Текст
                    Е. Ф. Макаров
10 ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЕТЯМ 0,4 - 35 кВ 110-1150 кВ
ТОМ V
[ОСКВА
2005

чГчп
Е.Ф. МАКАРОВ СПРАВОЧНИК ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЕТЯМ 0,4—35 кВ и 110-1150 кВ ТОМ V Учебно-производственное издание Под редакцией главных специалистов ОАО «Мосэнерго» И.Т. Горюнова, А.А. Любимова, Москва ПАПИРУС ПРО МП
ББК 31.232.3 УДК 621.311.1+621.316.1.3.6.62.65.66 (031) Макаров Е.Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ — М.: Папирус Про, 2005. — 624 с. ISBN 5-901054-27-Х Уважаемые читатели перед Вами «Справочник по электрическим сетям 0,4—35 кВ и 110-1150 кВ» том V. В этом томе основные разделы посвящены оборудованию подстанций и сетей, куда входят разъединители, различные типы выключателей и приводы силовых выключателей. ББК 31.232.3 ISBN 5-901054-27-Х © Издательство «Папирус Про» © Автор, 2005
Предисловие Высокую надежность работы всех отраслей народного хозяйства страны обеспечивает современное электротехническое оборудование. Особую роль в этом играют изделия и оборудование установленные в системах питания и электроснабжения, причем как в сетях низкого, так и высокого напряжения В настоящее время перед энергетиками остро стоит задача технического перевооружения парка электротехнического оборудования. Для решения этой задачи необходимо владеть информацией о современном его состоянии, новых типах, технических характеристиках, зарубежных аналогах, продлении срока службы или возможной их замене. Данный том справочника содержит подробную информацию о технических характеристиках, принципах действия, области применения оборудования, а также теоретические обоснования их работы, что позаолит специалистам-энергетикам в их работе реально определить состояние оборудования и существенно повысить электробезопасность , надежность, безаварийность и экономичность работы электроснабжения.Подробно представлены следующие виды оборудования: • разъединители; • выключатели нагрузки 6-10 кВ; • короткозамыкатели и отделители; • выключатель высокого напряжения; • масленые выключатели; • воздушные выключатели; • электромагнитные выключатели; • вакуумные выключатели; • элегазовые выключатели; • приводы силовых выключателей; • приводы выключателей BB/TEL, а в заключительной главе — электродвигатели собственных нужд. Однако, из-за превышения объема пятого тома в него не вошла информация о синхронных двигателях, которая будет приведена в следующем шестом томе.
4.9. Электрическая дуга и методы ее гашения 4.9.1. Процесс отключения выключателя Описание процесса отключения электрической цепи переменного тока при коротком замыкании. При размыкании контактов выключателя ток не прерывается. Согласно закону Ленца в цепи возникает ЭДС eL = -Ldi/dt, препятствующая изменению тока. Последний находит для себя путь через газовый промежуток между расходящимися контактами выключателя, который перекрывается электрической дугой. Чтобы прервать ток, дуга должна быть погашена. В цепях переменного тока благоприятные условия для гашения дуги возникают каждый раз, когда ток приходит к нулю, т.е. 2 раза в течение каждого периода. Диаметр дугового столба, температура и ионизация газа резко уменьшаются. В некоторый момент времени ток приходит к нулю и дуговой разряд прекращается. Однако цепь ещё не прервана. После нуля тока в газовом промежутке, ещё в некоторой мере ионизированном, продолжается процесс деионизации, т.е. процесс превращения его из проводника в диэлектрик, а в электрической цепи начинается процесс восстановления напряжения на контактах выключателя от относительно небольшого напряжения на дуге до напряжения сети. Эти процессы взаимосвязаны. Исход взаимодействия дугового промежутка с электрической цепью зависит от соотношения между энергией, подводимой к промежутку, и потерями энергии в нём, зависящими от дугогасительного устройства выключателя. Если в течение всего переходного процесса потери энергии преобладают, дуга не возникнет вновь и цепь будет прервана. В противном случае дуга возникнет вновь и ток будет проходить ещё в течение половины периода, после чего процесс взаимодействия повторится. Функция выключателя заключается не только в том, чтобы «погасить» дугу, а скорее в том, чтобы исключить возможность её нового зажигания путём эффективной деионизации промежутка различными искусственными средствами При этом используется исключительное свойство газа — быстро, в течение нескольких микросекунд, превращаться из проводника в диэлектрик, способный противостоять восстанавливающемуся напряжению сети. Для понимания устройства и работы выключателей необходимо ознакомиться с физическими процессами в дуговом промежутке в процессе отключения. Физические процессы в дуговом промежутке выключателя при высоком давлении. Электрической дугой, точнее дуговым разрядом, называют самостоятельный разряд в газе, т.е. разряд, протекающий без внешнего ионизатора, характеризующийся большой плотностью тока и относительно небольшим падением напряжения у катода. Ниже рассмотрена дуга высокого давления, т.е. дуговой разряд при атмосферном и более высоком давлении.
Различают следующие области дугового разряда: • область катодного падения напряжения: • область у анода: • столб дуги. Область катодного падения напряжения представляет собой тончайший слой газа у поверхности катода. Падение напряжения в этом слое составляет 20...50 В, а напряжённость электрического поля достигает 105...106 В/см. Энергия, подводимая из сети к этой области, используется на выделение электронов с поверхности катода. Механизм освобождения электронов может быть двояким: а) термоэлектронная эмиссия при тугоплавких и огнеупорных электродах (вольфрам, уголь), температура которых может достигнуть 6000 К и выше, и б) автоэлектронная эмиссия, т.е. вырывание электронов из катода действием сильного электрического поля при «холодном» катоде. Плотность тока на катоде достигает 3000... 10000 А/см2. Ток сосредоточен на небольшой ярко освещённой площадке, получившей название катодного пятна. Освобождающиеся электроны движутся через дуговой столб к аноду. У анода положительные ионы приобретают ускорение в направлении к катоду. Электроны уходят в анод и образуют в тонком слое отрицательный заряд. Падение напряжения у анода составляет 10...20 В. Процессы в дуговом столбе представляют наибольший интерес при изучении выключателей, поскольку для гашения дуги используют различные виды воздействия именно на дуговой столб. Последний представляет собой плазму, т.е. ионизированный газ с очень высокой температурой и одинаковым содержанием электронов и положительных ионов в единице объёма. Высокую температуру в дуговом столбе создают и поддерживают электроны и ионы, участвующие в тепловом хаотическом движении нейтральных молекул и атомов, но имеющие также направленное движение в электрическом поле вдоль оси дуги, определяемое знаком заряда частиц. Этому движению препятствует нейтральный газ. Происходят частые соударения электронов и ионов с нейтральными частицами. Поскольку длина свободного пробега электронов при высоком давлении мала, потеря энергии при упругих столкновениях с молекулами и атомами, приходящаяся на каждое столкновение, мала и недостаточна для ионизации частиц. Однако, число столкновений, претерпеваемых электронами, весьма велико. В результате, энергия атомов передаётся нейтральному газу в виде тепла. Средняя энергия «электронного газа» не может сколько-нибудь заметно превысить энергию нейтрального газа. В зависимости от отношения R/X напряжение на первом разрыве возрастает быстрее и максимум его увеличивается. Вместе с тем уменьшается ток, отключаемый вторым разрывом. При /?/Х=10 напряжение на первом разрыве увеличивается относительно быстро, максимум его достигает приблизительно 90% напряжения сети.
Сопротивление цепи увеличивается приблизительно в 10 раз. Следовательно, отключаемый ток во втором разрыве уменьшается до 10% полного тока КЗ. При дальнейшем увеличении отношения R/X на процесс восстановления напряжения оказывает влияние ёмкость, которая в этом анализе принята равной нулю Когда R превысит критическое значение, процесс примет колебательный характер и максимум ПВН превысит амплитуду напряжения сети. Сопротивление такого порядка не окажет желаемого действия. Обратимся теперь ко второму разрыву. По мере увеличения отношения R/X уменьшаются угловой сдвиг тока и, следовательно, возвращающееся напряжение. Частота свободных колебаний не изменяется, но скорость ПВН уменьшается вследствие уменьшения максимума напряжения. Следовательно, процесс отключения облегчается. Сопротивление шунтирующих резисторов выбирают так, чтобы сопровождающий ток на второй стадии отключения был невелик и отключение его не представляло трудностей. В масляных выключателях второй разрыв осуществляют в масле без особых гасительных устройств. В воздушных выключателях предусматривают гасительные устройства простейшего вида. 4.9.2. Кратчайшая теория горения электрической дуги Процессы в электрической дуге. Размыкание электрической цепи при сколько-нибудь значительных токах и напряжениях, как правило, сопровождается электрическим разрядом между расходящимися контактами. Воздушный промежуток между контактами ионизируется и становится на некоторое время проводящим, в нём возникает дуга. Тем или иным способом дуга гасится, т.е. ток в цепи падает от начального значения до нуля. Физический процесс отключения состоит в деионизации воздушного промежутка между контактами, т. е. в превращении его в диэлектрик и прекращении вследствие этого электрического разряда. Зависимость падения напряжения на разрядном промежутке от тока электрического разряда в газах приведена на рис. 4.9.1. Первый участок (область I) кривой, представляющий собой область тлеющего разряда, характеризуется высоким падением напряжения у катода (200...250 В) и малыми токами (до 0,1 А). При тлеющем разряде плотность тока в разрядном промежутке измеряется несколькими микроамперами на 1 см2. С ростом тока растёт падение напряжения на разрядном промежутке (до 300...400 В). Второй участок кривой (область II) представляет собой переход из тлеющего разряда в дуговой. Третий участок кривой — дуговой разряд (область III) — характеризуется малым падением напряжения у электродов (10...20 В) и большой плотностью тока (до 100 кА/ см2). С ростом тока напряжение на дуговом промежутке сперва падает, а затем практически мало меняется.
Рис. 4.9.1. Вольт-амперная характеристика электрического разряда в газах. Ill — вольт-амперная характеристика дуги; / и II — зависимость напряжения на контакте от начального тока, а следовательно, от температуры нагрева контактов Электрическая дуга сопровождается высокой температурой. Поэтому дуга — явление не только электрическое, но и тепловое. В обычных условиях воздух является хорошим изолятором. Так, для пробоя воздушного промежутка в 1 см требуется приложить напряжение не менее 30 кВ. Для того чтобы воздушный промежуток стал проводником, необходимо создать в нём определённую концентрацию заряженных частиц — отрицательных, в основном свободных электронов и положительных ионов. Процесс отделения от нейтральной частицы одного или нескольких электронов и образования свободных электронов и положительно заряженных частиц — ионов — называется ионизацией. Ионизация газа может происходить под действием света, рентгеновских лучей, высокой температуры, под влиянием электрического поля и ряда других факторов. Для дуговых процессов в электрических аппаратах наибольшее значение имеют процессы, происходящие у электродов — термоэлектронная и автоэлектронная эмиссии, а из процессов, происходящих в дуговом промежутке, — термическая ионизация и ионизация толчком. Термоэлектронная эмиссия. Термоэлектронной эмиссией называется явление испускания электронов из накалённой поверхности. При расхождении контактов резко возрастают переходное сопротивление контакта и плотность тока в последней площадке контактирования. Эта площадка разогревается до расплавления и образования контактного перешейка из расплавленного металла, который при дальнейшем расхождении контактов рвётся. Здесь происходит испарение металла контактов. На отрицательном электроде образуется так называемое катодное пятно (раскалённая площадка), которое служит основанием дуги и очагом излучения электронов в первый момент расхождения контактов. Плотность токов термоэлектронной эмиссии зависит от температуры и материалов электрода. Она невелика и может быть достаточной для возникновения электрической дуги, но она недостаточна для её горения. Автоэлектронная эмиссия. Это — явление испускания электронов из катода под воздействием сильного электрического поля.
Место разрыва электрической цепи может быть представлено как конденсатор переменной ёмкости. Ёмкость в начальный момент равна бесконечности, затем убывает по мере расхождения контактов. Через сопротивление цепи этот конденсатор разряжается, и напряжение на нём растёт постепенно от нуля до напряжения сети. Одновременно увеличивается расстояние между контактами. Напряжённость поля между контактами во время нарастания напряжения проходит через значения, превышающие 100 МВ/см. Такие значения напряжённости электрического поля достаточны для вырывания электронов из холодного катода. Ток автоэлектронной эмиссии также весьма мал и может служить только началом развития дугового разряда. Таким образом, возникновение дугового разряда на расходящихся контактах объясняется наличием термоэлектронной и автоэлектронной эмиссий. Преобладание того или иного фактора зависит от значения отключаемого тока, материала и чистоты поверхности контактов, скорости их расхождения и от ряда других факторов. Ионизация толчком. Если свободный электрон будет обладать достаточной скоростью, то при столкновении с нейтральной частицей (атом, а иногда и молекула) он может выбить из неё электрон. В результате получатся новый свободный электрон и положительный ион. Вновь полученный электрон может, в свою очередь, ионизировать следующую частицу. Такая ионизация носит название ионизации толчком. Для того чтобы электрон мог ионизировать частицу газа, он должен двигаться с некоторой определённой скоростью. Скорость электрона зависит от разности потенциалов на длине его свободного пробега. Поэтому обычно указывается не скорость движения электрона, а то минимальное значение потенциалов, которое носит название потенциала ионизации. Потенциал ионизации для газов составляет 13... 16 В (азот, кислород, водород) и до 24,5 В (гелий), для паров металла он примерно в 2 раза ниже (7,7 В для паров меди). Потенциал ионизации газовой смеси определяется самым низким из потенциалов ионизации входящих в газовую смесь компонентов и в очень малой степени зависит от концентрации этих компонентов. В короткой дуге всегда имеются пары металла электродов, и потенциал ионизации дугового промежутка определяется потенциалом ионизации этих паров. Следует отметить, что не всякий электрон, имеющий скорость выше скорости, соответствующей U„ ионизирует нейтральную частицу, так как только часть таких электронов приходит в должное соприкосновение с такими частицами. При скоростях, меньших скорости, соответствующей 7/и вероятность ионизации толчком равна нулю, при больших скоростях эта вероятность возрастает. Термическая ионизация. Это — процесс ионизации под воздействием высокой температуры. Поддержание дуги после её возникновения, т.е.
обеспечение возникшего дугового разряда достаточным числом свободных зарядов, объясняется основным и практически единственным видом ионизации — термической ионизацией. Температура ствола дуги достигает 4000...7000 К, а по отдельным данным — 15000 К. При такой температуре сильно возрастает как число быстро движущихся частиц газа, так и скорость их движения. При столкновении быстро движущихся атомов или молекул большая часть их разрушается, образуя как нейтральные, так и заряженные частицы, т.е. происходит ионизация газа. Основной характеристикой термической ионизации является степень ионизации, представляющая собой отношение числа ионизированных атомов в дуговом промежутке к общему числу атомов в этом промежутке. Одновременно с процессами ионизации в дуге происходят обратные процессы, т.е. воссоединение заряженных частиц и образование нейтральных частиц. Эти процессы носят название деионизации. При возникновении дуги преобладают процессы ионизации, в устойчиво горящей дуге процессы ионизации и деионизации одинаково интенсивны, при преобладании процессов деионизации дуга гаснет. Деионизация происходит главным образом за счёт рекомбинации и диффузии. Рекомбинация. Процесс, при котором различно заряженные частицы, приходя во взаимное соприкосновение, образуют нейтральные частицы, называется рекомбинацией. В электрической дуге отрицательными частицами являются в основном электроны. Непосредственное соединение электронов с положительным ионом, ввиду большой разности скоростей, маловероятно. Обычно рекомбинация происходит при помощи нейтральной частицы, которую электрон заряжает. При соударении этой отрицательно заряженной частицы с положительным ионом образуется одна или две нейтральные частицы. Различают рекомбинацию в объёме, когда третьим телом служит нейтральная частица газа, и рекомбинацию на поверхности, когда третьим телом служит поверхность вблизи дуги (стенка камеры). В последнем случае электроны заряжают поверхность стенки до потенциала, при котором положительные ионы притягиваются к этой поверхности и, присоединив электрон, образуют нейтральные частицы. Диффузия. Диффузия заряженных частиц представляет собой процесс выноса заряженных частиц из дугового промежутка в окружающее пространство, что уменьшает проводимость дуги. Диффузия обусловлена как электрическими, так и тепловыми факторами. Плотность зарядов в стволе дуги возрастает от периферии к центру. Ввиду этого создаётся электрическое поле, заставляющее ионы двигаться от центра к периферии и покидать область дуги. В этом же направлении действует и разность температур ствола дуги и окружающего пространства. Заряженные
частицы, вышедшие из области дуги, в конечном итоге рекомбинируются вне этой области. В стабилизированной и свободно горящей дуге диффузия играет ничтожно малую роль. В дуге, обдуваемой сжатым воздухом, а также в быстро движущейся открытой дуге деионизация за счёт диффузии может по значению быть близкой к деионизации вследствие рекомбинации. В дуге, горящей в узкой щели или закрытой камере, деионизация происходит главным образом за счёт рекомбинации. Из рассмотрения процессов ионизации и деионизации вытекает, что в зависимости от своих физических постоянных различные газы будут обладать различными дугогасящими свойствами. Газы с большой теплопроводностью и теплоёмкостью обладают лучшей охлаждающей способностью, а, следовательно, и лучшими дугогасящими свойствами. Так, кислород, углекислота, водяной пар и водород имеют по отношению к воздуху теплопроводность (среднюю в пределах 0...6000 К) соответственно 1,8; 2,5; 5 и 17 и дугогасящие свойства соответственно 1,8; 2,6; 3,8 и 7. Вольт-амперные характеристики электрической дуги. Зависимость падения напряжения на стволе дуги от тока — вольт-амперная характеристика дуги — приведена на рис. 4.9.2. Она представляет собой часть кривой (область III) см. на рис. 4.9.1. Напряжение U3, соответствующее началу дугового разряда, носит название напряжения зажигания дуги. С ростом тока напряжение на дуге уменьшается. Это означает, что сопротивление дугового промежутка падает быстрее, чем увеличивается ток. Для каждого значения тока в какой-то момент времени установится равновесное состояние, когда ионизация будет равна деионизации. Электрическое сопротивление дугового промежутка и падение напряжения на нём станут величинами постоянными, не зависящими от времени. Такой режим носит название статического, а кривая 1, характеризующая этот режим, — статической характеристики дуги. Если с той или иной скоростью уменьшить ток в дуге от /о до нуля и при этом фиксировать падение напряжения на дуге в зависимости от тока, то получим ряд кривых 2, лежащих ниже кривой 1, чем быстрей будет происходить уменьшение тока, тем ниже будет лежать вольт-амперная характеристика дуги В пределе, при мгновенном изменении тока до нуля, получим прямую 3. Только при медленном изменении тока процесс будет происходить по статической характеристике. Такое сочетание характеристик объясняется тем, что при быстром изменении тока ионизационное состояние дугового промежутка не успевает за изменением тока. Для деионизации промежутка требуется некоторое время, и поэтому, несмотря на то, что ток в дуге упал, проводимость промежутка осталась прежней, соответствующей большему току.
Рис. 4.9.2. Вольт-амперные характеристики дуги: U3 — напряжение зажигания дуги; Uг — напряжение гашения дуги 1 — кривая, характеризующая статическую характеристику дуги, 2 — кривая переходного режима дуги (от её зажигания до гашения), 3 — статический режим горения дуги перед её гашением Вольт-амперные характеристики дуги, полученные при быстром изменении тока до нуля, носят название динамических. Соответствующее этим характеристикам напряжение, при котором дуга гаснет, называется напряжением гашения Ur. Для данного дугового промежутка, материала электродов и среды имеются одна вполне определенная статическая характеристика дуги и множество динамических, заключенных между кривыми 1 и 3 Если падение напряжения на дуге Ua характеризует дуговой промежуток как проводник, то напряжения U3 и Ur характеризуют изоляционные свойства промежутка — они означают напряжения, которые необходимо приложить при данном состоянии промежутка, чтобы возбудить в нём электрическую дугу. Особенности горения электрической дуги переменного тока. Если для гашения дуги переменного тока необходимо создать такие условия, при которых ток упал бы до нуля, то при переменном токе ток в дуге независимо от степени ионизации дугового промежутка переходит через нуль каждый полупериод, т.е. каждый полупериод дуга гаснет и зажигается вновь. Задача гашения дуги несколько облегчается. Здесь необходимо создать условия, при которых ток не восстановился бы после прохождения через нуль. На рис. 4.9.3., а приведены кривые изменения тока и напряжения на дуговом промежутке при переменном токе. В момент появления тока имеет место резкое нарастание напряжения U3 (напряжение зажигания) С ростом тока падение напряжения на дуге падает и достигает минимума при максимальном токе (при амплитудном значении). Затем напряжение на дуге снова возрастает и достигает значения напряжения погасания U, при исчезновении тока. Вольт-амперная характеристика дуги переменного тока за период приведена на рис. 4.9.3, б. Напряжение зажигания дуги зависит от амплитуды тока, при больших токах оно меньше.
При переменном токе температура дуги является величиной переменной. Однако тепловая инерция газа оказывается довольно значительной, и в момент перехода тока через нуль температура дуги не падает до нуля и остаётся достаточно высокой. Всё же имеющее место снижение температуры дуги при переходе тока через нуль способствует деионизации промежутка и облегчает гашение (рис. 4.9.4) Интенсивная деионизация дугового промежутка при переходе тока через нуль приводит к уменьшению его проводимости. Чем больше промежуток будет деионизирован, тем большее напряжение потребуется для его пробоя и повторного зажигания дуги. Условия гашения дуги переменного тока может быть сформулировано следующим образом: если нарастание сопротивления промежутка, выраженное его пробивным напряжением Uap Рис. 4.9.3. Характеристика дуги переменного тока U, — напряжение зажигания дуги; UT — напряжение гашения дуги; [/д — минимальное напряжение на дуге Рис. 4.9.4 Переход тока через нуль (кривая 1 на рис. 4.9.5) будет опережать нарастание напряжения U на промежутке (кривая 2), то дуга погаснет при переходе тока через нуль. Если же нарастание сопротивления промежутка пойдёт медленнее (кривая 3), то в момент времени, соответствующий точке 0, произойдёт повторное зажигание дуги, в цепи появятся ток и соответствующее ему падение напряжения на дуге (кривая 4).
Весьма важное значение для гашения дуги переменного тока при напряжениях до 1000 В имеют явления, происходящие у катода при переходе тока через нуль. Существовало представление, что в момент перехода тока через нуль в прикатодной области практически мгновенно (за время t< 1 мкс) изоляционная прочность промежутка восстанавливается до значения пробивного напряжения {/пр0 = 150...250 В (начальный участок кривой 1 на рис. 4.9.5.). Большую цифру относили к меньшим токам и холодному катоду, меньшую — к большим токам и горячему катоду. Рис. 4.9.5. Условия гашения дуги переменного тока: t/np — пробивное напряжение на дуге; 1 — кривая начала горения дуги; 2 — кривая, характеризующая нарастание напряжения на дуге; 3 — условная кривая, характеризующая медленное нарастание напряжения на дуге (если), то может возникнуть повторное зажигание дуги; 4 — падение напряжения на дуге На принципе использования указанного явления у катода выполнена большая часть дугогасительных устройств низковольтных коммутационных аппаратов. Практика, однако, не всегда подтверждала значение мгновенно восстанавливающейся прочности дугового промежутка 150...250 В, особенно при больших токах и частых отключениях. Таким образом, в зависимости от теплового режима в межконтактном промежутке отключающих аппаратов могут наблюдаться практически любые значения восстанавливающейся прочности, в том числе и околокатод-ная прочность 150...250 В. Последнее значение соответствует условиям, когда в межконтактном промежутке создается режим, близкий к стадии нормального тлеющего разряда. Эти условия могут встречаться в рационально сконструированных дугогасительных устройствах. При погасании дуги напряжение на дуговом промежутке нарастает от напряжения погасания дуги до соответствующего мгновенного напряжения сети или ЭДС t/Bmax источника тока. Этот процесс носит название процесса восстановления напряжения на дуговом промежутке, который схематически представлен на рис. 4.9.6. и 4.9.7. На рис. 4.9.6, а и б ток взят отстающим от ЭДС на 90°, что обычно имеет место при коротких замыканиях в промышленных сетях переменного тока. Процесс восстановления напряжения совершается за короткий промежуток времени — порядка десятков или сотен микросекунд. ЭДС источника
тока, меняющуюся с частотой 50 Гц, можно считать за это время постоянной. Мгновенная ЭДС источника f/B max, соответствующая переходному процессу напряжения на дуговом промежутке, носит название восстанавливающегося напряжения промышленной частоты. Рис. 4.9.6. Процесс происходящий при восстановлении напряжения на дуговом промежутке Рис. 4.9.7. Условия гашения электрической дуги переменного тока (второй вариант демонстрации процесса) ° k =1Щ 4.9.3. Процесс гашения электрической дуги Основные сведения. Для гашения электрической дуги необходимо создать условия, при которых падение напряжения на дуге превосходило бы напряжение сети. Гасить дугу можно: а) увеличивая ее длину (растягивая), б) воздействуя на ее ствол и добиваясь повышения продольного градиента напряжения и в) используя околоэлектродные падения напряжения. 68П
Отключающие аппараты имеют обычно два электрода, и для использования околоэлектродных падений напряжения необходимо создать дугогасительные устройства со многими электродами. Такие устройства получили название дугогасителъных решеток и будут рассмотрены ниже. Главным ионизирующим фактором, поддерживающим горение электрической дуги, является термическая ионизация. Отсюда вытекает, что гашение дуги должно в основном осуществляться за счет ее охлаждения. Дугу можно обдувать газом, жидкостью. Такие способы применяются в высоковольтных выключателях, но они требуют относительно сложных и дорогих устройств. Следует отметить еще одно обстоятельство. В открытой неподвижной и искусственно не охлаждаемой дуге плотность тока мала. Диаметр такой дуги велик Как только дуга приходит в движение или начинает искусственно охлаждаться, ее диаметр уменьшается, плотность тока и температура в ней возрастают, увеличивается и давление внутри дуги. В итоге усиливается деионизация и возрастает продольный градиент напряжения. Таким образом, возрастание продольного градиента напряжения в движущейся дуге происходит не только за счет лучшего ее охлаждения и диффузии, но и за счёт повышения давления в её стволе. Если в неподвижной дуге плотность тока составляет 18...20 А/см2, то в движущейся дуге плотность тока достигает десятков тысяч ампер на квадратный сантиметр. Например, при токе 40 кА и скорости движения дуги, равной 250 м/с, максимальное давление в стволе дуги достигает 2,5 МПа. Гашение дуги в продольных щелях. Широкие и узкие щели. Задача конструирования дугогасящих устройств заключается не в простом гашении дуги. Дугу нужно гасить в малом объёме, при малом звуковом и световом эффекте, за малое время, при малом износе частей аппаратов и заданных перенапряжениях. В современных выключающих аппаратах широкое распространение получили дугогасительные камеры с продольными щелями. Продольной называют щель, ось которой совпадает по направлению с осью ствола дуги. Такая щель образуется между двумя изоляционными пластинами. На рис. 4.9.8 схематично изображены характерные формы продольных щелей камер дугогасительных устройств В верхней части камеры (рис. 4.9.8, а) между точками 1 и 2 имеется одна прямая продольная щель 3 с плоскопараллельными стенками. В камере (рис. 4.9.8, б) применено несколько прямых параллельных щелей, аналогичных щели в камере на рис. 4.9.8, а. Несколько параллельных щелей применяют при отключении больших токов. Однако параллельные дуги существуют недолго. Они весьма неустойчивы, и все, кроме одной, последней, быстро погасают. Условия гашения оставшейся дуги такие же, как в камере с одной щелью.
На рис. 4.9.8, в показана камера с одной продольной щелью 3, которой придана извилистая форма. При такой форме представляется возможным в камере небольших размеров уместить длинную дугу. Кроме того, наличие рёбер способствует повышению напряжения на дуге. Именно эти особенности обусловливают те преимущества рассматриваемой камеры, которые обеспечивают ей широкое применение. Продольная щель с рядом рёбер и уширений 5, за счёт которых происходит возрастание продольного градиента напряжения, изображена на рис. 4.9.8. г. Камера (рис. 4.9.8, д) имеет комбинированную зигзагообразную щель 3 с местными уширениями 5. В такой щели, по-видимому, должны сочетаться все достоинства зигзагообразной щели с преимуществами, которые дают местные уширения. С точки зрения особенностей движения электрической дуги в продольных щелях различают щели широкие и узкие. Широкой называют щель 4, ширина которой значительно больше диаметра дуги. Узкой называют щель 1, ширина которой меньше диаметра дуги или близка ему Рис. 4.9.8. Характерные формы продольных щелей дугогасительных камер: а — камера с одной продольной щелью; б — с тремя продольными щелями; в — комбинированная щель с прямыми стенками камеры; г — продольная щель с рядом ребер и уширений; д — с комбинированной зигзагообразной щелью; е — дугогасительная решётка из металлических пластин; ж — с магнитным дутьём и щелевой камерой: 1 и 2 — стенки камеры; 3 — щель (щели); 4 — широкая щель перед входом в решетку; 5 — электромагнит
Так как диаметр дуги зависит от тока, скорости движения дуги и условий охлаждения, то для одних условий щель будет широкой, для других условий эта же щель будет узкой. В широких щелях движение дуги мало стеснено стенками, сечение её ствола не деформировано. Качественно все явления здесь происходят так, как и в открыто горящей дуге. Наличие стенок вносит только некоторые количественные изменения в закономерности, которые имеют место в открытой дуге (рис. 4.9.9). В узких щелях движение дуги сильно стеснено, сечение ствола дуги деформировано, условия охлаждения резко изменены. Всё это приводит к появлению ряда новых явлений, качественно и количественно отличающихся от тех, что происходят в открытой дуге. Скорость движения дуги. Кривые, характеризующие зависимость скорости движения дуги в широкой щели (6=16 мм) от тока при разных напряжённостях магнитного поля, приведены на рис. 4.9.9. Характер кривых качественно аналогичен характеру кривых для открытой дуги (штриховые кривые). Количественного совпадения между кривыми не наблюдается. В узкой щели эти количественные расхождения приводят к качественно новым явлениям На рис. 4.9.10. приведены кривые, характеризующие зависимость скорости движения дуги от тока в узкой щели И здесь вначале с ростом тока скорость движения дуги растет (участки кривых слева от кривой 6). Далее явление приобретает неустойчивый характер: дуга либо движется с соответствующей скоростью (штриховые линии), либо ее скорость падает до нуля. В более узких щелях и при меньших напряжённостях магнитного 500 1000 1500 2000 Рис. 4.9.9. Зависимость скорости движения открытой дуги и дуги в широкой щели от тока
поля неустойчивое движение дуги (вплоть до остановки) наблюдается при меньших токах. Ток, при котором наступает такое неустойчивое движение дуги, назовём критическим — /кр. Кривая 6 отделяет те области, в которых дуга не останавливается, от тех областей, где имеется её остановка. Причиной остановки дуги в узкой щели следует считать тепловые явления у стенок камеры. В узкой щели дуга деформирована и плотно прижата к стенкам. Вся энергия дуги воспринимается стенками. С ростом тока энергия, выделяемая в дуге, примерно пропорциональна квадрату тока, а скорость движения дуги (будет показано ниже) пропорциональна IH. Следовательно, при неизменном И с ростом тока происходит всё возрастающее разогревание стенок. При некотором токе и соответствующей ему скорости движения дуги стенки настолько разогреваются, что на них появляются проводящие контактные перешейки. Дуга останавливается. Кривая 6 характеризует ту минимальную скорость (назовём эту скорость критической Т)кр), которую необходимо сообщить дуге при данных условиях (ток, ширина щели, материал камеры), чтобы исключить её остановку. Отметим, что остановке дуги способствует газогенерация из стенок камеры. Выделение газа, испарение влаги из стенок камеры происходят под дей- 500 1000 1500 2000 2500А Рис. 4.9.10. Зависимость скорости движения дуги в узкой щели (5=1 мм) о г тока
ствием высокой температуры дуги. При бурной газогенерации создаётся местное повышение давления в щели, возрастает сопротивление движению дуги, а следовательно, и снижается её скорость. Последнее приводит к ещё большему разогреву стенок и лавинообразному торможению дуги вплоть до её остановки. Гигроскопичность материала, наличие в нём легко испаряющихся компонентов, при равных условиях приводят к остановке дуги при меньших токах, что наглядно иллюстрирует рис. 4.9.11. Сильно газогенерирующие под действием высокой температуры, а также очень гигроскопические материалы не могут применяться для камер с узкими щелями. Зависимость скорости движения дуги в продольных щелях от напряжённости магнитного поля может быть охарактеризована кривыми на рис. 4.9.12. В широких щелях (8 = 16 мм) скорость дуги растёт с ростом напряжённости магнитного поля подобно тому, как это имеет место в открытой дуге (штриховая кривая). В узких щелях (8 < 4 мм) дуга при малых напряжённостях магнитного поля горит неподвижно. При повышении напряжённости магнитного поля скорость дуги резко, почти скачком возрастает и значительно превосходит скорость открытой дуги и дуги в широких щелях. Минимальное значение напряжённости магнитного поля, необходимое для обеспечения движения дуги при данном токе и ширине щели, назовём критической напряженностью — Якр. Критическая напряженность магнитного поля растет с ростом тока и уменьшением ширины щели. м/с Рис. 4.9.12. Зависимость скорости движения дуги от напряжённости магнитного поля: 5 — ширина щели Рис 4.9.11. Зависимость скорости движения дуги от тока в камерах из различных материалов при 5 = 1 мм-Н = 40 А/см: 1 — асбоцемент; 2 — керамика; Н = 160 А/см- 3 — асбоцемент; 4 — керамика; 5 — стекло
Зависимость скорости движения дуги от ширины щели характеризуется кривыми на рис. 4.9.13. В очень широких щелях (область /) скорость дуги практически не зависит от ширины щели. По мере сужения щели скорость дуги (при неизменных I и Н) несколько возрастает. Оставаясь широкой, щель всё же ограничивает возможности сворачивания дуги в спираль и расщепления её на параллельные волокна. Это и приводит к некоторому возрастанию скорости дуги. В узких щелях (область //) дуга, подобно поршню, выталкивает столб воздуха, находящийся впереди, и засасывает столб воздуха, находящийся позади неё. В более узкой щели объём (соответственно и масса) этого воздуха меньше, соответственно меньше и сопротивление движению дуги. Скорость дуги при этом возрастает. (4.9.1) где k = 0,63...0,90 для 8 = 1...4 мм соответственно (здесь он в метрах в секунду; I — в амперах; Н — в амперах на метр: 8 — в метрах, данные эмпирические). Одновременно при уменьшении ширины щели возрастают силы трения дуги о стенки камеры и тепловые явления у стенок. До определенных условий (т> > ъкр) действие этих сил сказывается мало. Они несколько замедляют степень возрастания скорости с уменьшением ширины щели. Однако при некоторой ширине щели, назовем ее критической (8кр), тепловые явления у стенок и их тормозящее действие начинают сильно сказываться. Скорость дуги падает вплоть до ее остановки (область III). При большем токе и меньших напряженностях магнитного поля критическая ширина щели возрастает. Начальная часть кривых на рис. 4.9.13. характеризует уже движение не дуги, а проводящего перешейка, образовавшегося на поверхности стенок Скорость движения такого перешейка чрезвычайно мала. Продольный градиент напряжения. Наименьший градиент напряжения получается в открытой неподвижной дуге (кривая 1 на рис. 4.9.14.). Рис. 4.9.13. Зависимость скорости движения дуги от ширины продольной щели
Градиент напряжения возрастает с уменьшением ширины щели (кривые 2 -6). В широкой щели вольт-амперные характеристики неподвижной дуги имеют такой же падающий характер, как и в открытой дуге. Аналогичный характер имеют вольт-амперные характеристики дуги, движущейся в продольных щелях. Представление о ходе этих характеристик даёт рис. 4.9.15, где приведены вольт-амперные характеристики, полученные при постоянной для каждой кривой скорости движения дуги. Штриховыми линиями нанесены вольт-амперные характеристики открытой дуги Рис. 4.9.14 Продольный градиент напряжения неподвижной дуги — открытой (§=оо) и в продольных щелях (5= 1...16 мм) Градиент напряжения дуги в продольных щелях мало зависит от скорости. В открытой дуге эта зависимость (штриховые линии) выражена более резко, и при некоторых условиях градиент напряжения открытой дуги может превосходить значения градиента в узких щелях. В большинстве современных дугогасительных устройств с продольными щелями скорость движения дуги в узких щелях существенно выше, чем у открытой дуги. Зависимость градиента напряжения от ширины щели может быть охарактеризована кривыми на рис. 4.9.16. Пока щель остается широкой (8 > 6 мм), заметного влияния ширины щели на значение продольного градиента напряжения не наблюдается. Заметное повышение градиента начинается в узких щелях (8 < 4 мм), и особенно значительно при переходе к совсем
Рис 4.9.15. Градиент напряжения дуги в продольных щелях и открытой. Отрезками АБ обозначены критические токи узким щелям (8< 1 мм).Таким образом, для получения интенсивного гашения дуги в малом объёме следует применять возможно более узкие щели. Ограничение при выборе ширины щели определяется той напряженностью магнитного поля, которая необходима для движения дуги в узких щелях Эта напряжённость должна быть выше критической. Она быстро растёт с уменьшением ширины щели и для весьма узких щелей становится практически трудно осуществимой. Учитывая, что градиент напряжения в узких щелях не зависит от скорости движения дуги, напряжённость магнитного поля надо выбирать такой, чтобы при всех условиях дуга не останавливалась. В отличие от открытой
ривать не как метод повышения градиента напряжения, а как способ уменьшения износа стенок камеры. Дуга в ребристой щели. В дугогасительных устройствах, помимо щелей с плоскопараллельными стенками, применяют щели с рёбрами, выступами, уширениями (см. рис. 4.9.8. в, г, д). Наличие ребер и уширений мало влияет на скорость движения дуги. Значение же продольного градиента напряжения зависит от числа ребер и формы уширений. Наличие прорезей (ребер) повышает напряжение на дуге по сравнению с тем, что имеет место в щели с плоскопараллельными стенками. Зажатая и деформированная в узкой щели дуга будет давить на стенки и, при наличии прорези в стенке (уширения в щели), вдавливаться в промежуток, образованный прорезью. Деформация ствола дуги, вызванная наличием прорези, приводит, во-первых, к увеличению площади соприкосновения дуги с холодными стенками камеры; во-вторых (и это, видимо, главное), ребра, образующие прорезь, проникают внутрь дуги и способствуют её интенсивному охлаждению. Указанные обстоятельства приводят к местному повышению градиента напряжения. Повышение напряжения на дуге в ребристой щели пропорционально числу прорезей (ребер) на единицу длины щели, не зависит от ширины прорезей (в пределах у = 1...2 мм) и возрастает с уменьшением ширины щели. Гашение электрической дуги в масле. Этот способ гашения нашёл широкое применение в выключателях переменного тока на высокое напряжение. Контакты выключателя погружаются в масло. Возникающая при разрыве дуга (5000...6000 °C) приводит к очень интенсивному испарению окружающего её масла с диссоциацией его паров. Вокруг дуги образуется газовая оболочка (рис. 4.9.17) — газовый пузырь, состоящий в основном из водорода (70...80% газов пузыря) и паров масла. При этом водород, обладающий наивысшими среди всех газов дугогасящими свойствами, наиболее тесно соприкасается со стволом дуги Выделяемые с громадной скоростью газы проникают непосредственно в зону ствола дуги, вызывают перемеши
вание холодного и горячего газа в пузыре, создают интенсивное охлаждение и деионизацию дугового промежутка, особенно в момент прохождения тока через свой естественный путь. Быстрое (взрывное) разложение масла приводит к повышению давления внутри пузыря, что также способствует гашению дуги. В обычных конструкциях масляных выключателей давление в газовом пузыре повышается до 0,5...1 МПа. а в выключателях с дугогасительными камерами — ешё больше. Следует отметить, что сам процесс разложения масла с образованием газопаровой смеси связан с отбором от дуги большого количества энергии (30...35%), что также благоприятно влияет на гашение дуги. Процесс гашения в масле происходит тем интенсивнее, чем ближе соприкасается дуга с маслом и чем быстрее движется масло по отношению к дуге При простом разрыве дуги в масле дуга окружена пузырём, заполненным парами масла и газа, находящимися в относительно спокойном состоянии. Воздействие самого масла на дугу относительно мало. Воздействие масла на дугу существенно увеличивается, если дуговой разрыв ограничить каким-либо замкнутым изоляционным устройством, так называемым дугогасительным устройством (камерой). В дугогасительных камерах создаётся более тесное соприкосновение масла с дугой, а также интенсивное обдувание дуги потоками газов, паров масла и самим маслом, в результате чего значительно возрастает продольный градиент напряжения, ускоряется процесс деионизации, сокращается время горения дуги, уменьшается ход контактов по сравнению с простым разрывом в масле. В случае когда дуга горит в газовом пузыре, объём которого не ограничивается стенками, средняя температура газопаровой смеси находится в пре- Рис. 4.9.17. Электрическая дуга в сфере газового пузыря в масле при простом однократном разрыве: 1 — неподвижный контакт; 2 — подвижный контакт; 3 — стенка бака; 4 — масло; А — ствол дуги; Б — водородная оболочка; В — зона распада, Г — зона газа; Д — зона пара; Е — зона испарения
делах 800... 1000 К, а в случае горения дуги в узком, ограниченном объёме при больших токах средняя температура газопаровой смеси достигает 2000 ...2500 К, т.е. отвод энергии от дуги здесь значительно больший Некоторые средние значения продольного градиента напряжения в охлаждаемой в масле дуге, полученные опытным путём, приведены в табл. 4.9.1 Таблица 4.9.1. Значения продольного градиента напряжения в охлаждаемой в масле дуге Условия охлаждения ствола дуги в масле Продольный градиент напряжения, В/см Дуга в газопаровом пузыре при больших значениях тока Дуга в интенсивном продольном потоке газопаровой смеси Дуга в атмосфере водорода при малых токах (2 А) Дуга в каналах камеры с поперечным дутьём при больших токах, при давлении р, Па 70. .100 200 400 5,5-10 ~4 р Дугогасительные устройства современных масляных выключателей по принципу действия могут быть разделены на три основные группы: 1. Дугогасителъные устройства с автодутьем, в которых дутье газопаровой смеси и масла в зону гашения дуги создаётся за счет энергии, выделяющейся в самой дуге. 2. Дугогасителъные устройства с принудительным (импульсным) масляным дутьем, у которых масло в зону гашения дуги (к месту разрыва) подаётся с помощью специальных нагнетающих гидравлических механизмов за счет постороннего источника энергии. 3. Дугогасителъные устройства с магнитным гашением дуги в масле, у которых столб дуги под влиянием поперечного магнитного поля перемещается в узкие, заполненные маслом каналы и щели, образованные стенками из изоляционного материала. Наибольшее распространение находят дугогасительные устройства первой группы, так как обеспечивают большую эффективность гашения при сравнительно несложных конструкциях. Принципиальные схемы работы простейших дугогасительных камер с автодутьём приведены на рис. 4.9.18. Газовый пузырь, образующийся вокруг дуги при размыкании контактов, приводит к существенному повышению давления в ограниченном объёме камеры (положение /) Масло и продук
ты его разложения, стремясь выйти через отверстия в камере, создают интенсивное обдувание дуги потоками газопаровой смеси и масла вдоль дуги (продольное дутьё — рис. 4.9.18, а) при выходе подвижного контакта из камеры (положение 11) или поперёк дуги (поперечное дутье — рис. 4.9.18, б) при наличии выхлопного отверстия, расположенного против места разрыва (положение II). После гашения дуги камера пополняется маслом (положение III). Современные масляные выключатели снабжены более сложными камерами, в которых используются указанные принципы в различных комбинациях с одним, двумя и большим числом разрывов. С увеличением выходного отверстия растёт скорость истечения потока воздуха, условия гашения улучшаются. По отношению к стволу дуги поток воздуха может быть поперечным — поперечно-воздушное дутье (рис.4.9.19, «), продольным — продольное воздушное дутье (рис. 4.9.19, б...е) и продольно-поперечным — продольно-по- Рис. 4.9.18. Схемы процесса гашения электрической дуги в камерах с автодутьём: а — камера продольного дутья; б — камера поперечного дутья: 1 — масло; 2 — неподвижный контакт; 3 — клапан; 4 — дуга, 5 — газовый пузырь; 6 — камера; 7 — подвижный контакт
перечное дутье. Продольное и продольно-поперечное дутье может быть односторонним и двусторонним. По эффективности воздействия на дугу лучшие характеристики дают камеры поперечного дутья, но их работа связана с большим расходом воздуха. Поэтому они находят преимущественное применение в выключателях на большие номинальные и отключаемые токи при напряжении до 20 кВ. Достоинствами камер продольного и продольно-поперечного дутья являются возможность создания простых устройств с многократным разрывом дуги, простое регулирование дутья формой контактов и выхлопных отверстий и сравнительно небольшой расход воздуха. В последние годы для гашения дуги начинает применяться элегаз (шестифтористая сера SF6), полученный впервые у нас, в России. Элегаз — очень устойчивый инертный газ. Рис. 4.9 19. Схемы камер с воздушным дутьём: а — поперечное дутьё; б — продольное одностороннее в горловине камеры; в — продольное одностороннее через металлическое сопло; г — продольное одностороннее через изоляционное сопло; д, е — продольное двустороннее через соплообразные контакты 1 — неподвижный элемент; 2 — изоляционные перегородки; 3 — дуга, 4 — подвижный контакт; 5 — корпус камеры; 6 — металлическое сопло; 7 — изоляционное сопло
Гашение дуги переменного тока. При гашении дуги переменного тока в дугогасительной решётке основную роль играют процессы у катода, заключающиеся в том, что в рационально спроектированной дугогасительной решётке в момент прохождения тока через нуль околокатодное пространство мгновенно приобретает электрическую прочность 150...250 В. Если Апр0 является тем минимальным напряжением, которое необходимо для пробоя околокатодного слоя после прохождения тока через нуль, а дугогасительная решётка имеет т катодов (т - 1 пластин), то при Unpom > [7вп,ах (4.9.2) дуга на промежутке не восстановится. В решетке (рис. 4.9.20, а) дуга погаснет в тот полупериод, за который она войдет в решетку. При этой схеме дуга за один полупериод может не успеть войти в необходимое число щелей решетки. Необходимое для погасания дуги переменного тока число пластин существенно меньше, чем для постоянного тока, где U3 составляет всего 20... 25 В. Дугогасительная решетка на переменном токе действует в 7...8 раз эффективнее, чем на постоянном. Этим и объясняется широкое ее применение на переменном токе и ограниченное — на постоянном Дугогасительная решетка позволяет сильно сократить размеры дуги и гасить ее в ограниченном объеме при малом световом и звуковом эффектах. Это обеспечило ей широкое применение в дугогасительных устройствах контакторов и автоматических выключателей. Основные процессы, происходящие в дугогасительной решетке осложняются дополнительными явлениями. В частности, существенное значение имеют процессы, происходящие при вхождении дуги в решетку, форма и материал пластин. Вхождение дуги в решётку. Быстро движущаяся дуга встречает существенное аэродинамическое сопротивление при вхождении в решётку. Дойдя до нижнего края пластин, дуга замедляет свою скорость или вовсе останавливается. Аэродинамическое сопротивление (в первом приближении пропорциональное квадрату скорости) падает, и дуга начинает проникать в решётку. Степень снижения скорости дуги или время ее остановки у нижнего края пластин зависят от формы пластин, расстояния между ними, сил, движущих дугу, и общей конструкции решетки. Так, решетка схемы 3 (рис. 4.9.20) имеет преимущества перед другими схемами: условия вхождения дуги в решётку здесь более благоприятны. В решётку, выполненную по схемам J, 2, 3, дуга всегда входит. Внешние силы могут только сократить время остановки дуги у нижнего края пластин. В решетке по схеме 4 опорные точки дуги не могут проникать в область, занятую решёткой, дуга здесь не всегда входит в решетку. Длительная остановка дуги у нижнего края пластин приводит к их выгоранию.
