Масляный выключатель

Эксплуатация масляных выключателей

Как и любой электрический аппарат, масляный выключатель требует правильной, корректной настройки, регулировки, и эксплуатации.

Нужно провести регулировку вхождения свечей (подвижных контактов) в розетки. Это производится путём раскрепления подвижного контакта и фиксирования его на нужном уровне. И также перед введением в работу должна быть оформлена форма протокола испытания масляного выключателя. Испытания масляных выключателей заключается в проверке его повышенным напряжением как в отключенном, так и во включенном состоянии, а также в проверке всех его цепей защит и сигнализаций. Это должен выполнять специально обученный персонал, чаще всего электротехническая лаборатория, соблюдая все меры безопасности.

В продолжении всей эксплуатации после каждого отключения и включения этих высоковольтных механизмов, нужно убедиться:

1. В наличии и качестве трансформаторного масла. Также масло должно быть в соответствующих пределах, которые видно по специальному стеклянному стержню с метками;
2. Контролировать крепление всех элементов привода, его шплинтов и механизмов болтового соединения;
3. Следить за тем, чтобы не разрушались проходные и опорные изоляторы;
4. Производить чистку блок контактов, если есть такая необходимость

В любом случае нужно понимать что высоковольтные масляные выключатели — это сложные электрические коммутационные аппараты, который работают с токами короткого замыкания. Поэтому надёжность его работы и продолжительность его ресурса напрямую зависит от технического состояния, а также частоты коммутаций которые он выполняет.

Конструктивные особенности

Каждая модификация низковольтного и высоковольтного вакуумного выключателя различается по своей компоновочной схеме. Это связано с работой при разном номинале значения тока и напряжения. Производители тоже не остаются в стороне. Каждый реализует свои инновационные идеи в железе, что сказывается на комплектности аппарата дополнительными элементами и компоновке. Мы же не будем разбираться в , а посмотрим на конструкцию аппарата в целом и разберемся, как он устроен и работает.

Выключатель состоит из общего корпуса с приводом коммутации, на котором закреплены 3 полюса силовых цепей. Внутри каждого установлена герметичная вакуумная камера, состоящая из контактной группы и специальных экранов, защищающих внутренние изолирующие поверхности от металлического налета, вследствие эрозии контактов.

Контактная система включает 2 элемента: неподвижный контакт, жестко закрепленный к нижнему фланцу, и подвижный, соединенный с верхним фланцем так, что герметичность вакуумной дугогасительной камеры не нарушается.

Конструкция вакуумного выключателя включает два элемента: подвижный и неподвижный контакты. Устройство оснащается тремя полюсами, на каждом из которых имеются пофазно установленные электромагнитные приводы. Эти приводы монтируются на одном основании.

Читать далее: Грунтовка бетоноконтакт кнауф технические характеристики

Размещенные внутри прибора фазные приводы соединяются друг с другом за счет вала, который осуществляет синхронизацию фаз и защищает от неполных фаз. Кроме того, вал предназначен для механической блокировки расположенных поблизости распределительных систем и управления индикацией расположения контактов.

В качестве примера рассмотрим особенности вакуумного выключателя от (серия BB/TEL).

Условные обозначения:

1. Вакуумная камера с функцией дугогашения.
2. Основание.
3. Крышка.
4. Вал синхронизации.
5. Дополнительные контакты.
6. Блокировочная тяга.
7. Привод.
8. Узел блокировочный торцевой.

На рисунке видно, что вакуумный выключатель нагрузки включает в себя три полюса, которые имеют пофазно встроенные приводы электромагнитного типа. Приводы установлены на общем основании. Все приводы соединяются друг с другом при помощи вала.

Особенности одного из полюсов с номинальным током 2 тысячи ампер показаны на рисунке ниже.

