151266 (Малообъёмные масляные и вакуумные выключатели)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ МОЛДОВА

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МОЛДОВЫ

Энергетический факультет

ОТЧЁТ

по лабораторной работе №2.

Тема: «Малообъёмные масляные и вакуумные выключатели»

Выполнили

студенты гр. SRE-032

Степанов Ф.

Дульцев В.

Проверил

преп. Зайцев А.С.

Кишинёв 2005

Цель работы: изучение конструкции, принципа действия и области применения малообъёмных масляных выключателей.

Основные понятия:

Выключатели – это аппараты, предназначенные для отключения и включения цепей при любых режимах работы энергоустановки.

В сетях переменного тока энергосистем используются следующие типы выключателей высокого напряжения: масляные, воздушные, электромагнитные, элегазовые, вакуумные и тиристорные.

В масляных выключателях контакты размыкаются в масле и дуга гасится с помощью газового автодутья, т.е. вследствие воздействия на дугу струи газов, получающихся в процессе разложения масла под воздействием высокой температуры дуги. Применение получили масляные выключатели двух типов: 1) многообъёмные и 2) малообъёмные.

В многообъёмных масляных выключателях масло является не только газогенерирующей средой, но используется в качестве изоляции. С помощью масла осуществляется изоляция токоведущих частей от заземлённого бака выключателя, токоведущих частей разноимённых фаз друг от друга, а так же изоляция между контактами в отключённом положении выключателя.

В малообъёмных выключателях масло используется только для гашения дуги, поэтому его количество принимается минимально возможным из условия гашения дуги, а изоляция токоведущих частей осуществляется при помощи воздуха и керамических или органических изоляционных материалов. Благодаря малому объёму масла и весьма прочной конструкции баков, выключатели можно считать взрыво- и пожаробезопасными. Это обстоятельство увеличивает безопасность обслуживания выключателей и значительно упрощает их установку в закрытых распределительных устройствах.

Во всех малообъёмных выключателях имеются дугогасительные камеры, наиболее часто с поперечным дутьём. В зависимости от напряжения и мощности отключения выключатели имеют один или несколько разрывов в фазе.

Контакты выключателей для внутренней установки находятся в бачке (горшке), отсюда сохранилось название выключателей «горшковые». Самое широкое применение в сетях 6-10 кВ нашли выключатели подвесного типа (рис.1 а, б, в). В этих выключателях корпус крепится на фарфоровых изоляторах к общей раме для всех трёх полюсов. В каждом полюсе предусмотрен один разрыв контактов в дугогасительной камере.

По типу, показанному на рис.1 а, изготавливаются выключатели ВМГ-10 (выключатель масляный подвесной), а ранее изготавливались выключатели ВМГ-133.

По конструктивной схеме приведённой на рис.1 б, изготавливаются выключатели серии ВМП на напряжение до 35 кВ включительно. При больших номинальных токах предусматривают рабочие контакты снаружи выключателя, а дугогасительные – внутри металлического бочка (рис.1 в). При больших отключаемых токах на каждый полюс имеется два дугогасительных разрыва (рис.1 г). По такой схеме выполняются выключатели серии МГГ и МГ на напряжение до 20 кВ включительно.

Массивные внешние рабочие контакты позволяют рассчитать выключатель на большие номинальные токи (до 9500 А). При напряжении 35 кВ и выше корпус выключателя выполняется фарфоровым (рис.1 д, серия ВМК – выключатель масляный колонковый). В выключателях 35, 110 кВ предусмотрен один разрыв на полюс, при больших напряжения – два разрыва и более. Малообъёмные масляные выключатели изготавливаются на напряжение до 500 кВ включительно и номинальную мощность до 10000 МВ·А.

Рассмотрим подробнее конструкцию широкораспространённых масляных выключателей серии ВМП-10 (рис.1 б, рис.2). Эти выключатели имеют различное исполнение в зависимости от их назначения, например у выключателя ВМП-10к привод поставляется отдельно, а выключатели ВМПП и ВМПЭ имеют соответственно пружинный и электромагнитный привод типа ППМ-10 и ПЭ-11.

Включатель типа ВМП-10 рассчитан на номинальное напряжение 10 кВ, номинальный длительный ток 1500 А, номинальный ток отключения 20 кА, полное время отключения не превышает 0,14 с.

В настоящее время номинальный ток этой серии увеличен до 3200 А, а мощность отключения до 500 МВ·А. С номинальным током отключения 31,5 кА. Конструктивная схема такого выключателя показана на рис.1 в.

Все три полюса выключателя монтируются на одной сварной раме и разделяются между собой изоляционными перегородками.

Каждый полюс состоит из бака цилиндрической формы, выполненного из прочного влагостойкого изоляционного материала – эпоксидной смолы. Концы цилиндра заармированы металлическими фланцами. С помощью маслоуказателя трубки контролируется уровень масла в баке. На верхнем фланце укреплён корпус из алюминиевого сплава, заканчивающийся маслоуказателем. Последний снабжён газоотводным отверстием, направляющим газы вверх в сторону от токоподводящих шин. Оба фланца – верхний и нижний – закрыты крышками, причём верхняя крышка снабжена отверстием, закрытым пробкой, для долива масла, а нижняя крышка – маслопускным отверстием с пробкой.

Крепление бачков на раме осуществляется с помощью опорных изоляторов, имеющих внутреннее эластичное крепление арматуры. На раме расположены: общиё для трёх полюсов приводной вал с рычагами, отключающие пружины, масляный и пружинный демпферы. Разрез нижней части бака полюса выключателя представлен на рис.2.