а б в Рис. 4.9.20. Статические вольт-амперные характеристики электрической дуги в решетке и схемы дугогасительных решеток. t/„p — напряжение пробоя промежутка; Сдр — напряжение дуги, находящейся в дугогасительной решетке; 1 и 2 — вход в дугогасительную решетку; 3 — электродуга Расстояния между пластинами решетки желательно делать весьма малыми. Чем большее число пластин удается поместить на единицу длины, тем компактнее получается дугогасительное устройство Расстояние между пластинами ограничивается возможностью появления между ними металлического перешейка и их сплавлением. Стальные пластины ближе чем на 2 мм располагать нельзя. Второе ограничение сближению пластин ставят условия вхождения дуги в решетку. Чем гуще решетка, тем труднее дуге проникать в неё. Электрическая дуга в решетке из немагнитного материала. Движение электрической дуги в решетке из немагнитного материала и силы, действующие на дугу, схематично изображены на рис. 4.9.21, а. На возникшую между контактами электрическую дугу действуют электродинамические силы До контура тока. Эти силы, а при наличии внешнего магнитного поля и сила взаимодействия тока в дуге с этим полем загоняют дугу в решетку. Силы Fo продолжают существовать в течение всего времени нахождения дуги в решетке. Проникая в решётку, дуга разбивается на ряд коротких дуг. Она перестаёт двигаться как нечто целое. Каждая из коротких дуг приобретает возмож
ность двигаться самостоятельно. Некоторые из них могу продвинуться вперёд, некоторые могут отстать. Как только это произойдет (а произойдёт это обязательно), в контурах тока по решётке возникнут местные силы F,, стремящиеся задержать движение отставших дуг и ускорить движение дуг, выдвинувшихся вперёд. На одних участках дуги будет действовать сила Fo - Fit на других Fo + Fj. В результате одни дуги в решётке сильно продвинутся вперёд, другие отстанут или даже получат обратное движение. При малых токах силы Fo малы, и при решетке из немагнитного материала дуга не всегда проникает в решетку и будет гореть под решеткой. При больших токах дуга быстро пройдет через решетку и будет гореть над решеткой. Рис. 4.9.21. Силы, действующие на дугу в решетке из немагнитного (а) и магнитного (б) материала: 1 — контакт медный; 2 — стенка камеры; 3 — пластина решетки; 4 — отверстие в пластине; 5 — траектории опорных точек дуги при ее возникновении в точках А и В
Электрическая дуга в решетке из магнитного материала. Движение дуги в решётке из магнитного материала и силы, действующие при этом на дугу, схематично изображены на рис. 4.9.21, б. Силы Fo и Fi действуют так же, как в решётке из немагнитного материала. Гашение дуги в дугогасительной решётке. Рассмотренные выше способы гашения дуги сводились к воздействию на её ствол. Дугу можно также гасить, используя электродные падения напряжения. Впервые этот принципиально новый способ гашения предложил М.О. Доливо-Доброволь-ский. Над контактами 1 и 2 аппарата (см. рис. 4.9.20, б) устанавливаются неподвижные изолированные друг от друга металлические пластины 5, образующие дугогасительную решетку. Возникающая при отключении дуга 3 загоняется в эту решетку, где разбивается на ряд последовательно включенных коротких дуг 4. У каждой пластины решетки возникает околоэлек-тродное падение напряжения. Гашение дуги происходит за счет суммы око-лоэлектродных падений напряжения. На рис. 4.9.22 изображены силы, действующие на дугу в решетке. Гашение дуги постоянного тока. При числе пластин т коротких дуг будет т + 1, столько же будет анодных Ua и катодных UK падений напряжения. Напряжение на всей дуге в решетке Пд.р = U3 (т + 1) + Ед/д, (4.9.3) где из=иг + UK— сумма околоэлектродных падений напряжения, В; Ед — градиент напряжения в дуге, В/см; 1=1О (т + 1) — длина дуги, см. Для открытой дуги той же длины Ua,o = U3 + Ед/Д. Таким образом, напряжение на дуге в решетке Ед.р = Едо + U4m, (4.9.4) т.е. при неизменной длине статическая характеристика дуги в дугогасительной решетке (кривая 2 см. на рис. 4.9.20) выражается по той же форму-
ле кривой, что и характеристика открытой дуги (кривая /), но перенесенной на сумму околоэлектродных падений напряжения в область более высоких напряжений. Если число пластин велико, то величиной {7Д0. по сравнению с U3m можно пренебречь, и уравнение 4.9.4. примет вид: ил-1кт. (4.9.5) Для того чтобы дуга в решётке погасла, число пластин, между которыми она должна находиться, должно быть т > U/ U3,rpe U — напряжение сети, В. Возможны две типичные схемы решетки. В схеме на рис. 4.9.20, а дуга, возникшая на контактах, переходит на рога и, двигаясь кверху, под действием подвижного контакта — гаснет. В схеме на рис. 4.9.20, б дуга, возникшая на контактах, последовательно входит в промежутки между пластинами решетки по мере удаления подвижного контакта от неподвижного. Напряжение на дуге возрастает постепенно по закону, близкому к линейному. Длительность горения дуги будет уменьшаться с возрастанием скорости расхождения контактов и числа пластин на единицу длины. Важное значение в выключателях свыше 1000 В имеет гашение дуги, возникающей при размыкании контактов. Его можно выполнять в трансформаторном масле, газах, газовым дутьём, в вакууме, а также специальными дугогасительными устройствами. При гашении дуги в масле контакты выключателя помещают в камеру, наполненную трансформаторным маслом. Под действием температуры оно разлагается и дуга горит в среде газов (водорода и метана). Водород, соприкасаясь с дугой, способствует её деионизации. Однако такой способ малоэффективен, требует больших объёмов масла и используется только в выключателях 6—10 кВ при токе отключения не выше 15 кА Гашение дуги в газах высокого давления происходит в компактных дугогасительных камерах с помощью сжатого воздуха или элегаза (шестифтористая сера SFJ, обладающего высокой электрической прочностью и дугогасящей способностью. При газовом автодутье направляют движение газов вдоль или поперек дуги и таким образом ее охлаждают. Иногда применяют дутье холодным воздухом из специальных баллонов (воздушные выключатели). При гашении дуги в вакууме контакты выключателя размещают в вакуумной камере. Дуга гаснет сразу же после первого прохождения тока через нуль. Такие выключатели называют вакуумными. Кроме того, в аппаратах свыше 1000 В применяют такие же способы гашения дуги, что и в аппаратах до 1000 В (гашение в щелях и магнитное дутье).
4.10. Разъединители 4.10.1. Общие сведения о разъединителях Разъединителем называется электрический аппарат, предназначенный для отделения оборудования распределительного устройства (РУ) от напряжения на время ремонта, а также для изменения схемы РУ. По технике безопасности требуется, чтобы выключатель во время ремонта был заземлён с обеих сторон. Для этого предусмотрены заземляющие ножи разъединителей. Разъединители не имеют дугогасительного устройства. Поэтому ими можно включать только очень маленькие токи: ток холостого хода трансформаторов (10 кВ — мощностью до 750 кВ*А; 20 кВ — мощностью до 6300 кВ "А; 35 кВ — мощностью до 20000 кВ* А и 110 кВ — мощностью до 40 000 кВ "А), ток заземления нейтралей трансформаторов и дугогасящих катушек, уравнительный ток линий (при разности напряжений не больше 2%), ток замыкания на землю (не превышающий 5 А чри напряжении 35 кВ и 10 А при напряжении 10 кВ), а также небольшие зарядные токи воздушных и кабельных линий. Отключение нагрузочных токов может вызвать короткое замыкание между полюсами разъединителя. Поэтому во избежание ошибочного отключения под током нагрузки в разъединителях предусматриваются специальные блокировки. Требования, предъявляемые к разъединителям, например, с точки зрения оперативного обслуживания, следующие: 1. Разъединители в отключенном положении должны создавать ясно видимый разрыв цепи, соответствующий классу напряжения установки. 2. Приводы разъединителей должны иметь устройства фиксации в каждом из двух оперативных положений: включенном и отключенном. Кроме того, они должны иметь надёжные упоры, ограничивающие поворот главных ножей на угол больше заданного. 3. Опорные изоляторы и изолирующие тяги должны выдерживать механические нагрузки при операциях 4. Главные ножи разъединителей должны иметь блокировку с ножами стационарных заземлителей и не допускать возможности одновременного включения тех и других. 5. Разъединители должны беспрепятственно включаться и отключаться при любых наихудших условиях окружающей среды (например, при обледенении). 6. Разъединители должны иметь надлежащую изоляцию, обеспечивающую не только надёжную работу при возможных перенапряжениях и ухудшении атмосферных условий (гроза, дождь, туман), но и безопасное обслуживание.
Для управления разъединителями применяются ручные, электродвига-тельные и пневматические приводы. Отдельные типы разъединителей 6-10 кВ отличаются друг от друга по роду установки (разъединители внутренней и наружной установки); по числу полюсов (разъединители однополюсные и трёхполюсные): по характеру движения ножа. Различают разъединители рубящего (с движением ножей в плоскости осей изоляторов), поворотного (с движением ножей в горизонтальной плоскости, перпендикулярной осям изоляторов), вертикально-рубящего (с ножами, перемещающимися в плоскости осей изоляторов и вращающимися при движении вокруг своей оси) и других типов. Управление разъединителями может осуществляться штангой ручного управления (для однополюсных разъединителей) или приводом (ручным, элек-тродвигательным, пневматическим и др.) для трёхполюсных разъединителей — см. раздел 4.10.2. Разъединители изготавливаются для внутренней (буква В в наименовании) и наружной (буква Н в наименовании) установки. Буква Л указывает на наличие линейного контакта, буква О — на однополюсное исполнение, буква 3 — на наличие на одной фазе (полюсе) ножей заземления (одного — 1 или двух — 2 в маркировке после буквенного обозначения), буква Д — на двухкололнковую конструкцию. Числа в наименовании означают напряжение (кВ) и номинальный ток (А). На рис. 4.10.1 показаны разъединители для наружной установки. Различие в конструкциях разъединителей внутренней и наружной установок объясняются условиями их работы. Разъединители наружной установки должны иметь приспособления, разрушающие ледяную корку, образующуюся при гололёде. Кроме того, их используют для отключения небольших токов нагрузки и их контакты снабжаются рогами гашения дуги, возникающей между расходящимися контактами. Трёхполюсные разъединители качающегося типа наружной установки. Их устанавливают на опорах линий электропередачи. Управляются разъединители рычажным приводом, рукоятка которого размещается на высоте не менее 3 м. Далее будут рассмотрены более подробно разъединители внутренней и наружной установки. Способность разъединителй включать и отключать зарядные токи намагничивания силовых трансформаторов, уравнительные токи* и небольшие токи нагрузки подтверждена многочисленными испытаниями, проведёнными в энергосистемах. Это нашло отражение в ряде директивных материалов, регламентирующих их использование. *Уравнительный ток — это ток, проходящим между двумя точками электрически связанной замкнутой сети и обусловленный разностью напряжений и перераспределением нагрузки в момент отключения или включения электрической связи.
Рис. 4.10.1. Разъединители: а, б, в — разъединители для наружной установки, соответственно, на 10 кВ типа РЛН, на 35 кВ типа РЛНЗ и на 110 кВ типа РЛНД-2 1 — рама; 2 — опорный изолятор; 3 — контакты для присоединения внешних проводов; 4 — рога; 5 — нож; 6 — неподвижный контакт; 7 — подвижный изолятор; 8 — ось привода; 9 — нож заземления; 10 — вал ножа заземления; 11 — рама; 12 — поворотный изолятор; 13 — главные ножи; 14 — контакт заземлителя; 15 — гибкие связи; 16 — контактный вывод; 17 — заземляющие ножи; 18 — вал привода; 19 — соединительная тяга привода Так, в закрытых распределительных устройствах 6—10 кВ разъединителями допускается включение и отключение намагничивающих токов. Разъединителем разрешается отключать и включать токи силовых трансформаторов, зарядных токов линий, а также токов замыкания на землю, не превышающих следующих значений (табл. 4.10.1): Напряжение, кВ 6 10 35 Намагничивающий ток, А 3,5 3,0 2
Зарядный ток, A 2.5 2,0 1,5 Ток замыкания на землю, А 4,0 3,0 2,0 Установка между полюсами изоляционных перегородок позволяет увеличивать включаемый и отключаемый ток в 1,5 раза. Разъединителями 6-10 кВ допускается включение и отключение уравнительных токов до 70 А, а также нагрузочных токов линий до 15 А при условии проведения операций трехполюсными разъединителями наружной установки с механическим приводом и до 25 А — с двумя разрывами на фазу. Разъединители часто снабжаются заземляющими ножами, что представляет возможность не прибегать к установке переносных заземлений на оборудовании, выводимом в ремонт, и тем самым исключает нарушения правил безопасности, связанных с процессом установки переносных заземлений. Поэтому разъединители могут быть без заземляющих ножей, с одним (устанавливаемым с любой стороны полюса) и двумя заземляющими ножами на каждом полюсе. На заземляющих ножах линейных разъединителей допускается установка только механической блокировки с приводом разъединителя и приспособлением для запирания ножей замками в отключенном положении. Для РУ с простыми схемами электрических соединений рекомендуется при- Таблица 4.10.1. Токи, отключаемые и включаемые отделителями и разъединителями Номинальное напряжение, кВ Расстояние между осями полюсов, м Наибольший отключаемый и включаемый токи, А намагничивающий зарядный 1 замыкание | на землю Наружная установка 6 0,40 2,5 I 3,0 7,5 10 0,50 2,5 1 4,0 6,0 20 0,75 3,0 3,0 4,5 35 1,0 3,0 2,0 3,0 35 2,0 3,0 1 3,0 5,0 НО 2,0 6,0/4,0 2,5/1,5 — НО 2,5 7,0/6,0 3,0/2,0 — НО 3,0 9,0/8,0 3,5/3,0 — НО 3,5 —/ю,о —/3,5 — 150 2,5 2,3/— 1,0/- — 150 2,7 4,0/— 1,5/- — 150 3,0 6,0/2,3 2,0/1,0 — 150 3,4/3,7 7,6/5,0 2,5/1,5 — 150 4,0 10/5,5 3,0/2,0 — 150 4,4 —/6,0 - /2,5 —
Окончание табл. 4.10.1 Номинальное напряжение, кВ Расстояние между осями полюсов, м Наибольший отключаемый и включаемый токи, А намагничивающий зарядный замыкание на землю 220 3,5 3,0/3,0 1,0/1,0 — 220 4,0 5,0/5,0 1,5/1,5 — 220 4,5 8.0/8,0 2.0/2,0 — 330 6,0 —/5,0 — /2,0 — 330 ПН/ПНЗ 6,0 3,5/4,5 1,0/1,5 — 500 7,5/8,0 5,0/6,0 2,0/2,5 — 500 ПН/ПНЗ 8,0/7,5 5,0/5,5 2,0/2,5 — Внутренняя установка 6 0,20 3,5 2,5 4,0 10 0,25 3,0 2,0 3,0 20 0,30 3,0 1,5 2,5 35 0,45 2,5 1,0 1,5 ПО 2,0 4,0 ,1,5 — 150 2,5 2,0 1,0 — 220 3,5 2,0 1,0 — Примечания 1. Для 110 кВ и выше в числителе — данные для аппаратов вертикально-рубящего типа, в знаменателе — горизонтально-поворотного Для аппаратов 330 и 500 кВ (с обозначением ПН/ПНЗ) приведены данные, соответствующие разъединителям подвесному (числитель) и подвесному с опережающим отключением и отстающим включением полюса фазы В (знаменатель). 2. Для аппаратов внутренней установки, имеющих изолирующие перегородки между полюсами, токи могут быть увеличены в 1,5 раза против указанных в таблице 3. Установка аппаратов и порядок их оперативного использования должны соответствовать требованиям Сборника директивных материалов Главтехуправления Минэнерго СССР (электрическая часть), Энергоатомиздат, 1985. 4. Данные таблицы не распространяются на присоединения 110-500 кВ, к которым подключены ограничители перенапряжения типа ОПН. 5. Отделители 35-220 кВ, оснащённые дутьевой приставкой ВНИИЭ, могут отключать намагничивающий ток трансформаторов любой мощности, а также (соответственно при напряжениях 35, 110 и 220 кВ) токи нагрузки до 80, 50 и 110 А, зарядные токи ВЛ любой длины, длиной до 150 и 250 км, уравнительные токи до 180, 80 и 180 А. менять механическую оперативную блокировку, а во всех остальных случаях — электромагнитную. Как и другие аппараты, разъединители должны обладать необходимой электродинамической и термической стойкостью при коротких замыканиях, а также достаточной механической прочностью, чтобы выдержать значительное количество включений и отключений.
4.10.2. Разъединители для внутренней установки Разъединители серии РВ-10. Разъединители для внутренней установки бывают однополюсными (РВО) или трехполюсными (РВ, РВК, РВРЗ и др.). В разъединителях рубящего типа нож вращается вокруг одного из неподвижных контактов, движение ножу передаётся от вала через фарфоровые тяги. Давление в контактах создаётся пружинами. На токи до 1000 А ножи разъединителей изготовляют из двух медных полос, на большие токи — из трех-четырех полос. Трёхполюсные разъединители серии РВ выполняют на напряжения от 6 до 35 кВ и номинальные токи до 1000 А. На номинальные токи от 2000 до 8000 А рассчитаны рубящие разъединители РВР со специальным электро-двигательным или ручным приводом. Однополюсные разъединители РВО состоят из цоколя, опорных изоляторов и токопровода. Цоколь в виде швеллера служит основанием для установки малогабаритных изоляторов и крепления разъединителя Токопровод образует два одинаковых неподвижных контакта и соединяющий их подвижный нож. Во включенном положении нож запирается специальным зацепом, что исключает самопроизвольное открытие ножа под действием сил тяжести и электродинамических сил. Зацеп имеет ушко, в которое при включении и отключении разъединителя заводится палец изолирующей штанги. Открытие ножа на угол свыше 75° ограничивается упором на скобе осевого контакта. Трехполюсные разъединители серии РВ (рис. 4.10.2.) изготавливаются на напряжения от 6 до 35 кВ и номинальные токи до 1000 А. Каждый полюс имеет два неподвижных опорных изолятора и изолирующую тягу, присоединённую к общему валу. Включение и отключение разъединителя осуществляется поворотом вала с помощью привода, перемещающего тягу. Разъединитель типа РВЗ. Разъединители с заземляющими ножами РВЗ (рис. 4.10.3.) в зависимости от варианта использования разъединителя имеют один или два вала с заземляющими ножами, которые с помощью пластин крепятся к раме. Заземляющие ножи снабжены дополнительными заземляющими контактами, которые укреплены под основными неподвижными контактами. В разъединителях РВЗ предусмотрена блокировка между валом основных и валом заземляющих ножей, что исключает возможность ошибочных действий при оперировании с разъединителем. Разъединитель типа РВФ. Трехполюсные разъединители могут быть изготовлены с тремя проходными изоляторами, на которых крепят подвижные ножи. Разъединители такого типа на напряжение 10 кВ и номинальный ток 400 А обозначают РВФ-10/400 (рис. 4.10.4), а с заземляющими ножами— РВФЗ-10/400 (рис. 4.10.5). Разъемную часть разъединителя выполняют с линейным или плоскостным контактом. В разъединителях с линейным контактом переход тока
Рис. 4.10.2. Трёхполюсный разъединитель вертикально-рубящего типа на 10 кВ (а) и его привод (б): 1 — рычаг; 2 — ось; 3 и 7 — опорный изолятор; 4 — подвижный изолятор; 5 — нож; 6 — неподвижный контакт; 8 — рама; 9 — блок контактов; 10 — запор рычага привода в отключенном положении; 11 — планка; 12 — рычаг осуществляется через ряд расположенных по одной линии точек, в разъединителях с плоскостным контактом — через несколько точек, расположенных на соприкасающихся плоскостях. В разъёмах втычного типа, применяемых в камерах КРУ, переход тока осуществляется также через несколько точек, расположенных на соприкасающихся плоскостях. Управление разъединителями в городских сетях производят вручную: однополюсными — с помощью изолирующей штанги, трёхполюсными — с помощью рычажного привода ПР. Разъединитель РВЗ имеет два привода: один — для основных, второй — для заземляющих ножей, причём предусмотрена механическая блокировка между валами основных и заземляющих ножей, что исключает возможность включения заземляющих ножей при включенных основных разъединителях и, наоборот, включения основных разъединителей при вклю-
Рис. 4.10.3. Трёхполюсные разъединители внутренней установки типа РВЗ 6-10. 7 — приводной рычаг на валу разъединителя; 2 — контакты для присоединения шин; 3 — неподвижный контакт; 4, 10 — подвижный и заземляющий ножи; 5, 14 — фарфоровая и блокировочная тяги; 6, 15 — опорный и проходной изоляторы; 7, 13 — валы разъединителя и заземляющих ножей; 8 — металлическая рама; 9 — поводок фарфоровой тяги; 77 — рычаг вала заземляющих ножей; 72 — гибкая связь; 73 — вал заземляющих ножей; 14 — тяга блокировки Исполнение III Исполнение IV Рис. 4.10.4. Разъединитель РВФ
Рис. 4.10.5. Трёхполюсный разъединитель внутренней установки типа РВФЗ-6-10: 1 — вал разъединителя; 2 — фарфоровая тяга; 3 — рама разъединителя; 4 —рычаг вала заземляющих ножей; 5 — гибкая связь; 6 — вал заземляющих ножей; 7 — тяга блокировки; 8 — опорный изолятор (проходной) ченных заземляющих ножах, т.е. исключает возможность ошибочных действий персонала при оперировании этими ножами. Разъединители с заземляющими ножами имеют три варизнта исполнения: / — заземляющие ножи со стороны разъёмных контактов; II — со стороны шарнирных контактов и III — с двух сторон. Например, разъединитель на напряжение 10 кВ и ток 400 А обозначают: однополюсный — РВО-Ю/400, трёхполюсный — РВ-10/400 и трёхполюсный с заземляющими ножами с двух сторон — PB3-10/400-III (см. рис. 4.10.4 л 4.10.5). Технические данные трёхполюсных фигурных (наличие проходных изоляторов) разъединителей серии РВФ аналогичны техническим данным разъединителей серии РВ на те же номинальные токи. Разъединитель типа РВК-10. Однополюсный разъединитель РВК (рис. 4.10.6) состоит из рамы 1, на которой размещены изоляторы 10, неподвижного 8 и подвижного 6 контактов с чугунными контактодержателями 9 и стальными полюсами 5, повышающими механическую стойкость разъединителей при возникновении короткого замыкания. Подвижный контакт 6, закреплённый на оси 3, перемещается фарфоровой тягой 7 (с её помощью подвижный контакт соединяют с валом 2). Необходимые усилия контактного нажатия обеспечиваются пружинами 4. При соединении муфтами валов трёх однополюсных разъединителей между собой получают трёхполюсный разъединитель. В табл. 4.10.2 приведены технические характеристики разъединителей внутренней установки, а в табл. 4.10.3 — технические характеристики разъединителей, изготавливаемых фирмой АО «ЭЛВО» — Великие .Луки
Рис 4.10.6. Однополюсный разъединитель РВК на 10 кВ: 1 — рама, 2 — ось воздействия привода; 3 — ось подвижного ножа; 4 — пружина регулирования контактов; 5 и 6 — нож подвижный; 7 — подвижный изолятор тяги ножа; 8 — неподвижный контакт, 9 — демпферная щель неподвижного контакта; 10 — опорный изолятор 4.10.3. Разъединители наружной установки Разъединители серии РЛНД-10. Разъединители для наружных установок имеют изоляцию, рассчитанную для работы в неблагоприятных атмосферных условиях (дождь, снег, пыль) а также повышенную механическую прочность, поскольку операции с ними производят и при гололёде на контактах. На воздушных линиях и мачтовых трансформаторных подстанциях напряжением 6-10 кВ применяют разъединители РЛН (разъединители с линейным контактом для наружной установки) рубящего типа с вращением ножей в плоскости осей изоляторов и РЛНД — двухколонковые с вращением ножей в плоскости, перпендикулярной осям изоляторов. В обозначении разъединителей для наружных установок указывают тип разъедините ля, число заземляющих ножей, номинальное напряжение и ток. Например, разъединитель с одним заземляющим ножом для наружной установки на напряжение 10 кВ и номинальный ток 400 А обозначают РЛНД-1-10/400-У1. Заземляющие ножи у этих разъединителей устанавливают со стороны нагрузки присоединения. Разъединители для наружной установки в открытых РУ должны быть надежными в неблагоприятных условиях окружающей среды, в том числе и при гололедообразовании, поэтому их изготавливают с льдоломающими приспособлениями. Разъединитель для наружной установки может выполняться с льдоломающим устройством или без него. Это устройство представляет собой плоскую лопатку, расположенную в неподвижном контакте. Сама же лопатка может поворачиваться на 90° вокруг вертикальной оси.
Таблица 4.10.2. Разъединители внутренней установки Тип разъединителя Стойкость, кА Размеры, мм Масса, кг Тип привода электродинамическая (амплитуда) термическая длина L ширина высота Н Н1 Однополюсные РВО-10/400 41 16 468 72 156/429 — 5,9 ПР-10, ПР-11 РВО-10/630 52 20 468 72 160/433 — 6,3 ПР-10, ПР-11 РВО-Ю/1000 100 40 480 92 163/440 — 11 ПР-10, ПР-11 РЛВОМ-Ю/ЮОО 100 40 486 380 199/460 — 14-17 ПР-10, ПР-11 РВК-10/2000 85 31,5 560 350 280/ 500 — 26 ПР-3, ПЧ-50, ПД-5 РВР(3)-10/2500 125 45 1050 470 318/545 — 65 ПР-3, ПЧ-50, ПД-5 РВР(З)-10/4000 200 71 610/1050 470 318/545 — 65 ПР-3, ПЧ-50, ПД-5 РВР(3)-20/б300 260 100 910/1400 700 680/1050 — 222 ПД-5, ПЧ-50 РВР(3)20/8000 320 125 1400 700 680/1050 — 238 ПД-5, ПЧ-50 РВП(3)-20/12500 490 180 1600 820 857 — 625 ПД-12 РВК-35/2000 115 45 980 700 550/1010 — 74 ПР-3 Трёхполюсные РВ-6/400 41 16 468 697 175/436 — 23 ПР-10,ПР-11 РВФ-6/400-11(111) 41 16 437 722 195 381/647 35 ПР-10,ПР-11 РВФ-6/400-1V 41 16 406 722 195 381/647 43 ПР-10,ПР-11 РВ-10/1000 100 40 484 837 199/470 — 42 ПР-10,ПР-И РВЗ-10/1000-1(11) 81 31,5 629 930 198/470 — 49 ПР-10,ПР-11 PB3-10/1000-III 81 31,5 733 930 198/470 — 56 ПР-10,ПР-11 РВФ-10/1000-11(111) 100 40 454 817 199 410/690 64 ПР-10, ПР-11 РВФ-Ю/1000-IV 100 40 424 817 199 410/690 83 ПР-10,ПР-11 РВФ-10/ 1000-П(Ш)М 100 40 454 722 199 410/690 65 ПР-10,ПР-11 РВФ-10/1000-IVM 100 40 424 722 199 410/690 84 ПР-10, ПР-11 Оборудование подстанций и электрических сетей
Окончание табл. 4.10.2 Тип разъединителя Стойкость, кА Размеры, мм Масса, кг Тип привода электродинамическая (амплитуда) термическая длина L ширина В высота И Н1 РВФЗ-10/1000-П-П 81 31,5 649 846 199 410/690 72 ПР-10, ПР-11 РВР(3)-Ш-10/2000 85 31,5 600 1000 700 — 112 ПР-3, ПДВ-1, ПЧ-50 РВР(3)-20/630 50 20 680 1200 390/685 — 115 ПР-3 РВР(3)-20/1000 55 20 700 1240 390/690 — 115 ПР-3 РВР(3)-35/630 51 20 944 1750 525 /945 — 170 ПР-3 РВР(3)-35/1000 80 31,5 964 1790 525/960 — 195 ПР-3 РВФ-6/630-11(111) 52 20 437 722 199 397/664 38 ПР-10, ПР-11 РВФ-б/630-IV 52 20 406 722 199 397/664 46 ПР-10,ПР-11 РВФЗ-6/630-П-П 52 20 630 722 199 397/664 44 ПР-10,ПР-11 РВФ-6/1000-11(111) 100 40 454 722 199 410/690 65 ПР-10,ПР-11 РВФ-6/1000-1V 100 40 424 722 195 410/690 83 ПР-10, ПР-и РВФЗ-6/1000-11-П 81 31,5 649 722 199 410/690 70 ПР-10,ПР-11 РВ-10/400 41 16 484 831 195/465 — 26 ПР-10,ПР-11 РВЗ-10/400-КП) 41 16 598 837 193/463 — 31 ПР-10,ПР-11 PB3-10/400-III 41 16 733 837 191/463 — 37 ПР-10,ПР-11 РВФ-10/400-1КШ) 41 16 406 837 195 381/647 37 ПР-10,ПР-11 РВФ-10/400-П(Ш)М 41 16 437 722 195 381/647 37 ПР-10,ПР-11 РВФ-10/400-IV 41 16 406 837 195 397/664 45 ПР-10,ПР-11 РВФ-10/400-IVM 41 16 406 722 199 381/647 45 ПР-10,ПР-11 РВ-10/630 52 20 484 837 199/470 — 28 ПР-10,ПР-11 PB3-10/630-KII) 52 20 598 837 191/470 — 33 ПР-10, ПР-и PB3-10/630-III 52 20 733 837 191/463 — 38 ПР-10,ПР-11 РВФ-10/630-1ШП) 52 20 406 837 199 381/647 39 ПР-10,ПР-11 РВФ-10/630-IV 52 20 406 837 199 397/664 47 ПР-10,ПР-11 РВФ-10/630-П(Ш)М 52 20 । 437 722 199 397/664 40 ПР-10,ПР-11 4.10. Разъединители
Примечания (к табл. 4.10.2): 1.Обозначение типа разъединителя: буквенная часть — Р — разъединитель; В — внутренней установки или вертикальный (типа РНВ); Н — наружной установки; Л — линейный; О — однополюсный; Д — с двумя опорными колонками или с двухлучевой изоляционной гирляндой (для подвесных); 3 — с заземляющим ножом; К — коробчатого профиля; Ф — фигурное исполнение (с проходным изолятором); С — со стекляной изоляцией; М — модернизированный или (для РЛНДМ) с медным ножом; А — с алюминиевым ножом; П — с рычажной передачей для уменьшения момента на валу привода или подвесного исполнения; У — усиленная изоляция (категория Б по ГОСТ 9920—75); Б — наличие механической блокировки (для разъединителей подвесного исполнения — усиленная изоляция); буква в скобках означает возможность вариантов исполнения; цифровая часть — номинальное напряжение, кВ, и (после косой) номинальный ток, А; 1 н 2 — количество заземляющих ножей или (для подвесных разъединителей) вид тросовой системы управления: 1 — прямая, 2 — Г-образная. 2. В скобках приведены размеры L для исполнения с заземляющими ножами и Н для отключенного положения вертикально-рубящего разъединителя. 3. Масса соответствует исполнению с двумя заземляющими ножами (если они имеются) и без привода, для однополюсных разъединителей указана масса полюса, для трёхполюсного указана масса всего комплекта 4. Параметры стойкости заземляющих и главных ножей численно равны; длительность предельного тока термической стойкости составляет 4, 3 и 2 с, соответственно, для главных ножей разъединителей до 35, 110—220 и 360-750 кВ включительно и 1с для заземляющих ножей. 5. Допустимое наибольшее тяжение проводов, присоединяемых к разъединителям наружной установки, с учётом влияния ветра и гололёда (ГОСТ 689-83): Номинальное напряжение, кВ Допустимое тяжение, Н, при токе до 1,6 кА 2,0 кА и выше 6-10 200 — свыше 10 до 35 500 780 6. Допустимое наибольшее сопротивление мкОм, постоянному току контактной системы разъединителей: РЛН 35 0,63 кА 220 Остальные типы: 1,6- 2,0 кА 50 1,0 кА 120 0,63 кА 175 7. В условном обозначении типа: П — с поступательным движением главных ножей, второе Р — рубящего типа, I... IV — варианты исполнения (для РВФ II, III, IV — соответственно проходные изоляторы со стороны шарнирных контактов, со стороны разъёмных контактов и с обеих сторон; для РВЗ и РВФЗ I, II, III — соответственно заземляющие ножи со стороны разъёмных контактов со стороны шарнирных, с обеих сторон) В таблице приведены данные, относящиеся только к разъединителям исполнения УЗ; выпускаются также разъединители исполнения У2, ХЛ2, ХЛЗ. 8. Размер Н1 для разъединителей РВФ и РВФЗ учитывает всю длину проходного изолятора (в числителе — для включенного положения разъединителя, в знаменателе — для Разъединители РВР(3)-Ш-10/2000, PB3-20/630, РВЗ-20/1000, РВЗ 35/630 и PB3-35/1000 по конструкции являются однополюсными, но три полюса монтируются по обшей раме. В ЗРУ 6 кВ используются разъединители 10 кВ. 9. Числитель — включенное положение, знаменатель — отключенное положение.
Таблица 4.10.3. Технические характеристики разъединителей, изготавливаемых фирмой «ЭЛВО» Наименование продукции Краткая техническая характеристика Обозначеие ГОСТ, ОСТ, ТУ Ток термостойкости, кА Предельный сквозной ток, кА Масса, кг комплектующий привод, тип Разъединители внутренней установки трёхполюсные (рамные) PP3-35/1000 УЗ PP3-35/2000 УЗ РВРЗ-Ш-10/2000 МУЗ 31,5 40 31,5 80 100 80 104 140 112 ПР-ЗУЗ или ПД-5У1 — гл.н. ПР-ЗУЗ — заз. — » — — » — ТУ 16-89 ИВЕЖ. 674213.019 ТУ ТУ 16-91 Разъединители внутренней установки в однополюсном исполнении РВРЗ-10/4000 МУЗ 50/63 125/160 65 ПР-ЗУЗ или ПД-5У1-ГЛ.Н. ПР-ЗУЗ-заз. ТУ 16-91 ИВЕЖ. 674212.012 ТУ РРЧЗ-20/6300 МУЗ 80/100 200/250 222 ПД-5У1 или ПЧ-50 МУЗ-гл.н. ПЧ-50 МУЗ-заз. - « - РВРЗ-20/8000 МУЗ 100/125 250 /315 238 РВПЗ-20/12500 НУЗ 100 заз. 250 заз. 625 ПЧ-50 МУЗ-заз. ТУ 16-91 160 гл. н. 410 гл. н. ПД-12УЗ-гл.н. ИВЕЖ. 674213.010 ТУ РВО-10/400 МУХЛ2 16 40 6,3 — ТУ 16-95 ИВЕЖ. 674212.028 РВО-10/630 МУХЛ2 20 50 7,5 — — » — РВО-10/1000 МУХЛ2 40 100 11,7 — — » — РВЗ-10/400 МУХЛ2 16 40 ПР-ЗУЗ — » — РВЗ-10/630 МУХЛ2 20 50 ПР-ЗУЗ — » — РВЗ-10/1000 МУХЛ2 40 100 ПР-ЗУЗ 4.10. Разъединители
Разъединители серии РЛНД-1 на 200 А управляются ручным приводом ПРНЗ-10УХЛ1, а на 400 А — ручным приводом типа ПРНЗ-10УХЛ1 или блочным ручным приводом ПР-2БУХЛ1. Приводы имеют механическую блокировку между главными ножами и заземлителями. Разъединители типа РЛНД-1-10 изготавливают без заземляющих ножей со стороны нагрузки присоединения (рис. 4.10.7) и с заземляющими ножами (рис. 4.10.8) В табл. 4.10.4 приведены технические характеристики разъединителей 110-500 кВ наружной установки. Рис. 4.10.7. Разъединитель типа РЛНД-1 без заземляющих ножей: 7 — контактная система; 2 — изолятор; 3 — корпус (основание); 4 — поводок для присоединения трубы привода разъединителя; 5 — тяга подвижных колонок разъединителя о
Таблица 4.10.4. Технические характеристики разъединителей 110—500 кВ наружной установки Номинальное напряжение, кВ Тип отделителя, разъединителя Расстояние между осями полюсов, м Ток, А, не более намагничивающий зарядный 110 ВР 2,0 2,5 3,0 6,0 7,0 9,0 2,5 3,0 3.5 ГП 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 6,0 8,0 10,0 1,5 2,0 3,0 3,5 150 ВР 2,5 2,7 3,0 3,4 4,0 2,3 4,0 6,0 7,6 10,0 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 ГП 3,0 3,7 4,0 4,4 2,3 5,0 5,5 6,0 1,0 1,5 2,0 2,5 220 ВР 3,5 4,0 4,5 3,0 5,0 8,0 1,0 1,5 2,0 ГП 3,5 4,0 4,5 3,0 5,0 8,0 1,0 1,5 2,0 330 ГП 6,0 5,0 2,0 ПН 6,0 3,5 1,0 ПНЗ 6,0 4,5 1,5 500 ВР 7,5 5,0 2,0 ГП 8,0 6,0 2,5 ПН 8,0 5,0 2,0 ПНЗ 7,5 5,5 2,5 Примечания: 1. ВР — вертикально-рубящий, ГП — горизонтально-поворотный, ПН — подвесной, ПНЗ — подвесной с опережающим отключением и отстающим включением полюса фазы В. 2. Приведены результирующие намагничивающие токи с учётом взаимной компенсации индуктивных токов ненагруженных трансформаторов зарядными токами их присоединений и зарядных токов воздушных или кабельных присоединений индуктивными токами ненагруженных трансформаторов. 3. Приведённые значения отключаемых и включаемых токов при указанных расстояниях между осями полюсов разъединителей и отделителей напряжением 110-500 кВ неприменимы для присоединений, к которым подключены отделители ОПН-Ю...ОПН-500.
Разъединители наружной установки серии РЛНД-1-10П и РЛНД-1-10IV на 10 кВ, 200 и 400 А на полимерных изоляторах (фирма «ЭЛВО»), Они предназначены для включения и отключения под напряжением обесточенных участков цепи высокого напряжения, а также заземления отключенных участков при помощи стационарных заземлителей. Разъединители выполнены на базе РЛНД-10Б/400УХЛ1, имеют высокий коэффициент унификации, одинаковые установочные размеры и меньшую массу. Эти разъединители в сравнении с традиционными (на фарфоровых изоляторах) отличаются особой надёжностью при тяжёлых условиях эксплуатации в районах с большими загрязнениями: выбросами промышленных предприятий, химпроизводств, применением минеральных удобрений, эрозии засоленных почв, пыльными бурями, солевыми туманами и т.п., в приморских районах, в районах землетрясений (до 9 баллов), при повышенных вибрациях. Изоляция не подвержена хрупкому разрушению, противостоит ударам и актам вандализма (ударам камнями, расстрелам из ружей) без потери эксплуатационных свойств. У разъединителей РЛНД-1-10/400 изоляция на землю имеет в 1,5 раза более высокую импульсную прочность по сравнению с нормируемой по ГОСТ-1516 для напряжения 10 кВ и они работоспособны в районах с загрязнением атмосферы до VI степени. Изоляторы тонкостержневые, стеклопластиковые с трекингоэрозиос-тойким покрытием, с высокими механическими и влагоразрядными характеристиками в загрязнённом и увлажнённом состоянии. Рама цоколя покрыта горячим цинком, контактные выводы — оловом, что обеспечивает высокую коррозийную стойкость и надёжность и не требует восстановления покрытия до 30 лет эксплуатации. Контактная система изготовлена из медного проката. В трущихся узлах применены втулки из антифрикционных материалов, не требующие смазки в течение всего периода эксплуатации. Разъединители имеют 1 или 2 заземлителя и комплектуются приводами ПРНЗ-10УХЛ1. В табл.4.10.5, приведены технические характеристики разъединителей наружной установки, выпускаемых фирмой «ЭЛВО». Разъединитель РЛНД.1-10Б/400 У1 (рис. 4.10.8) предназначен для включения и отключения обесточенных участков электрической цепи, находящихся под напряжением, а также заземления отключенных участков при помощи стационарных заземляющих ножей, составляющих единое целое с разъединителем. Комплектно с разъединителем поставляется ручной привод с одним или двумя блок-замками. Нормальная работа разъединителя обеспечивается при следующих условиях: • температура окружающего воздуха от -45 °C до +40 °C;
Таблица 4.10.5. Технические данные разъединителей фирмы «ЭЛ ВО» Параметры РЛНД-1-10.Б/200УХЛ1 РЛНД-1-10.П/200УХЛ1 РЛНД-1-10.1У/200УХЛ1 РЛНД-1-10Б/400НУХЛ1 РЛНД-1-10.11/400НУХЛ1 1 IfХЛНООГ / АГОI -1-ТГН1Г d Номинальное напряжение, кВ 10 10 10 10 10 10 Наибольшее рабочее напряжение, кВ 12 12 12 12 12 12 Номинальный ток, А 200 200 200 400 400 400 Ток термической стойкости, кА 6,3 6,3 6,3 10 10 10 Ток электродинамической стойкости, кА 15,75 15,75 15,75 25 25 25 Время протекания тока термической стойкости, с для главных ножей 3 3 3 3 3 3 для заземлителей 1 1 1 1 1 1 Длина пути утечки внешней изоляции, см 30 30 42 30 30 42 Допустимое тяжение провода, Н 200 200 200 200 200 200 Масса, кг 43 38 39 43 38 39 Габаритные размеры, мм длина 1045 1045 1045 1045 1045 1045 ширина 510 510 670 510 510 670 высота 450 450 565 450 450 565 • скорость ветра при гололёде не более 15 м/с; • толщина корки льда до 10 мм.
Рис. 4.10.8. Разъединитель типа РЛНД.1-10Б/400У1 (с заземляющими ножами) Основные технические характеристики РЛНД.1-10Б/400 У1: Номинальное напряжение, кВ.........................10 Наибольшее рабочее напряжение, кВ.................12 Номинальный ток, А.............................. 400 Ток электродинамической стойкости, кА..............25 Ток термической стойкости для ножей заземления в течение 1с , кА..................... 10 для главных ножей в течение Зс....... ..........10 Масса, не более, кг.............................. 40 Разъединитель высоковольтный типа РЛНД.1-10Б/400НУХЛ1. Разъединитель наружной установки горизонтально-поворотного типа на напряжение 10 кВ с изоляцией категории «Б» РЛНД.1-10Б/400НУХЛ1 предназначен для включения и отключения обесточенных участков цепи, находящихся под напряжением, а также заземления отключенных участков с помощью стационарных заземлителей. Разъединитель РЛНД.1-10Б/400НУХЛ1 является типопредставителем разъединителей серии РЛНД на напряжение 10 кВ, токи 315, 400, 630 А. Конструктивно разъединитель выполнен в виде трёхполюсного (на одной общей раме) аппарата горизонтально-поворотного типа с общим механизмом управления. Каждый полюс состоит из поворотной изоляционной колонки, неподвижной изоляционной колонки, главных контактных ножей, заземлителей. Особенностью разъединителя является выполнение изоляционных колонок из полимерных изоляторов с трекингоэрозиостойким покрытием, обеспечивающим работоспособность в районах с загрязнённой атмосферой, обладающих высокой ударной прочностью, что в свою очередь обеспечивает надёжную работу при сейсмических воздействиях до 9 баллов по шкале MSK-64. Этот разъединитель имеет также исполнение с фарфоровой изоляцией.