1. Вывод в верхней части.
2. Дугогасящая камера, вмонтированная в полые изоляторы. Подвижные контакты за счет изоляционных тяг скреплены жестким соединением с приводами.
3. Дополнительные контакты.
4. Кулак.
5. Блокировочная тяга.
6. Вал синхронизации.
7. Электромагнитный вал, оснащенный защелкой на магните.
8. Пружина для прижатия контактов.
9. Пружина отключения контактов.
10. Приводной якорь.
11. Кольцевой магнит.
12. Приводная катушка.
13. Плоский привод.
14. Тяговый изолятор.
15. Опорное изолирующее устройство.
16. Нижний вывод.

Магнитный привод может располагаться в одном из двух положений: «включено» или «выключено». Закрепление якоря в указанных положениях осуществляется без использования механических щеколд. Фиксация возможна благодаря упругой пружине в положении «выключено» и кольцевому магниту в положении «включено». Подключение и отключение производится за счет передачи управляющих импульсов разнополярных напряжений на обмоточную катушку привода.

Классификация выключателей масляных

Использовать масляные выключатели начали еще в конце позапрошлого века. Почти до середины ХХ века других отключающих устройств в высоковольтных сетях просто не было. Существуют две большие группы этих аппаратов:

1. Баковые, для которых характерным является наличие большого объема масла. Для этого оборудования оно является как средой, в которой гасится дуга, так и изоляцией.
2. Маломасляные или малообъемные. О количестве наполнителя в них говорит само название. Эти выключатели содержат диэлектрические элементы, а масло здесь необходимо только для дугогашения.

Первые используют в основном в распределительных установках от 35 до 220 кВ. Вторые — до 10 кВ. Приборы маломасляные серии ВМТ применяют и в наружных РУ, рассчитанных на 110 и 220 кВ.

Принцип гашения дуги у обоих видов идентичен. Появляющаяся при размыкании высоковольтных контактов выключателя дуга вызывает быстрое испарение масла. Это приводит к созданию газовой оболочки вокруг дуги. Состоит это образование из паров масла (около 20%) и водорода (H2). Дуговой промежуток деионизируется в результате быстрого охлаждения ствола дуги путем смешивания в оболочке газов с высокой и низкой температурой.

В момент возникновения дуг в зоне контакта температура очень высокая — около 6000⁰. В зависимости от установки выделяют выключатели, использующиеся для внутреннего, наружного применения, а также для применения в КРП — комплектных распределительных устройствах.

На фото масляный выключатель ВМГ. Он может отключать любые токи нагрузки и КЗ, включая предельный ток отключения. Этот тип широко используют на трансформаторных подстанциях

Плюсы и минусы масляных выключателей

Эти устройства имеют относительно несложную конструкцию. Они обладают хорошей отключающей способностью, не зависят от погодных условий. При возникновении неисправностей можно проводить ремонтные работы. Баковые МВ подходят для наружной установки. Существует условия для монтажа встроенных трансформаторов тока.

Важную роль в работе МВ играет скорость расхождения контактов. Может возникнуть такая ситуация, когда контакты расходятся с огромной скоростью и дуга мгновенно достигает длины, являющейся для нее критичной. При этом величины восстанавливающегося напряжения может не хватить для пробивания межконтактного промежутка.

Недостатков больше у баковых выключателей. Первый — присутствие большого объема масла, следовательно, немалые габариты этих агрегатов и распредустройств. Второй — пожаро- и взрывоопасность, при внештатных ситуациях последствия могут быть самыми непредсказуемыми.

Уровень масла как в баке, так и во вводах, а также его состояние необходимо держать под периодическим контролем. При наличии в обслуживаемых сетях электроснабжения МВ, необходимо иметь специальное масляное хозяйство.

Принцип их работы

Когда срабатывает система, в первую очередь разрываются контакты дугогасительной камеры. Если сеть имеет высокое напряжение, тогда разрыв вызывает появление дуги. Она имеет большую температуру. Настолько большую, что от ее действия начинается процесс разложения масла. Образовывается газовый пузырь, в котором и будет размещаться дуга.

