Как выбрать масляный выключатель

БАКОВЫЕ И МАЛОМАСЛЯНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ

Масляные выключатели появились в конце 19-го века и до 1930 г. являлись единственным видом отключающего аппарата в сетях высокого напряжения. Различают масляные выключатели двух видов: 1) выключатели с большим объемом масла (многообъемные или баковые) и 2) выключатели с малым объемом масла (маломасляные). Методы деионизации дугового промежутка в этих выключателях одинаковы. Различие заключается лишь в изоляции контактной системы от заземленного основания и количестве масла.

Многообъемные масляные выключатели подразделяют на выключатели без специальных дугогасящих устройств (со свободным разрывом дуги в масле) и на выключатели с организованным гашением дуги при помощи различных дугогасительных камер, ускоряющих гашение дуги и увеличивающих отключающую способность выключателя.

Рис. 5.1. Схема простейшей гасительной камеры масляного выключателя

Гашение дуги в масляных выключателях происходит следующим образом. Контакты размыкаются в масле, однако вследствие высокой температуры дуги, образующейся между контактами, масло разлагается и дуговой разряд происходит в газовой среде. Приблизительно половину этого газа (по объему) составляют пары масла. Остальная часть состоит из водорода (70%) и углеводородов различного состава. Газы эти горючи, однако в масле горение невозможно из-за отсутствия кислорода. Количество масла, разлагаемого дугой невелико, но объем газов велик. Один грамм масла дает примерно 1500 см 3 газа, приведенного к комнатной температуре и атмосферному давлению. Гашение дуги в масле происходит наиболее эффективно, при применении гасительных камер, которые ограничивают зону дуги, способствуют повышению давления в этой зоне и образованию газового дутья сквозь дуговой столб. На рис.5.1. приведена схема простейшей гасительной камеры.

В процессе отключения контактный стержень 1 перемещается вниз. Между контактами 1 и 2 возникает дуга. Происходит интенсивное газообразование и давление в камере быстро увеличивается. Относительно холодный газ образующийся на поверхности масла, перемешивается с плазмой дуги. Пограничный слой приходит в турбулентное состояние, способствующее деионизации. Однако, дуга не может погаснуть до тех пор, пока расстояние между контактами не достигнет некоторого минимального значения, определяемого восстанавливающимся напряжением. Это минимальный промежуток образуется, когда подвижный контакт еще находится в камере. Когда стержень покидает пределы камеры, газы с силой выбрасываются наружу. Возникает газовое дутье, направленное по оси, способствующее гашению дуги.

После погасания дуги контактный стержень продолжает свое движение, чтобы обеспечить необходимое изоляционное расстояние в отключенном положении.

Напряжение на дуге масляного выключателя по крайней мере в 3 раза больше, чем у воздушного выключателя. Электрическая прочность промежутка восстанавливается быстрее (со скоростью около 2 кВ/мкс). Поэтому при одинаковом токе КЗ гасительное устройство масляного выключателя может быть рассчитано на вдвое большее напряжение и вдвое большее волновое сопротивление, чем устройство воздушного дутья.

Баковые выключатели. В выключателях данного вида дугогасительные устройства полюсов помещены в заземленный бак, заполненный маслом, которое используется в дугогасительной камере в качестве газогенерирующего вещества, а также для изоляции контактной системы от заземленного бака. В первых масло (трансформаторное) используется для гашения электрической дуги, возникающей между контактами при отключении, а также для изоляции токоведущих частей друг от друга

Рис. 5.2. Полюс трехбакового масляного выключателя У-220-2000-401 – бак, 2 – проходной изолятор, 3 – встроенный трансформатор тока, 4 – внутренняя поверхность из изоляционного материала, 5 – дугогасительная камера, 6 – шунтирующий резистор, 7 –траверса, 8 – изоляционная штанга, 9 – система рычагов, 10 – устройство для подогрева масла в зимнее время.