Разъединители в тропическом исполнении Т1 на номинальные токи 315, 630 А имеют только фарфоровую изоляцию. Главные контактные ножи выполнены из меди. Заземляющее устройство каждого полюса состоит из заземлителя и неподвижного контакта, установленного на главных ножах. Основные части разъединителя, выполненные из чёрного металла, имеют стойкое антикоррозийное покрытие — горячий или гальванический цинк. В тропическом исполнении медные части разъединителя имеют покрытие никелем, в контактах — серебром. Разъединители типа РЛД.1-10 крепятся на концевой опоре ВЛ 6-10 кВ (рис. 4.10.9) Основные технические характеристики РЛНД.1-10Б /400 НУХЛ1, РЛНДП.1-10Б /400 НУХЛ1. Номинальное напряжение, кВ............................... 10 Наибольшее рабочее напряжение, кВ..................... 12 Номинальный ток, А..................................... 400 Ток электродинамической стойкости, кА.................. 25 Ток термической стойкости, кА......................... 10 Время короткого замыкания, с: для главных ножей............. 3 для заземлителей................................... .. 1 Длина пути утечки внешней изоляции, не менее, см....... 30 Допустимая механическая нагрузка на выводы, прикладываемая к изолятору, не более, Н................ 200 Масса, кг.............................................. 38 Габаритные размеры, мм: длина......................... ....................... 1045 ширина ... ......... 470 высота................................ ................ 550 Максимальная скорость ветра, м/с....................... 40 Толщина корки льда, мм.................. .............. 10 Механический ресурс, циклы «В-О»....................... 10000 Условные обозначения: Р — разъединитель; Л — линейный; Н — наружной установки; Д — двухколонковый; П — с полимерной изоляцией; 1 — количество заземлителей; 10 — номинальное напряжение; Б — категория изоляции; 400 — номинальный ток; Н — повышенной надежности; УХЛ — климатическое исполнение; 1 — категория размещения.
Рис. 4.10.9. Крепление разъединителя типа РЛНД-10 на концевой опоре ВЛ 6-10 кВ: 1 — А-образная опора ВЛ 6-10 кВ; 2 — разъединитель; 3 — конструкция для крепления разъединителя на опоре, выпускаемая заводом РЭТО «Мосэнерго»; 4 — приёмная траверса проводов ввода с ВЛ 6-10 кВ и ввода с КТП 10/0,4 кВ (МТП 10/0,4 кВ); 5 — труба, соединяющая разъединитель с его приводом; 6 — привод Разъединитель РЛНД.1-10/400(630) УХЛ1 предназначен для создания видимого разрыва электрической цепи с целью обеспечения безопасного обслуживания электротехнического оборудования. С его помощью можно включить и отключить под напряжением обесточенные участки цепи высокого напряжения, а также заземлить отключенные участки при помощи заземлителей. Разъединитель представляет собой трёхполюсный аппарат, каждый полюс которого имеет одну неподвижную и одну подвижную колонки Подвижная колонка имеет свободный поворот на 90° в горизонтальной плоскости. Привод разъединителя выполнен так, что исключает возможность работы с заземлителем, пока не отключена электрическая цепь. Это обеспечивает надёжную защиту от неправильных действий персонала
Основные технические характеристики разъединителя РЛНД-1 -10/400(630)ТУ-3414-002-00110473-94 ИЛ-№ 3-92: Номинальное напряжение (соответствует наибольшему рабочему напряжению), кВ............... .. 10(12) Номинальный ток, А.................. .................. 400(630) Номинальный кратковременный выдерживаемый ток (ток термической стойкости), кА...... 10 Наибольший пик номинального кратковременного тока (ток электродинамической стойкости), кА.....................25 Разъединитель типа РДЗ-35/1000 УХЛ1 с приводом типа ПР-УХЛ1. Разъединители наружной установки горизонтально-поворотного типа РДЗ-35 предназначены для включения и отключения обесточенных участков электрической цепи высокого напряжения, а также заземления отключенных участков при помоши стационарных заземлителей как с одной стороны, так и с двух сторон. Разъединители изготавливаются в однополюсном исполнении. При монтаже разъединители могут соединяться в один трёхполюсный, двухполюсный и однополюсный аппарат, управляемый одним приводом. Основные технические характеристики РДЗ-35/1000 УХЛ1 ТУ 3414-013-00110473-96: Номинальное напряжение, кВ............................35 Номинальный ток, А................................... 1000 Ток термической стойкости, кА.........................20 Ток .электродинамической стойкости, кА................50 (Изготовитель — Самарский завод «Электрощит»), Разъединители типа РД3.2-35Б/125ОНТ1 фирмы «ЭЛВО». Разъединитель РД3.2-35Б/ 1250НТ1 является типопредставителем разъединителей серии РДЗ-35 на токи 1000, 2000, 3150 А (табл. 4.10.6). Разъединитель РДЗ-35 состоит из отдельных полюсов, которые могут использоваться в одно- и трёхполюсных вариантах установки на горизонтальной и вертикальной плоскостях Полюс разъединителей выполнен в виде двухколонкового аппарата с разворотом главных ножей в горизонтальной плоскости и состоит из цоколя, изоляционных колонн, токоведущей системы и заземляющего устройства.
Таблица 4.10.9. Технические данные разъединителей серии РДЗ-35 Параметры РДЗ-35/ 1000Н УХЛ1 РДЗ-35Б/ 1000Н УХЛ1 РДЗ-35Б/ 2000Н УХЛ1 РДЗ-35/ 3150Н УХЛ1 РДЗ-35Б/ 1250Н Т1 Номинальное напряжение, кВ 35 35 35 35 35 Наибольшее рабочее напряжение. кВ 40,5 40.5 40.5 40.5 40.5 Номинальный ток, А 1000 1000 2000 3150 1 1250 Ток электродинамической стойкости, кА 63 63 80 125 80 Ток термической стойкости, кА 25 25 31,5 50 31,5 Время короткого замыкания, с: для главных ножей 3 3 3 3 3 для заземлителей 1 1 1 1 1 Длина пути утечки внешней изоляции, не менее, см 70 105 105 70 105 Допустимая механическая нагрузка на выводы с учётом влияния ветра и образования льда, не менее, Н 500 500 780 780 | 500 Масса, кг 56,5 62 70,5 64 56,5 Габаритные размеры, мм: длина 1030 1030 1030 1080 1030 ширина 540 540 540 540 540 высота 765 765 865 900 1 ’ 775 Максимальная скорость ветра, м/с 40 40 40 40 40 Толщина корки льда, мм 10 10 10 10 - Механический ресурс, циклы «В—О» 10000 10000 10000 10000 10000 Контактные ножи разъединителей на 1000 А выполнены из двух медных параллельных шин, установленных на «ребро», один конец которых гибкими связями соединён с контактным выводом, а на другом образован разъёмный контакт. Контактные ножи разъединителей на 2000 и 3150 А состоят из двух контактных ножей на 1000 А. В разъёмных контактах ножей на 3150 А имеется серебро. В заземляющее устройство разъединителей входят заземлители, стационарно установленные на цоколе разъединителя, и неподвижные контакты, установленные на главных контактных ножах.
Основные части разъединителей, выполненные из чёрного металла, имеют стойкое антикоррозийное покрытие — горячий или гальванический цинк. В тропическом исполнении медные части разъединителей имеют покрытие никелем Имеются исполнения с нормальной и усиленной (для районов с загрязнённой атмосферой) изоляцией. Условия эксплуатации: Температура окружающей среды: от +40 до -60 °C — исполнение УХЛ1; от -10 до +45 °C — исполнение Т1. Относительная влажность воздуха: до 100% при температуре +25 °C (исполнение УХЛ1). до 98% при температуре +35 °C (исполнение Т1). Условные обозначения: Р — разъединитель; Д — с двумя поворотными колонками; 3 — наличие заземлителей; 2 — количество заземлителей; ПО (35) — номинальное напряжение; Б — категория изоляции; 1000 — номинальный ток; Н — повышенной надёжности; УХЛ — климатическое исполнение; 1 — категория размещения. Разъединители типа РЛНТ-10. Разъединители серии РЛНТ.2-10/ 200 У1; РЛНТ.2-10/400 У1 (рис. 4.10.10.) рассчитаны для работы в умеренном климате при температуре окружающей среды от -40 до +40 °C. скорость ветра не более 30 м/с; высота установки не более 1000 м над уровнем моря. Разъединитель 10 кВ выполнен в виде трёхполюсного аппарата, каждый полюс которого имеет две неподвижные и одну подвижную колонки с разворотом главных ножей в горизонтальной плоскости и двумя разрывами на каждую фазу. Главные ножи могут иметь дугогасительные контакты. Полюс разъединителя блочной конструкции состоит из несущей конструкции гнутого стального профиля, изоляторов типа ОНС-Ю/500, токоведущей системы из алюминиевого сплава АД-31Т1 и заземляющих ножей. Скорость отключения не зависит от оператора. Отключающая способность: по току нагрузки при cos <рн = 0,7 и напряжении в сети 11 кВ — 25 А; он может отключать и включать ненагруженные трансформаторы до 630 кВ • А; допускает отключение и включение уравнительных токов кольцующихся ВЛ 10 кВ до 200 А при разности напряжений в 3,5 кВ. Элементы новизны: • в пять раз повышена отключающая способность по току нагрузки: • токоведущая система из доступного алюминиевого сплава;
Рис. 4.10.10. Разъединитель РЛНТ-10/400 У1: 7 — полюс; 2 — несущий угольник; 3 — валы ножей заземления; 4 — основание полюса; 5 — изолятор ОНС-Ю/500; б — неподвижный контакт; 7 — контакт ножей заземления; 8 — поворотный изолятор; 9 — пластины контактные поворотного изолятора; 70 — кожух от гололёда; 77 — тяга управления полюсами разъединителя; 72 — механизм управления ножами заземления; 73 — ножи заземления
• несущие конструкции из гнутого стального профиля; • новые подшипники обеспечивают надёжность эксплуатации и технологичны в изготовлении; • улучшена изоляция с применением изоляторов ОНС-Ю/500; • новый привод облегчает работу оператора и обеспечивает полуавтоматическое отключение; • усовершенствована блокировка управлением привода разъединителя; • привод даёт возможность организовать дистанционное управление; • при комплектации датчиками, блоком автоматики и электромагнитом отключения оперативный разъединитель становится отделителем; • при разработке упрощённых дугогасительных камер может быть модификацией выключателя нагрузки наружной установки. Основные технические характеристики разъединителя типа РЛНТ-10. Номинальное напряжение, кВ.......................... 10 Наибольшее рабочее напряжение, кВ................... 12 Номинальный ток, А.................................. 200; 400 Амплитуда предельного сквозного тока, кА........... 12,5; 25 Предельный ток термической стойкости, кА...........8; 10 Время протекания предельного тока термической стойкости, с: для главных ножей.................................4; 4 для ножей заземления............................... 1;1 Разъединители серии РНД-35. Разъединители серии РНД изготавливаются на напряжение 35 кВ (рис. 4.10.11). Включение или отключение полюса производится либо вращением одного изолятора, на котором установлен нож разъединителя, либо одновременно вращением обоих изоляторов, связанных между собой тягами. Разъединители серии РНД (3) горизонтально-поворотного типа изготавливаются из отдельных полюсов (одного ведущего и двух ведомых), соединяемых на месте монтажа стальными трубами в один трёхполюсный аппарат. Основанием каждого полюса служат швеллеры, на концах которых закреплены чугунные основания с подшипниками. В подшипниках вращаются валы с рычагами. На рычагах, связанных между собой общей тягой, установлены опорно-изоляционные колонны. На их верхних фланцах закреплены ножи контактной системы и контактные выводы. Ножи поворачиваются на 90° в одну сторону.
Рис. 4.10.11. Разъединитель горизонтально-поворотного типа на напряжение 35 кВ для наружной установки: 1 — рама; 2 — контакты заземляющие; 3 — заземляющие ножи; 4 и 11 — опорные изоляторы; 5 — зажим; 6 — гибкая связь; 7 — контакт заземления; 8 и 10 — подвижные контакты разъединителя; 9 — ламели; 12 — рычаг; 13 — ось крайнего изолятора; 14 — вертикальная ось привода; 75 и 76 — рукоятки привода; 17 — гибкая связь заземляющего ножа; 78 — тяга Разъёмный контакт закрыт кожухом для обеспечения работы в условиях гололёда. При включении конец одного ножа входит в разъёмный контакт, закреплённый на конце второго ножа. Заземляющий нож представляет собой вторую трубу, один конец которой снабжён сегментным контактом, а другой приварен к валу. Валы заземляющих ножей вращаются в подшипниках, установленных на основании разъединителей. Нож заземления изолирован от основания разъединителя и имеет свой специальный контактный вывод. Ножи заземления управляются ручными приводами. Главные ножи при напряжении НО кВ и выше — ручным и электродвигательным приводами. Разъединители горизонтально-поворотного типа на напряжение 35 кВ предназначены для наружной установки. Они могут быть выполнены с за
земляющими ножами (один или два) и без них. Разъединитель серии РНД с двумя заземляющими ножами (РНДЗ-2) состоит из рамы 1 (см. рис. 4.10.11.), изготовленной из швеллера, с установленными в ней опорными изоляторами 4 и 11 (поворот изоляторов обеспечивают подшипники). Междуполюс-ная связь осуществляется с помощью тяг 18, соединённых рычагами 12 с приваренными к фланцам изоляторами. Контактная система разъединителя состоит из ножевых подвижных контактов 8 и 10 с медными контактными ламелями 9 (на ножевом контакте 8), снабжёнными плоскими пружинами, а также зажимов 5 (для присоединения ошиновки распределительного устройства) и пакетов 6 медных гибких лент. Полюсы разъединителя соединяют тягами, состоящими из наконечников и регулируемых элементов, так, что ось 13 крайнего изолятора обеспечивает управление разъединителем с помощью привода ПРН-220М, вертикальная ось 14 которого и ось 13 крайнего изолятора соединены трубой. Привод приводится в действие рукоятками 15 и 16. Сигнализация положения разъединителя выполняется с помощью вспомогательных контактов, закрытых кожухом. При включении и отключении главных ножей разъединителя пользуются рукояткой 15 (для снижения физических усилий на рукоятку надевают рычаг). Так как у разъединителя имеются заземляющие ножи 3 с контактами 2, в приводе предусмотрена механическая блокировка между рукоятками 15 (главных) и 16 (заземляющих) ножей: при отключенном положении главных ножей разъединителя (поворот рукоятки 15 влево в положение «Откл.») можно включить рукоятками 16 заземляющие ножи. При этом образуется цепь заземления: контакты 2 и 7, заземляющий нож 3, гибкая связь 17, рама 1, заземляющий проводник, заземлитель. Разъединители серии РВР-1О. Разъединители для номинальных токов более 1000 А обычно изготавливаются в полюсном исполнении и при монтаже могут соединяться в двух- или трёхполюсный аппарат. На номинальные токи от 2000 до 8000 А предназначены разъединители серии РВР (рубящего типа) Неподвижные контакты такого разъединителя состоят из двух швеллерообразных частей, контактные ножи выполнены из меди коробчатого сечения и располагаются попарно в два этажа полками наружу (рис. 4.10.12). Разъединители типа РВРЗ-10 вертикально-рубящего типа представлены на рис. 4.10.13 и в табл. 4.10.7. Разъединители состоят из подвижных контактных ножей, неподвижных контактов, тяговых и опорных изоляторов, цоколя и заземляющих ножей. Цоколь является основанием разъединителя. В цоколе расположен вал с рычагами, предназначенный для оперирования подвижными контактными ножами. При наличии заземляющих ножей в цоколе располагаются валы заземляющих ножей и механическая блокировка, препятствующая включе-
490 J4QQ Рис. 4.10.12. Разъединитель РВР нию заземляющих ножей при включенных главных ножах и наоборот. В цоколе имеются отверстия для крепления разъединителя и болт заземления, рядом с которым нанесён знак заземления. Управление главными ножами разъединителей осуществляется приводами ПДВ-1УЗ или ПЧ-50УЗ. Главные ножи двухполюсных и однополюсных разъединителей могут управляться приводами ПР-ЗУЗ. Управление заземляющими ножами разъединителей осуществляется приводами ПР-ЗУЗ. Заземляющие ножи разъединителя РВРЗ-10/4000 могут управляться приводом ПЧ-50УЗ. Каждый заземляющий нож 6 состоит из двух контактов с ламелями. Эти контакты при двух- и трёхполюсной установке устанавливаются на общей медной шине (в поставку завода не входит), закреплённой на стальных стойках, приваренных к валу. При включении ламели входят в медные пластины, установленные на боковых поверхностях неподвижных контактов Разъединители серии РВП-10. На номинальный ток 12 500 А выпускаются разъединители серии РВП (с поступательным движением контактных ножей) (рис. 4.10.14). Достоинством конструкции таких разъединителей является малый момент на валу, что обеспечивается за счёт системы
Рис. 4.10.13. Разъединитель типа РВРЗ-10/2500 У2, РВРЗ-10/2500 УЗ и РВРЗ-10/4000: 1 — нож; 2 — пружины; 3 — тяга; 4 — опорный изолятор; 5 — вал разъединителя; 6 — заземляющие ножи; 7 — тяги приводов заземляющих ножей; 8 — тяга привода разъединителя кулачков, связанной с подвижным ножом полюса, снимающей контактное давление перед началом движения ножа на отключение и создающей его после окончательного движения на включение. Полимерный компактный разъединитель типа ППКР-10. ВЭИ совместно с АО «Мосэнерго» разработали конструкцию плоского полимерного компактного разъединителя ППКР-10 Важной особенностью этой конструкции является возможность монтажа разъединителя как в вертикальном, так и в горизонтальном положениях, тогда как, к примеру, РЛНД монтируется только в горизонтальном положении, для чего требуется использование горизонтальной металлической площадки, что повышает расход металла.
Таблица 4.10.7. Технические данные разъединителей РВРЗ-10 Параметры РВРЗ-10/2500У2 РВР-10/2500У2 РВРЗ-10/2500УЗ РВР-10/2500УЗ РВРЗ-10/4000УЗ РВР-10/4000УЗ Номинальное напряжение, кВ 10 Наибольшее рабочее напряжение, кВ 12 Номинальный ток, А 2500 4000 Расстояние между полюсами, мм 350 450 | 550 Амплитуда предельного сквозного тока, кА 125 180 ! 200 Предельный ток термической стойкости, кА 45 71 Время протекания предельного тока термической стойкости, с: для главных ножей 4 для заземляющих ножей 1 Частота, Гц 50; 60 Рис. 4.10.14. Разъединитель РВП-20/12500
Плоский полимерный разъединитель ППКР-10 может быть выполнен как из стеклопластиковых стержней, защищённых ребристым покрытием из силиконового эластомера, так и из прессованных материалов путём горячего формования цельных изолирующих стержней. Такая технология значительно упрощает и ускоряет сборку и монтаж разъединителя. Наиболее технологичной и простой является конструкция разъединителя, изготовленного из пресс-материалов. Такой разъединитель содержит смонтированные на раме изолирующие элементы, выполненные цельными в виде цилиндров с выступами и промежутками. Изолирующие элементы, изготовленные методом горячего формования, расположены в плоскости рамы, установленной вертикально на опоре ВЛ, и жёстко закреплены. Нижний изолирующий элемент разъединителя предназначен для установки ножей включения-отключения, присоединенных к фиксирующим стойкам, укрепленным на гладких промежутках изолирующего элемента разъединителя. Эти промежутки имеют отверстия для крепления токопроводящих элементов. Оконцеватели изолирующих элементов выполнены плоскими, овальной формы с отверстиями для крепления к раме и пропуска через них проводов при использовании изолирующих элементов на ВЛ в качестве распорки. Плоский полимерный компактный ра зъединитель изготавливается в двух исполнениях: с металлическим опорным каркасом и без него. Конструкция разъединителя ППКР-10 с каркасом включает: изолирующие стержни с ребрами и проводящими элементами (ножи, губки, шины) каркас, который сваривается из отдельных металлических уголков. Каркас изготовлен таким образом, чтобы можно было укрепить на стойке с помощью двух хомутов, что обеспечивает достаточную прочность крепления. Место установки каркаса выбирается исходя из удобства управления разъединителем — включить и отключить вручную с помощью изолирующей штанги. Заземляющие ножи разъединителя расположены на одной оси с изолирующей блокирующей тягой. В целях упрощения и удешевления производства разъединителей каждый изолирующий стержень может собираться из отдельных элементов с помощью соединительных муфт. Такая конструкция стержня позволяет упростить и удешевить пресс-форму, которая является основным элементом при производстве разъединителей, снизить её мощность, уменьшить габариты и массу. Следует иметь в виду, что указанные элементы могут использоваться в качестве изоляторов и изолирующих распорок, собираемых в блоки. Распорки, например, можно применять на ВЛ 0,4; 10; 35 кВ и выше. Отдельные элементы можно использовать и в распределительных сетях сельскохозяйственного назначения (например, на ВЛ 0,4-10 кВ) как натяжные изоляторы.
Плоский полимерный компактный разъединитель может выполняться с консольным расположением крайних изоляторов. Разъединитель такой конструкции имеет некоторые особенности, в частности, внутреннюю раму. Он наиболее удобен для применения в районах, характеризующихся сильным загрязнением атмосферы. Рама может быть плоской или объёмной, в последнем случае конструкция разъединителя становится более жёсткой и его прочность увеличивается. В случае необходимости (по требованию заказчика) такой разъединитель может выполняться ассиметричным, что отвечает специфическим особенностям некоторых электроустановок. Предлагаемые конструкции разъединителей имеют повышенную надёжность благодаря тому, что коммутация происходит путём поворотов оси с ножами, укреплёнными в двух точках (подшипниках), исключающих перекосы и непопадание ножей в губки. Для повышения отключающей мощности и сокращения времени отключения разъединителя он может быть снабжён парными ножами, закреплёнными на центральной оси. Следует отметить, что компактные разъединители имеют ряд технических преимуществ перед традиционным. Ниже приведены некоторые из них: • меньшая масса (в 4...5 раз по сравнению с разъединителями РЛНД-10). При испытаниях компактный разъединитель может поднять 1 чел. (в то время как РЛНД-10 — 4 чел.); • возможность установки в любом положении, в том числе в вертикальном; • безопасность для птиц; • гидрофобность поверхности изоляционных элементов, что позволяет увеличить поверхностное сопротивление, уменьшить токи утечки, а, следовательно, снизить падение напряжения возле опоры и тем самым уменьшить опасность поражения людей и животных; • горизонтальное расположение изолирующих элементов, что даёт возможность повысить их электрическую прочность при загрязнении и увлажнении; • отсутствие изгибающих воздействий на элементы разъединителя в режиме токов КЗ; • использование прессованных материалов, упрощающих технологию изготовления разъединителей; • более низкие трудозатраты при изготовлении разъединителей; • низкая стоимость; • лучшие условия для монтажа и эксплуатации; • высокая надёжность;
• возможность использования новой конструкции разъединителя в комбинированном аппарате «предохранитель-разъединитель». Основные технические характеристики разъединителя типа ППКР-10: Номинальное напряжение, кВ........................ 10 Номинальный ток, А.............................. 400 Максимальный ток отключения, А... ........... 15* Ток термической устойчивости, кА.................. 2 Число операций в течение эксплуатации........... 1000 Разработчик — АО «Мосэнерго» совместно с ВЭИ Предохранитель-разъединитель типа ПРТВ-10 (рис. 4.10.15...4.10.17). Предо-хранитель-разъединитель выполнен в виде однополюсного аппарата, состоящего из одного изолятора, на концах которого закреплены два держателя, а в средней части изолятора устанавливается кронштейн, посредством которого аппарат крепится на опоре. В держателях устанавливается предохранитель. Предохранитель-разъединитель имеет автоматически откидывающийся патрон, снятие и установка которого осуществляется при помощи оперативной изолирующей штанги. Штанга состоит из двух звеньев, соединяемых непосредственно перед оперированием без использования специальных инструментов и приспособлений. При этом длина одного звена 2150 мм. Для хранения и транспортировки штанга помещается в чехол, изготовленный из прочного материала. В патроне предохранителя устанавливается заменяемый токоведущий элемент с плавкой вставкой. Предохранитель-разъединитель также имеет исполнение, когда патрон устанавливается на двух изоляторах, закреплённых на цоколе. При перегрузочных токах и токах короткого замыкания, превышающих нормированное значение, плавкая вставка перегорает, патрон предохранителя откидывается, тем самым создаётся видимый разрыв, т.е. аппарат выполняет одновременно функции защитного аппарата и разъединителя. Преимущества выхлопного предохранителя-разъединителя: • Применение данного аппарата обеспечивает надёжность защиты объектов, т.к. стабильная время-токовая характеристика предохранителя-разъединителя исключает возможность ложного срабатывания. * Разъединитель с двумя разрывами на фазу имеет ток отключения 25 А
Рис. 4.10.15. Предохранитель-разъединитель. Общий вид. Предохранитель-разъединитель имеет автоматически откидывающийся патрон, что позволяет обслуживающему персоналу быстро (без «про-званивания» всех предохранителей повреждённой линии) определить сработавший предохранитель. Конструкция предохранителя обеспечивает возможность быстрой и удобной замены плавкой вставки. Отличительной особенностью предохранителей-разъединителей является простая конструкция, многократное использование патронов и однократное использование заменяемого элемента. Оперативная замена элемента осуществляется непосредственно на месте установки предохранителя-разъединителя. Запасные заменяемые элементы поставляются совместно с аппаратом в количестве, определяемом Заказчиком. Применение предохранителя-разъединителя в электросетях позволит отказаться в ряде случаев от применения разъединителя, что позволит существенно снизить капитальные затраты и эксплуатационные расходы в энергосистемах.
Рис. 4.10.15. Предохранитель-разъединитель. Общий вид Предохранитель-разъединитель имеет автоматически откидывающийся патрон, что позволяет обслуживающему персоналу быстро (без «про-званивания» всех предохранителей повреждённой линии) определить сработавший предохранитель. Конструкция предохранителя обеспечивает возможность быстрой и удобной замены плавкой вставки. Отличительной особенностью предохранителеи-разъединителей является простая конструкция, многократное использование патронов и однократное использование заменяемого элемента. Оперативная замена элемента осуществляется непосредственно на месте установки предохранителя-разъединителя. Запасные заменяемые элементы поставляются совместно с аппаратом в количестве, определяемом Заказчиком. Применение предохранителя-разъединителя в электросетях позволит отказаться в ряде случаев от применения разъединителя, что позволит существенно снизить капитальные затраты и эксплуатационные расходы в энергосистемах.
Независимость отключающей способности в режиме разъединителя от профессиональной квалификации оператора за счёт S-образной конструкции кронштейна для отключения. Практически неподверженный износу верхний размыкаемый контакт благодаря отсутствию сил трения при операциях и исключение возможности следов электрической дуги. Исключение возможности повреждения поверхности нижнего размыкаемого контакта благодаря специальной геометрии нижнего шарнира. Исключение возможности отскока патрона на недопустимое уменьшение видимого разрыва при отключении в режиме разъединителя благодаря установке демпфера-ловителя. Исключение повреждения плавкого элемента при зарядке патрона заменяемым элементом благодаря применению специальной шайбы под гибкий проводник. Технические характеристики предохранителя-разъединителя ПРТВ-10: Климатическое исполнение......... ...,....У1 Т1 Номинальное напряжение, кВ..................... 10 12; 15 Наибольшее рабочее напряжение, кВ.............. 12 12; 15 Ряд номинального тока заменяемого элемента... 5; 6,3; 8 10;16;20; 25;31,5; 40;50 Длина пути утечки внешней изоляции, см............ 32 Номинальный ток, А................................. 200 Номинальный ток отключения, кА.....................6,3 А — периодическая составляющая номинального тока отключения, кА................................ 11 Импульсное нормированное испытательное напряжение относительно земли между полюсами, кВ...95 Габаритные размеры, мм: высота.............................................600 ширина.............................................200 глубина............................................530 Масса, кг.......................................... 13 Срок службы предохранителя-разъединителя, лет...... 20
Рис. 4.10.16. Предохранитель-разъединитель: 1 — изолятор; 2 — крепёжная арматура; 3 — верхняя контактная система; 4 — нижняя контактная система; 5 — патрон; 6 — кожух; 7 — буфер-ловитель; 8 — кронштейн; 9 — кольцо; 10 — скоба; 11 — боковой палец штанги; 12 — поперечина; 13 — ось Времятоковые характеристики заменяемых элементов соответствуют ГОСТ 2213 и стандартам МЭК. Условные обозначения: П — предохранитель; В — выхлопной’ Т — для защиты силовых трансформаторов; Р — разъединитель; 10 — номинальное напряжение; 5 — номинальный ток; 6,3 — номинальный ток отключения; У, Т — климатическое исполнение; 1 — категория размещения. Предохранитель-разъединитель, изготовителем которого является фирма «ЭЛВО», представлен на рис. 4.10.18. Отделитель секционирующий типа ОСА-Ю/200. Отделители предназначаются для секционирования ответвлений от магистральных воздушных линий 6-10 кВ. Их устанавливают на опоре в начале ответвления от линии. Снабжённые автоматическим приводом, они отключают ответвление при КЗ на нём. Операция совершается во время бестоковой паузы, когда с питающей линии вместе с ответвлениями снимается напряжение отключе-
Модификация Напряжение, Размеры, мм кВ А 6 С D Е 95 ПО 9/10 540 622 413 88 343 125 18 623 648 426 146 343 150 _ 18 623 648 426 146 343 95 НО 9/10 543 628 413 89 349 125 18 594 654 425 146 349 150 18 594 654 425 146 349 Рис. 4.10.17. Предохранитель-разъединитель. Геометрические размеры нием выключателя со стороны питающей подстанции. После отключения отделителей на повреждённом ответвлении от АПВ второго цикла включается выключатель на питающей подстанции — линия получает напряжение. Наличие отделителей на ответвлении не требует установки разъединителей для создания видимого разрыва при проведении ремонтных работ на ответвлении (видимый разрыв цепи обеспечивается отделителями). Отделитель секционирующий автоматический наружной установки типа ОСА-10/200 предназначен для автоматического отключения повреждённого участка линии 10 кВ в бестоковую паузу второго цикла АПВ головного выключателя.
Рис. 4.10.18. Предохранитель-разъединитель фирмы «ЭЛВО». С помощью контактной системы специальной конструкции достигается надёжная работа отделителя в условиях гололёда при толщине стенки льда до 20 мм. Отделитель включает в себя три функциональных узла, монтируемых на опоре линии электропередачи: • отделитель — трёхполюсный коммутационный аппарат качающегося типа; • привод с механизмом свободного расцепления и устройством автоматического и ручного отключения; • блок датчиков тока и напряжения. Во включенном положении отделитель (рис. 4.10.19) удерживается приводом. Отключение производится отключающими пружинами при срабатывании механизма свободного расцепления после получения команды от устройства автоматического отключения или вручную. Датчики тока выполнены в виде трансформаторов с разомкнутым сердечником на штыревых изоляторах. Первичная обмотка расположена на шейке изолятора, вторичная — на штыре. Для срабатывания схемы отключения необходимо 500 ампервитков магнитодвижущей силы, создаваемой первичной обмоткой. Для обеспечения селективности отключения при двойных замыканиях на землю используются три датчика тока.
700 Рис. 4.10.19. Отделители типа ОСА-10/200: 1 — делитель напряжения; 2 — датчик тока (на штыревом изоляторе); 3 — отделители; 4 — вспомогательные пружины контактной системы; 5 — тяга от привода; б — опора Датчики напряжения выполнены в виде омических делителей напряжения, размещенных в корпусе предохранителя ПК-10. Сопротивление делителя равно 10 мОм. С целью повышения надёжности работы отделителя и осуществления его отключения только в момент отсутствия напряжения на линии применено оригинальное устройство подсчёта бросков и спадов аварийного тока с одновременным контролем напряжения на линии. Отделитель оснащён устройством опробования работоспособности схемы автоматического отключения. Широкое использование отделителей в распределительных сетях сельских районов позволит; • существенно повысить надёжность электроснабжения потребителей; • уменьшить дефицит распределительно-коммутационной аппаратуры, используемой в настоящее время, причём, не только секционирующих выключателей, но и разъединителей, так как отделитель имеет видимый контактный разрыв; • повысить культуру распределительных сетей. Технические характеристики отделителя типа ОСА-Ю/200: Номинальное напряжение, кВ 10 Номинальный ток, А 200 Номинальный отключаемый ток, А 15 Кратность циклов АПВ головного выключателя линии 2
Масса с приводом и блоком датчиков тока и напряжения, кг 90 Качающийся разъединитель (рис. 4.10.20). Рис. 4.10.20. Трёхполюсные разъединители качающегося типа наружной установки на 10 кВ с заземляющими ножами: 1 — опорный изолятор; 2 — неподвижный контакт; 3 — подвижный контакт; 4 — рога для гашения дуги; 5 — гибкая токопроводящая связь; б — качающийся изолятор; 7 — нож стационарного заземлителя: 8 — тяга привода: 9 — линейные контакты. Разъединитель типа NPS фирмы АВВ для ВЛ 10—35 кВ и МТП 6-35/0,4 кВ (рис. 4.10.21...4.10.23). В табл. 4.10.8 приведены технические характеристики разъединителей 110-500 кВ наружной установки, а в табл. 4.10.9 — технические данные разъединителей 10-35 кВ, выпускаемых фирмой «ЭЛВО».
NPS500 NPS510 Рис. 4.10.21. Разъединитель типа NPS для секционирования ВЛ Рис. 4.10.22. Разъединитель типа NPS для МТП 1900
Рис. 4.10.23. Разъединитель типа NPS-35 кВ для ВЛ и МТП
Таблица 4.10.8. Технические характеристики разъединителей 110-500 кВ наружной установки Тип Стойкость, кА Размеры, см Lyr, СМ Тип привода Масса, кг электродинамическая (амплитуда) термическая L В Н РЛНДМ (0-1-10/200 20 8 47 123 28 22,5 ПРНЗ-10 57 РЛНД-10/400 25 10 44 117 41 22,5 ПРН-10М 58 РЛНД-10/400 25 10 57 125 41 22,5 ПРНЗ-10 65 РЛНД-10У/400 25 10 57 125 53 30 ПРНЗ-10 82 РЛНД-2-10/400 25 10 68 125 41 22,5 ПРНЗ-2-10 72 РЛНД-2-10У/400 25 10 68 125 53 30 ПРНЗ-2-10 89 РЛНД-10/630 35,5 12,5 44 117 41 22,5 ПРН-10М 59 РЛНД-1-10/630 35,5 12,5 47 125 41 22,5 ПРНЗ-10 66 РЛНД-2-10/630 35,5 12,5 68 125 41 22,5 ПРНЗ-2-10 73 РЛНДА-1 -10/630 35,5 12,5 47 125 41 22,5 ПРНЗ-10 60 РОН-ЮК/5000 180 71 67 40 54(85) 22,5 ПЧН 105 РДЗ-35/1000 63 25 76 237 77 70 ПР-2, ПР-90, ПВ-20 62 РНД (3)-35/1000 63 25 70/104 240 72 75 ПР-2, ПР-90, ПВ-20 85 РНД (3)-35Б/1000 63 25 70/104 240 72 75 ПР-2, ПР-90, ПВ-20 88 РНД (3)-35У/1000 63 25 92/128 240 82 110 ПР-2, ПР-90, ПВ20 164 РДЗ-35/2000 80 31,5 77 237 87 75 ПР-2 69 РНД (3)-35/2000 80 31,5 92/117 240 87 75 ПВ20, ПРН-110В 211 РНД (3)-35Б/2000 80 31,5 92/117 240 87 75 ПВ20, ПРН-110В 218 РНД (3)-35У/2000 80 31,5 92/117 240 114 110 ПВ20, ПРН-110В 185 РДЗ-35/3200 125 50 84 237 91 75 ПР-2, ПР-90 71 РНД (3)-35/3200 125 50 116 240 81 75 ПР-2, ПР-90, ПВ20 262 РНД(3)-110/1000 80 31,5 152/308 400 140 190 ПДН-1, ПР-90, ПРН-110В 254 РНД (З)-ИОБ/1000 80 31,5 152/308 400 140 190 ПДН-1,ПР-90, ПРН-110В 254 РНД (3)-110У/1000 80 31,5 165/246 400 204 190 ПДН-1, ПР-90, ПРН-110В 501 РНД (3)-110/2000 100 40 158/197 400 157 223 ПДН-1, ПР-90, ПРН-110В 374 РНД (3)-11 ОУ/2000 100 40 165/246 420 207 313 ПДН-1, ПР-90, ПРН-110В 530 РНД (3)-110/3200 125 50 172/200 420 163 223 ПДН-1,ПР-90, ПРН-110В 460
Окончание табл. 4.10.8 Тип Стойкость, кА Размеры,см Lyr, СМ Тип привода Масса, кг электродинамическая (амплитуда) термическая L В Н РИД (3)-150/1000 100 40 205/255 520 205 285 ПДН-1, ПР 180 510 РИД (3)450/2000 100 40 205/255 520 208 285 ПДН-1, ПР 180 525 РИД (3)450/3200 112 45 205/261 520 208 285 ПДН-1, ПР 180 505 РИД (3)220/1000 100 40 300/337 660 265 413 ПДН-1, ПР 180 700 РДЗ-220/1000 100 40 300/353 660 259 380 ПУ-5, ПД-5 524 РДЗ-220/2000 100 40 300/353 660 270 380 ПУ5,ПД5 542 РИД (3)-220/2000 100 40 300/353 660 267 413 ПДН-1 744 РИД (3)-220У/2000 100 40 373/398 660 410 641 ПДН-1 1525 РДЗ-220/3200 125 50 300/353 660 270 380 ПУ5,ПД5 564 РИД (3)-220/3200 125 50 274 660 275 395 ПДН-1 900 РИД (3)-330/3200 160 63 476 500 430 618 ПДН-1 3154 РИД (3)-330У/3200 160 63 476 500 540 808 ПДН-1 4048 РП-330/3200 160 63 1000 1800 286 609 ПД-2 3330 РП-330Б/3200 160 63 1000 1800 3380 800 ПД-2 3480 РИД (3)-500/3200 160 63 596 710 540 808 ПДН-1 4160 РПД-500-1/3200 160 63 1050 2040 1125 800 ПДН-1 6060 РПД-500-2/3200 160 63 1050 2040 1125 800 ПДН-1 6100 РПД-500Б-1/3200 160 63 1150 2475 1350 1180 ПДН-1 4760 РПД-500Б-2/3200 160 63 1150 2475 1350 1180 ПДН-1 4800 РПД-750-1/3200 160 63 1350 3615 1460 1180 ПДН-1 9330 РПД-750-2/3200 160 63 1350 3615 1460 1180 ПДН-1 9370 РНВ (3)-750П/4000 160 63 1080 800 1269 1338 ПДН-1 8769 РТЗ-1150/4000 100 40 2500 11400 1310 1800 ПДН-1 13370 Примечания: 1. Обозначение типа разъединителя: буквенная часть — Р — разъединитель, В — внутренней установки или вертикальный (типа РНВ), Н — наружной установки, Л — линейный, О — однополюсный, Д — с двумя опорными колонками или с двухлучевой изоляционной гирляндой (для подвесных), 3 — с заземляющим ножом, К — коробчатого профиля, Ф — фигурное исполнение (с проходным изолятором), С — со стеклянной изоляцией, М — модернизированный или (для РЛНДМ) с медным ножом, А — с алюминиевым ножом, П — с рычажной передачей для уменьшения момента на валу привода или подвесного исполнения, У — усиленная изоляция (категория Б по ГОСТ 9920-75), Б — наличие механической блокировки (для разъединителей подвесного исполнения — усиленная изоляция); буква в скобках означает возможность вариантов исполнения; цифровая часть — номинальное напряжение, кВ, и (после косой) номинальный ток, А; 1 и 2 — количество заземляющих ножей или (для подвесных разъединителей) вид тросовой системы управления: 1 — прямая, 2 — Г-образная 2. В скобках приведены размеры L для исполнения с заземляющими ножами и Н для отключенного положения вертикально-рубящего разъединителя.
Таблица 4.10.9. Технические характеристики разъединителей, изготавливаемых фирмой «ЭЛВО* Наименование продукции Краткая техническая характеристика Обозначеие ТУ ток термостойкости, кА предельный 1 сквозной ток, кА масса, кг комплектующий привод, тип Разъединители наружной установки трёхполюсные (рамные) РЛНД-10Б/400 НУХЛ1 10 25 43 ПР-2БУХЛ1 ТУ 16-91 ИВЕЖ. 674212.003 ТУ РЛНД-1 ОБ/400 НУХЛ1 РЛНД-10Б/630 УХЛ1 10 13 25 32 43 50 ПРНЗ-10УХЛ1 ПР-2БУХЛ1 или ПРНЗ-10УХЛ1 - » - РЛНД.1-10Б/315НТ1 10 25 39 ПР-2БТ1 — >> — РЛНД.1-10Б/630НТ1 13 32 40 — » — — >> — РЛНД-1.1-10Б/200 УХЛ1 6 16 39 ПРНЗ-10УХЛ1 - » - РЛНД-1.1-10Б/200 УХЛ1 6 16 43 — » — РЛНД-1.1-10.11/200 УХЛ1 6 16 34 — » — — » — РЛНД-1.2-10.11/200 УХЛ1 6 16 38 — >> — — » - РЛНД-1.1-10.1У/200УХЛ1 6 16 33 — » — ТУ3414-004-00468683-93 РЛНД-1.2-10.IV/200 УХЛ1 6 16 39 — » — то же РЛНД-1 ОБ/400 НУХЛ1 10 25 39 ПРНЗ-10УХЛ1 или ПР-2БУХЛ1. ТУ 16-91 ИВЕЖ. 674212.003 ТУ РЛНД-1.2-10Б/400 НУХЛ1 10 25 43 — » — — « — РЛНД-1.l-10.il/400 НУХЛ1 10 25 34 — » — — « — РЛНД-1.2-10. II/400 НУХЛ1 10 25 38 — >> — — « — РЛНД-1.1-10.IV/400 УХЛ1 10 25 33 ПРНЗ-10УХЛ1 или ПР-2БУХЛ1 ТУ3414-004-00468683-93 РЛНД-1.2-ЮТУ/400 УХЛ1 10 25 39 — « — 4.10. Разъ-
Окончание табл. 4.10.9 Наименование продукции Краткая техническая характеристика Обозначено ТУ ток термостойкости, кА предельный сквозной ток, кА масса, кг комплектующий привод, тип Разъединители наружной установки в однополюсном исполнении РДЗ-35/1000 НУХЛ1 16 40 57 ПР-2БУХЛ1 ТУ 16-91 РДЗ-35Б/1000 НУХЛ1 16 40 62 —• << — — << — РДЗ-35Б/2000 НУХЛ1 31,5 80 71 — « — — « — РДЗ-35/1000 НУХЛ1 вертикальная установка 16 40 57 ПР-2БУХЛ1 - « - РДЗ-35/3150 УХЛ1 50 125 74 ПР-2УХЛ1 ТУ 16-92 ИВЕЖ.674213.003 ТУ РДЗ-35/1250 HTI 31,5 80 57 ПР-2БТ1 ТУ 16-91 ИВЕЖ.674213.018 ТУ РД-35/400 УХЛ1 12,5 31,25 44 ПР-2БУХЛ1 — « — РДЗ.1-35/400 УХЛ1 12,5 31,25 47 — « — « РД3.2-35/400 УХЛ1 12,5 31,5 50 « РД-35Б/400 УХЛ1 12,5 31,25 48 — « — « РД3.1-35Б/400 УХЛ1 12,5 31,25 51 — << — « РД3.2-35Б/400 УХЛ1 12,5 31,25 54 — « — « РД-35.IV/400 УХЛ1 12,5 31,25 35 ПР-2БУХЛ1 ТУ 16-91 ИВЕЖ.674213.018 ТУ РД3.1-35.1У/400 УХЛ1 12,5 31,25 37 — << — — « — РД3.2-35.1У/400 УХЛ1 12,5 31,25 39 - « - - « - РД-35.1У/1000 УХЛ1 16 40 28 — « — РДЗ. 1-35.IV/1000 УХЛ1 16 40 36 — « — РД3.2-35.1У/1000 УХЛ1 16 40 43 — « — Примечание: РЛНД-1 — с неподвижным контактным выводом на поворотной колонке; РЛНД-1-10П — с полимерной изоляцией по степени загрязнения II* (категория «Б») по ГОСТ 9920; РЛНД-1-lO.IV — с полимерной изоляцией по степени загрязнения IV (категория «В») по ГОСТ 9920; РДЗ-35-IV — с полимерной изоляцией по степени загрязнения IV (категория «Б») по ГОСТ 9920. -од станций ч электрических сетей
4.10.4. Приводы к разъединителям Управление разъединителями вручную обычно осуществляется с помощью рычажных (ПР) или червячных приводов (ПЧ), дистанционное управление — с помощью электродвигательных (ПД) и пневматических приводов Последние монтируют непосредственно на рамах разъединителей подстанций, где имеются установки для производства сжатого воздуха. Для управления однополюсными разъединителями часто используют изолирующую штангу, на одном конце которой укреплен стальной крючок, вдеваемый при включении или отключении в отверстие на его ноже или в отверстие рычага на его валу. Широко применяют ручные приводы ПР-10, которые снабжены рукояткой, перемещающейся на угол 120... 150° в вертикальной плоскости. Движение рукоятки передается на ножи разъединителей с помощью тяг и угловых рычагов. Привод типа ПР-10 имеет два исполнения, с нормальной и укороченной ручкой. При установке привода и разъединителя на разных стенах или разных сторонах одной стены применяют ПР-10, а ПР-11 — при установке привода и разъединителя на одной стороне стены. Привод ПР-10 состоит из чугунного литого подшипника, на передней оси которого надета рукоятка, на задней оси — сектор и рычаг, скрепленные болтом, пропущенным в одно из отверстий сектора. Рычаг шарнирно соединяется с тягой, связанной с разъединителем. Сектор с рукояткой соединены между собой шарнирно тягой таким образом, что при повороте рукоятки на угол 150° сектор и рычаг поворачиваются на 90°. Для регулировки сектор имеет несколько отверстий. Для запирания привода в крайних положениях применяют фиксаторы на пружинах. Для управления разъединителя на большие токи применяется червячный привод типа ПЧ-50. Ручной привод с червячной передачей ПЧ-50 (рис. 4.10.24 и 4.10.25) состоит из двух основных частей подшипника и механизма с рукояткой. Подшипник представляет собой чугунную отливку, в которой размещены червячное колесо и червяк. Вращение от рукоятки к червячному колесу передаётся червяком, который закреплён на общем валу с рукояткой приво- 10 9 8 6 7 Рис. 4.10.24 Ручной привод ПЧ-50 с червячной передачей: 1 — рукоятка управления; 2 — задний подшипник; 3 — шестерня; 4 и 9 — валы; 5 — рычаг; 6 — планка; 7 — хомут; 8 — червяк; 10 — мкорпус
Рис. 4.10.25. Привод червячный ПЧ-50 (габариты). да. На одном конце вала червячного колеса закреплён стопорным болтом упор, ограничивающий угол поворота выходного вала. При операции включения или отключения крайние положения упора соответствуют крайним положениям разъединителя. К упору приварены рычаги для присоединения коммутирующих сигнальных устройств КСА. В приводе предусмотрен замок ЗБ-1, выполняющий роль электромагнитной блокировки, или контрольный замок, обеспечивающий запирание привода при включенном и отключенном положениях разъединителя. Для включения или отключения разъединителя выполняют 12 оборотов рукоятки. Для управления разъединителем наружной установки применяются ручные приводы ПРИЗ (рис. 4.10.26) на напряжение 10 кВ и ПР, конструкция которых усложняется при наличии в разъединителе ножей заземления В ручном рычажном приводе серии ПР-3 предусмотрена фиксация крайних положений рукоятки механическими устройствами или дополнительными узлами, например замками электромагнитной блокировки. Электродвигательные приводы, приводимые в действие электрической энергией, применяются для управления разъединителями наружной и внутренней установки. Их изготавливают на номинальные напряжения НО, 220, 380 В переменного тока. На рис. 4.10.27. показан внешний вид электродвигательного привода типа ПДН-1У1, предназначенного для дистанционного и местного управления разъединителями 110-750 кВ. Все элементы привода (электродвигатель, червячный редуктор, механизм блокировки и др.) расположены в металлическом шкафу 1. За дверцей шкафа находится лицевая панель 2, на которой размещены ключ местного управления 3, указатели («включить»,
Примечание. Приводы к разъединителям соответствуют ГОСТ 689-83. Масса приводов: ПРНЗ-10 — 10,5 кг, ПРН-10М — 6 кг, ПРН-110В — 40 кг, ПРНЗ-2-10 —14кг, ПР-10 2,4 — 4,6 кг, ПР-3 — 6,3 кг; червячных ПЧ-50, ПЧН — 25 кг Рис. 4.10.26. Привод ручной ПРИЗ наружной установки. Рис. 4.10.27. Электродвигательный привод типаПДН-1У1 «Ьтключить») 4, 5 оперативного положения ключа местного управления, замки электромагнитной блокировки 6, панель 7 со схемой соединения, выключатель 9 подогревателя и штепсельная розетка 8. С правой стороны шкафа имеется люк, закрытый крышкой 10, для установки рукоятки ручного управления 11, которая надевается на вал червяка редуктора. При этом установ
ленная рукоятка размыкает контакты в цепи управления электродвигателем, что исключает случайное включения его во время проведения операций вручную. Управление ножами стационарных заземлителей возможно только вручную с помощью металлической штанги. Над крышкой шкафа привода расположены валы управления ножами разъединителя с муфтами указателей положения. Максимальный момент на валу главных ножей этого типа привода 180 Нм, угол поворота вала ножей 90, 180 и 270°, угол поворота вала ножей заземления 90°. Приводы к разъединителям соответствуют ГОСТ 690-69. Главные ножи разъединителей серии РВР управляются электродвига-тельным приводом ПДВ-1 или ручным приводом ПЧ-50, заземляющие ножи — ручным приводом ПЧ-50. В разъединителях серии РВП главные ножи управляются электродвигательным приводом ПД-12, заземляющие — ручным приводом ПЧ-50. В приводе предусмотрена механическая блокировка, не допускающая ошибочное проведение операций с главными ножами при включенных ножах стационарных заземлителей Имеется также блокировка, запрещающая дистанционное управление разъединителями в момент управления с места. Схема управления электродвигательным приводом представлена на рис. 4.10.28. В зависимости от конфигурации и номинального напряжения разъединителей время выполнения приводом одной операции составляет 4...20 с, при этом не обязательно все это время держать ключ повернутым в соответствующее положение. Начатая с разъединителями операция завершается независимо от длительности подачи команды. В табл. 4.10.10 приведены отдельные сведения об электродвигательных приводах разъединителей 6-35 кВ. Электродвигатель привода питается от сети переменного тока 380 В через контакты реверсивных магнитных пускателей. Если в ходе выполнения операции внезапно исчезнет питающее напряжение, то магнитный пускатель отключится и завершение операции в этом случае станет возможным только после восстановления напряжения и подачи повторной команды дистанционно или от ключа управления с места установки. Для управления подвесными разъединителями, имеющими тросовую систему управления, применяется электродвигательный привод ПД-2У1, осуществляющий наматывание троса на барабан при включении разъединителей. Привод состоит из исполнительного блока (асинхронный электродвигатель, редукторы) и блока управления в виде шкафа с аппаратурой управления электродвигателем, системами электрической блокировки и сигнализации. Привод даёт возможность дистанционного, местного и ручного управления разъединителями.