В состав пузыря входит водород, количество которого ровняется семидесяти процентам. Газ будет подаваться под значительным давлением. Водород в паре и давление обеспечат деионализацию дуги, что была образованна при разрыве контакта. Именно таким методом действует масляный выключатель.

Такой вид выключателей имеет свои особенности. Его используют в сетях имеющих большое напряжение. Он хорошо подойдет для сети, работающий в напряжении больше тридцати пяти Кв. Его отличием является то, что камера выполняющая гашение дуги имеет в наличии механизм, который создает дутье.

Основные типы масляных выключателей

Конструкция масляных выключателей выполняется двух основных типов:

1. Баковые. Обладают большим объёмом масла. Оснащены одним большим баком сразу для трёх контактов трёхфазного напряжения;
2. Горшковые (маломасляные). С меньшим объёмом масла, но и с дополнительной системой дугогашения, и тремя раздельными баками. В них на каждой фазе присутствует отдельный металлический цилиндр, заполненный маслом, в каком и происходит разрыв контактов и подавление электрической дуги.

Выключатели масляные баковые

Чаще всего они рассчитаны на сравнительно небольшие токи отключения. Производятся они однобаковыми конструкциями (три полюса находятся в одном баке) при рабочем напряжении до 20 кВ. а при на напряжение выше 35кВ — трехбаковыми (каждая из фаз расположена отдельном баке) с персональными или групповыми приводами включения. Выключатели баковые снабжаются электромагнитными или воздушными пневмоприводами. Есть возможность работы с повторным автоматическим включением (АПВ).

Масляные баковые выключатели, выпускаемые на напряжение больше 35кВ, имеют в распоряжении встроенные вовнутрь трансформаторы тока, для цепей измерения и защиты. Они насажены и закреплены на внутренний участок проходного изолятора и закрыты крышкой. Таким образом, токопроводящий стержень служит как первичная обмотка. Баковые выключатели на рабочее напряжение 110 кВ и выше иногда оборудованы ёмкостными трансформаторами напряжения.

Маломасляные выключатели

По сравнению с баковыми здесь масло служит исключительно как дугогасящая среда, а изолирование токоведущих деталей и дугогасительного аппарата касательно замыкания на землю осуществляется через твердый изоляционный материал (керамику, текстолит, и различные эпоксидные смолы). Это масляный выключатель ВМП или ВМГ типа.

Они обладают кардинально меньшими габаритами, массой, а также значительно меньшей взрывоопасностью и пожароопасностью. Присутствие в этих высоковольтных устройствах встроенных емкостных трансформаторов напряжения и трансформаторов тока, существенно усложняет конструктивное устройство выключателей и повышает их габаритные размеры.

Масляные выключатели по своей конструкции могут выпускаться заводом изготовителем двух видов движения контактной группы:

1. дугогасительные камеры снизу (движение подвижного контакта выполняется сверху вниз);
2. дугогасительные камеры сверху (перемещение подвижного контакта происходит наоборот снизу вверх). Этот вид более перспективен в отношении улучшения отключающей возможности.

выключатель может быть оборудован встроенным внутрь механизмом защиты и управления. Это такие реле, как:

1. максимального тока моментального действия
2. выдержки времени
3. реле минимального напряжения (для защиты электрооборудования от работы на не номинальном напряжении)
4. электромагниты отключения,
5. вспомогательные блок-контакты.

Увеличение номинального рабочего тока тут выполняется за счёт механизма искусственного обдува как подводящих шин, так и контактной системы. В последнее время начало применяться водяное охлаждение, этих нагревающихся от прохождения тока элементов.

Выключатель маломасляный для наружной установки состоит из трех основных ключевых частей:

• дугогасительное устройство, которое помещено в фарфоровую оболочку;
• фарфоровые опорные колонки;
• основания, то есть рамы.