и от заземленного бака. Во вторых масло используется только для гашения дуги, а изоляция токоведущих частей осуществляется при помощи воздуха и керамических или органических изоляционных материалов. Ниже в качестве примера приведено описание выключателя типа У-220-40 с номинальным напряжением 220 кВ и номинальным током отключения 40 кА (рис.5.2). Выключатель предназначен для наружной установки. Каждому полюсу соответствует бак 1 цилиндрической формы с расширяющейся верхней частью, приспособленной для установки проходных изоляторов 2 и трансформаторов тока 3. Внутренняя поверхность бака выложена изоляционным материалом 4. К нижним фланцам изоляторов прикреплены дугогасительные камеры 5 с шунтирующими реакторами 6. Подвижные контакты укреплены на траверсе 7, приводимой в движение приводом с помощью изоляционной штанги 8 и системы рычагов 9. В положении «включено» траверса 7 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 (см. пунктир). Здесь расположено устройство для подогрева масла в зимний период 10. Баки залиты маслом. Под крышками остается некоторый объем воздуха («воздушная подушка»), который при сильном газообразовании вытесняется вместе с газами через газоотводную трубу (на рис. не показано) наружу. 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. Газы, выбрасываемые из гасительных устройств при отключении тока КЗ, сообщают слою масла, находящемуся над

ними большую кинетическую энергию. Масло ударяется в крышку бака. Скорость масла в момент удара достигает 10-20 м/с, а сила, направленная вверх – 150 кН. При последующем падении масла оно ударяет вниз с силой — 300 кН, которая воспринимается фундаментом.

Масса выключателя (три полюса) без масла составляет 28 т., а масса масла – 27 т. Выключатель подлежит установке на бетонном основании высотой 0,5 – 0,8 м над уровнем земли. Три полюса управляются общим электромагнитным или пневматическим приводом.

Преимущества баковых выключателей: простота конструкции, высокая отключающая способность, пригодность для наружной установки, возможность установки встроенных трансформаторов тока.

Недостатки баковых выключателей: взрыво- и пожароопасность; необходимость периодического контроля за состоянием и уровнем масла в баке и вводах; большой объем масла, что обуславливает большую затрату времени на его замену, необходимость больших запасов масла; непригодность для установки внутри помещений; непригодность для выполнения быстродействующего АПВ; большая затрата металла, большая масса, неудобство перевозки, монтажа и наладки.

Указанные недостатки баковых выключателей привели к тому, что на вновь сооружаемых объектах они не применяются, а на действующих заменяются маломасляными или элегазовыми.

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

Рис. 5.3. Маломасляный выключатель типа ВМП-10

В выключателях для номинальных напряжений до 35 кВ контактная система и дугогасительные устройства заключены в небольшие бачки (горшки) (отсюда сохранилось название выключателей «горшковые»), изолированные от заземленного основания фарфоровыми изоляторами. Бачки могут быть металлическими (в ранних конструкциях) или из стеклопластика. В качестве примера на рис. 5.3 показан распространенный выключатель типа ВМП-10. Основание выключателя выполнено в виде стальной рамы 1, котороая крепиться вертикально к стене или на каркасе РУ. В раме размещены вал выключателя 2, отключающая пружина и буферное устройство 3. 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. Количества масла всего составляет 4,5-5,5 кг. Номинальный ток отключения выключателя составляет 20 – 31,5 кА, номинальный ток – 630 – 3200 А. Время отключения составляет 0,12 с (6 периодов). Маломасляные выключатели 10-20 кВ с большой отключающей способностью (до 90 кА) и номинальным током до 11

кА имеют несколько иную конструкцию (рис. 5.4). 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. 5.4, а) большая часть тока проходит от зажима 6 по крышке бака 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. 5.4, б) 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.

Рис. 5.4. Контактная система и гасительное устройство маломасляного выключателя типа МГ-10 кВ а – положение «включено», б –положение «отключено»

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 рис. не показано). Масляные пары конденсируются и масло стекает в бачки. Внешний вид выключателя показан на рис. 5.5. Его время отключения составляет 0,12-0,14 с.