Рис. 4.10.28. Схема управления электродвигательным приводом разъединителя. Для дистанционного управления разъединителями 6-10 кВ внутренней установки, рассчитанными на большие токи, применяются электродвигатель-ные приводы, управляющие сразу тремя фазами разъединителей. Приводы питаются от источников постоянного тока напряжением 220 В. Контроль за оперативным положением разъединителей осуществляется с помощью контактов вспомогательных цепей, которые обычно встраивают в привод и переключаются одновременно с выполнением операций включения и отключения. На щитах управления сигнализация положения разъединителей, управляемых дистанционно, выполняется с помощью ламп зелёного и красного цвета, располагаемых над рукоятками ключей управления разъединителями. Пневматические приводы устанавливают непосредственно на рамах разъединителей, вследствие чего отпадает надобность в соединительных тягах. Они отличаются плавной работой. Применение их особенно целесообразно на подстанциях, где имеются установки для производства сжатого воздуха. В электрическую схему блока управления помимо кнопок входят электромагниты включения и отключения, воздействующие на открытие пусковых клапанов, вспомогательные контактные пары, срабатывающие в конце хода включения разъединителей. Имеется механическая блокировка подхва-
Таблица 4.10.10. Электродвигательные приводы к разъединителям Тип привода Максимальный момент на выходном валу, Нм Электродвигатель Размеры, см Масса, кг мощность, кВт в В L Н ПД-12 98 2,2 220/380 72 40 39 65 ПД-5 1280 0,75 380 80 58 66 185 пд-з 1080...2450 2,8 220/380 100 54 64 400 ПД-2 5200 5,0 220/380 188 105 735 880 ПД-1 ПДН-1 1765 1,1 330/380 106 60 129 315 Примечания: 1. Обозначение типа привода: буквенная часть — П — привод, Д — электродвигательный, Н — наружной установки; цифровая часть — модификация. В приведённых обозначениях опущено указание варианта исполнения (привод ПД-3 имеет 48 типо-исполнений, отличающихся максимальным моментом на валу, привод ПД-5 — 9 типоисполне-ний, отличающихся углом поворота вала и массой). 2. Размеры и масса указаны для наибольшего варианта исполнения и без учёта блока управления Таблица 4.10.11. Приводы разъединителей Тип Исполнение Диаметр вала или тяги Размеры крепления, мм Число и диаметр отверстий, мм Масса, кг Применяется для разъединителей по оси по ширине ПР-3 Рычажный ручного включения Труба 120 70 4хМ8 3,6...5,2 РВ-10; РВР-10 ПР-10 То же переднего присоединения Труба 3/4" 4x12 2,9...5,6 РВ-20; РВ-35 ПР-11 То же заднего присоединения Труба 3/4" ПЧ-50 Червячный ручного включения Труба 1" 150 4x18 27 РВР-10; РВР-20 ПДВ-1 Электродвигательный Труба 11/4" 250 280 4x23 100 ПДВ-5 То же Труба 11/4" 286 220 4x18 62 РВС-15 ПДВ-12 - « - Труба 11/4" 320 220 4x23 120 РВК-20/12000 Примечание. П — привод; Р — рычажный; Ч — червячный, Д — двигательный, В — внутренней установки
та командного импульса, которая обеспечивает завершение начатой операции в случае, если кнопка ВКЛ. или ОТКЛ. по какой-либо причине будет отпущена ранее окончания операции. В шкафу блока управления установлен подогреватель, который включается при температуре наружного воздуха ниже 5 °C. В отличие от электродвигательных приводов в пневматических приводах не предусмотрены механизмы ручного управления разъединителями. В табл. 4.10.11. приведены сведения о приводах разъединителей.
4.11. Выключатели нагрузки 6—10 кВ 4.11.1. Основные сведения о выключателях нагрузки Назначение и конструкции выключателей нагрузки. Выключатели нагрузки (ВН) монтируют в камерах стационарных одностороннего (КСО-366) и двустороннего (КСО-386) обслуживания, в проходных и тупиковых комплектных трансформаторных подстанциях 6-10/0,4 кВ мощностью 400-2500 кВ А киоскового типа. Автогазовый выключатель (выключатель нагрузки) типа ВН-16 (общий вид) на 6 и 10 кВ, номинальный ток отключения соответственно 400 и 200 А (в отдельных случаях — до 800 А) и мощность отключения 4 и 3 MBA и дугогасительное устройство показаны на рис. 4.11.1. На общей раме 4 на опорных изоляторах 5 смонтированы дугогасительные камеры 3 с неподвижными контактами — основными 2 и дугогасительными 12 и подвижные контакты — основные 9 и дугогасительные 7. Все три полюса имеют общий приводной вал 6, связанный с полюсами изоляционными тягами 8. Привод применяется ручной или электромагнитный. Отключение осущест вляется двумя отключающими пружинами 1. Дугогасительная камера выполнена из двух пластмассовых щек 13, внутри которых заложены вкладыши 10 из органического стекла. Вкладыши образуют узкую щель 11, в которой движется дугогасительный контакт. При отключении образующаяся между дугогасительны б Рис.4.11 1. Автогазовый выключатель нагрузки ВН-16: а — общий вид; б — дугогасительное устройство продольного дутья 1 — отключающие пружины(включающие — после перестановки рычага для использования при АВР), 2 — основные неподвижные контакты; 3 — дугогасительные камеры; 4 — рама; 5 — опорные изоляторы; 6 — общий приводной вал, 7 — дугогасительные контакты, 8 — изоляционные тяги, 9 — основные подвижные контакты, 10 — вкладыши в дугогасительном устройстве, 11 — щель, образуемая вкладышами; 12 — дугогасительные неподвижные контакты. 13 — пластмассовые щеки, 14 — дуга
ми контактами дуга 14 вызывает интенсивное газовыделение из стенок вкладышей. Давление в камере возрастает. Выход газов возможен только через щель между подвижным контактом и стенками камеры. Таким образом образуется интенсивное продольное обдувание дуги и происходит ее гашение. Такие дугогасительные камеры недолговечны, поэтому используют камеры со сменными вкладышами. В дугогасительных камерах из органического стекла позволяют отключать без замены вкладышей 300 раз ток 50 А, 200 раз ток 100 А, 75 раз ток 200 А и 3 раза ток 400 А. Выключатели нагрузки предназначены для включения отдельных участков электрической цепи высокого напряжения при токах нагрузки до нескольких сотен ампер и при отсутствии тока, для защиты электрических сетей от токов короткого замыкания. В этом последнем случае к раме выключателей последовательно присоединяются предохранители типа ПК или ПКТ напряжением 6-10 кВ. Выключатели нагрузки без предохранителей применяются в маломощных сетях, например сельских, в виде самостоятельного коммутационного аппарата. Выключатели нагрузки допускают коммутацию батарей конденсаторов мощностью до 400 кВ-А. Основные технические характеристики выключателя нагрузки на 6-10 кВ: Номинальное напряжение, кВ.............6-10 Номинальный ток, А.....................400; 200 Предельный сквозной ток, кА. амплитудное значение...............30 действующее значение............... 17,3 Десятисекундный ток термической стойкости, кА..........................6 Габаритные размеры, мм: длина.............................930 высота.............................400 ширина.............................608 Масса, кг..............................36 Тип привода............................ПР-17; ПРА-17 При включении выключателя сначала замыкаются дугогасительные контакты, затем главные, при отключении — наоборот. В отключенном положении подвижный дугогасительный контакт образует видимый воздушный зазор с дугогасительной камерой. Выключатели нагрузки могут снабжаться стационарными заземляющими ножами с блокировкой от неправильного включения.
Выключатели нагрузки получили широкое распространение в распределительных сетях 6-10 кВ для включения и отключения линий, трансформаторов в нормальном режиме работы, а также в схемах автоматического включения резерва. При операциях, проводимых оперативным персоналом вручную, значение тока, проходящего через аппарат, не должно превышать номинального тока аппарата. В соответствии с этим перед плановым отключением выключателя нагрузки необходимо проверять значение тока в отключаемой цепи. При отсутствии в цепи измерительного прибора максимально возможное значение тока в коммутируемой цепи должно определяться заранее и указываться в местной инструкции. При устранении аварийных ситуаций выключатели нагрузки используются для выделения (отключения) поврежденного участка сети. Операции выполняются действием автоматических устройств в периоды времени, когда с электроустановки снято напряжение, т.е. в так называемые «бесто-ковые» паузы (качество отделителя). В эксплуатации находятся выключатели нагрузки серий ВНР — с ручным приводом и ВНП — с пружинным приводом, а также выключатели нагрузки прежних серий ВН и их модификации: с заземляющими ножами (стационарными заземлителями), с предохранителями, соединяемыми последовательно с выключателем нагрузки, для отключения тока КЗ и т.д. Выключатели нагрузки не предназначены для отключения токов КЗ. Но в схемах с АВР допускается автоматическое включение выключателей нагрузки серий ВНП с подачей напряжения на электроустановку от резервного источника питания. Не рекомендуется применение выключателей нагрузки с ручным и полуавтоматическим приводами для подачи напряжения на линии, трансформаторы и шины, отключившиеся действием релейной защиты без осмотра оборудования и устранения повреждения. На рис. 4.11.2 представлен выключатель нагрузки ВН-10. Рис. 4.11.2. Выключатель нагрузки ВН-10: 1 — система главных контактов; 2 — дугогасительное устройство; 3 — система дугогасительных подвижных контактов
Техническая характеристика выключателя нагрузки ВН-10: Номинальное напряжение, кВ...............10 Номинальный ток, А......................400 Среднеквадратичное значение тока за время его протекания (ток термической стойкости), кА.............. 10 Выключатель нагрузки ВН-11УЗ (ТЗ) — трехполюсный автогазовый выключатель в тропическом (ВН-11ТЗ) и в обычном (ВН-11УЗ) исполнениях Выключатель обеспечивает включение и отключение тока холостого хода и тока нагрузки трехфазных трансформаторов мощностью от 160 до 2500 кВ А. Устройство и работа. Выключатель нагрузки ВН-НУЗ(ТЗ) состоит из сварной рамы 1 (рис. 4.11.3), на которой установлены шесть изоляторов 3 типа 0МБ-11 (Т). В раме на латунных подшипниках установлен вал 2 выключателя. На трех изоляторах закреплены контактные ножи 4, а на Рис. 4.11.3. Выключатель нагрузки типа ВН-11 УЗ (ТЗ): 1 — рама; 2 — вал; 3 — изолятор; 4 — контактный нож; 5 — изоляционная тяга; 6 — дугогасительная камера; 7 — гибкая связь; 8 — заземляющие ножи; 9,12 — рычаг; 10,13 — штифт; 11,16 — отключающая пружина; 14 — пружинный буфер; 15 — гайка; 17 — рычаг блокировки
остальных трех — неподвижный главный и дугогасительный контакты и дугогасительная камера 6. Движение от рычагов вала к контактным ножам передается при помощи изоляционных тяг 5. Для отключения выключателя между рычагами вала и рамой установлены две отключающие пружины 11 и 16, а для смягчения ударов при отключении установлен пружинный буфер 14. Размыкаются дугогасительные контакты в дугогасительных камерах, выполненных из пластмассы и имеющих вкладыши из органического стекла. Камерам и вкладышам придана дугообразная форма, что дает возможность входить в них подвижному дугогасительному контакту, который связан с контактными ножами с помощью металлических стоек. При включении выключателя сначала замыкаются дугогасительные контакты, а затем главные, а при отключении сначала размыкаются главные контакты, а затем — дугогасительные. В отключенном положении подвижный дугогасительный контакт образует видимый воздушный зазор с дугогасительной камерой. При отключении между дугогасительными контактами образуется дуга. Под действием высокой температуры дуги органическое стекло выделяет большое количество газов, поток которых гасит дугу. Выключатель выполняется в двух вариантах в зависимости от присоединения привода (справа или слева), что оговаривается в заказе. При отсутствии такой оговорки поставляются выключатели с правым расположением привода. Кинематическая схема выключателя ВН-ПУЗ(ТЗ) приведена на рис. 4.11.4. Выключатель нагрузки снабжен стационарными заземляющими ножами 8, представляющими собой сварной узел, состоящий из вала и приваренных к нему контактных пластин с приклепанными медными контактами. Ножи заземляют верхние или нижние главные контакты выключателя, в зависимости от расположения ножей. Конструкция выключателя позволяет устанавливать заземляющие ножи сверху или снизу его, что должно оговариваться в заказе. При отсутствии такой оговорки поставляются выключатели с верхним расположением ножей заземления. Вал заземляющих ножей и вал выключателя связаны блокировкой, не позволяющей включать ножи заземления при включенном выключателе и не позволяющей включать выключатель при включенных ножах заземления. При отключенном выключателе ножи можно включать и отключать. Вал заземляющих ножей и рама выключателя соединены гибкой связью 7.
155 275 Рис. 4.11.4. Кинематическая схема выключателя ВН-ПУЗ(ТЗ) Технические характеристики выключателя ВН-11УЗ (ТЗ): Номинальное напряжение. кВ: тропическое исполнение................... ...6—11 обычное исполнение....... ... 6-10 Номинальный ток. А..................................400; 200 Отключаемый и включаемый ток (при cos <р > 0,7), А..400; 200 Наибольший отключаемый ток (при cos ср >0.7). А.....630: 400 Предельный сквозной ток. кА.........................80 Предельный ток термической стойкости для промежутка времени 1с, кА......................31,5 Частота, Гц.........................................50 Масса выключателя, кг...............................70
Выключатели нагрузки типа ВНПрА-10-630/20УЗ (рис. 4.11.5). Конструкция выключателя нагрузки имеет по сравнению с выключателями, выпускаемыми промышленностью в настоящее время, следующие преимущества: • вертикальное расположение контактов, позволяющее уменьшить глубину камер; • более высокую эксплуатационную надежность за счет примененной новой конструкции дугогасительной камеры; • возможность установки в ТП, КТП и в камерах серии КСО-366, КСО-386 и других типов взамен устаревших образцов выключателей нагрузки. Основные характеристики выключателя нагрузки ВНПрА-10-630/ 20 УЗ: Номинальное напряжение, кВ...........................10 Наибольшее рабочее напряжение, кВ....................12 Номинальный ток, А...................................630 Наибольший отключаемый ток нагрузки, А...............800 Рис. 4.11.5. Выключатель нагрузки типа ВНПрА-10-630/20УЗ: 1 — подвижный контакт; 2 — неподвижный контакт (из твердого сплава); 3 — поводок подвижного контакта; 4 — пружина отключения выключателя; 5 — демпфер пружинный; б — опорные изоляторы; 7 — рама выключателя
Предельный сквозной ток КЗ, кА. амплитудное значение............... ...............51 действующее значение ..............................20 Двухсекундный ток термической устойчивости, кА..........20 Скорость движения контактов, м/с: на включение.................................... 5,0 на отключение...... 3,0 Выключатель нагрузки типа ВНП-10 (рис. 4.11.6). Условия эксплуатации выключателя нагрузки: • температура окружающего воздуха от -45°С до +40°С; • окружающая среда не взрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров, а также производственной пыли в количествах, нарушающих работу выключателя; • рабочее положение в пространстве — установка на вертикальной плоскости; • высота над уровнем моря не более 1000 м; • климатическое исполнение — У; • категория размещения — 2. Рис. 4.11.6. Выключатель нагрузки типа ВНП-10' 1 — дугогасительная камера; 2 — главный контакт; 3 и 7 — линейные контакты; 4 — тяга контактной системы; 5 — рама; 6 — дугогасительный контакт, 8 — отключающая пружина
Технические характеристики выключателя нагрузки ВНП-10: Номинальное напряжение, кВ........................10 Номинальный ток. А................................630 Номинальное начальное значение периодической составляющей сквозного тока короткого замыкания, кА.....................................20 Масса, не более, кг...............................40 Габаритные размеры, мм............................630x442x480 ТУ 3414-001-00110473-95; ТИ-043-95 Выключатель нагрузки типа ВНПР-10/630-16УЗ (рис. 4.11.7) (Изготовитель — «Укрэлектроаппарат»), Предназначен для работы в комплектных распределительных устройствах (КРУ), камер стационарных одностороннего обслуживания (КСО) и шкафах комплектных трансформаторных подстанций (КТП) внутренней установки на класс напряжения до 10 кВ трехфазного переменного тока частоты 50 и 60 Гц для систем с заземленной и изолированной нейтралью. Технические характеристики выключателя нагрузки ВНПР-10/630-16УЗ: Номинальное напряжение, кВ.. ........................10 Номинальный ток, А...................................630 Номинальный ток электродинамической стойкости, кА...41 Ток термической стойкости в течение 1 с, кА..........16 Масса, кг............................................40 Выключатели нагрузки производства ГДР (Германия) (рис. 4.11.8). При использовании в схемах АВР рычаг 11 (рис. 4.11.8, а — положение включено) повернут на угол 158...160°. 4.11.2. Специальные выключатели нагрузки Выключатели нагрузки с предохранителями 6—10 кВ и с заземляющими ножами. Повышение сложности конструкции выключателей нагрузки позволяет увеличить возможности их применения. Выключатели нагрузки типов ВНз-16, ВНПз-16, ВНПзп-16, ВНПз-17 и ВНПзп-17 отличаются от выключателей типов ВН-16, ВНП-16 и ВНП-17 наличием стационарных заземляющих ножей. Ножи заземления у выключа-
Рис. 4.11.7. Выключатель нагрузки типа ВНПР-10 /630-16УЗ
Рис. 4.11.8. Выключатель нагрузки производства ГДР. а — выключатель включен: 1 — демпфер резиновый; 2 — камера гасительная; 3 — контакт неподвижный основной. 4 — контакт подвижный гасительный; 5 — контакт подвижный основной, 6 — тяга изоляционная. 7 — изолятор; 8 — рама, 9 — демпфер масляный; 10 — вал, 11 — рычаг с\ шествующий: 12 — рычаг новый; 13 — вал дополнительный б — выключатель отключен: 1 — демпфер резиновый, 2 — камера гасительная, 3 — контакт неподвижный основной, 4 — контакт подвижный гасительный; 5 — контакт подвижный основной; 6 — тяга изоляционная, 7 — изолятор; 8 — рама, 9 — демпфер масляный, 10 — вал: 11 — рычаг существующий; 12 —- рычаг новый; 13 — вал дополнительный. 6 — размеры рычага 11 телей типа ВНз-16 могут заземлять верхние и нижние выводные контакты. Их устанавливает над или под выводными контактами (рис. 4.11.9...4.11.11). Полураму с предохранителями у выключателей типа ВНПз-16 и ВНПз-17 устанавливают с противоположной стороны от ножей заземления. У выключателей нагрузки типа ВНПзп-16 и ВНПзп-17 заземляющие ножи размещают на полураме с предохранителями. Раму устанавливают сверху или снизу основных контактов. Управление ножами заземления осуществляется отдельным приводом, расположенным с противоположной стороны от привода выключателя. Вал заземляющих ножей и вал выключателя связаны блокировкой, не позволяющей включение ножей заземления при вклю-
Рис. 4.11.8. Окончание ченном выключателе, а также включение выключателя при включенных заземляющих ножах. В обозначении выключателя буквы означают: В — выключатель; Н — нагрузки; П — наличие встроенного предохранителя; 3 (ВНз-16) — наличие заземляющих ножей на вводе; зп(ВНзп-16) — наличие заземляющих ножей за предохранителем. /ном= 400 А при 6 и 200 А при 10 кВ; наибольший /отк ВН-3 — 400 А; ВН-16 (ВНП-16) и ВН-17 (ВНП-17) — 800 А при 6 и 400 А при 10 кВ. /ном плавких вставок предохранителей: 2; 3,2; 5; 8; 10; 16; 20; 32; 50; 80; 100; 160; 200 А Типы выключателей нагрузки и их технические характеристики приведены в табл. 4.11.1 и 4.11.2.
Рис. 4.11.9. Выключатель нагрузки типа ВНП-10/630-20зУЗ (с передним расположением предохранителей) Для управления ВН применяются: ручной привод ПР-17 (масса 5,7кг), ручной привод с дистанционным отключением ПРА-17 (7,2 кг) или электромагнитный привод ПЭ-ПС (55 кг); управление ножами заземления приводом ПР-10. Выключатели нагрузки типа ВНР-10 (с предохранителями 6—10 кВ и заземляющими ножами). В зависимости от конструктивного исполнения выпускают следующие выключатели. ВНР-10/400-10зУЗ, ВНРп-10/400-10зУЗ, ВНРп-10/400-ЮзпУЗ, ВНРн-10/400-10зЗУЗ, ВНРп-10/400- ЮзпЗУЗ. В обозначениях выключателей буквы и цифры означают: В — выключатель; Н — нагрузки; Р — с ручным приводом; п — с предохранителем ПКТ; 10 — номинальное напряжение, кВ; 400 — номинальный ток, А; 10 — номинальная периодическая составляющая сквозного тока КЗ, кА; з — с зазем-
Рис. 4.11.10. Выключатель нагрузки типа ВНП-10/630-20 (с задним расположением предохранителей) Примечание. Размеры А и Б приведены ниже Рис. 4.11.11. Выключатель нагрузки типа ВНП-16 (предохранители расположены выше выключателя, находятся под напряжением, когда ВНП отключен)
Тип предох-ранителя Размеры, мм А Б ПК-6/30 707 876 ПК-6/75 752 921 ПК-6-150 752 921 ПК-10/30 807 976 ПК-10/50 852 1021 ПК-10/100 852 1021 Рис. 4.11.11. Окончание ляющими ножами; второе п — с заземляющими ножами, расположенными за предохранителями; 3 — устройство для подачи команды на отключение при перегорании предохранителя; У — климатическое исполнение; 3 — категория размещения. Все выключатели нагрузки имеют заземляющие ножи, расположенные сверху или снизу выключателя либо за предохранителями ПКТ. Выключатели могут быть снабжены дополнительным устройством для подачи команды на отключение при перегорании предохранителя. Предохранители ПКТ установлены на полураме, крепящейся к раме выключателя с противоположной стороны ножей заземления, т.е. если ножи заземления сверху выключателя, то полурама с предохранителями снизу, и наоборот. Ножи заземления приварены к валу, который с помощью дополнительных конструкций прикреплен к раме выключателя. Управление заземляющими ножами производят ручным приводом ПР-10, причем изоляционные тяги вначале размыкают главные, а затем дугогасительные контакты (размыкаются они в камерах). Выключатель нагрузки ВНР-10/400-Юз (рис. 4.11.12) состоит из сварной рамы 1, на которой установлены шесть опорных изоляторов 2. На нижних изоляторах закреплены контакты 3 с держателями основных ножей 4, а на верхних — главные 6 и дугогасительные контакты, закрытые дугогасительными камерами 5. Движение от вала выключателя к ножам передается с помощью рычага 8 и изоляционной тяги 7. Специальные пружины 13, снабженные амортизирующими резиновыми шайбами 14, обеспечивают необходимую скорость при отключении выключателя. Для заземления выключателя предусмотрены заземляющие ножи 10, соединенные с рамой выключателя гибкими соединителями 9 и приводимые в действие валом // заземляющего устройства. Для включения выключателя его вал 15 поворачивается (при перемещении рукоятки включающего рычага привода снизу вверх) и с помощью изоляционных тяг включает контактные ножи. При отключении вал поворачивается под действием отключающих пружин (перемещением отключающего рычага сверху или дистанционно от кнопки с замыкающимися контактами).
Таблица 4.11.1. Выключатели нагрузки (ГОСТ 17717-79) Тип выключателя £4>м,кВ Тип предохранителя предохранителя, А Наибольший /к, отключаемый предохранителем, кА Аварийный ток выключения, кА* Масса без привода), кг ВНП-3 3 ПК-3 80 31,5 20/20 50 200 31,5 12/20 55 ВН-16 6 — — — 3/5 36 10 — — — 2,5/5 36 ВНП-16 6 ПК-6 50 20 20/20 62 80 20 10/20 64 160 20 6/10 78 ВНП-16 10 ПК-10 32 12,5 9/10 52 50 12,5 6/10 65 100 12,5 6/6,5 79 ВНП-17 6 ПК-6 50 20 20/20 62 80 20 10/20 64 160 20 6/10 78 ВНП-17 10 ПК-10 32 12,5 9/10 52 1 50 12,5 6/10 65 80 12,5 6/6,5 79 * В числителе — при ручном приводе, в знаменателе — при электромагнитном. Таблица 4.11.2. Краткая техническая характеристика выключателей нагрузки типов ВНз-16, ВНПз-16, ВНПзп-16, ВНПз-17 и ВНПзп-17 Показатели Тип выключателя ВНз-16 ВНПз-16 ВНПзп-16 ВНПз-17 ВНПзп-17 Номинальное напряжение, кВ 6,10 10 Номинальный ток, А 400, 200 150 В зависимости от типа предохранителя Номинальный ток отключения, А — 200...300 Масса, кг 36 57...70 61...79 | 56...72 | 63...80 Тип привода ПР-17, ПРА-17
a Рис. 4.11.12. Выключатель нагрузки ВНР-10/400-Юз: а — внешний вид выключателя; б, в — устройство для его отключения при установке полурамы над и под выключателем: 1 — рама; 2 — опорный изолятор; 3 — контакт; 4 — держатель ножей; 5 — дугогасительная камера, 6 — дугогасительные контакты; 7 — изоляционная тяга; 8 — рычаг; 9 — соединитель; 10 — заземляющий нож; 11 — вал; 12 — тяга; 13 — пружина, 14 — амортизирующая шайба; 15 — вал; 16 — флажок: 17 — предохранитель; 18 — тяга; 19 — релейный валик; 20 — корпус; 21 — ролик: 22 — защелка Выключатель может быть снабжен устройством для его отключения при сгорании предохранителя 17 (рис. 4.11.12, б), которое связывает вал 15 выключателя с вспомогательными контактами (типа КСА) 20 с помощью тяги 12, прикрепляемой к валу хомутами 23. Флажок 16 при перегорании предохранителя 17 через тягу 18, релейный валик 19 и защелку 22 действует на ролик 21 контактов КСА, которые подают команду на отключение выключателя. Наибольшая длительность протекания тока термической стойкости 1 с. Длина и масса выключателей зависят от типа встроенного предохранителя. В выключателях применяются следующие типы предохранителей (в скобках — соответствующие номинальные токи плавкой вставки, А): ПК1-6 (2; 3,2; 5; 8; 10; 16; 20; 32), ПК2-6 (32, 40, 50, 80), ПКЗ-6 (80, 100, 160), ПК1-10 (2; 3,2; 5; 8; 10; 16; 20; 32), ПК2-10 (32, 40, 50), ПКЗ-10 (50, 80, 100); выключатели ВНРп-10/400-10зЗ и ВНРп-10/400-10зпЗ не комплектуются предохранителями типа ПКЗ-10 на 100 А. Климатическое исполнение и категория размещения всех выключателей — УЗ по ГОСТ 15150-69 и 15543-70. На рис. 4.11.13 приведены выключатели нагрузки типов ВНР-10/400-10з, а в табл. 4.11.3 — технические характеристики этих выключателей.
б в Рис. 4.11.12. Окончание Выключатель нагрузки типа ВНП-М1-10/630-20. Нальчикский завод высоковольтной аппаратуры выпускает выключатель нагрузки авто-газовый типа ВНП-М1-10/630-20 со встроенным пружинным приводом, с ручным заводом для местного и дистанционного управления и безопасные в эксплуатации. В данной модели выключателя учтены все пожелания Госэнергонадзора России и предприятий электрических сетей СНГ. Имеющиеся в эксплуатации аналогичные выключатели нагрузки ВНз-16, ВНр-10 морально и физически устарели и не подлежат ремонту, так как прекращен выпуск к ним запасных частей, а также согласно изменению №3 от 01.03.91г. к ГОСТ 17717-79 эксплуатация выключателей с ручным приводом запрещена, особенно в части техники безопасности. Имея новейший выключатель, можно модернизировать любую ячейку КСО, КРУ или КТП с минимальными затратами, с кратковременным отключением потребителя.
Рис. 4.11.13. Выключатели нагрузки: а - ВНР-10/400-Юз; б — разрез дугогасительной камеры ; в, г — ВНРп-10/400-10з: 1 — дугогасительная камера; 2, 9 — неподвижный и подвижный рабочие контакты; 3, 5 — рычаги на валах выключателя нагрузки и заземляющих ножей; 4 — пружина; 6 — вал заземляющих ножей; 7 — заземляющие ножи; 8 — гибкая связь; 10, 12 — неподвижный и подвижный дугогасительные контакты; 11 — вкладыш из органического стекла; 13,17 — тяги приводов выключателя нагрузки и заземляющих ножей; 14, 16 — приводы выключателя нагрузки и заземляющих ножей; 15 — предохранители ПКТ; 18 — полурама, 19 — рама
Таблица 4.11.3. Технические характеристики выключателей нагрузки типов ВНР-10/400-10з Тип выключателя Стойкость, кА Аварийный ток включения. кА Наибольший отключаемый ток нагрузки, А Размеры, кА Масса без привода), кг электродинамическая термическая L В н* ВНР-10/400-1Оз 25 10 2,5 400 0,55 0,93 0,49/0,61 45 ВНРп-10/400-10з « « « -«- 1,02... 1,20 « 55,1...72,2 ВНРп-10/400-10зЗ —«— —«— —«— 1,02... 1,20 « 55,6...72,7 ВНРп-10/400-Юзп —«— —«— -«- « 1,06... 1,20 « 59,0...72,2 ВНРп-10/400-10зпЗ « « « —«— 1,06... 1,20 « 60,6...78,8 * Числитель — включенное положение, знаменатель — отключенное положение Коммутационный ресурс операций «Включено» и «Отключено» при соответствующих токах нагрузки без ревизии следующий: Ток нагрузки, А 630 400 300 200 100 50 Количество коммутаций 200 320 420 630 1260 2000 Механический ресурс — 2000 операций. Выключатели имеют следующие модификации: ВНП-М1-10/630-20з — с заземляющими ножами; ВНП-М1-10/630-20зп — с заземляющими ножами, с устройством для установки предохранителей и устройством для подачи команды на отключение при перегорании предохранителей. Технические данные выключателя нагрузки типа ВНП-М1-10 / 630-20 У2 (выключатель нагрузки автогазовый) Номинальное напряжение, кВ......................10 Наибольшее рабочее напряжение, кВ...............12 Номинальный ток, А..............................630 Наибольший ток отключения, А....................300 Сквозной ток короткого замыкания, кА: наибольший пик..............................51 номинальное значение.......................20
Износостойкость выключателя, циклов: механическая...............................2000 коммутационная............................ 100 Собственное время включения, с...................0,1 Номинальное напряжение вспомогательных цепей, В...... ... 100; НО; 220 (по заказу) Масса выключателя, кг............................28 Назначение: для работы в шкафах КРУ, КСО и КТП на класс напряжения 10 кВ трехфазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц для систем с заземленной или изолированной нейтралью. Выключатели нагрузки типа ВНВП-1О/32О-2. В качестве выключателей нагрузки служат также вакуумные ВНВП-10/320-2, выполненные на основе дугогасительной камеры КДВ-21 (рис. 4.11.14). . Электрическая дуга, возникшая между дугогасительными контактами, гасится газами, образующимися из органического стекла вкладыша при воздействии высокой температуры дуги. 666 Рис. 4.11.14. Выключатель ВНВП-10/320-2
В качестве выключателей нагрузки также применяются вакуумные выключатели типа ВНВП-10/320-2, выполненные на основе вакуумной дугогасительной камеры КДВ-21. Выключатель нагрузки французской фирмы «Merin Gerin». Французская фирма «Merin Gerin» выпускает автопневматические аппараты с приводным механизмом различных типов (табл. 4.11.4, рис. 4.11.15), которые будучи встроенные в сеть могут отключать или включать токи короткого замыкания в соответствии с табл. 4.11.5 Таблица 4.11.4. Типы автопневматических аппаратов Тип аппарата Номинальный ток. А Максимальное рабочее напряжение, кВ Выдерживаемое испытательное напряжение, кВ промышленной частоты 50 Гц в 1 мин ударный для волны формы 1,2/50 мкс PH 3 PH За РДН 3 РФНЗ 200 320 200 200 7,2 35 70 PH 4 PH 4 а РДН 4 РФН4 200 320 200 200 12 42 95 PH 5 PH 5 а РДН 5 РФН 5 200 320 200 200 17,5 71 95 Р 7 РД7 РФ 7 200 200 200 38 100 180
Рис. 4.11.15. Схематический разрез одного полюса автопневматического аппарата с приводным механизмом французской фирмы «Merin Gerin»: 1 — нижний контактный стакан; ; 2 — смещающаяся контактная трубка; 3 — компрессионный цилиндр; 4 — рычажок; 5 — сопло; 6 — подвижной изолятор; 7 — спорный изолятор; 8 — отключающая пружина привода; 9 — направляющая: 10 — упор включения; 11 — упор выключения; 12 — неподвижный контакт для прерывания дуги; 13 — верхние контактные пружины, 14 — верхний зажим, 15 — пружина контакта 13; 16 — верхний контактный стакан; 17 — шасси
Таблица 4.11.5. Токи и мощности короткого замыкания Тип аппарата Номинальный ток, А Номинальная мощность отключения, МВ-А Ток отключения, А Ток включения, А Допустимый термический ток, А, для 1 сек 5 сек PH 3 200 5,2 500 7000 5000 2200 PH За 320 6,0 500 7000 5000 2200 РДНЗ 200 12,0 1150 7000 5000 2200 РФНЗ 200 Согласно предохранителю PH 4 200 6,9 400 7000 5000 2200 PH 4а 320 6,9 400 7000 5000 2200 РДН4 200 20,0 1150 7000 5000 2200 РФН 4 200 Согласно предохранителю PH 5 200 10,0 400 7000 5000 2200 PH 5а 320 10,0 400 7000 5000 2200 РДН5 200 30,0 1150 7000 5000 2200 РФН 5 200 Согласно предохранителю Р 7 200 24,0 400 2500 2200 2200 РД7 200 30,0 500 2500 2200 2200 РФ 7 200 Согласно предохранителю Примечание: 1.Допустимый ток отключения, приведенный в табл.4.11.5, равен динамическому току. Если в аппарат типа РФ и РФН встраиваются предохранители до 10 А, мощность отключения равна 500 MBA, а для предохранителей большего номинального тока — 320 MB A. 2. Токи и мощности отключения, приведенные в табл.4.11.5, одинаковы для всех напряжений, меньших 20% от максимальных рабочих напряжений, приведенных в табл.4.11.4
4.12. Короткозамыкатели и отделители 4.12.1. Короткозамыкатели и отделители Короткозамыкатели наружной установки с приводом и трансформатором тока ТШЛ-0,5 предназначены для создания искусственного, короткого замыкания (двухфазного у КРН-35) при повреждениях в трансформаторе и применяются в упрощенных подстанциях на напряжении 35-220 кВ. Короткозамыкатели на 35 кВ (рис. 4.12.1, табл. 4.12.1) выполняют в виде двух полюсов, соединяемых при монтаже в один двухполюсный аппарат (для систем с изолированной нейтралью). Короткозамыкатели представляют собой аппараты вертикально-рубя-щего типа, состоящие из основания, изоляционной колонки, неподвижного контакта с выводом для присоединения к линии электропередачи и заземляющего ножа, на конце которого укреплена съемная контактная пластинка. В основании короткозамыкатели размещен вал, установленный в подшипниках, две включающие пружины с регулировкой натяжения, соединенные с основанием и рычагами вала короткозамыкатели, а также гидравлический буфер. Нормальное положение короткозамыкатели отключенное. При этом нож отведен от неподвижного контакта на разрядное расстояние, а его включающие пружины растянуты. Это положение ножа фиксируется приводом. При подаче сигнала на привод короткозамыкатели привод освобождает нож короткозамыкатели, который под действием пружины входит в неподвижный контакт, создавая короткое замыкание на землю. Короткозамыкатели на 35, 154 и 220 кВ выпускаются в исполнении У категории 1 по ГОСТ 15150-69 и 15543-70, КЗ-110У — в исполнениях У1 и Т1, КЗ-110 — в исполнении УХЛ1 Расчетный гололед для КРН-35 — 10мм. Длительность протекания тока термической стойкости для КРН-35 — 4 с, для остальных — 3 с. Короткозамыкатель КРН-35 имеет двухполюсное исполнение и его включение приводит к двухфазному КЗ на землю, остальные короткозамыкатели однополюсные. Для короткозамыкателей КЗ-110У-Т1 время включения при гололеде не нормируется. Допустимое количество включений на КЗ без смены контактов — не менее пяти, из них не менее трех на предельно допустимую амплитуду тока КЗ. Отделители предназначены для автоматического отключения поврежденного участка линии или трансформатора после искусственного короткого замыкания, а также для отключения и включения участков схемы, нахо-
Рис. 4.12.1. Короткозамыкатель КЗ-110 (а) и его привод (б). 1 — экранирующее кольцо; 2 — неподвижный контакт; 3 — колонка; 4 — сварная рама; 5 — изолятор; 6 — шина, соединяющая нож короткозамыкателя с землей; 7 — трансформатор тока; 8 — привод; 9 и 24 — тяги; 10 — изолирующая вставка; 11,13, 17, 23 и 25 — рычаги; 12 — нож; 14, 19 и 26 — планки; 15 — вал; 16 — удерживающая стойка; 18 — защелка; 20 — отключающий электромагнит; 21 — блокирующее реле; 22 — втулка дящихся без напряжения, отключения и включения индуктивных токов холостого хода трансформаторов и емкостных токов ненагруженных линий. Отделители применяют на ответвительных подстанциях 35/6-10кВ с упрощенной схемой 35 кВ. Отделители (рис. 4.12.2, 4.12.3) выполнены в виде однополюсных аппаратов с двумя опорно-поворотными изоляционными колонками. Поворот ножей при оперировании происходит в горизонтальной плоскости на угол 90°.
Таблица 4.12.1. Основные данные короткозамыкателей Характеристика КРН-35 КЗ-110 (КЗ-110У) КЗ-150 (КЗ-150У) КЗ-220У Амплитуда предельного сквозного тока, кА 42 51 (32) 51 (32) 51 Ток термической стойкости, кА 12,5 20 (12,5) 20 (12,5) 20 Время включения (до касания контакта), с: без гололеда 0,10 0,14 (0,18) 0,20 (0,23) 0,25 с гололедом до 20 мм 0,15 0,20 (0,28) 0,28 (0,35) 0,35 Угол отклонения ножа, град 56 73 (48) 71 (47) 63 Допустимое тяжение провода, Н 490 784 784 784 Длина пути утечки, см Габариты без привода, м : 70 190 (280) 260 (390) 570 высота 0,66 1,43 (1,34) 1,84 2,44 глубина (вдоль плоскости ножа) 0,83 1,25 (1,33) 1,63 (1,75) 1,99 ширина 1,2 0,3 0,6 0,6 Масса без привода, кг 48 150 (210) 210 (250) 210 Примечания: 1. В буквенной части обозначения : КЗ — короткозамыкатель; КРН — короткозамыкатель рубящего типа наружной установки; в цифровой части — номинальное напряжение, кВ, У — усиленная изоляция. 2. Данные в скобках относятся, соответственно, к КЗ-НОУ и КЗ-150У. Рамой отделителей служит сварная конструкция из швеллеров, на концах которой закреплены чугунные основания. В основаниях на роликоподшипниках вращаются рычаги на которых установлены изоляционные колонки. На верхних фланцах колонок закреплены контактные ножи и контактные выводы. Отключение отделителей осуществляется при помощи энергии пружин, запасаемой одновременно с включением отделителей. Отделители управляются при помощи ручных приводов ПРО-1, обеспечивающих автоматическое, дистанционное и местное отключение и ручное включение отделителей. Технические данные короткозамыкателей и отделителей приведены в табл. 4.12.1 и 4.12.2. Отделители и короткозамыкатели довольно широко применяют в схемах подстанций 110/35/10 кВ. Однако в эксплуатации из-за низкого качества самих аппаратов, особенно отделителей, их работа вызывает серьезные замечания, поэтому очень часто приходится отказываться от этих схем Отделитель ОД-110/800 выпускается в исполнении Т категории 1 по ГОСТ 15150-69 и 15543-70, ОД-ПО/ЮОО и ОДЗ-ПО/ЮОО в исполнении УХЛ категории 1, остальные отделители — в исполнении У категории 1.
Рис. 4.12.2. Отделитель типа ОДЗ-35 с ножами заземления: 1 — шкаф управления; 2 —штанга; 3 — изолятор фарфоровый; 4 — ножи отделителя. Таблица 4.12.2. Основные данные отделителей Характеристика Тип отделителя ОД-35, ОДЗ-35 ОД-ПО ОД-110, ОДЗ-ПО ОД-150, ОД-150У ОД-220 Номинальный ток, А Полное время отключения с: 630 800 1000 1000 1000 без гололеда 0,45 0,32 0,38 0,38 0,50 гололед 15 мм 0,50 — 0,45 0,45 — гололед 20 мм — — — 0,50 0,60 Допустимое тяжение провода, Н 490 490 490 780 980 Длина пути утечки, см 70 280 190 260/390 380 Сопротивление цепи, мкОм Габариты (без привода), м : 175 150 120 120 120 длина (вдоль полюса) 0,99 1,65 1,66(1,93) 1,99 2,44 ширина не менее 1,9 1,8 1,8 2,3 3,7 высота 0,87 2,04 1,48 2,04(2,64) 2,64 Масса полюса без привода, кг 76 106 270 (290) 460 (517) 540 Примечания: 1.В буквенной части обозначения : ОД — отделитель, 3 — наличие заземляющего ножа, У — усиленная изоляция (категория Б по ГОСТ 9920-75); в цифровой — числитель — номинальное напряжение, кВ; знаменатель (в таблице опущен) — номинальный ток А. 2. Данные в скобках относятся к ОДЗ-НО и ОДЗ-150У, соответственно (в случаях, когда таковые отличаются от данных для ОД-НО и ОД-150).
