный для работы во внутренних установках переменного тока высокого напряжения частотой 50 ГЦ, в том числе для КРУ внутренней установки. Выключатели ВПМ-10 предназначены для включения и отключения электрических цепей под нагрузкой и при коротких замыканиях.
По роду установки масляный выключатель ВПМ-10 разделяются на две группы: 1. для обычных распределительных устройств (ячеек типа КСО). 2. для комплектных распределительных устройств (КРУ) с ячейками выкатного типа. В этом случае к обозначению типа выключателя ВПМ-10 добавляется буква «К«.

Структура обозначения выключателя ВПМХ-10-20/Х У3:

• ВПМ – выключатель подвесной маломасляный.
• Х – «П» если применяется привод ППО-10.
• 10 – номинальное напряжение, кВ.
• 20 – номинальный ток отключения, кА.
• Х — номинальный ток выключателя (630; 1000), А.
• У3 – климатическое исполнение и категория размещения.
• Х – «К» если применяется в шкафах КРУ К-26, К-59, К-104.

Тип выключателя ВПМ определяется применяемым в его управлении приводом:
1. для масляных выключателей ВПМ-10, ВПМ-10К применяются электромагнитные приводы постоянного тока ПЭ-11 или пружинные приводы типа ПП-67, отключение которых происходит за счет энергии отключающих пружин выключателя.
2. для масляных выключателей ВПМП-10 применяются пружинные приводы ППО-10, отключение происходит также за счет энергии привода.

Каждый тип масляных выключателей имеет несколько типоисполнений в зависимости от величины номинального тока, места присоединения привода. Выключатели ВПМ-10 изготовлены в климатическом исполнении У категории размещения 3 и 2 — выключатели серии ВПМ-10 и категории размещения 3 — выключатели типа ВПМП-10.

Принцип работы ВПМП-10

Принцип работы выключателя основан на гашении дуги, возникающей при размыкании контактов, потоком газомасляной смеси, образующейся в результате интенсивного разложения трансформаторного масла под действием высокой температуры горения дуги. Этот поток получает определённое направление в специальном дугогасительном устройстве, размещённом в зоне горения дуги.
Включение выключателя происходит за счёт энергии привода (ПЭ-11 или ПП-67), а отключение – за счёт энергии отключающих пружин выключателя.

Устройство выключателя ВПМ-10

Три полюса выключателя подвешиваются на опорных изоляторах к сварной раме. Движение от вала выключателя к подвижным контактам полюсов передаётся изоляционными рычагами и серьгами.
Цилиндры выключателей на номинальный ток 1000 А выполняются из латуни, а на номинальный ток 630 А – из стали и имеют продольный немагнитный шов.
Выключатели на номинальный ток 630 и 1000 А имеют одинаковые контактные стержни и розеточные контакты, а отличаются кол-вом гибких связей (на полюс выключателя 630 А – 1шт., 1000 А – 2шт.) и размерами колодки.
Верхний проходной изолятор полюса выключателя состоит из фарфорового изолятора, внутри которого помещена бакелитовая трубка. Бакелитовая трубка служит для увеличения электрической прочности промежутка между контактным стержнем и цилиндром полюса.
Осевое расстояние между центрами полюсов масляного выключателя в пределах 250+-2мм.
Розеточный контакт расположен на нижней крышке полюса выключателя. Он состоит из пяти ламелей, облицованных в верхней части дугостойкой металлокерамикой. Контактное нажатие осуществляется с помощью пружин.

Общий вид и габаритно-установочные размеры выключателя ВПМ-10.

1 – полюс, 2 – изолятор опорный, 3 – рама, 4 – болт заземления, 5 – буфер масляный, 6 – болт упорный (фиксатор включенного положения), 7 – стержень контактный, 8 – вал, 9 – рычаг с роликами, 10 – рычаг изоляционный, 11 – серьга, 12 – рычаг (для среднего присоединения привода), 13 – вилка (для среднего присоединения привода), 14 – рычаг с вилкой (для бокового присоединения привода), 15 – перегородка (только для исполнения У2.