Изоляционный цилиндр, охватывает дугогасительное устройство чем и выполняет защитную функцию. Главная его защитная цель — это фарфоровая оболочка, чтобы во время большого давления, которые возникают в момент отключения масляника, она попросту не разорвалась.

Общее устройство и принцип действия воздушных выключателей

Основная статья: Воздушный выключатель

В воздушных выключателях (ВВ) энергия сжатого воздуха используется и как движущая сила, перемещающая контакты, и как дугогасящая среда. Принцип действия дугогасительного устройства (ВВ) заключается в том, что дуга, образующаяся между контактами, подвергается интенсивному охлаждению потоком сжатого воздуха, вытекающего в атмосферу. При прохождении тока через ноль температура дуги падает и сопротивление промежутка увеличивается. Одновременно происходит механическое разрушение дугового столба и вынос заряженных частиц из промежутка.

ВВ конструктивно подразделяются на:

Выключатель с открытым ротором

(п-УКом) отделителем

• Выключатель с газонаполненным отделителем
• Выключатель с камерами в баке со сжатым воздухом

Особенности конструкции и принцип работы

Внешний вид классической модели электронного коммутационного устройства практически идентичен с сенсорной панелью и представляет из себя экран из глянцевого электрохромного материала (кристаллическое стекло) с нанесенной на него разметкой. В широком разнообразии представлены варианты дизайна, цвета и конфигурации приборов.

Независимо от внешних характеристик и количества подключенных потребителей, конструктивно сенсорный прибор состоит из таких основных частей:

1. Контроллер или блок управления. За декоративным лицевым экраном находится активная поверхность чувствительного элемента, реагирующая на различные раздражители. Исходя из типа сенсорного выключателя, раздражителями выступают: касание объекта воздействия, в некоторых моделях приближение, хлопок в ладоши, голосовая команда.
2. Полупроводниковый преобразователь. В предыдущем блоке вырабатывается сигнал, который на этом участке преобразуется в электрический достаточной мощности для срабатывания.
3. Коммутационная часть. Посредством коммутатора осуществляются основные действия в электроцепи: размыкание, замыкание или плавное регулирование степени нагрузки, подаваемой на светильник.

Исходя из устройства электронного изделия его принцип действия очевиден: осуществляя легкое прикосновение пальцев к панели, производится сигнал, который преобразуется и вызывает включение реле.

Устройство и принцип действия выключателей.

4.1. Принцип работы.
4.1.1. Выключатели ВПМ-10 относятся к жидкостным высоковольтным выключателям с малым объемом дугогасящей жидкости (трансформаторного масла).
4.1.2. Принцип работы выключателя основан на гашении электрической дуги, возникающей при размыкании контактов, потоком газомасляной смеси, образующейся в результате интенсивного разложения трансформаторного масла под действием высокой температуры горения дуги. Этот поток получает определенное направление в специальном дугогасительном устройстве, размещенном в зоне горения дуги.
4.1.3. Включение выключателей происходит за счет энергии привода (ПЭ – 11 или ПП – 67), а отключение – за счет энергии отключающих пружин выключателя.

4.2. Устройство выключателя.
Общий вид выключателя ВПМ-10 приведен на рис. 1. Три полюса 1 выключателя подвешиваются на опорных изоляторах 2 к сварной раме 3. Опорные изоляторы имеют внутреннее эластичное механическое крепление. Движение от вала выключателя к подвижным контактам 7 полюсов передается изоляционными рычагами 10 и серьгами 11.

РИС 1. 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.

На боковой стороне рамы имеется болт 4 для подсоединения заземляющей шины.
На обратной от полюсов стороне рамы имеются четыре отверстия диаметром 18 мм для крепления выключателя в распредустройстве.
В выключателях типа ВПМ – 10 (при среднем присоединении привода) для присоединения деталей кинематической связи используется приваренный к валу выключателя рычаг 12 с вилкой 13. Для бокового подсоединения привода на вал дополнительно устанавливается рычаг с вилкой 14.
Изоляция между полюсами выключателя климатического исполнения У2 усилена путем установки изоляционных перегородок 15.