Преимущества маломасляных выключателей: небольшое количество мала; относительно малая масса, более удобный, чем у баковых выключателей доступ к дугогасительным контактам,

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

Высоковольтные масляные выключатели: краткое описание

Высоковольтные масляные выключатели (ВМВ) – вид высоковольтных выключателей, в которых в качестве изолирующей и дугогасящей среды используется специальное трансформаторное масло. По принципу работы масляный выключатель имеет существенное отличие от воздушного и элегазового, однако процесс гашения дуги несколько схож с процессами, происходящими в газовой среде. Основное отличие заключается в том, что гашение дуги происходит не самой средой выключателя, а продуктами распада, выделяющимися при нагреве масла до высокой температуры от столба дуги. Процесс образования газа, состоящего до 60% из водорода, и приводит к повышению давления в области горения дуги и расхождения контактов. У масляных выключателей в дугогасительных камерах предусмотрены специальные отверстия для выхода таких газов – дугогасительные щели. В зависимости от их расположения поток газов может проходить параллельно продольной оси столба дуги – продольное дутье, поперечно или под углом в одном направлении — поперечное дутье, либо перпендикулярно продольной оси дуги симметрично во встречных направлениях – встречное дутье.

По конструкции масляные выключатели можно разделить на два типа: баковые и маломасляные, отличающиеся по объему используемого масла и способу изоляции токоведущих частей. В баковых выключателях контактная система находится в резервуаре специальной формы (эллипсоидальной или цилиндрической), заполненном маслом на 70-80%, которое помимо функции гашения дуги является еще и основным изолирующим материалом. Поверх масла находится воздушная подушка, которая посредством газоотводной трубки с подпружиненной крышкой (обратный клапан), предохраняющей от попадания внутрь бака пыли и влаги, соединена с окружающей средой. При гашении дуги выделившийся газ поднимается через толщу масла, охлаждается и скапливается в воздушной подушке. При избыточном давлении (обычно возникает из-за скопления большого количества газа, выделяющегося при повторных отключениях и неуспевающего охладиться) срабатывает обратный клапан и избытки газа выходят в атмосферу.

В маломасляном выключателе основной изоляцией являются твердые диэлектрики (фарфор, керамика, текстолит, эпоксидные смолы). В связи с этим прочность корпуса у маломасляных выключателей меньше, чем у баковых, что приводит к снижению значений отключаемых токов. Выделяющийся при гашении дуги газ выходит через отводной канал, снабженный специальным маслоотделителем, в верхней части выключателя.

К достоинствам баковых выключателей можно отнести высокую надежность, довольно простую конструкцию корпуса и механизма отключения, возможность применения в условиях тяжелой эксплуатации, обусловленную прочностью корпуса. Кроме того в баковых выключателях применяют встроенные измерительные трансформаторы тока и измерители напряжения. К основному недостатку бакового выключателя можно отнести большой объем используемого масла, требующего периодического инструментального контроля за его физическим состоянием и химическим составом, трудоемкость работ по замене, а также повышенная пожароопасность.

У маломасляных выключателей основным преимуществом является малые габариты и вес, а также относительно низкая пожароопасность, обусловленная отсутствием области скопления газов, содержащих водород. Недостатки – невозможность совершения многочисленных повторных коммутаций, невысокая отключающая способность, необходимость частой смены и доливки масла.

Вакуумные и масляные выключатели: обзор

02 Октября 2018

При проведении работ с электрооборудованием важно отключать нагрузку в сети для обеспечения собственной безопасности. Когда обесточивается сеть, находящаяся под нагрузкой, в цепи возникает электрическая дуга, негативно влияющая на все оборудование, подключенное к электросети. Чтобы избежать проблем стоит использовать специальные выключатели нагрузки, которые будут гасить друга. Подобное оборудование преимущественно применяется в производственных условиях, но незаменимо оно и в быту. Сегодня мы рассмотрим два вида выключателей – масляные и вакуумные, поговорим об особенностях и преимуществах каждого вида оборудования.

Вакуумные выключатели

Вакуумный выключатель – аппарат высоковольтного типа, в котором погашение электрической цепи происходит за счет вакуумной среды. В данном случае действуют элементарные законы физики – вакуум препятствует распространению электричества. Первое устройство подобного типа было изобретено и представлено общественности в 30-х годах прошлого века. Устройство могло работать только в сетях, где напряжение не превышало 40 Вт. Создать более производительное оборудование было невозможно из-за общего несовершенства всей имеющейся вакуумной аппаратуры.

Массовое производство вакуумных агрегатов стартовало только в конце прошлого столетия, когда ученым опытным путем удалось объяснить физические процессы, сопровождающие горение электрической дуги в вакуумной среде. Электрооборудование изначально создавалось для того, чтобы избежать перенапряжения в сетях коммутационного типа.