Расчетный гололед для отделителей 35 кВ — 10 мм. Предельный сквозной ток (амплитуда) — 80 кА. Длительность протекания тока термической стойкости для главных ножей отделителя 35 кВ — 4с, для остальных напряжений — 3 с, для заземляющих ножей всех отделителей — 1с. Токи, отключаемые отделителями, приведены в табл. 4.12.3. Для аппаратов внутренней установки, имеющих изолирующие перегородки между полюсами, токи могут быть увеличены в 1.5 раза против указанных см. в табл. 4.12.3. Установка аппаратов и порядок их оперативного использования должны соответствовать требованиям сборника директивных материалов Главте-хуправления Минэнерго СССР (электротехническая часть), Энергоатомиз-дат, 1985. Рис. 4.12.3. Отделитель ОД-110/600: 1 — привод; 2 — система рычагов; 3 — изоляционные колонки; 4 — контактные выводы; 5 — гибкие связи; 6 — контактные ножи; 7 — контактные ламели; 8 — защитный кожух; 9 — цоколь
Данные табл. 4.12.3 не распространяются на присоединения 110-500 кВ, к которым подключены ограничители перенапряжения типа ОПН. Отделители 35-220 кВ, оснащенные дутьевой приставкой ВНИИЭ, могут отключать намагничивающий ток трансформаторов любой мощности, а Таблица 4.12.3. Токи, отключаемые и включаемые отделителями и разъединителями Номинальное напряжение, кВ Расстояние между осями полюсов, м Наибольший отключаемый и включаемый токи, А намагничивающий зарядный замыкание на землю Наружная установка 6 0,40 2,5 3,0 7,5 10 0,50 2,5 4,0 6,0 20 0,75 3,0 3,0 4,5 35 1,0 3,0 2,0 3,0 35 2,0 3,0 3,0 5,0 НО 2,0 6,0/4,0 2,5/1,5 НО 2,5 7,0/6,0 3,0/2,0 110 3,0 9,0/8,0 3,5/3,0 —. НО 3,5 — /ю,о —/3,5 — 150 2,5 2,3/— 1,0/- 150 2,7 4,0/— 1,5/- — 150 3,0 6,0/2,3 2,0/1,0 150 3,4/3,7 7,6/5,0 2,5/1,5 — 150 4,0 10/5,5 3,0/2,0 150 4,4 — /6,0 - /2,5 220 3,5 3,0/3,0 1.0/1,0 — 220 4,0 5,0/5,0 1,5/1,5 220 4,5 8,0/8,0 2,0/2,0 330 6,0 — /5,0 — /2,0 — 330 ПН/ПНЗ 6,0 3,5/4,5 1,0/1,5 500 7,5/8,0 5,0/6,0 2,0/2,5 500 ПН/ПНЗ 8,0/7,5 5,0/5,5 2,0/2,5 — Внутренняя установка 6 0,20 3,5 2,5 4,0 10 0,25 3,0 2,0 3,0 20 0,30 3,0 1,5 2,5 35 0,45 2,5 1,0 1,5 НО 2,0 4,0 1,5 — 150 2,5 2,0 1,0 220 3,5 2,0 1,0 — Примечание: 1. Для ПО кВ и выше в числителе — данные для аппаратов вертикальио-рубящего типа, в знаменателе — горизонтально-поворотного. Для аппаратов 330 и 500 кВ (с обозначением ПН/ПНЗ) приведены данные, соответствующие разъединителям подвесному (числитель) и подвесному с опережающим отключением и отстающим включением полюса фазы В (знаменатель).
также (соответственно при напряжениях 35, ПО и 220 кВ) токи нагрузки до 80, 50 и ПО А, зарядные токи ВЛ любой длины, длиной до 150 и 250 км, уравнительные токи до 180, 80 и 180 А. Отделители по конструкции токоведущих частей не отличаются от разъединителей. Их контактная система не приспособлена для операций под рабочим током нагрузки. Основное назначение — быстрое отсоединение поврежденного участка электрической сети в бестоковую паузу. Допускаются также операции отключения и включения намагничивающих токов и зарядных токов. Для управления отделителями промышленностью выпускаются полуавтоматические приводы ПРО-1У1. С помощью привода возможно отключение отделителей от устройства релейной защиты, дистанционно или с места установки, а также включение отделителей вручную. Ручное включение производится съемной рукояткой, для чего необходимо сделать 35...40 оборотов за 50...60 с. При ручном включении отделителей одновременно заводятся и встроенные пружины. Запасаемая в них энергия используется затем для отключения отделителей. Процесс отключения длится не более 0,5 с. В приводе ПРО-1У1 имеются два электромагнита отключения. Один из них, получающий питание от независимого источника тока, служит для оперативного отключения отделителей от ключа управления, второй, питаемый от батареи конденсаторов емкостью 40 мкФ, — для отключения релейной защитой при КЗ в момент так называемой «бестоковой паузы». При отключении отделителей электромагниты воздействуют на механизм свободного расцепления привода. При автоматизации подстанций отделители используются не только для отключения электрических цепей, но также и для переключения подстанций на резервный источник питания. Переключение производится в бестоковую паузу, когда прохождение тока КЗ прервано отключением соответствующих выключателей. Для автоматического включения отделители заводского изготовления переделывают следующим образом. Обе колонки изоляторов вместе с ножами снимают, поворачивают у основания на 90° против нормального их вращения и в таком положении крепят к раме. Привод и встроенные пружины остаются в прежнем исполнении. В таком виде при разведении ножей встроенные пружины отделителя будут заводиться и действовать на включение при освобождении защелки привода. Отделители применяются в основном на подстанциях без выключателей со стороны ВН. На таких подстанциях кроме отделителей устанавливаются короткозамы-катели. Назначение короткозамыкателей состоит в том, чтобы при внутренних повреждениях силовых трансформаторов быстро создавать мощные искусственные КЗ на питающих линиях, отключаемых затем выключателями. После снятия напряжения с питающей линии поврежденный трансформатор отсоединяется отключением отделителя, а линия включается в работу действием АПВ.
Надежная работа установок обеспечивается четкой последовательностью действий устройств релейной защиты, автоматики, коммутационных аппаратов, а также устройств блокировки между отделителями и коротко-замыкателями по цепям управления. В сетях 110-220 кВ короткозамыкатели выполняются однополюсными.* Конструктивно короткозамыкатель типа КЗ-ПО состоит из стержневого изолятора (в сетях 220 кВ — из двух стержневых изоляторов, поставленных один на другой) с расположенным на нем неподвижным контактом. Подвижный нож изоляционной тягой соединяется с пружинным приводом типа ПРК-1У1, встроенным в шкаф. Привод служит для завода включающих пружин короткозамы-кателя, удержания ножа в отключенном положении и для ручного отключения включившегося ножа. Конструктивно привод ПРК-1У1 подобен приводу ПРО-1У1, за исключением релейной части. В приводе ПРК-1У1 встроен электромагнит включения и три реле максимального тока типа РТМ. В отключенном положении короткозамыкатели пружины привода заведены, и он готов к действию. Для включения короткозамыкатели защита повреждённого трансформатора подает оперативный ток на электромагнит включения, боек которого через систему рычагов воздействует на защелку, и нож включается. Время от момента подачи команды на электромагнит включения до полного замыкания контактов короткозамыкателя не превышает 0,35 с. Устройства управления и сигнализации отделителей и короткозамыкателей. На некоторых подстанциях, присоединенных к транзитным линиям электропередачи 35-220 кВ, вместо выключателя на стороне высшего напряжения устанавливают отделитель ОД и короткозамыкатель КЗ (рис. 4.12.4). Они имеют дистанционное управление. У отделителя ОД отключения применяется привод ШПО, на отключающую пружину ПрО которого воздействует электромагнит отключения ЭОО через защелку 3.2 и специальное блокирующее реле отключения БРО. Последнее присоединяется к трансформатору тока ТТ короткозамыкателя КЗ. Включение отделителя производится вручную, при этом заводится отключающая пружина ПрО. У короткозамыкателя для включения применяется привод ШПК, на включающую пружину ПрВ, которого через защелку 3.1 действует электромагнит включения ЭВК. Отключается КЗ вручную. На рис 4.12.4, бив показаны упрощенные схемы управления и сигнализации ОД и КЗ. Из рис. 14.12.4, б видно, что при включении с низшей стороны выключателя Внн вспомогательный контакт Внн1 замкнется. Ключом КУ при повороте его влево может быть дистанционно отключен приводом ЭОО отделитель ОД. Короткозамыкатель не является оперативным аппаратом и поэтому ключом КУ не управ- * Короткозамыкатель на 35 кВ выпускается двухполюсным. При включении он создает двухфазное КЗ на землю.
Рис. 4.12.4. Схема управления отделителей и короткозамыкателей : а — схема однотрансформаторной подстанции; б — схема управления; в — схема сигнализации ~1ШУ ~ 2111У б ляется. В нормальных условиях обмотка электромагнита ЭВК обтекается незначительным током, недостаточным для его срабатывания. При этом контакт РП1 замкнут, горит зеленая лампа ЛЗ. При срабатывании на трансформаторе Т какой-либо защиты, например газовой при внутреннем повреждении трансформатора, ее контактом ГЗ закорачиваются резистор R1 и обмотка реле РП, ток в обмотке ЭВК значительно возрастает, в результате чего электромагнит ЭВК срабатывает и короткозамыкатель включается, создавая искусственное КЗ. Загорается красная лампа ЛК. На транзитной линии защита отключает КЗ с помощью выключателя В. При нарушении целости цепи ЭВК загорается сигнальная лампа ЛС. В приводе короткозамы-кателя могут быть также встроены токовые реле непосредственного прямого действия РПД. После срабатывания короткозамыкателя автоматически отключаются линейный выключатель В, отделитель ОД, после чего с помощью устройства АПВ линии вновь включается выключатель В и таким образом восстанавливается электроснабжение по линии Л. В табл. 4.12.4 приведены характеристики отключающих пружин отделителей различных напряжений, а в табл. 4.12.5 — некоторые параметры отделителей, короткозамыкателей и заземлителей. Приводы короткозамыкателей (ПРК-1) и отделителей (ПРО-1) предназначены для включения короткозамыкателя и отключения отделителя автоматически или дистанционно от средств защиты либо с места установ-
Таблица 4.12.4. Характеристики отключающих пружин отделителей различных напряжений Характеристика Напряжение, кВ 35 НО 150 220 Наружный диаметр, мм 30/97 54 54/48 54/42 Диаметр проволоки, мм 4/6 6 6/8 6/6 Число витков: рабочих 12/5 47 47/46 52/30 полное 13,5/5 50 50/47,5 54/32 Длина пружины, мм в свободном состоянии 105/36 306 306/559 330/198 при включенном отделителе 52/36 744 744/376 675/345 Ход пружины, мм 53/180 438 438/183 345/147 Расчетное усиление пружины, Н 618/29,4 1070 1070/2390 1058/1333 Примечания:!. В числителе — данные основных пружин, в знаменателе — вспомогательных (отделитель ПО кВ имеет только одну пружину). 2. Основные пружины всех типов отделителей работают на растяжение; вспомогательная пружина отделителя 35 кВ работает на кручение, остальных типов отделителей — на сжатие. 3. Ход пружины указывает изменение в длине (угол закручивания), соответствующее развитию расчетного усилия (момента). 4. В качестве расчетного указано максимальное усилие (момент) по регулировочной диаграмме отделителя. 5. Для вспомогательной пружины отделителя 35 кВ вместо усилия пружины приведен вращающий момент, Н-м, а вместо хода — соответствующий угол закручивания в градусах 6. Длина пружин отделителя 220 кВ указана без учета концевых полукольцевых изгибов (крепление пружин к отделителю) Таблица 4.12.5. Некоторые параметры отделителей, короткозамыкателей и заземлителей Тип прибора ия, кВ А Сила тока термической устойчивости, I, кА Амплитуда Полное время, с сквозного тока, кА включение отключение ОД-35/630 35 630 12(10 с) 80 — 0,5 ОД-ПОм/630 НО 630 12(10 с) 80 — 0,5 ОДЗ-НОм/бЗО НО 630 12(10 с) 80 — 0,5 КЗ-35 35 — 12,5(4 с) 42 0,4 — КЗ-ПОм НО — 13,3(3 с) 34 0,35 — ЗОН-Юм НО 400 6,3(3 с) — — —
ки, а также для отключения короткозамыкателя и включения отделителя вручную. Конструктивно они выполнены одинаково, однако в приводе ПРО-1 встраиваются оперативный электромагнит отключения, работающий от вспомогательного источника напряжения, электромагнит отключения, работающий от зарядного устройства, а в привод ПРК-1 — три реле РТМ и один оперативный электромагнит включения, работающий от вспомогательного источника напряжения. Основными частями привода являются: механизм расцепления, узел выходного вала, толкатель, механизм переключения коммутирующих устройств. Привод ПРК-1 представляет собой шкаф, внутри которого размещен приводной механизм (см. рис. 4.12.1) При отключенном короткозамыкателе вал 15 привода под действием пружинного механизма короткозамыкателя стремится повернуться по часовой стрелке, но этому препятствует защелка 18. Для включения короткозамыкателя замыкают цепь отключающего электромагнита 20 или цепь блокирующего реле 21 соответственно через устройства релейной защиты или контакты ключа управления. В обоих случаях планка 19 поворачивается и нажимает на удерживающую стойку 16 (на стойку опирается планка 14 серповидного рычага 13). Серповидный рычаг падает и ударяет по нижнему концу запирающей защелки 18, освобождающей рычаг 17, жёстко соединённый с валом привода 8. Последний не препятствует включению короткозамыкателя. Для отключения короткозамыкателя рукоятку его привода надевают на втулку 22 и поворачивают до отказа против часовой стрелки. При вращении рукоятки по часовой стрелке рычагом 25 захватывают рычаг 17, который в конце хода запирается защелкой 18. Вместе с рычагом 17 поворачивается жестко соединенный с ним вал 15, передающий через систему рычагов и тяг усилие на отключение короткозамыкателя. Одновременно привод подготавливается к включению за счет поворота рычага 23 (он поворачивается одновременно с рычагом 25 при вращении рукоятки привода по часовой стрелке), его упора в планку 26, подъема вверх и защелкивания серповидного рычага 13 роликом удерживающей стойки 16. Тяга 24 воздействует на контакты вспомогательной цепи. Характеристики приводов отделителей и короткозамыкателей приведены в табл. 4.12.6. Короткозамыкатели, разъединители и отделители фирмы «ЭЛВО». Общие сведения. Номинальное напряжение (в киловольтах) и ток (в амперах) приведены в типовых обозначениях (два числа, разделенные наклонной чертой). Например, в обозначении РРЧЗ-20/6300 МУЗ-20 — означает напряжение, 6300 — ток. В обобщенных записях — РВРЗ, РДЗ, ОДЗ и т.д. — буква «3» означает наличие заземлителей
Таблица 4.12.6. Приводы отделителей и короткозамыкателей Характеристика Тип привода ПРО-1-У1.ПРК-1-У1, ПРО-1-Т1.ПРК-1-Т1 ПРО-1-ХЛ1 ПРК-1-ХЛ1 Момент на выходном валу, Н-м: номинальный наибольший Максимальное усилие на рукоятке при оперировании вручную, Н Собственное время срабатывания не более, с Угол поворота выходного вала, град Габариты шкафа привода, м: ширина глубина (вдоль вала) высота Масса, кг 490 735 245 0,05 120...150 0,64 0,30 0,63 80 500+50 750+50 250 0,05 150+5 0,65 0,30 0,67 87 Примечания: 1. Структура условного обозначения: П — привод, Р — ручное включение отделителя (отключение короткозамыкателя), О — для отделителя, К — для короткозамыкателя, 1 — модификация, У1, УХЛ1 или Т1 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 и 15543-70. 2. Масса приводов указана только для исполнений У1 и УХЛ1 в исполнений Т1 масса приводов составляет 85 кг. 3. Приводы ПРК имеют встроенные реле РТМ (при исполнении У1 и Т1 — три реле, УХЛ1 — два). Реле РТМ для ПРК исполнений У1 и Т1 выпускаются на следующие уставки, А: при постоянном токе 110 В — 5, при 220 В — 3,5 или 5, при переменном токе 110 В — 3,5, при 220 В — 5; для приводов ПРК исполнения УХЛ1 — только на 220 В переменного или постоянного тока с уставками 3,5 или 5. Параметры стойкости заземлителей числено равны параметрам стойкости главных ножей. Длительность предельного тока термической стойкости: 4 с — для отделителей 35 кВ; 3 с — для разъединителей на 10, 20, 35, 220 кВ; отделителей на 110, 150, 220 кВ: 2 с — для разъединителей на 330, 500, 750 кВ общесхематического исполнения: 1 с — для заземлителей (разъединителей и отделителей). Обозначение условий эксплуатации. Климатические условия: У — для температур от +40 °C до -45 °C; ХЛ — для температур от +40 °C до -60 °C; УХЛ — для температур от +40 °C до -60 °C; Т — для температур от +45 °C до -10 °C.
Рис. 4.12.5. Схема, поясняющая работу отделителя и короткозамы кател я Условия размещения: 1 — на открытом воздухе; 2 — под навесом; 3 — в закрытых помещениях. Отделители и короткозамыкатели, выпускаемые фирмой «ЭЛВО», представлены в табл. 4.12.7. Совместное применение отделителя и короткозамыкателя на подстанциях, рассчитанных на напряжение 35—220 кВ, позволяет отказаться от установки выключателей высокого напряжения, а также упростить и удешевить подстанции без уменьшения надежности. На рис. 4.12.5 приведена схема, поясняющая совместную работу отделителя ОД и короткозамыкателя КЗ. Защита трансформатора ТР вызывает срабатывание короткозамыкателя КЗ, который создает ток короткого замыкания, на что реагирует защита питающей линии. Линия отключается. В течение бестоковой паузы отключается отделитель ОД. На этом операция вывода из работы поврежденного трансформатора окончена. Остается восстановить схему для питания потребителей П, подключенных к линии. Это выполняет автоматика повторного включения АПВ. Заземлители — однополюсные аппараты, включаемые в нейтраль трансформаторов (в зависимости от режима работы нейтраль трансформаторов может быть заземлена и разземлена). Принцип работы заземлителей аналогичен работе короткозамы Таблица 4.12.7. Отделители и короткозамыкатели. выпускаемые фирмой «ЭЛВО» Тип продукции Краткая техническая характеристика Обозначение ТУ полное время отключения (включения) без го- лоледа, с ток термостойкости, кА амплитуда предельного сквозного тока, кА масса, кг тип комплектующего привода Отделитель ОДЗ-35/630У1 0,45 12,5 80 76 ПР-У1 ТУ16-521.091-75 Короткозамыкатель КРН-35У1 0,1 12,5 42 55 ПРК-1ХЛ1 ТУ16-674 073-86
кателя, но они включаются и выключаются вручную рычажным приводом типа ПРНУ-10. Заземлители различных типов приведены на рис. 4.12.6 и 4.12.7, а их технические характеритстики — в табл. 4.12.8. Технические характеристики заземлителя типа ЗР-10 Номинальное напряжение, кВ..................... 10 Номинальный ток электродинамической стойкости, кА.................................. 51 Время протекания тока термической стойкости (20 кА), с.................. 1 Механическая износостойкость (циклов)..............2000 Габаритные размеры, мм............................ 717x365x282 Рис. 4.12.6. Заземлитель ЗОВ-20: 1 — привод; 2 — вилка; 3 — рычаг; 4 — заземлитель.
Таблица 4.12.8. Заземлители Тип Стойкость, кА Высота, м Масса, кг ZyT, СМ Тип привода электродинамическая (амплитуда) термическая Внутренней установки ЗР-10УЗ 235 90 1 37 1 1 ПЧ-50 ЗР-24УЗ 235 90 42 ПЧ-50 ЗР-35УЗ 235 90 44 | ПЧ-50 Наружной установки ЗОН-1ЮМ-1У1 16 6,3 1,49 101 190 ПРН-11 ЗОН-110М-ПУ1 16 6,3 1,21 72 190 ПРН-11 ЗОН-1ЮМ-1У1 16 6,3 2,0 144 280 ПРН-11 ЗОН-1ЮУ-ПУ1 16 6,3 1,72 115 280 ПРН-11 ЗР-ЗЗО-1 160 63 3,81 210 — ПРН-1 ЗР-ЗЗО-2 160 63 3,81 225 — ПРН-1 ЗР-500-1 160 63 4,88 275 — ПРН-1 ЗР-500-2 160 63 4,88 265 — ПРН-1 ЗР-750-1 160 63 6,96 430 — ПРН-1 ЗР-750-2 160 63 6,96 430 — ПРН-1 Примечания: 1. Обозначение типа заземлителя: буквенная часть: 3 — заземлитель, Р — рубящего типа, О — однополюсный, Н — наружной установки, М — модернизированный, У — с усиленной изоляцией (Б по ГОСТ 9920-75); цифровая часть: — номинальное напряжение, кВ; 1, 2, а также I и II — варианты исполнения (1 — размещение на неподвижном контакте подвесного разъединителя, 2 — на трансформаторе тока) У1 и УЗ — исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 и 15543-70. 2. Заземлители 330-750 кВ не имеют собственной опорной изоляции и предназначаются для заземления неподвижных контактов подвесных разъединителей. Заземлители ПО кВ предназначены для заземления нейтралей силовых трансформаторов и имеют собственную опорную изоляцию. 3. Допустимая продолжительность протекания тока термической стойкости для заземлителей ЗР — 1с, для ЗОН — 3 с 4. Допустимое тяжение провода для заземлителей ЗОН — 784 Н. В комплекты поставки заземлителя входят: • заземлитель; • паспорт; • техническое описание и инструкция по эксплуатации. Для поддержания и крепления токоведущих частей разъединителей, отделителей и короткозамыкателей наружной установки используются опорно-штыревые и опорно-стержневые изоляторы. Последние изготавливаются цельными для напряжений до ПО кВ включительно Для аппаратов напряжением выше ПО кВ колонки набирают из штыревых или стержневых изоляторов, устанавливаемых друг на друга
Рис. 4.12.7. Заземлитель типа ЗР-10 Надежность работы изоляторов определяется их электрической и механической прочностью. Они не должны терять изоляционных свойств при изменяющихся атмосферных условиях (тумане, дожде, снеге, гололеде) и должны выдерживать воздействие рабочих ударных нагрузок, электродинамических сил, тяжений проводов. В электрическом отношении опорно-стержневые изоляторы весьма надежны и электрическим испытаниям в эксплуатации не подвергаются. Механическую прочность опорно-стержневых изоляторов разъединителей и отделителей напряжением 35-220 кВ проверяют испытаниями на изгиб. Испытания изоляторов 35—110 кВ производят путем стягивания двух изоляторов одного полюса аппарата при развернутом на 180° положении полуножей, так как изгибающее усилие при включении действует в сторону ошиновки. Заземлители рубящего типа ЗР-ЗЗО-УХЛ1/ЗР-5ОО-УХЛ1/ЗР-75О-УХЛ1 Технические характеристики заземлителей рубящего типа: Предельный сквозной ток (амплитуда), кА..........160 /тер, кА/время протекания /тер, с................65/1 Масса, кг, не более..............................210/275/4
4.13. Выключатели высокого напряжения 4.13.1. Включатели 6—1150 кВ Выключатели высокого напряжения служат для коммутации электрических цепей во всех эксплуатационных режимах: включения и отключения токов нагрузки, токов намагничивания трансформаторов и зарядных токов линий и шин, отключения КЗ, а также при изменениях схем электрических установок. Каждый режим работы имеет свои особенности, определяемые параметрами электрической цепи, в которой установлен выключатель. Тяжелым режимом работы является отключение тока КЗ, когда выключатель подвергается воздействию значительных электродинамических сил и высоких температур. Отключение сравнительно малых токов намагничивания и зарядных токов линий имеет свои особенности, связанные с возникновением опасных коммутационных перенапряжений, утяжеляющих работу выключателей. Требования, предъявляемые к выключателям во всех режимах работы, следующие: • надежное отключение любых токов в пределах номинальных значений, • быстродействие при отключении, т.е. гашение дуги в возможно меньший промежуток времени, что вызвано необходимостью сохранения устойчивости параллельной работы станций при КЗ; • пригодность для автоматического повторного включения после отключения электрической цепи защитой; • взрыве- и пожаробезопасность; • удобство обслуживания. Для оперативного обслуживания необходимо, чтобы каждый выключатель или его привод имел хорошо видимый и безотказно работающий указатель положения («Включено», «Отключено»). Если выключатель не имеет открытых контактов и его привод отделен стенкой от выключателя, то указатель должен быть и на выключателе, и на приводе. На подстанциях применяют выключатели разных типов и конструкций. В них заложены различные принципы гашения дуги и используются различные дугогасящие среды (трансформаторное масло, сжатый воздух, элегаз, твердые газогенерирующие материалы и т.д.). Однако преимущественное распространение получили масляные баковые выключатели с большим объемом масла, маломасляные выключатели с малым объемом масла и воздушные выключатели. Перспективны элегазовые и вакуумные выключатели. Основными конструкционными частями выключателей всех типов являются токопроводящие и контактные системы с дугогасительными устройствами.
Для отключения электрических цепей с большими силами токов созданы отключающие аппараты, имеющие следующие дугогасящие устройства: • газового дутья, у которых в дуговой канал поступает воздух извне или же образуется газ (за счет энергии самой дуги под действием ее температуры) из минерального масла, из органического стекла, из фибры гасительной камеры и проходит через дугу, что и приводит к ее погашению; • с узкой щелью, в которых дуга с помощью магнитного дутья втягивается в узкую щель, стенки которой создаются из изолированного материала: на стенках щели происходят нейтрализация зарядов, охлаждение дуги и ее гашение; • с разделением дуги на короткие дуги, в которых возникает падение напряжения около электродов на каждом коротком участке дуги, из-за чего энергия, выделяющаяся в дуге, оказывается недостаточной для ее горения. В наиболее мощных аппаратах включения-отключения цепей высокого напряжения (в масляных и воздушных выключателях) применяются дугогасящие устройства, действующие по принципу газового дутья. В их дугогасительных камерах газовое дутье создает перемешивание неионизирован-ного газа с ионизированными частицами Это охлаждает дугу, снижает термоионизацию, что приводит к гашению дуги в момент прохождения тока через нулевое значение. 4.13.2. Основные параметры силовых выключателей Номинальный ток 1КОМ — наибольший ток (действующее значение), который аппарат способен длительно проводить при заданном номинальном напряжении, номинальной частоте и номинальной температуре воздуха, при этом температура частей аппарата не должна превышать допускаемую, установленную для длительной работы. Номинальное напряжение UKOM — линейное напряжение трехфазной системы, в которой аппарат предназначен работать. Если выключатель может использоваться для различных классов напряжения, то за номинальное принимается наивысшее номинальное напряжение. Для компенсации падения напряжения на источниках энергии (генераторах, трансформаторах) напряжение поднимается на 5... 15% относительно номинального значения. Каждый класс напряжения имеет свое наибольшее рабочее напряжение (7„.р: t/ном, кВ ^н.р> кВ 6 10 15 20 7,2 12 17,5 24 40,5
Номинальный ток отключения Io нои — наибольший ток короткого замыкания (действующее значение периодической составляющей), который выключатель способен отключить при напряжении, равном наибольшему рабочему напряжению при заданных условиях восстановления напряжения и заданном цикле операций. Ток отключения состоит из периодической и апериодической слагающих и меняется по действующему значению. Номинальный ток отключения определяется действующим значением периодической составляющей в момент расхождения контактов (м.р.к.). Апериодическая составляющая тока короткого замыкания определяется в момент времени м.р.к. и оценивается параметром Р, равным отношению апериодической составляющей тока к амплитуде периодической в момент расхождения контактов. Под циклом операций понимают перечень коммутационных операций, который обязан совершить аппарат. Так, для выключателей, допускающих автоматическое повторное включение (АПВ), должны быть обеспечены циклы: 1) О — tm — ОВ — 180с — ВО и 2) О — 180 с — ВО —180 <• — ВО. Номинальная мощность отключения — произведение номинального тока отключения на номинальное напряжение и на последний множитель для трехфазных выключателей — л'З. Стойкость при сквозных токах короткого замыкания характеризуется токами термической стойкости Ц при заданном времени С и термодинамической стойкости /д. Для аппаратов, имеющих разъемные контакты, вводится понятие тока сквозной стойкости (термической и динамической). Ток сквозной стойкости — это ток, который может пропускать через себя токоведущий контур аппарата при полностью выключенном положении, когда нажатие контактов номинальное. Ток термической стойкости связан с номинальным током отключения неравенством Лесном (4.13.1) При протекании тока /т в течение времени температура токоведущих частей не должна превышать допустимую для кратковременного режима работы Ток электродинамической стойкости определяется амплитудным значением ударного тока. Этот ток связан с током отключения неравенством: /у > 1,8л/2 Д ном = 2,55/о ном. (4.13.2) Номинальный ток включения — ток короткого замыкания, который выключатель с соответствующим ему приводом способен отключить без приваривания контактов и других повреждений при напряжении сети (7нр. и
при полном цикле операций. Ток включения определяется как его амплитудой (4кл=72 1о ном), так и начальным действующим значением периодической слагающей /о.ном). Собственное время отключения выключателя с приводом — промежуток времени с момента подачи команды на отключение до момента начала расхождения дугогасительных контактов. Время отключения выключателя с приводом — промежуток времени от момента подачи команды на отключение до момента погасания дуги во всех полюсах. Время включения (до возникновения тока в цепи) выключателя с приводом — промежуток времени от момента подачи команды на включение до момента пробоя промежутка между сближающимися контактами при номинальном напряжении в сети Бестоковая пауза выключателя при автоматическом повторном включении — промежуток времени от момента погасания дуги во всех полюсах выключателя до момента возобновления тока в каком-либо полюсе выключателя. В табл. 4.13.1 приведены основные технические данные выключателей, в табл. 4.13.2. номинальные напряжения, токи и мощности отключения выключателей различных типов, в табл. 4.13.3. — общие требования, а в табл. 4Д3.4. — их сравнительные характеристики. технические данные выключателей Таблица 4.13.1. Основные высокого напряжения. Тип выключателя Конструкция Номинальное напряжение UK, кВ Номинальный ток Iw А Тип привода ВМП-10 Маломасляный подвесного исполнения 10 630... 1500 ПЭ ВМПП-10 То же 10 63... 1600 пп ВМПЗ-10 10 630...3200 пэв ВМГ-10 Маломасляный 10 630... 1000 пп,пэ МКП-35 Масляный баковый 35 1000 шпэ С-35 То же 35 630...3200 ШПЭ,ПП,ШПВ ВМК-35 Маломасляный колонковый 35 630... 1000 пэ,пв ВВУ-35 Воздушный 35 2000, 3200 пв ВВУ-11О Воздушный с усиленной изоляцией 110 2000 пв МКП-110 Масляный баковый 110 630... 1000 шпэ
Таблица 4.13.2. Номинальные напряжения, токи и мощности отключения-выключения выключателей различных типов Род дугогасяшей среды Способ гашения дуги Тип дугогасящего устройства Тип выключателя Пном, кВ, не более ^Ном» А, не более | /оном, кА, не более ^о.ном> мВ.А, не более Масло В простом разрыве Отсутствует Масляные баковые выключатели 10 1500 8,7 150 В продольных или поперечных потоках продуктов разложения масла Камеры с поперечным или продольным автодутьем Масляные горшковые 10 6000 100 3500 Твердое газогенерирующее вещество Продольное или поперечное дутье продуктов разложения твердых газогенерирующих веществ Камеры с поперечным или продольным автодутьем Автогазовые выключатели 10 600 17 300 Сжатый воздух В продольном или поперечном потоке сжатого воздуха Камеры продольного и поперечного дутья Воздушные (газонапорные) 35 1600 10 25000 Воздух и охлаждающие поверхности Перемещение ствола дуги магнитным полем и охлаждение в узких щелях камеры Лабиринтнощелевые камеры Электромагнитные 15 2000 29 750 Камеры с керамическими перегородками 15 2000 38 1000 Шестифтористая сера — элегаз Охлаждение дуги в потоке элегаза Камеры продольного или поперечного дутья Элегазовые 10 35 3500 1000 20 10 1000 630 Вакуум (остаточное давление 10’7 1(Г10 Па) В простом разрыве Вакуумные дугогасительные устройства Вакуумные выключатели 10 35 3200 1250 31,5 20,0 1000 1000 Оборудование подстанций и электрических сетей
Таблица 4.13.3. Общие требования к выключателям по ГОСТ 687—78 Длина пути утечки изоляции (ГОСТ 9920-75) Пном, кВ 3 6 10 15 20 35 /ут, см, для изоляции категории А Б 6 9 12 18 20 30 30 45 40 62 70 105 Расчетная скорость ветра, м /с При гололеде с толщиной стенки до 20 мм Без гололеда 15 20 Тяжение проводов в горизонталь- t/H0M кВ <35 Тяжение, Н 500 Механическая износостойкость (количество циклов «включение — произвольная пауза — отключение») Выключатели на напряжение 6, 10, 15, 20 и 35 кВ с /‘соответственно не более 80; 50; 31,5; 25; 12,5 кА Остальные выключатели до 35 кВ 2000 1000 Стойкость при сквозных токах Ток электродинамической стойкости (наибольший ток) /ди„ Ток термической стойкости /т 2,55/0 >/о КЗ Время протекания тока Ц, с для 17НОМ<35 кВ 1 или 3 Начальное действующее значение периодической составляющей тока включения >4) Нормированная бестоковая пауза, с при АПВ при БАПВ 0,3...1,2 0,3 Коммутационная износостойкость, число операций от-ключения (числитель — воздушные выключатели, знаменатель — масляные), п Для выключателей без АПВ 5 Для выключателей с АПВ /0, кА <20 21 и 31,5 40 50 63 Диапазон отключаемых токов от 60 до 100% /0 от 30 до 60%/0 20/10 40/25 18/7 36/18 15/6 34/15 6/6 12/15 6/6 12/15 4.13. Выключателе высокого напряжения
Продолжение табл. 4.13.3 Разновременность разных полюсов При отключении 0,01 с При включении выключателя с полюсами функционально независимыми По стандартам на конкретные выключатели функционально зависимыми 0,01 с Диапазон нормированных рабочих напряжений приводов, % U,„M Зависимого (прямого) дей-ствия постоянного тока включение 85...110 отключение 70...100 Включающие электромагниты независимого (косвенного) дей ствия 80...110 Отключающие электромагниты переменного тока или питающиеся от выпрямителей 65...12O Электродвигатели индивидуального компрессора или натяжения пружин при постоянном токе 85...110 при переменном токе 80... 100 Нормированный диапазон рабочих давлений пневматических приводов Рраб Питание привода от общего с выключателем резервуара сжатого воздуха с Рном Для циклов О-В и О—В—О Рт МПа 0,6 1,0 1,5 2,0 2,6 3,2 4,0 5,0 пределы Рра6, МПа нижний 0,55 0,95 1,4 1,9 2,5 3,1 3,9 4,9 верхний 0,65 1,05 1,6 2,1 2,7 3,3 4,1 5,1 Для операций В и О и цикла В — О (выключатель без АПВ) Не более нижнего нормированного предела Рра6 (см. выше) Для операций О (выключатель с АПВ) При значении давления, остающегося в резервуаре после одного цикла О — /6т — В, выполненного при нижнем нормированном пределе Pvm Остальные схемы питаний привода 85... 105% Рт * /о — паспортное значение тока КЗ выключателя, кА. Оборудование подстанций и электрических сетей
Примечанияк табл. 4.13.3: 1. В таблице приведены только основные из требований ГОСТ 687-78* Е. 2. Требования к электрической прочности изоляции определяются ГОСТ 1516.1-76 (для выключателей на номинальные напряжения до 500 кВ включительно). 3. Воздействие климатических факторов внешней среды регламентируется ГОСТ 15150-69 и 15543-70. Категории размещения выключателей по ГОСТ 15150-69* принимаются 3 и 4 при установке в помещении, 1 при отсутствии дополнительной защиты выключателя и 2 при установке выключателя в металлической оболочке комплектного РУ. 4. Длина пути утечки изоляции, расчетная скорость ветра и тяжение проводов нормируются только для выключателей категории размещения 1. 5. Переходное восстанавливающееся напряжение — см. п.3.6.3 ГОСТ 687-78. Таблица 4.13.4. Сравнительные характеристики выключателей 6-35 кВ в зависимости от их типов и способов гашения дуги Тип выключателя Основные преимущества Основные недостатки Малообъемные масляные выключатели 10 и 35 кВ • Небольшое количество масла. • Относительно малая общая масса. • Простота конструкции. • Относительно самая низкая стоимость. • Пригодность для КРУ внутренней и наружной установки. • Большая часть узлов унифицирована в серии. • Взрыво- и пожароопасность. • Сложность при необходимости осуществления многократных мгновенных АПВ. • Трудность осуществления подогрева масла. • Необходимость в периодическом контроле, доливке и относительно частой замене масла в дугогасительных полюсах. • Непригодность для работы с частыми операциями. • Относительно большой износ дугогасительных контактов. Электромагнитные выключатели 6 и 10 кВ • Полная взрыво- и пожаробезопасность • Весьма малый износ дугогасительных контактов и рабочих элементов дугогасителя. • Пригодность для работы в условиях весьма частых отключений. • Относительно высокая отключающая способность • Относительно сложная конструкция дугогасительного устройства с системой магнитного дутья. • Ограниченный верхний предел номинального напряжения. • Ограниченная пригодность для наружных установок Вакуумные выключатели • Полная взрыво- и пожаробезопасность. • Возможность осуществления сверхбыстродействия и приме-ненищдля работы в любых цик- • Надежное отключение емкостных токов холостых линий. • Относительно малая масса. • Относительно малые габариты. • Относительно малая мощность привода • Легкая замена дугогасителя. • Простота эксплуатации • Относительно ограниченный верхний предел величины отключаемого тока. • Возможные коммутационные перенапряжения при отключении малых индуктивных емкостных токов
4.13.3. Механический и коммутационный ресурс выключателей При решении вопросов выбора схем распределительных устройств, выключателей, планирования их ремонтов, построения систем диагностики необходимо знать механический и коммутационный ресурс выключателей. Механический ресурс характеризуется числом циклов «включение — произвольная пауза — отключение», выполняемых без тока в главной цепи выключателя. Коммутационный ресурс определяется допустимым для выключателя без осмотра и ремонта дугогасительного устройства суммарным числом операций включения и отключения при нагрузочных токах и токах к. з. Предельным значением ресурса является нормируемая износостойкость. Источником информации о механической и коммутационной износостойкости выключателей могут быть стандарты, каталоги и инструкции по эксплуатации на конкретные типы выключателей. В настоящее время данные об износостойкости выключателей недостаточно систематизированы, не выявлены функциональные связи износостойкости с отключаемым током выключателя. Практический интерес представляет соотношение механической и коммутационной износостойкости выключателей разных видов, напряжений и параметров. Анализ источников информации позволил систематизировать данные о механической износостойкости и представить их в виде единой таблицы (табл. 4.13.5.) Следует отметить, что данные ГОСТ обычно являются нижней границей нормированных циклов. Из табл. 4.13.5. видно, что наиболее износостойкие — вакуумные выключатели, далее следуют элегазовые и маломасляные. Для воздушных, масляных баковых и электромагнитных выключателей показатели износостойкости, определяемые стандартом фактически соответствуют их верхней границе. Значение ресурса по механической стойкости выключателей следует выбирать из следующего ряда циклов: 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 10000. Для элегазовых выключателей принимается ресурс по механической стойкости не менее 3000 циклов. Для характеристики коммутационной износостойкости в зарубежной практике используют аналитические зависимости. Так, расчет гарантированного для выключателей числа коммутаций п различных токов к.з. производится по выражению (4.13.3) 7ОТКЛ.НОМ где Аугкл= т °ткл — гарантированный ток отключения (в долях номиналь-^откл.ном
Таблица 4.13.5. Механическая износостойкость силовых выключателей Выключатели 17ном, кВ 7Ном, А 4ткп НРМ, кА Механическая износостойкость (число циклов «включения—отключения») Вакуумные Маломасляные Воздушные Элегазовые Электромагнитные 10; 35 ю, ПО; 220 35-750 10 6-10 630...2500 630... 1600; 1250; 2000 2000; 4000 1000... 1600 1600; 2500; 3150 10; 12,5; 20; 31,5 20; 31,5; 25, 40 31,5...63 20 40 2 • 104...6 • 104** 2000*...2500**; 5300* 1000* 2000...2900 2000** *, ** — источники информации: соответственно ГОСТ 687-78 и каталоги ного тока отключения выключателя /откл нон); параметр К обычно принимается равным 10. Применяется также более сложное эмпирическое выражение (4.13.4) где N — допустимое (без ремонта) число отключений номинального тока отключения выключателя; /откл — значение многократно отключаемого тока, к.з.; а — показатель степени, зависящий от типа выключателя: для электромагнитного — 3, элегазового — 2,5, вакуумного — 2, маломасляного — 1,5 В отечественной практике указанные выше или аналогичные зависимости в настоящее время не используются. Как правило, заводы-изготовители приводят гарантированное число циклов отключения и включений с незначительным запасом, с градацией по отключаемому току (30...60)% и (60... 100)% /откл ним-Данные ОРГРЭС с более широкой градацией по отключаемому току (25, 50, 75, 100% номинального тока отключения) представлены в табл, 4.13.6. Допустимое для каждого полюса выключателя без осмотра и ремонта дугогасительного устройства число операций при токах к.з. и нагрузочных токах должно нормироваться в стандартах на выключатели конкретных типов и составлять: а) при токах к.з. в диапазоне (60... 100)% /откл ном — не менее числа операций отключения, выбранных для уровня А или Б по табл. 4.13.7. б) при токах к.з. в диапазоне (30...60)% /откл ном — не менее числа операций отключения, большего в 1,7 раза числа операций отключения, нормированного по п. а).
Таблица 4.13.6. Число отключений выключателя в зависимости от силы отключаемого тока Тип выключателей кВ Допускаемое количество отключений в зависимости от отключаемого тока к. з. (в процентах от /откл но ) 25 50 75 100 ВМГ-133, МГГ-10, МГГ-20, МГ-10, МГ-5, ВМП-14, ВМ-16, ВМ-22, ВМ-23, ВМП-10, ВМБ-10, ВМ-35, ВМД-35, МКП-35 6-35 8 6 4 2 Воздушные выключатели всех типов отечественного изготовления 35 20 15 12...13 10 Для построения необходимых для расчета аналитических зависимостей этих данных, однако, недостаточно. Для некоторых серий выключателей (например, ВМТ, ВВБ, ВВБК) заводы-изготовители в инструкциях по эксплуатации дают графические зависимости числа гарантированных отключений от отключаемого тока ^к.з., которые позволяют получить аналитическую зависимость пк = / (у ). Анализ пяти отображающих функций: линейной п = А + В/*ткп, гиперболической п = А + В / /*ткл, степенной п = ел/*®кл экспоненциальной п=е^еЪ1та, логарифмической п = А + В/n/*ткл, методом наименьших квадратов показал, что имеющиеся данные хорошо описываются гиперболической зависимостью где А, В — коэффициенты. При /откл = \п=А+В. В случае отсутствия данных, необходимых для определения искомых коэффициентов гиперболической зависимости, целесообразно использовать выражение (4.13.5.) которое также достаточно хорошо описывает эксплуатационные данные.
Таблица 4.13.7. Зависимость числа отключений выключателя от отключаемого тока Выключатели Наименьшее допустимое число операций отключения при токах в диапазоне (60... 100)% /откл ном при значениях /откл ном, кА Уровень до 20 20-31,5 40 50 63 Воздушные 10 8 7 4 4 А Масляные 7 5 4 4 4 Элегазовые 30 25 20 18 10 Б Воздушные 20 18 15 10 6 Масляные 10 7 6 6 6 Вакуумные 30 25 20 18 10 4.13.4. Выбор электротехнического оборудования Выбор электротехнического оборудования по режиму к.з. выполняют в соответствии с требованиями, изложенными в табл. 4.13.8. Выбор аппаратов по коммутационной способности. Выключатели выше 1000 В: • по отключающей способности с учетом параметров восстанавливающегося напряжения; • по включающей способности. При этом выключатели генераторов, установленные на стороне генераторного напряжения, проверяются только на несинхронное включение в условиях противофазы. Предохранители: по отключающей способности. При этом в качестве расчетного тока следует принимать действующее значение периодической составляющей начального тока к.з. без учета токоограничивающей способности предохранителей. Выключатели нагрузки и короткозамыкатели: по предельно допустимому току, возникающему при включении на к.з. Отделители и разъединители: проверка по коммутационной способности при к.з. не требуется. При использовании отделителей и разъединителей для отключения — включения ненагруженных линий, ненагруженных трансформаторов или уравнительных токов параллельных цепей отделители и разъединители следует проверять по режиму такого отключения — включения.