Классификация высоковольтных выключателей

По способу гашения дуги

• Элегазовые выключатели (баковые и колонковые);
• Вакуумные выключатели;
• Масляные выключатели (баковые и маломасляные);
• Воздушные выключатели;
• Автогазовые выключатели;
• Электромагнитные выключатели;
• Автопневматические выключатели.

По назначению

• Сетевые выключатели на напряжения от 6 кВ и выше, применяемые в электрических цепях (кроме цепей электрических машин и электротермических установок) и предназначенные для пропускания и коммутирования тока в нормальных условиях работы цепи, а также для пропускания в течение заданного времени и коммутирования тока в заданных ненормальных условиях, таких как условия короткого замыкания
• Генераторные выключатели на напряжения от 6 до 20 кВ, применяемые в цепях электрических машин (генераторов, синхронных компенсаторов, мощных электродвигателей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в пусковых режимах и при коротких замыканиях. Отличаются, как правило, большими значениями номинального тока (до 10000 А) и тока отключения.
• Выключатели на напряжение от 6 до 220 кВ для электротермических установок, применяемые в цепях крупных электротермических установок (например, сталеплавильных, руднотермических и других печей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в различных эксплуатационных режимах и при коротких замыканиях.
• Выключатели нагрузки — выключатели, предназначенные для коммутаций под номинальным током, но не рассчитанные на разрыв сверхтоков. Применяются в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью для коммутации небольших нагрузок — до нескольких мегавольт-ампер.
• Реклоузеры — подвесные секционирующие дистанционно управляемые выключатели, снабжённые защитой и устанавливаемые на опорах воздушных ЛЭП
• Выключатели специального назначения.

По виду установки

• Опорные, то есть имеющие основную изоляцию на землю опорного типа.
• Подвесные, то есть имеющие основную изоляцию на землю подвесного типа.
• Настенные, то есть укрепленные на стенах закрытых распредустройств.
• Выкатные, то есть имеющие приспособления для выкатывания из ячеек распредустройств (для обслуживания, ремонта и для создания т.н. «видимого разрыва» при работах на линиях).
• Встраиваемые в комплектные распределительные устройства.

По категориям размещения и климатическому исполнению

• пять категорий размещения (вне и внутри помещений с различными условиями обогрева и вентиляции);
• десять климатических исполнений (У, ХЛ, УХЛ, ТВ, ТС, Т, М, ОМ, В и О) в зависимости от географического места установки.

Устройство и принцип действия масляных выключателей

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, которые обеспечивают 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, которые размыкают силовую часть при отключении. За счёт них зависит скорость расхождения контактов.

При подаче питания на катушку соленоида включения его массивный сердечник втягивается, тем самым приводя в движение рычажный механизм, который, в свою очередь, направляет подвижные контакты, то есть свечи, в направлении розеток. Также механизм включения может быть выполнен и на ручном приводе, тогда работу соленоида должен будет выполнять человек, с помощью специального рычага, разумеется, в диэлектрических перчатках.

После тока как свечи вошли в розетку на 20–25 мм, механизм масляного выключателя встаёт на защёлку. Во время работы, в ячейках где установлены высоковольтные выключатели, должны быть изготовлены блокирующие устройства, которые не позволят механически, включенный высоковольтный аппарат, выкатить из ячейки КРУ.

Масляные выключатели, установленные в ячейках должны быть оснащены системами защиты. Таким образом, он работает в автоматическом режиме. Его работа и назначение схожи с обычным низковольтным автоматическим выключателем. При подаче отключающего сигнала или нажатия на механическую кнопку происходит сбивание устройства с защёлки и за счёт пружин, электрическая цепь разрывается, и он переходит в отключенное состояние. Отключающие сигналы,которые управляют выключателем, приходят от релейной защиты и автоматики.