Сейчас массово выпускаются надежные и быстродействующие аппараты, способные работать в сетях со средним и высоким напряжением.

Масляные выключатели

Устройство, основная цель которого – это включение и отключение питания в электрической сети во время возникновения аварийной ситуации в автоматическом режиме либо в случае надобности в ручном режиме. Главное отличие от прошлого вида электрооборудования заключается в том, что процесс погашения электрической дуги происходит в масле.

Изоляция в устройстве выполнена из твердых изоляционных материалов, преимущественно из керамики, при этом само масло выступает в качестве среды для выделения газа. Важно проверять уровень масла, так как при малых объемах вещество теряет все свои характеристики и возможности в области погашения дуги.

Преимущества вакуумных выключателей над масляными

На данный момент теоретическим и практическим путем было доказано, что погашение электрической дуги в вакуумной среде более эффективно, чем в масляной среде. К тому же подобное оборудование гораздо проще использовать в быту.

Среди других преимуществ вакуумного аппарата можно выделить:

• Нет необходимости постоянно следить за уровнем масла и доливать его в случае необходимости;
• Повышенная устойчивость к износу;
• Простота в установке, использовании и ремонте;
• Бесшумная работа;
• Чистота;
• При необходимости вакуумная камера легко заменяется;
• Сравнительно небольшие габаритные размеры устройства;
• Не выделяет опасные газы, загрязняющие окружающую среду;
• Быстрое срабатывание выключателя при выявлении проблем в сети.

Выбирайте вакуумные и масляные выключатели — более подробно

Модернизация распределительных устройств 10 и 35 кВ

Модернизация распределительных устройств 10 и 35 кВ

Опыт работы с энергосистемами и промышленными предприятиями России показал, что основная масса распределительных устройств объектов энергетики укомплектована физически и морально устаревшими выключателями. Кроме того, конструкции самих распредустройств очень разнообразны — это различные типы КРУ, КРУН, КРН, КСО, ЗРУ, ОРУ с бетонными или кирпичными ячейками, изготовленные на многих предприятиях и в разное время. Часть этих предприятий в настоящее время не работает, а некоторые оказались за пределами России. Многие промышленные предприятия и электрические сети комплектовались распределительными устройствами иностранного производства.

Анализ состояния распредустройств приводит к выводу, что замена входящих в них выключателей на новые и более современные позволяет продлить их ресурс, так как остальные элементы ячеек и камер распредустройств изнашиваются значительно меньше и могут прослужить еще длительное время. Таким образом, замена входящих в состав распредустройств маломасляных выключателей на вакуумные сведет к минимуму затраты на их модернизацию и в дальнейшем — затраты на эксплуатацию, так как вакуумные выключатели, обладая значительно большим ресурсом, практически не нуждаются в обслуживании и намного проще в ремонте.

Всеми этими преимуществами обладают выпускаемые ОАО НПП «Контакт» вакуумные выключатели серий ВБЭ, ВБЭМ, ВБ, ВБЭТ, ВБС.

С 1995 года наше предприятие занимается адаптацией выпускаемых вакуумных выключателей к различным типам распредустройств — как с выкатными элементами, так и со стационарно установленными выключателями. При заказе вакуумных выключателей для замены маломасляных (или электромагнитных) выключателей, находящихся в эксплуатации в действующих распредустройствах, следует заполнить опросный лист. При необходимости на место выезжает специалист для обследования распредустройства и адаптации выключателя к конкретной ячейке. Предприятие также оказывает услуги по шефмонтажу вакуумных выключателей.

Реконструкция шкафов КРУ и КРУН класса 6-10 кВ

с выкатными элементами

В настоящее время ОАО НПП «Контакт» разработаны и поставляются выкатные элементы с вакуумными выключателями для модернизации ячеек КРУ и КРУН.

Выкатные элементы с выключателями ВБ-10-20(31,5) тип привода: пружинный, электромагнитный; ВБЭ-10-20(31,5; 40) тип привода: электромагнитный на номинальные токи 630-4000 А и комплекты адаптации для замены в ячейках отечественного и зарубежного производства:

Тип заменяемого выключателя

К-II; K-III; К-IIIУ; К-VIУ; К-УГУ; 4КВГ; 4КВС