Таблица 4.13.8. Выбор и проверка оборудования по режиму КЗ Наименование оборудования Условия выбора и проверки по номинальному напряжению по номинальному току по электродинамической стойкости по термической стойкости предельно отключаемый ток допускаемая мощность отключения Выключатели UK0K > Дом—Длит раб Л1 AI /,2/>Пф 4к>/ s.„K>sK Отделители и разъединители — Ц>аб Дом—Длит раб г г IV IV - - Короткозамыкатели Пном & Uраб — F” Г' IV - - Реакторы Оном — Ираб Дом — Длит, раб «max 1'уд — — Трансформаторы тока Ином — Цмб Дом—Длит раб IKOJc‘2es,>L^ — — Предохранители напряжением выше 1 кВ Ином — Прав /ном^Аиит раб — — /отк>/1|3) — *' Кратность тока электродинамической стойкости кшя= — * ^Дом1 *2 Кратность односекундного тока термической стойкости А:тер=уПЕ- Примечание: 1 Трансформаторы напряжения выбираются по номинальному первичному напряжению, типу и схеме соединения, номинальной мощности вторичной обмотки, классу точности (по режиму к.з. не проверяются) 2. В качестве расчетного вида к.з. и расчетной точки к.з. следует принимать вид и точку к.з., для которых аппараты и токоведущие части оказываются в наиболее тяжелых условиях (режимы, не предусмотренные для длительной эксплуатации, не учитываются). 3. По режиму к.з. не проверяются: а) по термической стойкости аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями, независимо от номинального тока и типа, б) по электродинамической стойкости аппараты и проводники, защищенные плавкими предохранителями на номинальный ток до 60 А, бетонные реакторы с хр > 3% 4 На реактированных линиях проводники и аппараты, расположенные до реактора и отделенные от питающих сборочных шин разделяющими перегородками, выбираются по току к з. за реактором. Шинные ответвления от сборных шин до разделяющих перегородок и проходные изоляторы на них выбираются по режиму к.з. на сборочных шинах Выбор реакторов. Индуктивное сопротивление реакторов выбирается по условию ограничения токов к.з. Для выбора индуктивного сопротивления реактора задаются типом выключателя, который должен быть установлен на присоединении. Принимается /отк = /к, откуда (4.13.6)
По току к.з. на шинах подсчитывается сопротивление системы хс, тогда Хр = Хк - хс . По каталогу выбирается реактор с индуктивным сопротивлением, ближайшим к полученному по расчету. Выбор индуктивного сопротивления ветви сдвоенного реактора производится аналогично. Выбранный реактор проверяется по остаточному напряжению на шинах в режиме к.з. за реактором, которое должно быть не меньше 60% номинального: t/OCT=^^-,% (4.13.7) Не проверяют по остаточному напряжению реакторы, включенные в цепи с быстродействующей защитой, секционные реакторы. Фиктивное время полного тока к.з. определяют в соответствии с табл. 4.13.9. Таблица 4.13.9. Определение фиктивного времени Параметры Расчетные формулы Обозначение Действительное время t = t3 + U (4.13.8) ta — время срабатывания защиты; 1тк — время отключения выключателя Коэффициент р' Р (4.13.9) 4" — начальный сверхпереходный ток к.з.; установившейся ток к.з. Фиктивное время полного тока к.з. (ф = ^п+^а (4.13.10) /ф п — для периодической слагающей тока к.з.; (ф а — для апериодической слагающей тока к.з. Примечания 1. При к.з. в удаленной точке и расчете тока к.з. при условии питания от системы неограниченной мощности /’=/„ , тогда р" = 1. 2. Значение £фп определяется по кривым рис. 4.13.1. 3. Приближенно /фа = 0,05 р 2. 4. При t> \ с и расчете тока к.з. при условии питания от системы неограниченной МОЩНОСТИ £ф = /фп 5. При t>5 с /* = Гф5 + (t - 5), где £ф5 — значение фиктивного времени при t ~ 5 с (по кривым рис. 4.13.1)

4.14. Масляные выключатели 6 кВ и выше 4.14.1. Основные сведения Масляные выключатели. В баковых выключателях с большим объемом масла (серий МКП, У, С и др.) масло используется как для гашения дуги, так и для изоляции токопроводящих частей от заземленных конструкций, в маломасляных выключателях серий ВМГ, ВМП, ВМПП, ВМПЭ, ВК, МГГ, ВМК и др. — для гашения дуги и не обязательно для изоляции от земли частей, находящимся под напряжением. Их баки специально изолируются от земли. Выключатели изготавливают с раздельными полюсами. Промышленность выпускает маломасляные выключатели и на напряжение 110-220 кВ серии ВМТ. Отличительной особенностью конструкций этой серии выключателей являются маслонаполненные фарфоровые колонны, каждая из которых состоит из опорного и камерного изоляторов. В камерных изоляторах размещены дугогасительные устройства и механизмы управления. Маслонаполненные колонны герметичны. Надмасляное пространство в них заполнено газом (азотом), находящимся под постоянным давлением (0,5... 1 МПа) Давление создается перед вводом выключателя в работу и сохраняется без пополнения до очередного ремонта. Гашение дуги в масляных выключателях обеспечивается воздействием на нее дугогасящей среды — масла. Процесс сопровождается сильным нагревом, разложением масла и образованием газа в виде газового пузыря (температура газовой смеси в камере выключателя Т (f 800...2500 К) В газовой смеси содержится до 70% водорода, что и определяет высокую дугогасящую способность масла, так как в водороде дугой отдается в десятки раз больше энергии, чем в воздухе. Быстрое нарастание давления в газовом пузыре до значений,, превышающих атмосферное (при отключении тока к.з. давление может достичь 3...8 МПа), способствует эффективной деионизации межконтактного пространства в выключателе. Дуга между расходящимися контактами гаснет в момент прохождения тока через нулевое значение, так как в это время к ней практически не подводится мощность, температура дуги падает, и дуговой промежуток почти теряет проводимость. Однако первое погасание дуги не исключает ее повторного зажигания. Все зависит от двух принципиально отличных друг от друга обстоятельств: скорости нарастания, так называемого восстанавливающегося напряжения, стремящегося пробить промежуток между контактами, и скорости нарастания изолирующих свойств промежутка, препятствующих пробою. Если скорость восстановления напряжения на контактах полюса выключателя окажется выше скорости восстановления изолирующих свойств среды, дуга загорится, и процесс ее гашения повторится. Прекращение процесса зажигания дуги наступит лишь тогда, когда восста
навливающееся напряжение станет недостаточным для пробоя все увеличивающегося промежутка вследствие движения подвижных контактов. В современных масляных выключателях применяются эффективные дугогасящие устройства, ускоряющие восстановление электрической прочности промежутка. Помогают снизить скорость восстановления напряжения в выключателях некоторых типов шунтирующие резисторы, присоединяемые параллельно главным контактам дугогасительных камер. Кроме скорости восстановления напряжения на длительность горения дуги в масляных выключателях влияют следующие факторы: сила тока, отключаемого выключателем; высота слоя масла над контактами, скорость расхождения контактов. Чем больше значение отключаемого тока, тем интенсивнее газообразование и тем успешнее гашение дуги. При отключении небольших токов гашение дуги может затянуться, так как энергии, выделяемой при этом дугой, бывает недостаточно для ее гашения. При отключении токов намагничивания процесс гашения сопровождается возникновением перенапряжений, связанных с обрывом (срезом) тока до момента его естественного прохождения через нуль. Перенапряжения приводят к повторным пробоям. Упомянутые выше шунтирующие резисторы позволяют снизить кратность перенапряжений. Положительную роль они играют и при отключении зарядных токов линий электропередачи Через шунтирующие резисторы разряжается емкость отключаемой линии, благодаря чему напряжение на проводах, созданное остаточным зарядом, понижается. При сниженной амплитуде напряжения, воздействующего на каждый полюс выключателя, уменьшается вероятность повторных пробоев. Высота слоя масла над контактами имеет существенное значение при гашении дуги. Чем больше слой масла, тем больше давление в газовом пузыре, тем интенсивнее процесс деионизации. Вместе с тем высокий уровень масла в баке снижает объем воздушной подушки, что может привести к опасному повышению давления внутри бака и сильному удару масла в крышку. При небольшом слое масла над контактами горючие газы, проходя через него, не успевают охладиться и в результате смешения с кислородом воздуха могут образовать гремучую смесь. Скорость расхождения контактов в выключателе играет важную роль. При высокой скорости движения контактов дуга быстро достигает своей критической длины, при которой восстанавливающееся напряжение оказывается недостаточным для пробоя большого промежутка. Одним из способов увеличения скорости удлинения дуги является увеличение числа последовательных разрывов в каждом полюсе выключателя. Вязкость масла в выключателе отрицательно сказывается на скорости движения контактов. Вязкость увеличивается с понижением температуры масла.
Загустение и загрязнение смазки трущихся частей передаточных механизмов и приводов в значительной степени отражаются на скоростных характеристиках выключателей. В ряде случаев движение контактов может оказаться замедленным или вообще прекратиться, контакты зависнут. При ремонтах необходимо удалять старую смазку в узлах трения и заменять ее новой консистентной незамерзающей смазкой марок ЦИАТИМ-221, ЦИАТИМ-201, ГОИ-54. Принципы гашения дуги в баковых выключателях (в дополнение к сведениям, изложенным в разделе 4.9). Гашение дуги простым разрывом в масле. При размыкании контактов между ними загорается дуга. Под действием высокой температуры масло разлагается и дуга горит в атмосфере газов (водорода и метана). При прохождении тока через нуль она гаснет. После погасания дуги промежуток деионизируется за счет перемешивания горячих и холодных газов. Ввиду малой эффективности этот принцип используется только в выключателях 6-10 кВ и при токе отключения не выше 15 кА. Дугогасительные камеры газового автодутья Каждая дугогасительная камера имеет два разрыва, использующих газовое автодутье. После расхождения контактов в каждом разрыве образуется дуга. Под действием высокой температуры дуги масло разлагается, выделяя газ. В камере в течение сотой доли секунды давление возрастает до нескольких мегапаскалей. При открытии телом подвижного контакта дутьевой щели камеры начинается интенсивный обдув дуги выходящими газами. Дуга гаснет при первом проходе тока через нуль после открытия щели. Наличие второй щели обеспечивает надежную работу камеры во всем диапазоне отключаемых токов. Для выравнивания напряжения между камерами и облегчения гашения дуги в емкостных цепях камеры шунтированы резистором с сопротивлением 750 Ом. Отключение тока шунта происходит в свободном разрыве, образующемся между контактом траверсы и внешним контактом камеры. Камеры, использующие газовое автодутье, в настоящее время широко используются в выключателях на все классы напряжений (6...500 кВ) и токи отключения вплоть до 40 кА. Выключатели серий МКП, «Урал» (У) и С (баковые масляные выключатели) на напряжение 35 кВ выпускаются в виде трехполюсного аппарата, каждый полюс которого собран на отдельной крышке и помещен в отдельный бак овальной формы. Все полюсы выключателя механически соединены и управляются общим приводом. Выключатель и привод смонтированы на общем сварном каркасе, к котором} крепится барабан с тросом для подъема и опускания баков с маслом. Выключатель имеет два разрыва на полюс. Подвижные контакты в виде стержней устанавливаются на траверсе, связанной через изоляционную штангу с приводным механизмом на крышке выключателя.
В масляных многообъемных баковых выключателях масло служит для гашения дуги и изоляции токоведущих частей. При напряжении до 10 кВ они имеют один бак, в котором находятся контакты всех трех фаз. Такие выключатели (ВМБ-10, ВМЭ-6, ВМЭ-10, ВС-10) не снабжаются специальными дуто гасительными камерами, поэтому их применяют редко. В более современных баковых масляных выключателях используют дугогасительные камеры с принудительным масляным дутьем, у которых к месту разрыва масло нагнетается с помощью специальных гидравлических механизмов, и магнитным гашением в масле, в которых дуга под действием магнитного поля перемещается в узкие каналы и щели. В настоящее время в эксплуатации находятся баковые выключатели С-35-3200-50 и серии «Урал» (У-35) Масляные выключатели предназначены для работы в различных климатических условиях. В табл. 4.14.1 даны характеристики районов, в которых возможна работа выключателей. Основные достоинства баковых выключателей: простота конструкции, высокая отключающая способность, пригодность для наружной установки, а их недостатки — взрыво- и пожароопасность, необходимость периодического контроля за состоянием и уровнем масла, большой объем масла, что требует Таблица 4.14.1. Характеристики районов РФ и СНГ Макроклиматические районы Характеристика района С умеренным климатом (У) Средняя из ежегодных абсолютных максимумов температура воздуха равна или ниже 40 °C, а средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха равна или выше -45 °C С холодным климатом (ХЛ) Средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха ниже -45 °C С умеренным и холодным климатом (УХЛ) Средняя из ежегодных абсолютных максимумов температура воздуха равна или ниже 40 °C, а средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха ниже -45 °C С влажным тропическим климатом (ТВ) Сочетание температуры, равной или выше 20 °C, и относительной влажности, равной или выше 80%, наблюдается примерно 12 ч в сутки или более за непрерывный период от 2 до 12 мес. С сухим тропическим климатом (ТС) Средняя из ежегодных абсолютных максимумов температура воздуха 40 °C и районы, которые не относятся к районам с влажным тропическим климатом Примечания: 1. Устройства, которые могут использоваться одновременно для всех районов (общеклиматическое исполнение), обозначаются символом О, а для районов с сухим и влажным тропическим климатом Т. 2. Исполнения ТВ, ТС и Т могут быть обозначены термином «тропическое исполнение».
значительных затрат времени на его замену, непригодность для установки внутри помещений и для АПВ, большой расход металла, большие габариты и масса, неудобство перевозки, монтажа и наладки. 4.14.2. Выключатели типа ВМ Под крышкой бака раз- Рис. 4.14.1. Устройство многообъемного выключателя {пояснения в тексте) Выключатели с большим объемом масла имеют литую массивную крышку, на которой смонтированы фарфоровые вводы (проходные изоляторы). Приводной механизм у выключателей ВМ-14 расположен над крышкой, у выключателей ВМ-16, ВМ-22 и ВМБ-10 — под крышкой. У выключателей ВМ-14 и ВМ-16 бак прямоугольный, у выключателей ВМБ-10 и ВМ-22 — круглый. Многообъемный (баковый) масляный выключатель без специального устройства для гашения дуги (рис. 4.14.1) выполняют в виде стального бака 17, залитого трансформаторным маслом 15. В нижней части бака, изолированного внутри специальной фанерой 14, имеется маслоспускной кран 16. Уровень масла контролируется указательной трубкой 13. Бак крепится к чугунной крышке 10 с помощью фланца 12 и болтов 11. Проходные изоляторы 9 с токоведущими стержнями, на концах которых укреплены неподвижные контакты 3, пропущены внутрь бака. ~ мещается буферное воздушное пространство 6, из которого воздух отводится в газоотводную трубу 5. Включается и отключается масляный выключатель приводом, воздействующим на вал выключателя 8. При включении вал выключателя поворачивается по часовой стрелке и через систему, состоящую из кривошипно-шатунного механизма с тягами 7, 20, 19 и направляющей 21, поднимает контактную траверсу 23, на которой укреплены подвижные контакты 1 трех фаз выключателя. Подвижные контакты замыкают ся с неподвижными, укрепленными на концах токоведущих частей проходных изоляторов. При этом отключающая
пружина 18 сжимается, и во включенном положении выключатель удерживается механической защелкой привода. При отключении привод смещает защелку. Под действием отключающих пружин и подвижных контактов металлической траверсы 23 и штанги 22 последняя перемещается вниз, и контакты выключателя 3 и 1 расходятся Между ними возникает дуга, а вокруг нее газовый пузырь 2, состоящий из продуктов разложения масла (70% водорода, 20% этилена). Давление в газовом пузыре составляет 0,2...0,4 МПа. Водород обладает большой теп-ловодностью и высокой электрической прочностью, что используется для гашения дуги. Образующиеся газы проходят через слой масла и выходят в буферное пространство — верхнюю часть бака, не заполненную маслом. Газы, проходя слой масла, должны охладиться, иначе возможны их быстрый прорыв (если объем масла будет малый) и образование в буферном пространстве гремучей смеси при соединении водорода и кислорода. При слишком большом объеме масла может произойти его выброс из бака через трубку 4. Поэтому необходимо постоянно контролировать уровень и качество масла, а также чистоту поверхности проходных изоляторов, на которых могут скапливаться раскаленные частицы угля и металла, образующиеся при выключении. Дуга восстанавливается и гаснет несколько раз, поэтому время выключения многообъемных выключателей продолжительно (0,15...0,2 с). Это — один из основных недостатков выключателей, ограничивающих их применение в установках небольшой мощности при напряжении до 6 кВ К недостаткам относится также пожароопасность из-за большого объема масла. Многообъемные масляные выключатели со специальными устройствами для гашения дуги применяют для ускорения процесса гашения дуги, повышения предельно отключаемой мощности. Отечественная промышленность выпускала для напряжения би 10 кВ баковые масляные выключатели ВМБ-10 и ВМЭ—6-50, в которых применен простейший способ гашения дуги — двухкратный разрыв контактов в баке с маслом без применения специальных устройств (дугогасительных камер). Выключатели ВМБ-10 (рис. 4.14.2) имеют номинальные токи 200, 400 и 600 А и предназначены для установок небольшой мощности: при напряжении 6... 10 кВ отключают короткие замыкания до 100 МВ-А. Бак 1 выключателя выполнен из листовой стали, и имеет цилиндрическую форму. Снаружи к корпусу бака приварены лапы для крепления его к крышке 10 выключателя, являющиеся одновременно подставками бака. В верхней части бака имеется обод, ниже которого приварен ниппель с закрепленным в нем указателем уровня масла 19. Изоляция 2 стенок бака и междуфазовые перегородки изготовлены из электрокартона. Бак снабжен
Рис. 4.14.2. Баковый масляный выключатель ВМБ-10: 1 — бак, 2 — изоляция бака, 3 — фарфоровые изоляторы; 4 — токоведущий стержень; 5 — прилив; 6 — неподвижный контакт; 7 — винт; 8 — пробка, закрывающая отверстия для заполнения бака маслом; 9 — вал выключателя; 10 — крышка; 11 — вилка для соединения выключателя с приводом, 12 — уплотняющая прокладка; 13 — обод; 14 — пружина; 15 — дно бака; 16 — пробка отверстия для спуска масла; 17 — шпилька; 18 — подвижные контакты; 19 — указатель уровня масла 4.14. Масляные выключатели 6 кВ и выше
устройством для предохранения от взрыва выключателя, оно состоит из отрезков тонкостенных трубок, надетых на шпильки 17, крепящие бак к крышке выключателя. Крышка 10, литая круглая, имеет четыре прилива 5 для крепления выключателя на поддерживающей конструкции. На крышке установлены шесть проходных фарфоровых изоляторов 3, внутри которых пропущены токоведущие стержни 4 и газоотвод. Под крышкой расположен приводной механизм выключателя. В приливы крышки ввернуты стальные шпильки 17. Контакты выключателя торцовые. Подвижные контакты 18 состоят из медных шин с привернутыми съемными наконечниками. Под шиной проложен стальной цоколь П-образной формы, и они закреплены на штанге из изолирующего материала. В средней части шины и цоколя имеются два отверстия, в которые входят шпильки, ввернутые на резьбе в наконечник штанги. На каждую шпильку надето по две пружины 14 (одна внутри другой). Подвижные контакты не имеют жесткого соединения со шпильками и могут перемещаться вдоль них, сжимая пружины. Эти пружины обеспечивают необходимое контактное давление между подвижными и неподвижными контактами. Приводной механизм выключателя преобразует вращательное движение вала в прямолинейное движение подвижных контактов. Выключатель включают поворотом вала в направлении часовой стрелки на 95...98°. На одном конце вала закреплена вилка II для соединения выключателя с приводом, а на другом — стрелка-указатель, показывающая включенное и отключенное положения выключателя. Во включенном положении контакты выключателя удерживаются приводом. Процесс гашения дуги в этих выключателях происходит следующим образом. Электрическая дуга, обладая высокой температурой (до 1200 °К), разлагает и превращает окружающий ее слой масла в газ. Возникают две последовательно включенные дуги, и вокруг каждой из них образуется газовый пузырь. Давление в газовом пузыре достигает 10... 12 атм, вытесняя масло в воздушную подушку между поверхностью масла и крышкой бака. Воздушная подушка занимает 20...30% объема бака и предохраняет выключатель от взрыва при резком повышении уровня масла, вызванного отключением больших токов. При гашении дуги в разрыве большое значение имеет скорость расхождения контактов. Увеличение скорости расхождения контактов приводит к уменьшению длительности горения дуги. Однако повышение скорости работы выключателя требует значительного увеличения мощности механизма выключателя и привода. Нормальная скорость движения подвижного контакта, принятая в современных баковых выключателях, составляет 1...1,5 м/сек при напряжениях 6-10 кВ и мощности отключения до 200 МВ*А.
Рис. 4.14.3. Масляный выключатель типа С-35-630-10: 1 — изолятор; 2 — привод; 3 — корпус выключателя. 4.14.3. Баковые выключатели типов МКП, У, С и другие Выключатель С-35-630-10 (рис. 4.14.3) предназначен для наружных установок напряжением 35 кВ. Выполняется в трех исполнениях: для работы в районах с умеренным климатом, в тропическом с температурой воздуха до 55 °C (ВГ1) и для районов с холодным климатом и температурой воздуха -60 °C (ХЛ1). Каждый полюс выключателя собран на отдельной крышке и помещен в отдельный бак. Все полюсы механически связаны между собой, смонтированы на общем сварном каркасе и управляются одним приводом 2. Крышки трех полюсов соединены между собой, смонтированы в один комплект муфтами, в которых устанавливаются предохранительные клапаны для защиты от повышения давления в баках при длительном горении дуги. К крыш кам полюсов подвешиваются баки, внутренние стенки которых обшиты высокопрочным электрокартоном. Под дном бака установлено устройство подогрева масла при температуре воздуха ниже -15 °C. Рис. 4.14.4. Масляный выключатель серии С-35М. а — общий вид выключателя; б — дугогасительная камера в разрезе 1 — ввод; 2 — крышка; 3 — предохранительный клапан; 4 — газоотвод; 5 — бак
На рис. 4.14.4...4.14.8 и в табл. 4.14.2... 4.14.4 приведены данные о баковых выключателях, широко используемых в РФ. Рис. 4.14.5. Выключатель С-35-3200-50 Рис. 4.14.6. Выключатель МКП-35 в разрезе по полюсу: 1 — приводной механизм; 2, 5 — вводы; 3 — крышка; 4 — трансформатор тока; 6 — труба; 7 — штанга; 8 — дугогасительное устройство; 9 — подвижные контакты
Рис. 4.14.7. Баковый масляный выключатель типа У-110 в разрезе: 1 — ввод; 2 — механизм; 3 — бак; 4 — трансформатор тока; 5 — дугогасительная камера; 6 — шунтирующий резистор; 7 — траверса; 8 — баковая изоляция; 9 — штанга; 10 — направляющее устройство
Рис. 4.14.8. Полюс выключателя У-220: 1 — маслонаполненный ввод; 2 — льдоулавливающее устройство; 3 — устройство для электроподогрева масла; 4 — бак; 5 — траверса с подвижными контактами; 6 — дугогасительное устройство; 7 — направляющее устройство; 8 — изоляция бака; 9 — трансформатор тока; 10 — коробка приводного механизма
Таблица 4.14.2. Масляные баковые выключатели переменного тока напряжением 35 кВ Тип выключателя' Предельный сквозной ток, кА 4-секундная термическая стойкость, кА Собственное время включения с приводом, с Время отключения, с Собственное время отключения с приво- дом, с Минимальная бесто-ковая пауза при АПВ, с Масса, кг Тип привода К О) h m S 3 CM s 2 § S ч к S С-35М-630-10 10 26 10 0,35...0,4 0,08-0,15 0,05...0,12 0,5 1040 230 ШПЭ-12 ПП-67 ВТ-35-800-12,5 12,5 31 12,5 0,34 0,09 ...0,15 0.06...0.12 0,5 1050 300 ШПЭ-11 ВТД-35-800-12,5 1291 ПП-67 МКП-35-1000-25 25 64 25 0,4 0,08 0,05 0,8 3120 800 ШПЭ-31 С-35-3200/2000-50Б 50 127 50 0,7 0,08 0,055 0,7 5180 1040 ШПЭ-38 1В обозначении типа даны номинальное напряжение (кВ), номинальный ток (А), номинальный ток отключения (А). 4.14. Масляные выключатели 6 кВ и выше
Тип выключателя Тип привода Номинальные Габариты, мм Масса, т напряжение, кВ ток, кА ток отключения, кА высота ширина глубина полная 1 । масла । Многообъемные выключатели МКП-35-1000-25 ШПЭ-31 35 1,0 25 3000 2845 1300 3,6 0,8 С-35М-630-10 ШПЭ-12 35 0,6 10 1940 1800 1200 1,16 0,23 С-35-3200/20200-50Б ШПЭ-38 или ШПВ-35 35 3,2 или 2,0 50 2800 3850 1300 5,18 1,04 МКП-11 ОБ-1000/630-20 ШПЭ-33 НО 0,6 или 1,0 20 5040 6200 2360 16,9 8,0 У-110-2000-40 ШПЭ-44 110 2,0 40 4575 6150 2105 20,1 8,0 У-110-2000-50 ШПЭ-46 или ШПВ-46 ПО 2,0 40 4820 6150 2030 16,0 5,7 У-220-1000/2000-25 ШПЭ-44И или ШПВ-45П 220 1,0 или 2,0 25 8100 (7400) 10800 3500 (3150) 51,5 27,0 У-220-2000-40 ШПЭ-46 или ШПВ-46 220 2,0 40 8100 (7400) 10800 3500 । 51,5 27,0 Малообъемные выключатели ВМТ-110Б-20/1000 ППК-2300 ПО 1 '-° 20 3900 4600 4600 | 2,26 0,26 ВМТ-220Б-20/1000 ППК-1800 220 LL 20 5400 7000 4600 ' 7,14 0,84 Оборудование подстанций и электрических
Тип выключателя Допустимая нагрузка выключателей, А, при температуре окружающего воздуха, DC -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 МГГ-10-5000-45УЗ 6500 6400 6350 6300 6100 5800 5700 5650 5600 5500 5400 5300 МГГ-10-4000-45УЗ 4900 4850 4750 4700 4625 4500 4450 4400 4300 4200 4100 4000 МГГ-10-3200-45УЗ 4300 4250 4180 4100 4040 3900 3850 3800 3700 3650 3600 3450 МГГ-10-2000-29 3100 3080 3000 2970 2920 2850 2800 2720 2700 2650 2550 2500 ВМ-35 1000 970 925 905 860 830 805 765 730 705 665 630 МКП-35 1400 1360 1320 1280 1250 1210 1175 1140 1100 1075 1040 1000 МКП-110-3,5 1100 1050 1000 950 925 875 835 800 760 725 675 630 МКП-110-3,5 1000 1050 1100 1150 1185 1235 1275 1310 1360 1400 1450 1500 МКП-220 1575 1535 1490 1435 1380 1335 1280 1225 1175 1125 1065 1020 У-220-10 2500 2450 2400 2370 2320 2280 2240 2190 2135 2075 2050 2000 Примечание. Допустимые токи перегрузки для выключателей серии МГГ с погрешностью 5% могут быть определены по формуле: I = Kt + IKtM, где t — температура окружающего воздуха, °C; К — коэффициент пропорциональности, А/°C. Для выключателей серии МГГ К при О °C принимается равным: -20 при /ном = 6100 А (МГГ-10-5000-45УЗ); -15 при /„„„ = 4625 А (МГГ-10-4000-45УЗ); -14 при /ном = 4040 А (МГГ-10-3200-45УЗ); -12 при = 2920 А (МГГ-10-2000-29). 4.14. Масляные выключатели 6 кВ и выше
4.14.4. Выключатели типа ВМГ с малым объемом масла (горшковые) В отличие от баковых в малообъемных (маломасляных) выключателях трансформаторное масло используется в основном как дугогасительная среда, а изоляция гоковедущих частей обеспечивается с помощью изоляторов и воздуха. Благодаря незначительному объему масла (в десятки и даже сотни раз меньше, чем в многообъемных баковых с такими же характеристиками), а также высокой прочности баков (горшков), их считают менее взрыво- и пожаробезопасными. Баки таких выключателей изготавливают из металла и фарфора. Выключатели с металлическими баками используют в закрытых и комплектных РУ, а с фарфоровыми — на открытых подстанциях. Каждый разрыв цепи в малообъемном выключателе происходит в отдельном баке, в который встроена специальная дугогасительная камера обычно с поперечным дутьем. Ранее применялись выключатели ВМГ-10 (ВМГ-133) (рис. 4.14.9) — трехполюсные аппараты на номинальные токи 630 и 1000 А для работы в закрытых установках 10 кВ. В настоящее время наиболее распространены выключатели ВМП (масляный подвесной) и ВММ (масляный малогабаритный), а также типов ВК, ВГ и ВГГ. Достоинствами маломасляных выключателей являются небольшое количество масла, малая масса, удобный доступ к контактам, унификация многих узлов, а их недостатками — невысокое быстродействие, частая замена масла, малая отключающая способность, взрыво- и пожароопасность. Технические характеристики выключателя ВМГ-133: Номинальное напряжение, кВ......................... 10 Наибольшее рабочее напряжение, кВ... ...........12 Номинальный ток, А........................... ..630 и 1000 Номинальный ток отключения, кА: при 10 кВ................................ . 20 при 6 кВ......... . 20 при 3 кВ............................. . 20 Предельный сквозной ток, кА: амплитудное значение..................... ,.......,.52 начальное эффективное значение периодической составляющей................. 20 Предельный ток термической устойчивости для промежутка времени 4 с, кА.......................20
Ток включения, кА. эффективное значение периодической составляющей.................................20 амплитудное значение....... 52 Собственное время отключения выключателя с приводом ПЭ-111ПП-67, с, не более.............0,1010,12 Собственное время включения выключателя с приводом, с, не более............... . 0,3 Время отключения до погасания дуги с приводом ПЭ-111ПП-67, с, не более... .......0,1210,14 Минимальная бестоковая пауза при АПВ, с.............0,5 Масса выключателя без масла, кг:.......... ......... на 630 А....................................140 на 1000 А.................................. 145 Масса масла, кг................................... 4.5 Рис. 4.14.9. Выключатель типа ВМГ-133: 1 — гибкая связь; 2 — изолятор; 3 — горшок (полюс); 4 — подвижный контакт; 5 — тяга от вала выключателей; 6 — рычаг вала; 7 — вал; 8 — рычаг для тяги привода
Ток включения, кА: эффективное значение периодической составляющей..................... ..20 амплитудное значение...... ..52 Собственное время отключения выключателя с приводом ПЭ-111ПП-67, с, не более..............0,1010,12 Собственное время включения выключателя с приводом, с, не более.............. . 0,3 Время отключения до погасания дуги с приводом ПЭ-111ПП-67, с, не более..... ...0,1210,14 Минимальная бестоковая пауза при АПВ, с.... 0,5 Масса выключателя без масла, кг:.......... .......... на 630 А................................... .140 на 1000 А.... .145 Масса масла, кг... ... 4.5 Рис. 4.14.9. Выключатель типа ВМГ-133: 1 — гибкая связь; 2 — изолятор; 3 — горшок (полюс); 4 — подвижный контакт; 5 — тяга от вала выключателей; 6 — рычаг вала; 7 — вал; 8 — рычаг для тяги привода
Выключатели серии ВМГ-10 (рис. 4.14.10) маломасляные имеют металлический бак, который для выключателей на номинальный ток 1000 А выполнен из латуни, а для выключателей на номинальный ток 630 А — из стали и имеет продольный немагнитный шов. Выключатель имеет съемное дно с неподвижным розеточным контактом. Выключатели на 630 и 1000 А имеют одинаковые токоведущие стержни и розеточные контакты и отличаются размерами колодки и количеством гибких связей (одна на полюс 630 А и две на 1000 А) Применены рычаги из стеклопластика вместо фарфоровых тяг. Выключатели ВМГП-10 предназначены для работы с пружинным приводом типа ППВ-10. Выключатель имеет дугогасительную камеру продольно-поперечного дутья. Изоляция между нижним токоведущим фланцем, на котором установлен неподвижный розеточный контакт, и верхним токоведущим фланцем осуществляется стеклоэпоксидным цилиндром. Подвижный контакт — стержневой. Наконечники стержня и сегментов розеточного контакта облицо- Рис. 4.14.10. Общий вид (а) и схема (б) масляного выключателя горшкового типа ВМГ-10: 1 — рама; 2 — изоляторы; 3 — цилиндры; 4 — контактные стержни; 5 — фарфоровые тяги; б — контактная колодка; 7 — выходной зажим; 8 — пружина; 9 — валик, связанный с приводом; 10 — неподвижный контакт; 11 — металлическая шина; 12 — поперечный канал; 13 — пространство цилиндра, заполненное маслом
ваны дугостойкой металлокерамикой Токосъем со стержня подвижного контакта на верхний токоведущий фланец — роликовый. Места контактирования подвижного и неподвижного контактов покрываются серебром*. 4.14.5. Выключатели типа ВМП-10 Выключатели ВМП-10, ВМП-10П. В закрытых распределительных устройствах применяют маломасляные выключатели ВМП-10, ВМПП-10, ВМПЭ-10 и другие (отличающиеся друг от друга типом привода) для сборных камер КСО, а также ВМП-10К для КРУ. Маломасляные выключатели выпускаются отечественными предприятиями серии ВМП (выключатель масляный подвесной) с встроенным пружинным или электромагнитным приводом (разновидности ВМПП и ВМПЭ), масляные выключатели колонкового типа ВК-10 с пружинным приводом, выключатели масляные горшкового типа ВМГ-10 и др. Сохранившиеся в эксплуатации баковые масляные выключатели в настоящее время вытесняются маломасляными, а теперь уже вакуумными, элегазовыми и др. В сетях применяют выключатели с малым объемом масла ВПМ-10, ВПМП-10, ВМП-10, ВМП-10К, ВМП-10П, ВМПП-10. В маломасляном выключателе отсутствует большой металлический бак. Дугогасительное устройство располагается либо в бачке из изоляционного материала (выключатели серий ВМП, ВМК), либо в металлических бачках небольшого диаметра (выключатели серии МГ). Принцип работы маломасляного выключателя основан на гашении дуги, возникающей при размыкании контактов, потоком газомасляной смеси, образующейся в результате интенсивного разложения трансформаторного масла под действием высокой температуры дуги. Этот поток получает определенное направление в дугогасительном устройстве, размещенном в зоне горения дуги. На рис. 4.14.11 и 4.14.12 представлен широко распространенный выключатель ВМП-10 (£7Н0М = 10 кВ; /о.ном = 20 кА; Р 0>Н0М = 350 МВ-А). Камера собирается из пластин фибры, гетинакса и электроизоляционного картона и стягивается изоляционными шпильками. Камера имеет три щели для гашения дуги. Дутьевой канал идет сначала горизонтально, а потом вертикально. Для ограничения давления при больших токах и создания необходимого давления вблизи нулевого значения тока камера имеет воздушный буфер. Давле- * Если подвижный контакт выключателя ВМГ-133 и ВМГ-10 не имеет металлокеми-ческого покрытия, а ток отключения превышает 5 кА, то операции с ним вручную, находясь вблизи от него, выполнять нельзя — необходимо это выполнять дистанционно.