Неподвижный розеточный контакт расположен внутри крышки нижнего фланца. Подвижный контактный стержень подвешен к верхнему фланцу и связан с передаточным механизмом. Подвод тока к подвижному стержню осуществлён с помощью роликового устройства, создающего скользящее контактное соединение. Передаточный механизм и роликовое устройство размещаются в корпусе выключателя. Контакты снабжены тугоплавкими наконечниками, что значительно повышает их дугостойкость и значительно увеличивает срок службы.

Внутри цилиндра, над розеточным контактом, расположена дугогасительная камера поперечного дутья. Камера представляет собой пакет круглых пластин из электрокартона, фибры и гетинакса. Верхняя часть камеры снабжена масляными карманами, а нижняя – тремя поперечными дутьевыми каналами, расположенными один над другим и сообщающими с помощью вертикальных каналов подкамерное пространство с верхней половиной бачка. Подкамерное пространство сообщается, кроме того, с добавочным резервуаром в виде стального стакана с воздушной подушкой, укреплённого на нижнем фланце бачка. Упругая воздушная подушка в стальном стакане сглаживает пульсацию давления в дугогасительной камере и убыстряет очищение её каналов от газов после окончания гашения дуги.

Во включённом положении ток идёт по вводу, неподвижному розеточному контактному элементу, подвижному контакту и через роликовое устройство и направляющие неподвижные стержни выходит к верхнему вводу.

При отключении выключателя, когда освобождается запирающее устройство привода, вал выключателя под действием отключающих пружин быстро поворачивается, поднимая контактный стержень вверх.

Между контактами выключателя образуется дуга, вызывая газообразование в подкамерном пространстве. На первой стадии процесса отключения до момента открытия первой поперечной щели давление газов в подкамерном пространстве растёт (стадия замкнутого газового пузыря). На второй стадии щели поочерёдно открываются и возникает дутьё, направленное поперёк дуги, и дуга гаснет. Время гашения дуги при отключении больших и малых токов изменяется от 0,015 до 0,025 с.

При отключении больших и средних токов образовавшаяся разность давлений между подкамерного пространства и верхней частью бачка оказывается достаточной для того, чтобы создать эффективное поперечное дутьё после открытия поперечных щелей. При отключении малых токов поперечное дутьё в каналах получается слабым, гашение дуги затягивается и завершается с помощью дополнительных радиальных струй дутья из масляных карманов в верхней части камеры. После окончания гашения дуги продолжается вытеснение мосла под действием упругой воздушной подушки из стального резервуара. В результате каналы камеры быстро очищаются от газов и камера подготавливается для работы в цикле АПВ.

А процессе отключения газы, выходящие из бака, увлекают за собой частицы масла, которые задерживаются маслоотделителем и масло возвращается обратно в бак. Когда камера заполнится маслом, выключатель готов для выполнения следующего цикла операций. Бестоковая пауза при АПВ для этих выключателей довольно большая – 0,5 с.

В выключателе ВМП-10 всего 4,5 кг масла, качество которого должно отвечать обычным требованиям к изоляционному маслу. Если масло будет сильно загрязнено, а каналы камеры обуглены, то станет возможным перекрытие между контактами в отключённом положении.

Для смягчения удара при отключении выключателя в раме имеется масляный буфер.

Выбор масляных выключателей проводят по следующим условиям:

Номинальное напряжение ;

Длительный номинальный ток ;

Номинальный ток отключения:

симметричный ;

асимметричный ;

Номинальный ток динамической устойчивости:

симметричный (эффективное значение)

асимметричный (максимальное значение)

Номинальный тепловой импульс

(термическая устойчивость)

Примечания:

- действующее значение периодической составляющей тока КЗ в момент расхождения дугогасительных контактов;

- номинальный ток отключения;

- апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов;

- номинальное значение относительного содержания апериодической составляющей в отключаемом токе КЗ;

- наименьшее время от начала короткого замыкания до момента расхождения дугогасительных контактов;

- действующее значение предельного сквозного тока КЗ;

- амплитудное значение предельного сквозного тока КЗ;

- начальное значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя;

- ударный ток КЗ в цепи выключателя;

- тепловой импульс по расчёту.

Описание и работа вакуумных выключателей

Вакуумные выключатели BB/TEL (в дальнейшем - выключатели) предназначены для работы в комплектных распределительных устройствах (КРУ) и камерах стационарных одностороннего обслуживания (КСО) внутренней и наружной установки класса напряжения до 20 кВ трехфазного переменного тока 50 Гц для систем с изолированной и заземленной нейтралью. Вакуумные выключатели серии BB/TEL-10 защищены патентом № 2020631 от 30.09.1994 г. В основе конструктивного решения выключателя лежит использование пофазных электромагнитных приводов с «магнитной защёлкой», механически связанных общим не несущим нагрузку, валом-синхронизатором. Параллельно соединённые катушки электромагнитных приводов фаз выключателя при выполнении команд подключаются к предварительно заряженным конденсаторам в блоках управления (далее БУ/TEL). Такая конструкция позволила достичь следующих отличительных особенностей по сравнению с традиционными вакуумными выключателями (ВВ): высокий механический и коммутационный ресурс;

малое энергопотребление по шинам оперативного напряжения (заряд и поддержание в параметрах конденсаторных емкостей «ВКЛ», «ОТКЛ»);

малые габариты и вес;

лёгкость и простота адаптации в любые типы КРУ, КСО;

возможность использования в широком диапазоне питающего оперативного напряжения вторичных цепей;