Рис. 4.14.11. Выключатель типа ВМП-10: 1 — полюс; 2 — опорный изолятор; 3 — рама; 4 — изоляционная тяга; 5 — вал; б — масляный буфер 650 Рис. 4.14.12. Выключатель ВМП-10 с приводом (геометрические размеры)
ние достигает наибольшего значения вблизи максимума тока. Под действием этого давления масло сжимает воздух в буфере. Около нуля тока мощность в дуге и давление резко спадают. Энергия, накопленная в сжатом воздухе буфера, позволяет создать в камере дутье, необходимое для гашения дуги Следует отметить, что в дугогасительных устройствах с автодутьем подъем давления, необходимого для гашения дуги, создается за счет энергии, выделяемой электрической дугой. Поэтому большие токи (примерно от 3 кА до номинального тока отключения) отключаются при малой длине дуги и малом времени ее горения благодаря тому, что энергия, выделяемая дугой, велика. Время горения дуги уменьшается с ростом тока и при номинальном токе отключения составляет 0,01...0,02 с. При малых токах (600...2000 А) энергия, выделяемая дугой, резко уменьшается, длина дуги, при которой она гаснет, увеличивается, длительность горения дуги возрастает до 0,05...0,08 с. Иногда ток в несколько десятков килоампер выключатель отключает легко за 0,01...0,02 с, а ток 600...2000 А индуктивного характера отключить не может. Поэтому при испытаниях обязательно проверяется работа при этих критических токах. Выключатели серии ВМП на номинальные токи до 3200 А и токи отключения 31,5 кА широко применяют в распределительных устройствах 6...10 кВ. При отключении больших токов в них используется интенсивное поперечное дутье. После гашения дуги пары масла и газы попадают в верхнюю часть корпуса, где пары масла конденсируются, а газы выходят наружу через отверстие в крышке. Процесс гашения дуги в камере выключателя ВМП-10 показан на рис. 4.14.13. Для контроля уровня масла в этих выключателях имеется маслоуказа-тель, а для смягчения удара при их выключении и отключении — соответственно масляный и пружинный буферы, расположенные на раме. В табл. 4.14.5 и 4.14.6 приведены дополнительные сведения о выключателях типа ВМП-10. Выключатели типа ВМП-10К. Выключатель ВМП-10К (рис. 4.14.14) изготавливают подвесным колонковым трехполюсным на номинальное напряжение 10 кВ и токи 630, 1000 и 1600 А. Он состоит из трех бачков 1, изготовленных из стеклоэпоксидной смолы и закрепляемых на раме 3 с помощью шести изоляторов 2 с эластичным креплением арматуры. Внутри рамы размещен приводной механизм, связанный с подвижными контактами выключателя изоляционной тягой 4 и главным валом 5. Для снижения динамических нагрузок при отключении выключателя в его конструкции предусмотрен масляный буфер 6, для усиления изоляции между фазами — изоляционные перегородки 9, для заземления рамы — болт 7. Выключатели ВМПП-10 снабжены встроенным пружинным приводом и блоком релейной защиты, а выключатели ВМПЭ-10 — встроенным электромагнитным приводом
Рис. 4.14.13. Процесс гашения дуги в камере выключателя ВМП-10: а — выключатель включен, б — гашение дуги, в — выключатель отключен 1 — крышка выключателя с нижним вводом; 2 — подвижный контакт; 3 — неподвижный контакт, 4 — трансформаторное масло; 5 — воздушная подушка; 6 — дугогасительная камера; 7 — изоляционный цилиндр В дугогасительных приводах электромагнитных выключателей ВЭМ использован принцип гашения дуги в магнитном поле в результате постепенного увеличения ее сопротивления и растягивания в узкой щели между изоляционными стенками из термодугостойкого материала. В вакуумных выключателях использованы герметизированные камеры, из которых откачан воздух, поэтому при размыкании контактов не образуются мощные дуги (глубокий вакуум способствует быстрой диффузии заряженных частиц в окружающее пространство, не ионизируя его). В элегазовых выключателях гашение происходит в среде элегаза, обладающего высокой диэлектрической прочностью и достаточной дугогасительной способностью, а также теплопроводностью (под действием электрической дуги элегаз практически не разлагается). Устройство выключателя ВМПЭ-10. Выключатель смонтирован на сварной раме 3 (рис. 4.14.15), имеющей отверстия для крепления на вертикальной стене. Внутри рамы расположен приводной механизм, состоящий из главного вала 5, отключающих пружин, масляного демпфера 6 и фиксатора включенного положения выключателя На лицевой стороне рамы установлено шесть фарфоровых изоляторов 2 (по два на полюс), на которых крепятся полюса / выключателя. Передача движения главного вала выклю-
Таблица 4.14.5 Технические характеристики выключателей ВМП-10 Тип выключателя Напряжение, кВ Номинальный ток, А | Номинальный ток отключения, кА Предельный сквозной ток, кА Ток термической устойчивости для 4 с, А Ток включения, кА Собственное время отключения выключателя с приводом,с Собственное время включения выключателя с приводом,с Время отключения до I погасания дуги, с Минимальная бестоко-вая пауза при АПВ, с Вес выключателя без масла, кг Вес масла, кг О к 43 к S 2 о я наибольшее рабочее амплитуда эффективное значение периодической составляющей амплитуда эффективное значение пери одической составляющей Г ВМП-10-630-20 630 140 ВМП-10-1000-20 10 11,5 1000 20 52 20 20 52 20 0,1 0,3 0,12 0,5 145 4,5 ВМП-10-1500-20 1500 160 ВМП-10-630-20К 630 140 ВМП-10-1000-20К 10 11,5 1000 20 52 20 20 52 20 0,1 0,3 0,12 0,5 145 4,5 ВМП-1О-15ОО-2ОК 1500 160 ВМП-11-63О-2ОТ 11 12 630 20 52 20 20 52 20 0,1 0,3 0,12 0,5 145 4,5 ВМП-11-1000-20Т 1000 160 ВМП-11-630-20КТ 11 12 630 20 52 20 20 52 20 0,1 0,3 0,12 0,5 145 4,5 ВМП-11-1000-20КТ 1000 160 ВМП-10-1000-20У 10 11.5 1000 20 52 20 20 52 20 0.1 0.3 0.12 0.5 145 4.5 ВМП-1О-63О-2ОКУ 10 11,5 630 20 52 20 20 52 20 0,1 0,3 0,12 0,5 145 4,5 ВМП-10-1000-20КУ 1000 160 ВМП-11-630-20КТУ и 12 630 20 52 20 20 52 20 0,1 0,3 0,12 0,5 145 4,5 4.14. Масляные выключатели 6 кВ и выше
Таблица 4.14.6. Варианты исполнения выключателя типа ВМП-10П Вариант исполнения Число встроенных реле и электромагнитов, шт Реле максимального тока мгновенного действия РТМ Реле максимального тока с выдержкой времени РТВ Токовый электромагнит отключения с питанием от быст-ронасыщающе-гося трансформатора тока ЭОТТ Реле минимального напряжения с выдержкой времени РНВ Электромагнит отключения с питанием от независимого источника оперативного тока ЭОНП ВМП-10П-00000 — — — — — ВМП-10П-11000 2 — — — — ВМП-10П-11100 3 — — — — ВМП-10П-11110 4 — — — — ВМП-10П-11114 4 — — — 1 ВМП-10П-11140 3 — — — 1 ВМП-10П-11160 3 — — 1 — ВМП-10П-11146 3 — — 1 1 ВМП-10П-11220 2 2 — — — ВМП-10П-11222 2 3 — — — ВМП-10П-11224 2 2 — — 1 ВМП-10П-11400 2 — — — 1 ВМП-10П-11600 2 — — 1 — ВМП-10П-11460 2 — — 1 1 ВМП-1ОП-22ООО — 2 — — — ВМП-10П-22200 — 3 — — — ВМП-10П-22240 — 3 — — 1 ВМП-10П-22400 — 2 — — 1 ВМП-10П-40000 — — — — 1 ВМП-10П-45500 — — 2 — 1 ВМП-10П-45550 — — 3 — 1 ВМП-10П-45560 — — 2 1 1 ВМП-10П-46000 — — — 1 1 ВМП-10П-55000 — — 2 — — ВМП-10П-55500 — — 3 — — ВМП-10П-55600 — — 2 1 — ВМП-10П-60000 — — — 1 — ВМП-10П-22600 — 2 — 1 —
Рис. 4.14.14. Выключатели ВМП-10К, ВМП-10КУ, ВМП-ЮКТ, ВМП-ЮКТУ: 1 — полюс; 2 — изолятор; 3 — рама; 4 — изоляционная тяга; 5 — главный вал; б — масляный демпфер; 7 — болт заземления М10; 8 — отверстие М10 с глубиной 25 мм; 9 — междуполюсные изоляционные перегородки
чателя к механизмам полюсов с подвижными контактами осуществляется посредством тяг 4, выполненных из влагостойкого изоляционного материала. На боковых стенках рамы имеются специальные болты 7 для присоединения заземляющих шин. Выключатели, предназначенные для КРУ, имеют уменьшенные габариты по ширине за счет установки междуполюсных изоляционных перегородок 6 и расположения рычага, связывающего выключатель с приводом, в средней части главного вала, который у выключателей для стационарных установок устанавливается сбоку. Каждый полюс выключателя (рис. 4.14.16) состоит из прочного влагостойкого изоляционного цилиндра 3, на концах которого армируются металлические фланцы 2 и 4. На верхнем фланце укреплен корпус 5 из алюминиевого сплава с расположенным внутри него выпрямляющим механизмом, подвижным контактным стержнем 17, роликовым токосъемником и маслоотделителем, корпус закрывается крышкой. В крышку ввинчена пробка маслоналивного отверстия 8, нижний фланец полюса закрывается крышкой /, на которой расположен неподвижный контакт розеточного типа. В крышку ввинчена пробка маслоналивного отверстия, внутри цилиндра над неподвижным контактом установлена дугогасительная камера 21. Цилиндр снабжен указателем уровня масла 22, наконечники контактов (контактных стержней) и верхние торцы ламелей неподвижных контактов имеют облицовку из дугостойкой металлокерамики. Дугогасительная камера поперечного дутья состоит из пакета изоляционных пластин, стянутых изоляционными шпильками. В нижней части камеры расположены один над другим поперечные дутьевые каналы, а в верхней — масляные «карманы». Поперечные дутьевые каналы имеют раздельные выходы, направленные кверху. Большие и средние токи гасятся дутьем в поперечных каналах, а малые токи, если они не будут погашены в каналах, гасятся с помощью дутья в масляных «карманах». Выключатели всех типов максимально унифицированы. По номинальному току они отличаются сечением токопровода и размерами выводов. Процесс гашения дуги в выключателях типа ВМПЭ (рис. 4.14.17.) происходит следующим образом: на концах изоляционного цилиндра укреплены металлические фланцы, внутри которых смонтированы шарнирный (выпрямляющий) механизм, подвижный контакт (его точный вертикальный ход обеспечивается направляющей колодкой), токосъемные ролики (в верхнем фланце), перемещающиеся по направляющим стержням, неподвижный розеточный контакт (в нижнем фланце). При движении подвижного контакта вверх между ним и неподвижным контактом образуется электрическая дуга, в результате чего повышается давление в нижней части цилиндра и перемещается часть масла в дугогасительную камеру состоящую из набора
670 А В Тип выключателя Размеры, мм Поз. 8 11 /2 ВМПЭ-10-630-20УЗ 30 66 М12х40 ВМПЭ-10-1000-20УЗ ВМПЭ-10-1600-20УЗ 40 96 М16х40 ВМПЭ-10-1600-31,5УЗ 30 66 М12х40 ВМПЭ-10-1000-31.5УЗ ВМПЭ-10-1600-31,5УЗ ВМПЭ-11-630-20ТЗ ВМПЭ-11-1250-20ТЗ ВМПЭ-11 -630-31.5ТЗ ВМПЭ 11-1250-31,5ТЗ 40 96 М16х40 Рис. 4.14.15. Общий вид и габаритно-установочные размеры выключателя ВМПЭ: 1 — полюс; 2 — изолятор; 3 — рама; 4 — изоляционная тяга; 5 — вал; 6 — межполюсная перегородка; 7 — опорный болт; 8 — болт
Рис. 4.14.16. Полюс выключателя ВМПП-10: 1 — крышка нижняя; 2 — фланец нижний; 3 — цилиндр; 4 — фланец верхний; 5 — корпус; 6 — головка; 7 — крышка верхняя; 8 — пробка маслоналивного отверстия; 9 — клапан; 10 — подшипник; 11 — буфер; 12 — рычаг механизма внутренний; 13 — уплотнение; 14 — вал механизма; 15 — механизм; 16 — рычаг механизма наружный; 17— стержень направляющий; 18 — токоотводы; 19 — втулка; 20 — планка; 21 — камера дугогасительная; 22 — маслоуказатель; 23 — цилиндр распорный; 24 — стержень подвижный; 25 — серьга; 26 — пружина
Рис. 4.14.17 Выключатель ВМПЭ-35-1000-16-У2: 1 — рама со встроенным электромагнитным приводом и контактором; 2 — полюс; 3 — изолятор; 4 —тяга изоляционная; 5 — междуполюсная перегородка; 6 — болт заземления;/— привод электромагнитный; 8 — контактор постоянного тока; 9 —крышка пластин различной конфигурации (пластины выполнены из фибры, электротехнического картона, гетинакса и собраны в камеру стяжными шпильками из текстолита). При дальнейшем движении контакта газы через щели и боковые каналы дугогасительной камеры выбрасываются наружу, обеспечивая поперечное дутье, и в верхнюю часть бачка, откуда через окна проникают в маслоотделитель Ниже приведены основные технические характеристики выключателей ЮкВ типа ВМПП. Основные технические характеристики выключателей ВМПП-10 и ВМПП-10Т: ВМПП-10 ВМПП-ют Номинальное напряжение, кВ................ 10 11 Наибольшее напряжение, кВ..................... 12 12 Номинальный ток, А......................630, 1000, 630,1250
Номинальный ток отключения, кА...................20 или 31,5 Номинальный ток включения, кА:...................... действующее значение периодической составляющей..............................20 или 31,5 амплитудное значение........... ..........52 или 80 Предельный сквозной ток, кА: действующее значение периодической составляющей..............................20 или 31,5 амплитудное значение......................52 или80 Ток термической устойчивости для промежутка времени 4с, кА........................20 или 31,5 Собственное время отключения выключателя с приводом не более, с.............................0,1 Время отключения выключателя не более, с............0,12 Собственное время включения выключателя с приводом не более, с.............................0,2 Минимальная бестоковая пауза выключателя при АПВ, с ............................0,5 Номинальное напряжение электромагнитов включения и отключения, В: постоянного тока.......................... 24,48, 110,220 переменного тока.......................... 100, 127,220,380 Пределы оперативной работы электромагнита дистанционного отключения, %UH0K.................65... 120 Пределы оперативной работы электромагнита дистанционного включения, % UH0M.................80...110 Номинальное напряжение электродвигателя для заводки рабочих пружин привода, В: переменного тока................................. 127 или 220 постоянного тока.......................... 110 или 220 Пределы оперативной работы электродвигателя для заводки рабочих пружин привода, %UH0K........80...НО Время заводки рабочих пружин привода на три операции при минимальном напряжении не более, с..............................30 Наибольшее количество операций (отключения и включения), которое способен совершить привод при полностью заведенных рабочих пружинах без их подзавода...................3
Масса выключателя без масла, кг Масса масла, кг 225 ± 10 5,5 ± 0,5 Примечание: в зависимости от номинального тока и номинального тока отключения выключатели серии ВМПП-10 имеют следующие типоисполнения: ВМПП-10-630-20; ВМПП-10-1000-20; ВМПП-10-1600-20; ВМПП-10-630-31,5; ВМПП-10-630-20Т; ВМПП-10-1250-20Т; ВМПП-10-630-31,5Т; ВМПП-10-1250-31,5Т. Выключатель ВПМ-10. Выключатель ВПМ-10 на напряжение 10 кВ рассчитан на мощность отключения 400 MBA (что соответствует току отключения 20 кА) и изготавливается на номинальные токи 630 А (ВПМ-10-20/630) и 1000 А (ВПМ-10-20/1000). Он имеет стальную раму, на которой на опорных изоляторах смонтированы полюсы. Полюс для выключателей на номинальный ток 630 А представляет собой сварной цилиндр, имеющий продольный немагнитный шов, для выключателей на ток 1000 А цилиндр выполнен из латуни. Каждый полюс (рис. 4.14.18) имеет по две скобы 15 для крепления к опорным изоляторам, резервуар 3 с маслоотделителем, маслоналивную пробку 6 и маслоуказатель 4. Внутри цилиндра расположены изоляционные цилиндры 1 и 14, между которыми установлена дугогасительная камера 16. В верхней части цилиндра укреплен проходной изолятор 8 с целью изолирования стержня (подвижного контакта) от цилиндра, электрически связанного с неподвижным розеточным контактом 17. На головке проходного изолятора закреплена скоба 9 для присоединения к ней шин и гибкой связи 11 с колодкой. В табл. 4.14.7 приведены технические данные ВПМ-10 и других выключателей. Выключатели типов ВБЦ-35, ВБН-35, ППВ-10, МКП и др. (рис. 4.14.19...4.14.22 и табл. 4.14.8...4.14.10). Техническая характеристика выключателя ВВЦ-35-20. .31,5/ 1600УЗ: Номинальное напряжение, кВ...........................35 Наибольшее рабочее напряжение, кВ....................40,5 Номинальный ток. А ..................................1600 Номинальный ток отключения, кА.......................20...31,5 Стойкость при сквозных токах: ток термической стойкости, кА (время протекания 3 с)..........................20 амплитуда предельного сквозного тока.............51 Собственное время отключения с приводом, с, не более.0,06 Время отключения выключателя, с, не более............0,08
Рис. 4.14.18. Разрез полюса выключателя ВПМ-10: 1, 14— изоляционные цилиндры; 2 — стальной цилиндр; 3 — резервуар с маслоотделителем; 4 — маслоуказатель; 5 — жалюзи; 6 — маслоналивная пробка; 7 — резиновая прокладка; 8 — проходной изолятор; 9,10,15 — скобы; 11 — гибкая связь; 12 — колодка гибкой связи; 13 — контактный стержень; 16 — дугогасительная камера; 17 — розеточный контакт; 18 — уплотняющее кольцо; 19 — нижняя крлшка; 20 — маслоспускной болт Номинальное напряжение постоянного тока электромагнитов управления, В: включающего........... .220/ 110 отключающего ...................................220/110 Максимальное (установившееся) значение тока, потребляемого электромагнитами, А, не более: включающими при 220 В / ПО В....................100/200 отключающими при 220 В / 110 В..................2,5/5 Механический ресурс, число циклов ВО................20000 Коммутационная износостойкость, число циклов ВО: при номинальном токе............................20000 при номинальном токе отключения ................50 Диапазон рабочих температур, °C.....................- 60...+40
Таблица 4.14.7. Мало масляные выключатели переменного тока Тип выключателя* Предельный сквозной ток, кА 4-секундная термическая стойкость, кА Собственное время включения с приводом, с Время включения, с Собственное время отключения с приводом, с Минимальная бестоко-вая пауза при АПВ, с Масса, кг Тип привода дейуствующий х § S К ч О). га g | 3 | S са сЗ ВММ-10-400/630-10 10 25 10 0,2 0,105 0,085 10,5 93,5 3,5 Встроенный ВМПЭ-10-630/1000/1600-20 20 52 (3 с) 20 0,3 0,095 0,7 0,5 225,5 5,5 пружинный Встроенный элек- ВМПЭ-10-630/1000-1600-31,5 ВМПЭ-10-3150-31,5 31.5 31,5 80 80 (8 с) 31,5 31.5 0.3 0.12 0.09 0.5 408 8 тромагнитный ВК-10-630/1000/1600-20 70 52 20 0,075 0.07 0.05 0.5 174 204 12 Встроенный пру- ВК-10-630/1000/1600-31,5 ВК-10-20/630/1000/1600 31,5 20 80 52 31,5 20 0,3 0,095 0,07 0,3 192...220 12 жинный Встроенный элек- ВКЭ-10-31,5 / 630 /1000 /1600 ВПМ-10-20/630/1000 31.5 20 80 52 (3 с) 31,5 (3 с) 20 0,3 0,11-0,14 0,09-0,12 0,5 134,5 4,5 тромагнитный ПЭ11.ПП67, МГГ-10-3200/4000 /5000-45 45 120 45 0,4 0,15 0,12 - 144,5 1095... 1200 - ппв-ю ПЭ-21 * В обозначении типа содержатся номинальное напряжение (кВ), номинальный ток отключения (кА), номинальный ток (А). 4.14. Масляные выключатели 6 кВ и выше
Габариты, мм: глубина............................ ..1740 ширина........................................................625 высота........................................................2174 Масса, кг..........................................................950 Номинальное напряжение, кВ — 35 Номинальный ток, А — 1600 Номинальный ток откл., кА — 20...31,5 Механический ресурс, В-О — 50000 Рис. 4.14.19. Выключатель 35 кВ типа ВБЦ-35-20...31,5/1600УЗ 111 Номинальное напряжение, кВ — 35 Номинальный ток, А — 1600 Номинальный ток откл., кА — 20 Механический ресурс, В—О — 20000 Рис. 4.14.20. Выключатель типа ВБН-35-20/1600УХЛ1
Рис. 4.14.21. Полюс масляного выключателя типа ВМК-110 В. 1 — рама; 2 — изоляционная штанга; 3 — механизм; 4 — подвижной контакт; 5 — дугогасительное устройство; 6 — изолятор
Рис. 4.14.22. Кинематическая схема соединения выключателя типа ВМГП-10 с приводом типа ППВ-10: 1,2 — вилки; 3 — подшипник; 4,7 — тяги; 5 — выключатель; 6 — привод; 8 — рычаг 4.14.6. Выключатели для КРУ Наибольшее применение в КРУ получили малообъемные масляные выключатели. Эти выключатели имеют простую и надежную конструкцию, их масса и размеры невелики. В последнее время разработаны выключатели с электромагнитными и вакуумными дугогасительными камерами. Выключатель масляный подвесной типа ВМП-10 применяется для установки в камерах стационарных РУ серии КСО. Для установки в шкафах КРУ применяются выключатели этой серии с индексом К (ВМП-10К). Все три полюса выключателя смонтированы на общей раме на опорных изоляторах. Внутри рамы расположены приводной вал с рычагами, отключающие пружины, масляный и пружинный демпферы Каждый полюс состоит из изоляционного цилиндра, армированного металлическими фланцами. Внутри верхнего фланца расположены выпрямляющий механизм, подвиж-
Таблица 4.14.8. Основные характеристики масляных выключателей Тип выключателя Номинальные данные Размеры, полюса мм Масса, т Тип привода Количество и тип трансформаторов тока напряжение, кВ ток, А ток отключения, А высота длина ширина общая масла С-35М-630-10 35 630 10 1940 1795 860 0.93 0.23 ШПЭ-12 6 X ТВ-35/10 МКП-35-1000-25 35 1000 25 3000 1114 2885 2,8 0.8 ШПЭ-31 12 х ТВ-35/25 У-35-2000-40 35 2000 40 2425 1114 3300 2,6 0,9 ШПЭ-36 12 х ТВ-35/40 МКП-110М-630-20 110 630 20 4275 1975 6200 10,8 8,0 ШПЭ-33 12 х ТВ-110/40 МКП-1 ЮМ-1000-20 110 1000 20 4275 1975 6200 10,8 8,0 ШПЭ-33 12 х ТВ-110/40 У-110-2000-40 ПО 2000 40 4600 2150 6250 11,4 8,0 ШПЭ-44 12 х ТВ-110/50 У-110-2000-50 НО 2000 50 4820 2080 6250 10,55 5,7 ШПЭ-46; ШПЭ-46П 12 хТВУ-110/50 У-220-1000-25 220 1000 25 7400 3150 11500 28,0 27 ШПЭ-44; ШПВ-45П 12 х ТВ-220/40 У-220-2000-25; У-220-2000-25хл* 220 2000 25 7400 3150 11500 28,0 27 ШПВ-45П 12 х ТВ-220/40 У-220-3200-40 220 3200 40 8100 3500 11800 28,0 27 ШПВ-46П; ППГ-1 12 х ТВС-220/40 ВМК-35В 35 1000 25 1900 720 1820 0.56 0.U — ВМК-110 ВМК-220 ПО 220 2000 2000 25 25 4160 5400 1250 2510 1800 3360 4,5 13,0 0.6 1 1,3 [ Встроенный пневматический ВМК-330 330 2000 25 5820 2510 5960 25,0 4,oJ — Выключатель в исполнении для холодных районов (хл) 4.14. Масляные выключатели 6 кВ и выше
Выключатель Номинальное напржение, кВ Номинальный ток, А Ход подвижных частей, мм Вжим (ход) контактов, мм Равномерность замыкания и размыкания контактов, мм ВМП-10 6-10 600, 1000, 1500, 5000 245 - 5 59 ± 4 5 вмп-юк 6-10 600, 1000, 1500, 5000 245 - 5 56 ± 4 5 ВМГ-133 6-10 600, 1000 250 ± 5 40 ± 5 3 МГ-10 10 5000 420^ 90 ± 2 5 МГГ-229 6-10 4000,5000 420^° 55 ± 2 5 МГГ-223 6-10 2000, 3000 420 ± 25 55 ± 2 5 МГ-20 20 6000 500 - 25 90 ± 2 5 МГ-35 35 600 200_+‘° 10 ± 1 — МКП-35 35 600, 1000 280 ± 10 16 ± 1 4 МГ-110 ПО 600 185 15 ± 1 3 МКП-1 ЮМ ПО 600 5Ю^0 81? 1 ВМК-ПОВ НО 2000 бо(г;° 90 — У-110-8 ПО 2000 500 ± 10 10 ± 1 1 МКП-220 220 600 800£ 81, 1 У-220-10 220 1000, 2000 800^ 812 1 МКП-274 220 600 1160 ± 25 16 ± 2 2 МКП-500 500 1500 10501“ С, 1 Оборудование подстанций и электрических сетей
Тип Электродинами-ческая стойкость (амплитуда), кА Время, с Размеры, м Масса, кг Тип привода отключения включения паузы АПВ L в масла общая Маломасляные (внутренняя установка) ВК-10 0,63; 1,0; 1,6 20; 31; 5 52; 80 0,05 0,07 0,075 0,50 0,63 0,64 1,16 12 162...190 Встроенный пружинный ВКЭ-10 0,63; 1,0; 1,6 20; 31; 5 52; 80 0,07 0,095 0,30 0,30 0,63 0,64 1,16 12 176...208 Встроенный электромагнитный ВМПЭ-10 0,63; 1,0; 1,6 20; 31; 5 52; 80 0,07 0,095 0,30 0,50 0,64 0,67 1,03 5,5 220 ПЭВ-11А ВМПЭ-10 3,15 31,5 80 OQ9 0,12 0,30 0,50 0,85 1,0 1,21 8 400 ПЭВ-11А ВМПП-10 0,63; 1,0; 1,6 20; 31,5 52; 80 0,12 0,14 0,30 0,50 0,63 0,64 0,90 10 340 Встроенный пружинный ВМП-10 0,63; 1,0 20 52 0,09 0.11 0,30 0,50 0,53 0,70 1,05 4,5 130...140 ПЭ-11, ПП-67 ВПМП-10 0,63; 1,0 20 52 0.12 0,14 0,30 0,50 0,53 0,70 0,93 4,5 125... 130 ППВ-10 МГГ-10 2,0; 3,15; 4,0; 5,0 45 120 0.12 0.40 0.50 0.91 0.98 1,85 40 1200 ПЭ-21 МГУ-10 6,3; 9,5 90 300 0.15 0,20 0,80 — 3,1 2,03 1,41 54 3500 ПС-31 ВГМ-20 11,2 90 320 0.15 0.20 0,70 — 3,1 1,28 2,18 64 3650 ПС-31 Баковые (наружная установка) С-35М 0.63 10 26 0,05 0,08 0,34 0,4 0.5 1.75 1.8 L9 2,0 23 900... 1000 ШПЭ-12. ПП-67 МКП-35 1,0 25 64 0,05 0,08 0,4 0,8 1,18 3,2 3,0 3,1 800 2300 ШПЭ-31 4.14. Масляные выключатели 6 кВ и выше
co ____________________________________________ Окончание табл. 4.14.10 Тип Электродинамическая стойкость (амплитуда), кА Время, с Размеры, м Масса, кг Тип привода отключения включения паузы АПВ ГТ. в к масла обшая Баковые (наружная установка) С-35-50 2,0; 3,2 50 127 0,055 0,08 0,7 0,7 1,35 3,85 2,8 1040 4140 ШПЭ-38, ШПВ-35 МКП-110Б 0,63; 1,0 20 52 0,05 0,08 0,6 0,8 2,36 5,56 5,0 8000 8400 ШПЭ-33 У-110-40 2,0 40 102 0,06 0,08 0,8 0,9 2,1 2,36 7,4 4,8 5,0 5700 9500 ШПЭ-44 У-110-50 2,0 50 102 135 0,05 0,08 0,7 0,3 0,9 0,7 2,03 2,13 6,15 4.8 5,0 5700 9200 9500 ШПЭ46, ШПВ-46 У-220-25 1,0; 2,0 25 64 0,05 0,08 ол 0,45 0,9 3,1 3,5 10,7 7,4 8,1 27000 24500 ШПЭ-44П, ШПВ-45П У-220-40 2,0 40 102 0,045 0,08 0,90 0,45 0,09 3d 3,5 10,8 7,4 8,1 27000 25500 ШПЭ-46, ШПВ-46 Примечания:! В таблице приведено сокращенное обозначение типа выключателя, без указания и в большинстве случаев Буквенная часть обозначения: В — выключатель, К — колонковый (для малообъемных) или камерный (для баковых), Э — с встроенным электромагнитным приводом, М — масляный, Г — генераторный или горшковый, П — подвесного исполнения (для малообъемных) или подстанционный (для баковых), У — усиленный; одной буквой обозначены серии: С — «Свердловск», У — «Урал». Цифровая часть — номинальное напряжение, кВ, и отключаемый ток, кА. Буква Б после цифрового обозначения номинального напряжения указывает на исполнение с усиленной изоляцией 2. Ток термической стойкости численно равен /откл (кроме ВГМ-20 с Ц = 105 кА); наибольшее допустимое время протекания тока к.з. для ВКЭ-10, МГУ-20 и для всех выключателей 110—220 кВ — 3 с, для ВМПЭ-10-20 — 8 с, для остальных — 4 с. 3. Размер L определен вдоль оси полюса (фазы), размер В — поперек. В числителе приведены значения L и Н при нормальной изоляции, в знаменателе — при усиленной (группа Б). 4. В числителе — собственное время отключения выключателя, в знаменателе — полное 5. Общая масса определена с приводом без масла. 6. Для /дин и времени включения у выключателей с разными вариантами приводов в числителе — значения при электромагнитном приводе, в знаменателе — при пневматическом (для С-35М — при пружинном). 7. Для выключателя ВПМ-10 указано время отключения с приводом ПЭ-11, для С-35М — с приводом ШПЭ-12; при приводе ПП-67 время отключения соответственно 0,12/0,14 и 0,05/0,12. 8. МГУ-20 на ток 9,5 кА может быть использован только с искусственным дутьевым охлаждением. Оборудование подстанций и. ^ектрическ^л ссте^
ной втычной контакт, роликовое токосъемное устройство и маслоотделитель. На кромке нижнего фланца размещен розеточный контакт и пробка маслоспускного отверстия. Для наблюдения за уровнем масла на нижнем фланце имеется маслоуказатель. Внутри полюса над розеточным контактом расположена дугогасительная камера. С выключателями ВМП-ЮК выпускаются КРУ серий К-У1У, K-IX, К-ХП, КРУ2-10. Выключатель ВМП-ЮП выпускается со встроенным пружинным приводом. Варианты исполнения выключателя отличаются типом и количеством встроенных в них отключающих реле и электромагнитов. Пружинный привод состоит из вала, заводного устройства механизмов включения и отключения, электромеханических блокировок. С этими выключателями выпускаются КРУ серий К-У1У, K-IX, K-XIII. Выключатель ВМПП-10 изготавливается со встроенным пружинным приводом и блоком релейной защиты. Он выполняется на больший ток отключения, чем выключатель типа ВМП-10П. Рама является основанием выключателя С помощью четырех болтов она прикрепляется к выкатной тележке. Дугогасительная камера может иметь одно из двух исполнений: поперечное масляное дутье (на токи отключения до 20 кА) или встречно-поперечное дутье (на токи до 31,5 кА). Оперативное и автоматическое включение и отключение производятся спиральной пружиной, которая срабатывает при воздействии электромагнитов включения и отключения. Выключатель ВМПП-10 устанавливается в КРУ серий К-ХП, К-У1У, K-IX, КРУ2-10 и К-37. Выключатель ВМПЭ-10 изготавливается со встроенным электромагнитным приводом. Выключатели этой серии выпускаются на номинальные токи 1600 и 3200 А. У выключателя на номинальный ток 3200 А в токовом контуре имеются две параллельные цепи — главная и дугогасительная. Клиновые контакты в главной цепи расположены вне камер на поворотной траверсе, они замыкают дугогасительную цепь полюса снаружи. Дугогасительные контакты по принципу работы и конструктивно не отличаются от контактов других типов выключателей серии ВМП-10. Передача движения от вала выключателя к контактам полюсов осуществляется с помощью тяг. В отличие от других выключателей полюс ВМПЭ-10 на 3200 А имеет на металлических фланцах дугогасительных камер неподвижные контакты главной цепи Выключатели этого типа устанавливаются в КРУ серии K-XXVII. Выключатель ВМП-10Э-2500/350 со встроенным электромагнитным приводом применяется в КРУ для ввода и секционирования так же, как и выключатель ВМП-10Э-3200-20, но на токи до 2500 А. Конструктивно выключатель отличается от ВМП-10Э-3200-20 тем, что его контакты главной цепи открываются внутрь рамы. Этими выключателями комплектуются шкафы КРУ серий K-XV, КРУ2-10/2750 и К-33.
Выключатель ВММ-10-400-10, малообъемный масляный, устанавливается в КРУН серий К-ЗО, К-34, К-36 и К-38. У выключателя ВММ-10 принцип гашения дуги тот же, что и у выключателя ВМПП-10. Выключатель ВММ-10 состоит из рамы со встроенным пружинным приводом, грех камер, прикрепленных при помощи хомутов к раме, изолированных тяг, передающих движение от привода через вал выключателя к механизмам полюсов; отключающих устройств защиты. В приводе выключателя имеются заводное устройство рабочих пружин, вал привода, включающее и отключающее запорные устройства и блок-кон-такты. Включающее запорное устройство удерживает вал привода в отключенном положении и освобождает его при включении. Выключатели типов МГГ-10-63К и МГГ-10-45 устанавливаются в КРУ серии Д9. Они имеют отдельно стоящие электромагнитные приводы типов ПЭ-21 и ПЭ-21 А. Цепь тока имеет два параллельных контура: главный и дугогасительный. Неподвижные контакты укреплены на верхней крышке баков, подвижные — на траверсах. Дугогасительные контакты размещаются в масле в металлических баках. Привод соединяется с выключателем тягой, имеющей резьбу М27х1,5. Фиксация привода по отношению к раме выключателя осуществляется с помощью двух распорных штанг. Для отвода выхлопных газов за пределы помещения КРУ служат коллектор и трубопровод. Ошиновка выключателя на 3200 и 4000 А может, выполнятся алюминиевыми шинами, а у выключателя на 5000 А только медным сечением 1000x10 мм по четыре на каждый вывод. Выключатели, перечисленные выше, установлены на заводах-производителях в КРУ.
4.15. Воздушные выключатели 1.15.1. Основные сведения В воздушном выключателе сжатый воздух выполняет две функции — гашения дуги и управления механизмом самого выключателя. Изоляция токоведущих частей от земли осуществляется фарфором. Конструкционные схемы воздушных выключателей, применяемых на подстанциях, в основном определяются способом создания изоляционного промежутка между контактами выключателя, находящегося в отключенном положении, способом подачи сжатого воздуха в дугогасительные устройства, системой управления выключателем, наличием шунтирующих резисторов и делителей напряжения и некоторым другими особенностями. На рис. 4.15.1. представлены две принципиально отличные конструкционные схемы воздушных выключателей напряжением 110 кВ и выше. По схеме рис. 4.15.1, а выполнялись выключатели с воздухонаполненными отделителями серии ВВН и их модификации ВВШ (обе серии сняты с производства, но находятся еще в эксплуатации), а по схеме рис. 4.15.1, б выполняются выключатели бакового типа серии ВВБ. Этой серии выключателей присущи особенности, существенно отличающие их от воздушных выключателей серий ВВН и ВВШ: • унификация узлов на все классы напряжения; • возможность опорного и подвесного исполнения (для сверхвысоких напряжений); • отсутствие фарфоровых изоляторов, находящихся под давлением сжатого воздуха, что обеспечивает их взрывобезопасность; • независимое дутье в каждом разрыве, т.е. устранение взаимного влияния соседних разрывов в момент гашения дуги; • большая разрывная мощность. Выключатели серии ВВШ (рис. 4.15.1, а). Основанием каждого полюса служит резервуар со сжатым воздухом 17. Выключатели имеют две контактные системы, соединенные последовательно. Первая — контактная система дугогасительных камер 1, контакты которой лишь кратковременно расходятся на время гашения дуги. Вторая — контактная система отделителей 19, отключающая ток, ограниченный шунтирующими резисторами, и образующая надежный изоляционный промежуток при отключенном положении выключателя, когда контакты дугогасительных камер замкнуты. Камеры и отделители связаны между собой трубчатыми шинами 21, к которым подключены резисторы 8, шунтирующие камеры и емкостные делители напряжение 9, предназначенные для выравнивания распределения напряжения в отключенном положении отделителей.
Рис. 4.15.1, Принципиальные конструктивные схемы воздушных выключателей на 110 кВ: а — серия ВВШ (ВВН); б — серия ВВБ 1 и 13 — дутьевые клапаны дугогасительной камеры; 2 — фарфоровый опорный изолятор, 3 — фланец; 4 — выхлопной клапан; 5 — неподвижный контакт; 6 — подвижный контакт; 7 — дугогасительная камера; 8 — резистор; 9 — емкостной делитель напряжения (в новых конструкциях выключателей на 110 кВ не применяется); 10 — траверса с подвижными контактами; 11 — фарфоровая рубашка; 12 — дополнительный контакт; 14 — импульсный воздухопровод; 15 — основной воздухопровод; 16 — клапаны отключения и включения; 17 — резервуар сжатого воздуха; 18 — металлическая камера; 19 — отделитель; 20 — дутьевой клапан отделителя; 21 — трубчатая шина Сжатый воздух поступает из резервуара полюса в гасительные камеры и отделители через дутьевые клапаны 20, находящиеся у основания каждого полюса, по полым опорным изоляторам 15. В корпусах дутьевых клапанов установлены обратные клапаны, через которые при включенном положении выключателя поступает воздух для вентиляции внутренних полостей опорной изоляции, камер и отделителей, откуда через неплотности контактов и механизмов выходит в атмосферу. Прекращение подачи сжатого воздуха на вентиляцию может привести к аварии с выключателем. Когда отделители находятся под давлением сжатого воздуха, их обратные клапаны закрыты и система вентиляции не работает. Основными элементами управления воздушных выключателей являются: электромагниты включения и отключения; пусковые, промежуточные и дутьевые клапаны; пневматические приводы, приводящие в движение контакты цепей управления и механизмы их переключения; изолирующие и металлические воздухопроводы, соединяющие отдельные элементы выключателя; изолирующие тяги для соединения подвижных элементов выключателя, находящихся под разными потенциалами. Часть этих элементов находится в шкафах управления полюсами в распределительном шкафу, общем для 3 полюсов выключателя.
Для приведения в действие контактов первичной цепи выключателя, вспмогательных контактов цепей управления и дутьевых клапанов системы управления используют следующие способы: механическая передача (выключатели серии ВНВ), когда все движения подвижным элементам сообщаются общим пневматическим приводом с помощью изолирующих и металлических тяг; пневматическая передача (ВВБ), когда отсутствуют изолирующие и металлические тяги и каждый элемент выключателя перемещаются под действием отдельного пневматического привода, и пневматическая передача (ВВБК) Выключатель имеет распределительный шкаф, в котором расположены пневматические приборы. Он устанавливается вне зоны действия выброса газов из гасительных камер. На рис. 4.15.2 дана схема распределительного шкафа. Сжатый воздух подводится к распределительному шкафу по воздухопроводу 10. От распределительного шкафа к каждой фазе выключателя отходит главный воздухопровод 14 и воздухопровод системы вентиляции 2. Редукторный клапан 1 служит для снижения давления сжатого воздуха, поступающего на вентиляцию. Электроконтактные манометры 6 предназначены для сигнализации о недопустимом понижении давления сжатого воздуха в резервуарах и запрещения в этом случае автоматического повторного включения. Управление выключателями однополюсное и трехполюсное осуществляется электромагнитами включения и отключения, воздействующими на системы пусковых клапанов. На рис. 4.15.3 и 4.15.4 приведены воздушные выключатели типа ВВН и ВВШ. Рис. 4.15.2. Распределительный шкаф воздушного выключателя: 1 — редукторный клапан; 2 — подача воздуха на вентиляцию; 3 — регулировочный винт; 4 — трубка местного пневматического отключения; 5 — кнопочное устройство (на отключение); 6 — электроконтактные манометры; 7 — вентиль манометра; 8 — клапан обратный; 9 — вентиль на входе воздуха; 10 — подача возхдуха из магистрали; 11 — фильтр войлочноволосяной; 12 — клапан спускной; 13 — бачок; 14 — подача воздуха к полюсам выключателя
Рис. 4.15.3. Воздушный выключатель ВВН-ЗЗО-15 с воздухонаполненным отделителем: 1 — отделитель, 2 — емкостные делители напряжения; 3 — опорные изоляторы отделителя; 4 — натяжные изоляторы; 5 — дутьевой клапан отделителя; 6 — основание выключателя — два резервуара сжатого воздуха; 7 — шкаф управления; 8 — дутьевой клапан дугогасительных камер; 9 — опорные изоляторы дугогасительных камер; 10 — дугогасительные камеры; 11 — шунтирующие сопротивления
Рис. 4.15.4. Воздушный выключатель ВВШ-110: 1 — воздухосборник; 2 — дутьевой клапан; 3 — опорный изолятор, 4 — дугогасительная камера; 5 — шунтирующий резистор; 6 — шина; 7 — шкаф управления; 8 — отделитель Для включения выключателя подается команда на электромагнит включения, при этом система клапанов отделителя срабатывает на закрытие дутьевого клапана и сброс воздуха из полости отделителя. Контакты отделителя смыкаются, создавая электрическую цепь через выключатель. Для отключения выключателя подается команда на электромагнит отключения, при этом через дутьевой клапан в гасительную камеру устремляется сжатый воздух. Под действием сжатого воздуха подвижные контакты дугогасительного устройства отходят от неподвижных: между контактами возникает электрическая дуга. Дуга гасится струей сжатого воздуха, и продукты ее горения вытесняются в атмосферу через выхлопные клапаны. Контакты отделителя размыкаются с некоторым запозданием, когда дуга в камере окончательно погаснет и между контактами восстановится электрическая прочность. Контакты отделителя расходятся, и удерживаются в разомкнутом состоянии сжатым воздухом. В конце операции отключения подача сжатого воздуха в камеру прекращается и ее контакты смыкаются. Выключатели серии ВВБ (рис. 4.15.5...4.15.7) выпускаются на напряжение ПО...750 кВ. Контактная система полюса вместе со своим механизмом и дутьевым клапаном находится внутри металлической камеры, наполненной сжатым воздухом и изолированной от земли фарфоровой опорной колонкой. Камера находится под высоким потенциалом. Полюс выключателя 220 кВ состоит из двух металлических камер, разделенных промежуточным изолятором. Внутри опорных колонок проложено по два стеклопластиковых воздухопровода, один из которых служит для постоянной подачи сжатого воздуха в камеры, второй — для импульсной подачи сжатого воздуха при отключении и сброса воздуха при включении выключателя.
Рис. 4.15.5. Воздушный выключатель серии ВВБ-11О: а — полюс выключателя: 1 — рама с цоколем (шкаф управления); 2 — опорный изолятор; 3 — дугогасительная камера, 4 — шунтирующий конденсатор; б — дугогасительная камера: 1 — неподвижный контакт; 2 — подвижный контакт; 3 — траверса; 4 — шток, 5 — выступ на штоке; б — механизм Дугогасительная камера имеет два главных и два дополнительных разрыва. Главные контакты отключают полный ток электрической цепи. Они шунтированы резисторами, которые служат для выравнивания распределения напряжения между разрывами в процессе отключения и для снижения скорости восстанавливающего напряжения. Дополнительные контакты отключают остаточный ток, проходящий через резисторы после гашения дуги на главных контактах. По обе стороны камеры имеются эпоксидные вводы, защищенные снаружи фарфоровыми покрышками от атмосферных воздействий. Внутренние полости опорных изоляторов и фарфоровых покрышек вводов постоянно вентилируются. Для вентиляции воздух пониженного давления подается по трубам через редукторный клапан, установленный в распределительном шкафу Когда выключатель отключен, воздух через указатель продувки на цоколе поступает в полость опорного изолятора, а из него, разветвляясь, в покрышки вводов и полость промежуточного изолятора. Из покрышек вводов воздух выходит в атмосферу через указатели продувки, установление на вводах. Если выключатель находится во включенном положении, вентиляционный воздух, кроме того, поступает в полости импульсных воздухопроводов. Питание воздушных выключателей сжатым воздухом производится через шкафы управления, где размещены элементы пневматического и элект-
Рис 4.15.6. Полюс выключателя ВВБ-ЗЗОБ: 1 и 2 — шины; 3 — шкаф управления полюса; 4 — центральная колонна изоляторов; 5 — опорные изоляторы; 6 — экран; 7 — патрубок; 8 и 12 — главные контакты; 10 — изолятор промежуточный; 9 и 11 — дугогасительные камеры рического управления — системы клапанов, электромагниты управления, вспомогательные контакты с пневмоприводом, сборки зажимов устройства световой сигнализации положения выключателя. В шкафу управления каждого полюса установлен электроконтактный манометр, показывающий давление в гасительной камере полюса выключателя в отключенном его положении. Подача сжатого воздуха из воздухораспределительной сети к выключателю производится через распределительный шкаф*, схема соединения которого с выключателем показана на рис. 4.15.9. С помощью устройств распределительного шкафа производится очистка сжатого воздуха, поступающего из магистрального воздухопровода, и его распределение по камерам полюсов выключателя, редуцирование воздуха для вентиляции, отсоедине- * Выключатели на напряжения 330, 500 и 750 кВ снабжаются полюсными распределительными шкафами, имеющими между собой электрическую связь.
Рис. 4.15.7. Воздушный выключатель ВВБ—750: 1 — цоколь; 2 — рама; 3 — опорная тренога; 4 — колонка управления; 5 — экраны; 6, 7 — дугогасительные камеры; 8 — трубчатые шины; 9 — промежуточный изолятор; 10 — конденсатор ние обратным клапаном резервуаров выключателей от магистральных воздухопроводов при снижении в них давления, блокировка работы выключателей при недостаточном давлении воздуха Включение выключателя производится воздействием на электромагнит включения, который открывает пусковой клапан включения. В результате дальнейшего взаимодействия клапанных систем выключателя происходит перевод его механизма в положение, соответствующее включенному выключателю. Отключение выключателя производится воздействием на электромагнит отключения, который перемещает пусковой клапан отключения. Действие клапанных систем приводит к открытию дутьевых клапанов дугогасительных камер (через дутьевые клапаны камеры выключателя сообщаются с атмосферой, благодаря чему создается дутье). Далее размыкаются главные контакты, и на обоих разрывах полюса возникает электрическая дуга, которая под действием электродинамических сил и сжатого воздуха, вытекающего из камер, перебрасывается на неподвижные контакты и противо-электроды и гасится при переходе тока через нуль
Если выключатель имеет шунтирующие резисторы, то после погасания дуги на главных контактах происходит размыкание дополнительных контактов и отключение ими сравнительно небольшого остаточного тока. После отключения выключателя его траверса с подвижными контактами удерживается в отключенном положении специальным фиксирующим механизмом, ролики которого препятствуют перемещению штока, связанного с траверсой. В крупномодульной серии выключателей ВВБК на напряжение 110-1150 кВ использованы конструктивные принципы выключателей серии ВВБ. В этих выключателях применена система управления с пневмомеханической передачей, в которой одна часть элементов приводится в действие общим пневматическим приводом с помощью изоляционных тяг, а другая имеет индивидуальные поршневые пневматические устройства. Система управления с пневмомеханической передачей в большей мере обеспечивает одновременность перемещения подвижных элементов модулей и быстродействие выключателя, чем система управления только с пневматической передачей. Выключатели не имеют заземленных резервуаров со сжатым воздухом. Весь запас сжатого воздуха (номинальное давление 4 МПа) заключен в гасительных камерах, находящихся под напряжением. Выключатели серии ВВБК на напряжении 1150 кВ по техническим и экономическим соображениям выполняются в подвесном исполнении. В выключателях применена пневмосветовая система управления. Оперативные команды от передающего устройства, находящегося на потенциале земли, передаются к приемному устройству, расположенному на высоком потенциале, с помощью светового потока инфракрасного диапазона, создаваемого светодиодами. Световые сигналы принимаются фотодиодами, преобразуются в электрические импульсы и вызывают срабатывание соответствующих исполнительных механизмов. По одному оптическому каналу передаются команда и на включение, и на отключение выключателя. Выключатели серии ВИВ. Серия ВНВ составляется из унифицированных дугогасительных модулей и выпускается на напряжение от 110 до 1150 кВ. Дугогасительные устройства с двухсторонним дутьем располагаются в металлической камере, постоянно (как при включенном, так и при отключенном положении выключателя) заполненной сжатым воздухом с номинальным давлением 4 МПа. Во всех классах напряжения выключатели имеют опорное исполнение. Основанием опорных колонок служит резервуар сжатого воздуха со шкафом управления, в котором расположен пневматический привод, управляющий изоляционными тягами. На каждой опорной колонке устанавливается по одному двухразрывному модулю*. Число последовательно включаемых модулей определяется классом напряжения выключателя. * Полюс выключателя ПО кВ имеет одноразрывный модуль.
Рис. 4.15.8. Схема воздушного выключателя серии ВНВ; 1 — делительные конденсаторы; 2 — главные контакты; 3 — дополнительные контакты; 4 — резисторы; 5 — металлический контейнер Внутри опорных колонок проложены изоляционные трубы для подачи сжатого воздуха и размещения изоляционных тяг. С помощью изоляционных тяг разводятся главные контакты через систему рычагов, находящихся в камере. Гашение дуги в камере осуществляется дутьем сжатого воздуха, выбрасываемого в атмосферу через трубчатые контакты и выхлопные клапаны. Контактная система модуля присоединяется к шинам с помощью изолирующих вводов. Выключатель не имеет отделителя. Контакты его дугогасительного устройства при отключении вначале расходятся на расстояние, оптимальное для гашения дуги, а после погасания дуги — на необходимое изоляционное расстояние в отключенном положении. На рис. 4.15.8 показана принципиальная электрическая схем; выключателя серии ВНВ. Главные контакты 2 шунтированы делительными конденсаторами /, расположенными снаружи камеры, и резисторами 4, размещенными вместе с коммутирующими их дополнительными контактами 3 в металлических контейнерах 5, внутренний объем которых заполнен сжатым воздухом. Дополнительные контакты отключают ограниченный резисторами ток з a б Рис. 4.15.9. Схема соединения воздушной цепи выключателя а — вход сжатого воздуха вверху выключателя; б — вход воздуха вверху и внизу выключателя; 1 — ответвление воздушной сети от магистрали, 2 — ввод воздуха в выключатель, 3 — полюс; 4 — распределительный шкаф; 5 — магистраль возврата воздуха. 6 — подача воздуха в выключатель
Три фазы выключателя имеют общий распределительный шкаф, схема соединения которого с выключателем показаны на рис. 4.15.9. Для включения выключателя подается команда на электромагнит включения. В результате срабатывания пневматической системы главные контакты идут на включение. Включение дополнительных контактов шунтирующей цепи происходит с запозданием по отношению к моменту замыкания главных контактов. При отключении выключателя сначала размыкаются главные контакты и между ними возникает дуга. Несколько раньше открывается дутьевой клапан,обеспечивающий интенсивное дутье в момент возникновения дуги и ее гашения. После размыкания главных контактов размыкаются дополнительные контакты. Рис. 4.15.10. Воздушный выключатель У-220 с инвентарными лесами для его ремонта На рис. 4.15.10 и 4.15.11 приведены выключатель У-220 и схемы управления и сигнализации воздушных выключателей. В табл. 4.15.1 приведено сокращенное (без указания /ном) обозначение типа выключателя. Буквенная часть обозначения: В — выключатель (второе В — воздушный), Г — генераторный, Б — баковый, Н — наружной установки, У — усиленный по скорости восстанавливающегося напряжения, М — малогабаритный, Д — с повышенным давлением, К — крупномодульный Цифровая часть обозначает: первая группа цифр — номинальное напряжение, кВ (буква Б после этой группы цифр — категория изоляции по длине пути утечки, в скобках — при наличии модификаций А и Б); вторая группа цифр — отключаемый ток, кА.
Рис. 4.15.11 Схемы управления и сигнализации воздушных выключателей: а — схема управления; б — схема сигнализации
Шинки сигнализации фиксации командных импульсов (РФК) “Аварийное отключение выключателя" “Обрыв цепей управления" ____| “Давление воздуха Отключение при неполнофазном включении | Табло сигнализациинеисправности Цепь лампы 'Указатель не I поднят" I I В табл. 4.15.1 не включены выключатели специального назначения (однофазные, для печных установок и т.п.) Выключатель ВВГ-20 внутренней установки с наружным отделением, выключатели ВВ-ЗЗОБ и ВВ-500Б наружной установки с отделителем в фарфоровом корпусе под давлением, остальные выключатели наружной установки с металлическими гасительными камерами. Длительность протекания тока термической стойкости для выключателей ВВГ-20 и ВВУ-35А — 4 с, для ВВД-330, серий ВНВ и выключателей 750 кВ — 2 с, для остальных — 3 с. Размер В (ширина) для выключателей ВВГ-20 и ВВУ-25А соответствует трехфазному аппарату. Выключатель ВВГ-20 с номинальным током 20 кА может нести полную нагрузку только при искусственном обдуве. Минимальная бестоковая пауза АПВ для выключателей 1150 кВ, ВВ-ЗЗОБ, ВВБК-0,30, для ВВУ-35А — 0,19, для остальных — 0,25 с. Рабочее давление выключателей серий ВНВ и ВВБК — 4,0, ВВБ-500А —2,6, остальных — 2,0 МПа.
200 Тип кА кА Полное время, с Длина пути утечки, см Размеры полюса, м Масса, т Вместимость баков, м3 отключения включения L В Н ВВГ-20-160 12,5; 20 410 0,08 0,12 — 2,7 7,1 3,2 9,15 1,8 ВВУ-35А-40 2,0 102 0,07 0,13 90 3,9 1,3 2,8 7,2 1,5 ВВУ-110Б-40 2,0 102 0,08 0,20 290 3,9 1,8 5,5 15,0 3,0 ВВБМ-ПОБ-31,5 2,0 102 0,07 0,20 290 3,9 1,3 3,0 7,2 1,5 ВВБК-110Б-50 3,15 128 0,06 0,10 290 4,1 1,5 3,6 8,0 1,5 ВВБ-220Б-31.5 2,0 102 0,08 0,20 570 4,0 1,8 7,4 15,9 3,0 ВНВ-220(Б)-63 3,15 162 0,04 0,10 420 (570) 5,1 1,5 6,1 16,0 15,0 ВВ-330Б-31,5 2,0 80 0,08 0,23 820 6,8 3,3 8,2 28,0 6,0 ВВД-330Б-40 3,2 102 0,08 0,25 820 8,5 4,1 8,9 34,4 6,0 ВНВ-330(Б)-40 3,15; 4,0 102 0,04 0,10 820 (855) 9,6 2,2 6,4 25,4 6,0 ВНВ-330(Б)-63 3.15 162 0.04 0.10 820 (855) 9,6 2,2 7,4 31.4 6,0 ВВ-500Б-31.5 2.0 80 0,08 0,26 1180 9.7 4.0 11.0 42.0 22.4 ВВБ-500А-35.5 2,0 102 0,08 0,25 840 14,0 3,9 10.3 55,9 9,0 ВНВ-500(Б)-40 3,15; 4,0 102 0,04 0,10 840 (1180) 9,6 2,2 7,8 26,6 9,0 ВВБК-500-50 3,2 128 0,04 0,13 1180 9,5 2,4 7,5 36,0 6,0 ВНВ 500(Б)-63 3,15; 4,0 162 0.04 0,10 840 (1180) 9,6 2,2 9,2 37,2 9,0 ВВБ-750-40 3,2 102 0,06 0,11 1240 19,1 3,9 11,5 54,0 12,0 ВНВ-750(Б)-40 3,15; 4,0 102 0,04 0,10 1260 (1710) 14,1 2,2 11,0 59,2 12,0 ВНВ-И 50-40 4,0 100 0,04 0,10 1800 17,6 1,5 12,6 137,5 15,0 Оборудование подстанций и электрических сетей
Выпускаются также выключатели-отделители ВО-750 (7Н0М = 500 А, масса 82,3 т) и ВО-1150 (7НОМ = 630 А, масса 156 т) с собственным временем отключения/выключения 0.025 / 0.10 с. /откл = 40 кА, /дин = 102 кА. В табл. 4.15.2 приведены основные регулировочные характеристики воздушных выключателей. Расход воздуха на отключение и на цикл О-В-О, а также на вентиляцию (числитель) и утечки (знаменатель) приведены для номинального давления в расчете на один полюс (для выключателей 20-110 кВ — в расчете на три полюса) и отнесены к нормальному атмосферному давлению; сброс давления МПа, определяется по расходу воздуха на операцию Q2, м3, из выражения Qi = Q2 П*0,1, где V — объем резервуаров выключателя, м3. Расход воздуха на включение всех типов выключателей незначителен и поэтому не приводится. Наибольшая разновременность замыкания контактов камеры 0,005...0,01 с, размыкания для выключателей ВВ — 0,008 с и для остальных — 0,004 с; разновременность размыкания (замыкания) контактов отделителя для выключателей ВВ — 0,016 (0,04) с. Разновременность отключения трех полюсов всех типов выключателей не более 0,01 с (ВНВ — 0,005с), включения для ВВГ-20 — 0,01 с, для ВВ — 0,4 с и для остальных — 0,02 с. Запаздывание размыкания контактов отделителя (выключатели ВВ) 0,025...0,05 с, запаздывание вспомогательных контактов дугогасительного устройства относительно главных (остальные типы выключателей) — 0,032 с. Ход главного контакта дугогасительного устройства для выключателей ВВ — 40 мм, для остальных — 75 мм. Ход дутьевого клапана — 48...49 мм. Ход контакта отделителя ВВ-35Б — 8 мм, ВВ-500Б — 15 мм, ВВБК — 65 мм. Наименьшее давление механического срабатывания при отключении ВВБК — 2,8 МПа. ВНВ — 2.0. ВВГ-20 — 1.5. ВВ — 1.3. остальные — 1.4 МПа. Уставки контактных манометров при рабочем давлении 2,0; 2,6 и 4,0 МПа составляют соответственно: блокировка запуска АПВ — 1,9, 2,5 и 3,5 МПа, блокировка любой операции — 1,6 (для ВВУ-110 —1,7 МПа; для ВВБ-ЗЗОБ — 2,1 МПа), 2,1 и 3,5 МПа. Зазор между бойками электромагнитов управления и штоками пусковых клапанов для ВВБ, ВВБД 330-750 кВ — 2,5 мм, для ВВ — 3,0 мм и для остальных — 4,0 мм. Номинальное напряжение электромагнитов управления 220 В постоянного тока, потребляемый ток в начальный момент (в течение 0,02 с) —12,5 А (ВВБК-220 —22 А, ВНВ —13,5 А), установившийся — 4,5 А (ВВБК-220 — 5 А). Ход сердечника электромагнита 8 мм. Обмоточные данные катушки: число витков 600 и 2x48 (бифилярная намотка), сопротивление обмотки 10
g Таблица 4.15.2. Основные регулировочные характеристики воздушных выключателей ю ____________________________________________________________._______ Тип Собственное время отключения / включения, с Бесконтактная пауза гасительной камеры, с Расход воздуха. м3 Нижний предел начального давления, МПа, для выполнения операций Расход воздуха на вентиляцию и утечки, м3/ч Сопротивление цепи (в скобках — камеры), мкОм на отключение на цикл О —В —О О, В и цикл ОВ цикл АПВ ВВГ-20 0,10/0,10 0,24 4,2 — 1,6 — —/0,03 — ВВУ-35А 0,05/0,14 0,19 4,0 7,4 1,9 1,9 1,0/0,30 80 ВВУ-110Б 0,06/0,20 0,23 8,4 15 2,0 2,0 1,5/7,2 300(80) ВВБМ-ПОБ 0,05/0,15 0,19 4,5 7,8 1,9 1,9 1,0/0,45 200(80) ВВБК-11ОБ 0,04/0,09 0,25 10,5 19,5 3,2 3,5 1,2/0,8 200(80) ВВБ-22ОБ 0,06/0,20 0,25 2,8 5,0 1,6 1,9 0,50/0,25 320(80) ВВБК-22ОБ 0,025/0,08 0,30 5,5 10,0 3,2 3,5 0,60/0,25 200(80) ВНВ-220 0,025/0,10 0,25 4,1 7,0 3,6 3,9 0,30/0,20 100(64) ВВ-ЗЗОБ 0,06/0,23 0,16 15 24,0 1,6 1,9 0,06/0,30 380(144) ВВД-ЗЗОБ 0,06/0,24 0,25 6,6 14,0 2,1 3,1 1,0/0,4 600(80) ВНВ-330-40 0,025 / 0,10 0,25 6,6 10,0 3,5 3,9 0,5/0,4 145(64) BHB-33O-63 0,25/0,10 0,25 8,0 12,0 3,6 3,9 0,6/0,4 145(64) ВВ-5ООБ 0,06/0.26 0,17 19,0 36,0 1,6 1,9 0,9/0,36 500(180) ВВБ-500А 0,06/0,17 0,25 8,1 16,7 1,6 1,9 1,3/0,33 900(80) ВНВ-500-40 0,025/0,10 0,25 6,6 10,0 3,6 3,9 0,7/0,4 160(64) ВНВ-500-63 0,025/0,10 0,25 8,0 12,0 3,6 3,9 0,8/0,4 160(64) ВВБК-5ОО 0,03/0,09 0,25 12,0 24,0 3,2 3,5 0,8/0,5 600(80) ВВБ-75О 0,07/0,26 0,30 12,0 22,0 2,1 2,5 2,0/1,0 1200(80) ВНВ-75О 0,025/0,10 0,25 12,0 19,0 3,6 3,9 2,0/0,6 180(64) ВНВ-1150 0,018/0,010 0,30 21,0 30,0 3,6 3,9 2,0/1,0 400(64) Оборудование подстанций и электрических сетей
и 45 Ом, диаметр провода 0,51 мм (медь) и 0,50 мм (константан) для первой (тяговой) и второй (токоограничивающей) секций соответственно. В табл. 4.15.3 представлена комплектация воздушных выключателей шунтирующими резисторами и емкостями. Для ВВГ-20 в общее количество дугогасительных камер включены вспомогательные (по одной на полюс): при этом данные о сопротивлениях в табл. 4.15.3 указаны дробью: в числителе — для основных камер, в знаменателе — для вспомогательных. У выключателей ВВУ-110Б конденсаторы шунтируют только два верхних разрыва, на которых также установлены сопротивления по 100 Ом; нижние разрывы шунтированы сопротивлениями по 5 Ом. На выключателях ВВБ-500А и ВВБ-750 каждый из двух крайних разрывов шунтирован двумя конденсаторами ДМРУ-60; у ВВБ-750, кроме того, 8 разрывов (по 4 с каждой стороны) шунтированы двумя включенными параллельно конденсаторами ДМРУ-60 и ДМРУ-55. Остальные разрывы этих выключателей шунтируются конденсаторами ДМРУ-55 (у ВВБ-750 — по два на разрыв). Для выключателей ВНВ шунтирующие резисторы применяются только в исполнении с отключающим током 63 кА В табл. 4.15.4 представлены основные характеристики воздушных выключателей. Выключатели серий ВВ, ВВН и ВВШ — с воздухонаполненными отделителями. Выключатели серий ВВУ, ВВБ, ВВД — с металлической дугогасительной камерой. Выключатели серии ВНВ — со стеклоэпоксидными дугогасительными камерами Выключатели могут поставляться с исполнением изоляции по категории Б и морозостойкие. Для ВНВ-35 ширина дана для трех полюсов.
Таблица 4.15.3. Комплектация воздушных выключателей шунтирующими резисторами и емкостями Тип Число разрывов гасительных камер (отделителя) на полюс Число конденсаторов на полюс и их тип Число резисторов на полюс и сопротивление резистора, Ом Результирующая величина, шунтирующая полюс емкости, пФ сопротивления, кОм ВВГ-20 3 (1) — 4x1,4 1x30 - 0.047 ВВУ-35А 2 — 1x4,6 — 0,005 ВВУ-ПОБ 4 2х(ДМРУ-80-1) 2x100 + 2x5 500 0,21 ВВБМ-ПОБ 2 2х(ДМРУ-80-1) 2x50 500 0.10 ВВБК-11 ОБ 2 2х(ДМН-80-1) — 500 — ВВБ-220Б 4 4х(ДМРУ-55-3,3) 4x100 825 0,40 ВВБК-220Б 4 8х(ДМН-80-1) — 500 — ВНВ-220 2 2х(ДМК-190-1,4) 4x25 700 0,10 ВВ-ЗЗОБ 8(6) 6х(ДМР-80-1) 8x14144 167 113,2 ВВД-ЗЗОБ 8 8х(ДМРУ-55-3,3) — 410 — ВНВ-330 4 2х(ДМК-190-1,4) + + 2х(ДМК-190-1,1) 8x37,5 303 0,30 ВВ-500Б 10(8) 8х(ДМН-80-4,4) 10x14144 550 141,4 ВВБ-500А 12 10х(ДМРУ-55-3,3) + + 4х(ДМРУ-60-2,2) — 288 — ВНВ-500 4 4х(ДМК-190-1,4) 8x37,5 350 0,30 ВВБК-500 8 2х(ДМРУ-55-3,3) + + 6х(ДМРУ-60-2,2) — 300 — ВВБ-750 16 12х(ДМРУ-55-3,3) + + 20х(ДМРУ-60-2,6) — 356 — ВНВ-750 6 2х(ДМР-190-1,6) + + 4х(ДМК-190-1,4) 12x37,5 244 0,45
Таблица 4.15.4. Основные характеристики воздушных выключателей Тип Номинальные данные Рабочее давление, кгс/см2 (МПа) Размеры полюса, м Масса, т напряжение, кВ ток, А ток отключения, кА 3 i а ширина ВВН-35-2 35 2000 31,5 20(2) 2,7 3,6 1,9 3,5 ВВШ-110 110 25,0 50,0 3,6 1,4 9,8 ВВШ-НОБ НО 25.0 5.3 3.6 1.4 10.9 ВВУ-35-40 / 2000 35 40.0 2,7 3.8 1.3 18.35 ВВУ-35-40/3200 35 3200 40.0 2.7 3.8 1.3 18.35 ВВУ-110-40/2000 НО 2000 40,0 5,2 3,8 1,3 18,0 ВВБМ-11 ОБ-31,5/2000 ПО 31,5 3,9 3,9 1,3 7,5 ВВБ-220-12 220 31,5 7,6 4,0 1,8 17,0 ВВБ-220Б-40/2000 220 40,0 32(3,2) 7,6 4,0 1,8 18,0 ВВД-330Б-40/3200 330 3200 40,0 26(2,6) 9,3 9,0 3,2 40,8 ВВБ-330Б-20 330 2000 35,5 20(2) 9,3 8,0 3,2 40,5 ВВБ-500-30 500 2000 35,5 20(2) 10,5 13,8 4,0 63,6 ВВБ-500-35,5/3200 500 3200 35,5 20(2) 10,5 14,0 4,1 63,6 ВВБ-750-40/3200 750 40,0 26(2,6) 11,5 19,1 4,1 90,2 ВНВ-НО 110 4,3 2,8 0,7 7,5 ВНВ-150 150 40,0 40(4) 4,0 4,3 1,6 11,7 ВНВ-220 220 5,1 4,3 1,6 12,0 ВНВ-330 330 6,4 8,6 1,9 22,6 ВВН-500 500 7,4 8,6 1,9 30,0 ВНВ-750 750 11,0 12,9 3,1 48,0 ВВ-ЗЗОБ 330 2000 20 20(2) 8,2 6,7 3,2 40,0 ВВ-500 500 11,0 9,5 4,0 58,0 4.15.2. Воздушные выключатели на напряжение 35 кВ Воздушные выключатели применяются в РУ напряжением 35 кВ и выше. Гашение дуги в них происходит в дугогасительных камерах с продольным или поперечным дутьем с помощью сжатого воздуха, получаемого от компрессорной установки.
От компрессора сжатый воздух по трубам подводится к каждому выключателю, снабженному стальным резервуаром, который представляет собой часть конструкции аппарата. В момент отключения сжатый воздух из этого резервуара через соответствующие клапаны поступает в дугогасительную камеру и быстро гасит дугу. Расход сжатого воздуха компенсируется компрессорной установкой. В зависимости от конструкции и номинального напряжения воздушные выключатели выпускаются марок ВВБ, ВВГ, ВВН. Достоинствами воздушных выключателей являются взрыво- и пожаробезопасность, быстродействие, высокая отключающая способность, малый износ дугогасительных контрактов, пригодность для наружной и внутренней установки, а их недостатками — необходимость компрессорной установки, сложность изготовления ряда деталей и узлов, относительно высокая стоимость. Выключатели марок ВВШ — воздушные выключатели с закрытым (воздухонаполнением в отключенном положении) отделением. Выключатель выполнен в виде отдельных полюсов. Управление выключателем может быть пополюсным или трехполюсным. Гасительные камеры выключателей состоят из нескольких одинаковых вертикально расположенных элементов. Каждый элемент содержит два полых торцевых контакта, из которых один (подвижный) приводится в движение поршневым механизмом. Каждый элемент гасительной камеры зашунтирован низкоомным сопротивлением, состоящим из одинаковых блоков (буква Ш в обозначении типа выключателя). Сопротивление каждого блока 150 Ом. Отделители выключателя, так же как и камеры, состоят из нескольких одинаковых вертикально расположенных элементов. Выключатели марок ВВБ — воздушные выключатели с металлическими гасительными камерами. В обозначении типа вместо буквы Б и после нее могут стоять буквы У — усиленный по скорости восстанавливающего напряжения, М — малогабаритный, Д — с повышенным давлением сжатого воздуха, П — для электротермических установок. Выключатели имеют двухразрывные дугогасительные устройства одностороннего дутья. Камеры (резервуары) постоянно заполнены сжатым воздухом и находятся под высоким потенциалом. Напряжение подводится к камерам через эпоксидные вводы, защищенные снаружи фарфоровыми покрышками (рис. 4.15.12 и 4.15.13) При отключении сначала размыкаются главные контакты. Возникшие на них дуги гасятся потоком сжатого воздуха за 0,02 с. Примерно через 0,035 с после размыкания главных контактов размыкаются вспомогательные контакты. Время горения дуги на вспомогательных контактах не более 0,01 с. При включении первыми замыкаются главные контакты, а затем (через 0,04...0,08 с) — вспомогательные.
Рис. 4.15.12. Выключатель типа ВВБ-35 Рис. 4.15.13. Воздушный выключатель ВВ-20. 1 — тележка; 2 — опорный изолятор; 3, 4 — привод ножей; 5 — шунтирующее сопротивление; 6 — вывод; 7 — камера основания; 8 — ножи разъединителя; 9 — охладители; 10 — шунтирующее сопротивление; 11 — камера вспомогательная; 12 — штанга; 13 — нож отделителя
Рис. 4.15.14. Внешний вид выключателя ВВН-35 Половина разрывов выключателей типа ВВУ-35 и ВВУ-110 шунтирована низкоомными резисторами. При отключении оба главных разрыва камеры этого выключателя размыкаются одновременно. После погасания дуги на разрыве, шунтированном резистором, другой разрыв отключает сопровождающий ток, ограниченный этим резистором. Полюс выключателя на 35 кВ состоит из одной металлической дугогасительной камеры, расположенной на опорной изоляционной конструкции. Шкафы управления и дугогасительные камеры унифицированы. Выключатели на 35 кВ имеют по одному распределительному шкафу, в которых расположена аппаратура, связывающая три полюса выключателей в один общий агрегат. Выключатели марок ВНВ — серия воздушных выключателей, основанная на блочном (модульном) принципе построения. Основной элемент выключателя — дугогасительный модуль; он постоянно заполнен сжатым воздухом и имеет контактную систему, образующую при отключении два разрыва. В процессе отключения контакты расходятся сначала на оптимальное для гашения дуги расстояние, а затем перемещаются в конечное положение. Выключатели этой серии практически полностью унифицированы, более экономичны по расходу сжатого воздуха, имеют большое быстродействие при коммутациях, стабильность механических характеристик и малую разновременность срабатывания элементов полюса за счет механической системы управления дугогасительными устройствами. Выключатели
Рис. 4.15.14. Внешний вид выключателя ВВН-35 Половина разрывов выключателей типа ВВУ-35 и ВВУ-110 шунтирована низкоомными резисторами. При отключении оба главных разрыва камеры этого выключателя размыкаются одновременно. После погасания дуги на разрыве, шунтированном резистором, другой разрыв отключает сопровождающий ток, ограниченный этим резистором. Полюс выключателя на 35 кВ состоит из одной металлической дугогасительной камеры, расположенной на опорной изоляционной конструкции. Шкафы управления и дугогасительные камеры унифицированы. Выключатели на 35 кВ имеют по одному распределительному шкафу, в которых расположена аппаратура, связывающая три полюса выключателей в один общий агрегат. Выключатели марок ВНВ — серия воздушных выключателей, основанная на блочном (модульном) принципе построения. Основной элемент выключателя — дугогасительный модуль; он постоянно заполнен сжатым воздухом и имеет контактную систему, образующую при отключении два разрыва. В процессе отключения контакты расходятся сначала на оптимальное для гашения дуги расстояние, а затем перемещаются в конечное положение. Выключатели этой серии практически полностью унифицированы, более экономичны по расходу сжатого воздуха, имеют большое быстродействие при коммутациях, стабильность механических характеристик и малую разновременность срабатывания элементов полюса за счет механической системы управления дугогасительными устройствами Выключатели
данной конструкции являются полностью взрывобезопасными в эксплуатации, так как под высоким давлением находятся не фарфоровые изоляторы, а прочные изоляционные цилиндры. Выключатели на напряжение 35 кВ соответствуют ГОСТ 687-78. Технические данные выключателя приведены в табл. 4.15.5. Воздушный выключатель типа ВВН-35 (рис. 4.15.14) представляет собой автоматический выключатель, предназначенный для отключения цепей переменного тока высокого напряжения. Конструкция выключателя предусматривает трехполюсное управление. Выключатель предназначен для установки на открытом воздухе. Для предотвращения конденсации влаги из воздуха внутренние полости изоляторов выключателя непрерывно продуваются сжатым воздухом, поступающим через специальный редукторный клапан. Технические характеристики выключателя ВВН-35 Номинальное напряжение. кВ.............................35 Наибольшее рабочее напряжение. кВ.................. 40.5 Номинальный ток. А........................... 600 и 1000 Предельный ток отключения, кА..................... 16,5 Мощность отключения, МВ*А............................1000 Рабочее давление, атм..................................20 Время отключения с приводом, с.......................0,08 Расход воздуха на одно отключение, л..................900 Габаритные размеры, мм: длина................................................ 1025 ширина............................... 1854 высота..................................2260 Вес выключателя, кг..................................1200
Таблица 4.15.5. Воздушные выключатели переменного тока Тип выключателя Номинальный ток, А Предельный сквозной ток, кА 4-секундная термическая стойкость, кА Время । включения, с Время 1 отключения, с J Расход воздуха на отключение, л Масаа выключателя, кг Число дугогасительных разрывов на полюс действующий амплитуда Номиналы § В о ВНСГ-15 12000 190 480 190 31.5 0.06 0,08 — 7300 2 ВВГ-20 12500 2000 160 410 160 160 0,1 0,15 — 9150 2 ВВП-35 1250 16 41 16 16 0,28 0,08 — 1200 1 ВВ-35-20/1250 1250 20 52 20 20 0,28 0,08 — 1300 1 ВВУ-35 2000/ 3200 40 100 40 40 0,13 0,07 4000 4500 7500 2 Примечания: 1. В таблице приведено сокращенное (без указания /но„) обозначение типа выключателя. Буквенная часть обозначения: В — выключатель (второе В — воздушный), Г — генераторный, Н — наружной установки, У — усиленный по скорости восстанавливающего напряжения. Цифровая часть обозначает: первая группа цифр — номинальное напряжение, кВ (буква Б после этой группы цифр — категория изоляции по длине пути утечки, в скобках — при наличие модификаций А и Б); вторая группа цифр — отключаемый ток, кА. 2. Выключатель ВВГ-20 внутренней установки с наружным отделителем, остальные выключатели наружной установки с металлическими гасительными камерами. 3. Длительность протекания тока термической стойкости для выключателей ВВГ-20 и ВВУ-35 -4 с. 4. Ширина для выключателей ВВГ-20 и ВВУ-25А соответствует трехфазному аппарату. 5. Выключатель ВВГ-20 С номинальным током 20 кА может нести полную нагрузку только при искусственном обдуве.
4.16. Электромагнитные выключатели 6—35 кВ 4.16.1. Электромагнитные выключатели Электромагнитные выключатели занимают особое место среди других выключателей переменного тока. Область их применения ограничена напряжением 10-15 кВ. Действие выключателя основано не на газовом дутье. Контактная система (рис. 4.16.1) состоит из основных 1 и 2 и дугогасительных 3 и 10 контактов, последние имеют дугостойкие напайки. Дугогасительная система состоит из изоляционной камеры 4 и охватывающего камеру П-образного магнитопровода 5, на среднюю часть которого надета дугогасительная катушка 6. Последняя состоит из ряда керамических дугостойких, инертных (в отношении выделения газа) пластин 8 с V-образными вырезами, разделенных небольшими воздушными промежутками. Благодаря этому длина дуги значительно увеличивается (до 1...2 м), а сечение ее в узких вырезах пластин вынужденно уменьшается. Дуга приходит в тесное соприкосновение с холодными поверхностями пластин, обладающих высокой теплопроводностью. Это ведет к увеличению потерь энергии и градиента напряжения. Сопротивление дуги быстро увеличивается, а ток уменьшается до тех пор, пока дуга не погаснет. По бокам пакета укреплены дугогасительные рога. Рог 7 электрически соединен только с дугогасительной катушкой. Второй конец катушки присоединен к неподвижному контакту. Рог 9 соединен с подвижным контактом. При замкнутых контактах катушка не обтекается током. Возникаю- Рис. 4.16.1. Контактная и дугогасительная системы электромагнитного выключателя: 1,2 — главные контакты; 3, 10 — дугогасительные контакты; 4 — изоляционный кожух; 5 — витки электромагнита; б — полюсные наконечники; 7 — передний рог; 8 — дугогасительная решетка; 9 — задний рог
щая при размыкании контактов дуга движется сначала под действием только электродинамических сил контура (положения А и В) и перебрасывается этими силами на рог 7. При этом в контур тока включается дугогасительная катушка, и созданное ею магнитное поле загоняет дугу в решетку (положение В, Г и Д), где и происходит ее гашение. Для сокращения времени горения дуги при малых токах в данной конструкции (для других не обязательно) каждый полюс выключателя снабжен воздушным (автопневматическим) поддувом, состоящим из цилиндра, жестко связанного с подвижным контактом, и поршня. В процессе отключения поршень вдвигается в цилиндр, вытесняет из него воздух, который по специальной трубке подается в зону между размыкающимися дугогасительными контактами. Технические данные электромагнитных выключателей приведены в табл. 4.16.1. Действие электромагнитных выключателей основано на гашении Таблица 4.16.1. Основные данные электромагнитных выключателей Тип кА Время, с Масса, т Размеры,м отключения включения высота ширина глубина ВЭ-6-40 1,6; 2,0; 3,2 128 0,06/0,075 0,075 0,57-0,61 1,60 0,58 1,0 ВЭМ-6-40 2,0; 3,2 125 0,06/0,08 0,25 1,0...1,2 1,60 0,75 0,97 ВЭС-6-40 1,6; 2,0; 3,2 128 0,06/0,075 0,075 0,57...0,61 1,61 0,63 0,98... 1,01 ВЭМ-10Э-20 1,0; 1,25 52 0,05/0,07 0,25 0,60...0,62 1,60 0,75 0,97 ВЭ-10-20 1,25; 1,6; 2,5; 3,6 51 0,06/0,075 0,075 0,52...0,57 1,60 0,63 1,0 ВЭ-10-31,5 1,25; 1,6; 2,5: 3.6 80 0,06/0,075 0,075 0,56...0,61 1,60 0,63 1,0 ВЭ-10-40 1,6; 2,5; 3,15 100 0.06/0,08 0.08 0,65..0.69 1,61 0,63 0,98...1,01 ВЭВ-10Э-16 1,6 16 0,06/0,08 — 0,25 1,60 0,58 1,0 Примечания: 1. Обозначение типа выключателя: буквенная часты В — выключатель, Э или ЭМ — электромагнитный, С — сейсмостойкий; цифровая часть (приведена в сокращении): первая группа цифр — кВ (Э после этой группы цифр — встроенный электромагнитный привод), вторая группа цифр — /откл, кА. 2 Ток термической стойкости численно равен отключаемому току; время протекания тока термической стойкости для ВЭМ-6-40 — 3 с, для Остальных — 4 с. 3. В числителе — собственное время отключения, в знаменателе — полное 4. Выключатели ВЭ-6-40, ВЭС-6-40 и ВЭ-10-40 не предназначены для работы с АПВ, для выключателей ВЭ-10-20 и ВЭ-10-31,5 минимальная длительность бестоковой паузы АПВ 0,3 с, у остальных — 0,5 с. 5. Выключатель ВЭМ-6-40 оснащен приводом ПЭ-22, выключатели ВЭ-10-20, ВЭ-10-31,5 и ВЭ-6-40 — встроенным пружинным, остальные — встроенным электромагнитным. 6. Климатическое исполнение и категория размещения всех выключателей УЗ по ГОСТ 15150-69 и 15543-70.
электрической дуги отключения в дугогасительной камере, содержащей пакет керамических пластин, в который дуга затягивается поперечным магнитным полем, возбуждаемым током дуги. При отключении выключателя размыкаются сначала главные, а затем дугогасительные контакты. Возникающая при этом дуга под действием электродинамических сил токоведущего контура и тепловых конвекционных потоков выдувается вверх в дугогасительную камеру. Расширяясь, петля дуги приближается к медному рогу, расположенному над неподвижным контактом и касается его, при этом катушка электромагнита, создающего магнитное дутье, включается параллельно участку дуги между контактом и рогом. Шунтированная часть дуги гаснет, и через катушку начинает проходить полный ток отключаемой цепи. Второе основание дуги перебрасывается с подвижного дугогасительного контакта на другой рог, при этом последовательно в цепь дуги включается вторая катушка магнитного дутья, создается магнитное поле, взаимодействующее с током дуги и вызывающее перемещение дуги в пакет керамических пластин, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Пластины снабжены вырезами, сужающимися кверху и смещенными в сторону от середины пластины Попадая в пакет пластин, дуга приобретает зигзагообразную форму, интенсивно охлаждается и при переходе через нуль гаснет. Типичная осциллограмма тока и напряжения при отключении короткозамкнутой цепи электромагнитным выключателем приведена на рис. 4.16.2, а. Она существенно отличается от соответствующих диаграмм для масляных и воздушных выключателей. Падение напряжения в дуге здесь значительно больше. В масляных и воздушных выключателях сопротивление дугового промежутка и его влияние на ток проявляются лишь в течение последних нескольких десятков микросекунд, предшествующих угасанию дуги. В электромагнитных выключателях резкое сопротивление дуги вследствие ее значительной дуги является основным условием успешного отключения. Ток стремится к нулю. При этом сдвиг фазы тока по отношению к напряжению уменьшается. а Рис. 4.16.2. К принципу действия электромагнитного выключателя: а — изменение тока и напряжения в процессе отключения; б — движение электронов в электрическом и магнитном полях
Движение дуги в электромагнитном выключателе и ее удлинение происходят под действием магнитного поля, направленного перпендикулярно направлению тока. Это явление принято объяснять упрощенно, рассматривая дуговой столб как металлический проводник с током. Направление электродинамической силы определяют, руководствуясь правилом левой руки. Однако дуга не является металлическим проводником, представляет собой плазму, т.е. раскаленный ионизированный газ, и для объяснения движения дугового столба в магнитном поле необходимо более детально рассмотреть физику процесса. Под действием магнитного поля, направленного перпендикулярно электрическому полю (рис. 4.16.2, б), электроны и ионы несколько отклоняются от своего основного направления в зависимости от магнитной индукции и длины свободного пробега заряженных частиц. В слабом магнитном поле угол отклонения невелик. Все же ионы и электроны, движущиеся в направлении магнитного поля, получают составляющую скорости в направлении, перпендикулярном В и Е, и при столкновении передают это движение нейтральным молекулам газа. Под действием этой объемной силы газ движется в направлении, перпендикулярном дуге. Газ с высокой температурой выбрасывается из дугового столба вперед по движению, а холодный газ подсасывается в дуговой столб с противоположной стороны. Ионизация происходит легче с фронта, так как температура здесь выше. Плотность тока с этой стороны увеличивается, а с противоположной — уменьшается. В результате дуговой столб приходит в движение вместе с газом Таким образом, гашение дуги здесь осуществляется при помощи магнитного дутья в камерах с узкими (прямыми, извилистыми и т.п.) щелями или в камерах с дугогасительными решетками. Такие выключатели выпускаются на номинальные токи до 2000 А, напряжение 6 и 10 кВ, с отключающей мощностью соответственно до 400 и 200 MB-А и предназначены для внутренней установки, а также для встройки в комплектные распределительные устройства. Все три полюса выключателя монтируются на стальной сварной раме, имеющей катки. В нижней части рамы расположен привод. Как правило, привод электромагнитный, но может быть и другой. На опорных фарфоровых изоляторах, закрепленных на вертикальной стойке рамы, укреплены контактная и дугогасительная системы (см. рис. 4.16.1). Токоподводы при встройке выключателя в КРУ снабжаются втычными контактами. Подвижные контакты трех полюсов связаны изоляционными тягами с общим валом выключателя. Дугогасительная камера и контакты каждого полюса закрыты изоляционным кожухом, отделяющим полюсы выключателя друг от друга и от стенок распределительного устройства. Механическая износостойкость выключателей — до 50000 циклов, коммутационная — 5000 отключений.
Рис. 4.16.3. Выключатель электромагнитный ВЭ-10 на токи 1250, 1600 и 2500 А При отключении малых токов (до 1000 А) для улучшения гашения дуги применяется устройство воздушного поддува. На рис. 4.16.3 показан выключатель серии ВЭ-10. У выключателей серии ВЭ-10 в зависимости от номинального тока и номинального отключаемого тока несколько меняется конструктивное исполнение. Выключатели различаются: дугогасительными камерами (на номинальный ток отключения 20 кА камера имеет меньшие габаритные размеры и массу по сравнению с выключателями на большие токи; выключатели на номинальный ток 3600 А проходных изоляторов не имеют); приводами (выключатели с номинальным током отключения 20 кА снабжены пружинными приводами, имеющими две включающие пружины; выключатели с номинальным током отключения 31,5 кА снабжены пружинными приводами с тремя включающими пружинами); проходными изоляторами (выключатели с номинальным током 2500 А имеют проходные изоляторы с большей площадью поперечного сечения токоведущего стержня по сравнению с проходными изоляторами выключателей с меньшим номинальным током) Отечественные заводы строят электромагнитные выключатели серии ВЭМ с номинальным током отключения до 40 кА при напряжении 6,9 кВ и
Рис. 4.16.4. Электромагнитный выключатель типа ВЭМ-10Э-100/12 5УЗ до 20 кА при напряжении 11,5 кВ (рис. 4.16.4...4.16.7) Они получили применение в системах собственных нужд мощных электростанций, а также в промышленных установках, где необходимы частые операции включения и отключения Стоимость их относительно высока Электромагнитные выключатели выпускаются на напряжение 6-10 кВ, номинальный ток до 3200 А и ток отключения до 40 кА. Для гашения в них дуги не требуются масло или сжатый воздух, что является большим преимуществом по сравнению с другими выключателями. Дугогашение осуществляется магнитным дутьем. Так, в выключателе ВЭМ-6 магнитное поле в камере, взаимодействуя с током дуги, перемещает ее со скоростью 30 м/с. Дуга удлиняется в щелевой камере и гаснет. Достоинствами электромагнитных выключателей являются полная пожаро- и взрывобезопасность, малый износ контактов, большое количество отключений без ревизий, высокая отключающая способность, а их недостатками — сложная конструкция, ограниченный верхний предел номинального напряжения. В табл. 4.16.2 представлены основные регулировочные характеристики электромагнитных выключателей. Дробью указаны значения, соответствующие различным исполнениям выключателя ВЭ-10: числитель — на 1,25 и 1,6 кА, знаменатель — на 2,5 и 3,6 кА; в скобках — соответствующие значения для ВЭ-10-31,5 (если они отличаются от данных выключателя ВЭ-10-20).
Рис. 4.16.5. Выключатель с электромагнитным гашением дуги ВЭМ-6КТ. 1 — камера дугогасительная; 2 — магнитная система; 3 — изолятор опорный; 4 — токоподвод с катушкой; 5 — контакт неподвижный; 6 — экран изоляционный; 7 — привод электромагнитный; 8 — рама выключателя; 9 — контактор; 10 — пружина отключающая; 11 — рукоятка ручного отключения; 12 — тяга изоляционная; 13 — шина; 14 — контакт подвижный; 15 — пластина; 16 — кожух изоляционный
965 Рис. 4.16.5. Окончание Расстояние между главными контактами в момент размыкания дугогасительных контактов для всех типов выключателей — 12 мм. Максимальная неодновременность контактов ВЭМ-10Э составляет 2 мм, остальных — 1 мм. Сопротивление составляет для выключателей на 1,25; 1,6; 2,5 и 3,2 кА между втычными контактами розеток соответственно 60, 50, 30 и 20 мкОм и между выводами без розеток — соответственно 40. 30, 20 и 15 мкОм. Электромагнитные контакторы. На рис. 4.16.8 показан электромагнитный контактор К2-6. Он выполнен на напряжение 6 кВ; /ном = 400 А, отключаемый ток к.з.. /откл = 4,2 кА; /вкл = 8 кА. Коммутационная стойкость контактора 1-105 циклов ВО. Контактор состоит из трех полюсов 3 (на рисунке камера среднего полюса не показана), установленных на изоля-
Рис. 4.16.6. Выключатель с электромагнитным гашением дуги ВЭМ-6-2000/40-125
Рис. 4.16.7. Выключатель с электромагнитным гашением дуги ВЭМ-6-3200/40-125 ционных рейках 2. Рейки стягивают стальные стенки 1, между которыми располагаются полюсы и электромагнитный привод 4. Каждый полюс контактора содержит неподвижный контакт и катушку магнитного дутья, включенную между неподвижным главным и дугогасительным контактами. Подвижные контакты установлены на изоляционном валу 5 и связаны с выводами полюсов гибкими связями. Дугогасительные камеры состоят из набора керамических дугостойких деталей, заключенных в пластмассовый кожух. В процессе отключения цепи первыми размыкаются главные контакты и ток проходит через дугогасительные контакты и катушку магнитного дутья. Возникающая при этом дуга затягивается магнитным полем в узкую щель между керамическими пластинами; действием электродинамических сил растягивается и вследствие отдачи теплоты холодным станкам камер деионизируется. При переходе тока через нулевое значение дуга гаснет.
Таблица 4.16.2. Основные регулировочные характеристики электромагнитных выключателей Характеристика ВЭ-6, ВЭС-6 ВЭМ-6 ВЭМ-10Э ВЭ-10 Скорость движения дугогасительных контактов, м/с: при размыкании 3,0 3,6 5,3 3,5/3,0 при замыкании 5,8 4,5 4,1 5,2/4,8 (6,5/5,8) Ход ножа в дугогасительных контактах, мм 28 31 22 28 Контактное нажатие пластин главного контакта, Н 157 140 120 13 То же дугогасительного 235 280 200 40 Минимальное расстояние между подвижными и неподвижными контактами в отключенном состоянии, мм 135 ПО 120 135 Выдергивающее усилие втычного штыря из розеточного контакта, Н 127 255 127 80/130 Максимальный момент на валу, Н-м 247 1450 1000 200/250 Рис. 4.16.8. Электромагнитный контактор К2-6: 1 — стальные стенки; 2 — изоляционные рейки; 3 — полюсы; 4 — электромагнитный привод; 5 — изоляционный вал
Внедрение вакуумных и электромагнитных контакторов в практику значительно повышает культуру эксплуатации. 4.16.2. Автопневматические выключатели Гашение дуги в этих выключателях осуществляется потоком сжатого воздуха, создаваемым поршневым устройством, приводимым в движение одновременно с подвижным контактом. Принцип устройства автопневматического выключателя показан на рис. 4.16.9. Неподвижный контакт 2 укреплен в цилиндре дугогасительной камеры 1, имеющей изоляционное сопло 5, в отверстие которого проходит подвижный контакт и поршень 6 начинают двигаться одновременно. До момента выхода подвижного контакта из отверстия сопла выход воздуха из камеры закрыт, и в камере создается повышенное давление. После выхода подвижного контакта из отверстия сопла нагнетаемый поршнем воздух начинает вытекать из камеры, образуя продольное дутье и гася дугу 3. Автопневматический способ гашения имеет то достоинство, что не требует дорогой компрессорной установки и резервуара сжатого воздуха со сложной схемой пневматического дутья и позволяет получить относительно простые и дешевые конструкции выключателей. Однако при этом способе гашения нельзя создать высокие давления (более 2...6 МПа). Вследствие этого область применения автопневматических выключателей ограничивается напряжением 6~20 кВ и мощностью отключения 2-400 MB-А. Выключатели допускают до 25...30 циклов включений-отключений в час. Выключатели серии ВК-10 (см. рис. 4.16.10...4.16.12) — колонкового типа, предназначены для встраивания в КРУ там, где не требуется частая коммуникация. Выключатели имеют встроенный пружинный привод с автоматическим подзаводом пружин. Выпускает их Ровенский завод высоковольтной аппаратуры. Выключатели ВК-10, обладают высокими технико-экономическими показателями: малые габариты, номинальное напряжение — 10 кВ, номинальный ток от- Рис. 4.16.9. Принцип устройства автопневматического выключателя: 1 — цилиндр дугогасительной камеры; 2 — неподвижный контакт; 3 — электрическая дуга; 4 — подвижный контакт; 5 — изоляционное сопло; 6 — поршень
Рис. 4.16.10. Выключатель ВК-10 на 630 и 1000 А Рис. 4.16.11. Общий вид выключателя ВК-10 на 1250 и 1600 А: 1 — основание; 2 — пластина; 3 — пружинный привод; 4 — полюс; 5 — фасадная перегородка; 6 — изоляционный кожух
ключения — 31,5 кА. Время отключения — 0,07 с, номинальный ток — до 1600 А, масса — 160 кг. Общий вид выключателя представлен на рис. 4.16.10. Разрез полюса без привода дан на рис. 4.16.12. В выключателе используется дугогасительная камера с автодутьем. Выключатель ВК-10 выкатного типа, предназначен для работы в КРУ и имеет розеточные внешние контакты. Дугогасящее устройство выключателя с /ном до 1000 А выполнено в виде прочного изоляционного цилиндра 12, внутри которого размещены контактная система 4, 15 и пластины дугогасительного устройства. Гашение дуги с большим током происходит в самом начале хода свечи после размыкания контактов. При небольших токах короткого замыкания дуга удлиняется, затягивается в нижний объем дугогасительного устройства. Создано 12 различных типоисполнений этих выключателей. а Рис. 4.16.12. Разрез полюса ВК-10 с 1„оя до 1000 А без привода: а — для выключателей серии ВК-10; б — для выключателей серии ВК-10А 1 — стекло маслоуказателя; 2 — направляющий стержень; 3 — токоотвод; 4 — подвижный стержень; 5 — токоведущий стержень; 6 — изоляционный чехол; 7 — корпус механизма; 8 — прокладка; 9 — фланец; 10 — тяга; 11 — обойма; 12 — распорный цилиндр; 13 — дугогасительиая камера; 74 — цилиндр; 13 — розеточный контакт; 76 — кожух; 77 — втычной контакт, 1В — гайка, 19 — втулка; 20 — уплотнение
Рис. 4.16.10. Выключатель ВК-10 на 630 и 1000 А Рис. 4.16.11. Общий вид выключателя ВК-10 на 1250 и 1600 А: 1 — основание; 2 — пластина; 3 — пружинный привод; 4 — полюс; 5 — фасадная перегородка; 6 — изоляционный кожух
4.17. Вакуумные выключатели 6—110 кВ 4.17.1. Основные сведения о вакуумных, выключателях 6-110 кВ, вакуумных контакторах 6-10 кВ и дугогасительных камерах Вакуумные выключатели — одно из наиболее перспективных направлений развития коммутационной аппаратуры в классах напряжения 3-110 кВ. Из известных видов коммутационной аппаратуры они наиболее полно соответствуют современным требованиям. Вакуумные выключатели обеспечивают наиболее простой и надежный способ гашения электрической дуги. Особенно широкое распространение они получили для отключения сравнительно низких токов короткого замыкания. В эксплуатации вакуумные выключатели более надежны по сравнению с масляными или электромагнитными и имеют значительно меньшие размеры. Однако вакуумные выключатели появились сравнительно недавно, так как их разработка на требуемые параметры потребовала решения ряда сложных научных и технологических проблем. В вакуумных выключателях один из двух расположенных в стеклянной (или керамической) вакуумной камере контактов подвижный приводится в действие от внешнего привода (для замыкания и размыкания цепей). Так как в вакууме дуга гаснет быстро, то и восстановление межэлектродного изоляционного промежутка происходит во время размыкания тоже быстро. Это дает возможность получить хорошие коммутационные характеристики выключателя. Выключатели на 7,2—10 кВ имеют зазор между контактами в несколько миллиметров (4 мм), поэтому при таких малых размерах легко достигаются высокие скорости срабатывания. Эрозия контактов под действием дуги при этом незначительна, проблема предотвращения ухудшения вакуума на протяжении длительного времени практически решена. Срок службы вакуумных выключателей практически не ограничен. Вакуумные выключатели отвечают современным требованиям сокращения трудовых затрат при монтаже, наладке и эксплуатации. Параметры вакуумных выключателей определяются их основной частью — вакуумными дугогасительными камерами (ВДК) ВДК представляет собою запаянный прибор, в котором давление газа не превышает 1О“3...1О~10 Па. Камера состоит из изоляционного корпуса, с размещенными в нем контактной и экранной системами. Контактная система, как правило, торцевая одноразрывная; один из контактов неподвижный, другой подвижный и соединяется с корпусом через сильфон, благодаря чему контакт может перемещаться без нарушения вакуума. Экранная система защищает внутренние стенки изоляции корпуса от металлизации продуктами электроэрозии контактов и задает распределение электрического потенциала в ВДК.
Дуга отключения, возникающая при размыкании контактами ВДК цепи тока, горит в парах металла контактов и гаснет при переходе переменного тока через нулевое значение. Это происходит вследствие остывания последних очагов испарения, конденсации и деионизации пара с достаточно большой скоростью. При токах менее 10 кА дуга из-за взаимного расталкивания катодных пятен* распределяется по значительной части поверхности контактов и инерционных очагов испарения, приводящих к отказу при отключении, не возникает. При этих токах контакты имеют форму простых цилиндров. При токах более 10 кА дуга концентрируется в узкой области разрываемых контактов. В этом случае возникновение недопустимо больших очагов испарения на контактах предотвращается созданием в межконтактном промежутке поперечного радиального или продольного по отношению к току дуги магнитного поля. В поперечном радиальном магнитном поле дуга вращается с достаточно большой скоростью, в продольном — концентрации дуги не происходит, и дуга распределяется по всей контактной поверхности. Эти эффекты достигаются путем придания контактам специальной формы. При расхождении контактов вначале образуется жидкий металлический мостик из материала электродов. Этот мостик нагревается до высокой температуры и испаряется. Между контактами загорается дуга в среде паров металла электродов Характерной особенностью дуги является малое напряжение на ней (20-40 В). Только при больших токах (10-100 кА) напряжение растет до 50-200 В. При прохождении тока через нуль дуга гаснет. Малая плотность газа обусловливает исключительно высокую скорость диффузии зарядов погасшей дуги из-за большой разницы плотностей частиц в разряде и в вакууме. Через 10 мкс после прохождения тока через нуль между контактами восстанавливается электрическая прочность вакуума, которая достигает 100 МВ/м. Благодаря высокой скорости нарастания электрической прочности промежутка вакуумный выключатель может работать при высоких скоростях восстановления напряжения и успешно используется при отключении емкостной нагрузки. Ток отключения определяется количеством паров металла, испаряемого из электродов, что зависит от температуры электродов. Критическая температура, при которой происходит отказ в гашении, для меди равна 1280 °C, для вольфрама 3300 °C. В связи с этим в первых образцах вакуумных выключателей широко применялся вольфрам. Однако вольфрам обладает недостатками — высокое контактное сопротивление ограничивает номинальный ток. Кроме того, при подходе тока к нулю резко падает плотность паров вольфрама, дуга обрывается, возникает срез тока, при этом возникает перенапряжение, равное Л{7=/обр.^й, где L и С — параметры отключаемой * Эффект обратного движения пятна в магнитном поле.
нагрузки. Напряжение на нагрузке достигает (6-8)t/HOM, при этом происходит пробой изоляции в отключаемом оборудовании. Необходимо либо ставить специальные разрядники, либо переходить на другой материал электродов. В настоящее время широко применяются медь и ее сплавы или специальная металлокерамика. Для уменьшения количества паров металла, испаряемого из электродов, дуга быстро перемещается по поверхности контактов с помощью магнитного поля. Неподвижный торцевой контакт связан с одним фланцем, подвижный с помощью сильфона связан с другим. Нажатие подвижного контакта на неподвижный создается за счет атмосферного давления. При больших токах ставится дополнительная пружина. Полный ход подвижных контактов составляет несколько миллиметров (рис. 4.17.1). При больших токах применяются специальные экраны, предохраняющие от перекрытия по поверхности внутри сосуда. Перекрытие возможно вследствие оседания частиц испарившегося металла контактов после многократной работы. Вакуум обладает высокой электрической прочностью, и в нем быстро (спустя 10 мкс после прохождения тока дуги через нуль) вос Рис. 4.17.1. Зависимость пробивного напряжения от расстояния диаметром 9,5 мм: 1 — в воздухе при атмосферном давлении; 2 — в вакууме станавливается электрическая прочность дугового промежутка. Размещение контактов в вакууме исключает их окисление, вследствие чего можно применять меньшие контактные нажатия. Устройство простейшей вакуумной каме- ры показано на рис. 4.17.2. Она состоит из следующих частей: стеклокерамической оболочки /; стальных торцевых фланцев 2; медных контактных стержней — неподвижного 3 и подвижного 4; электродов 5; стального ребристо сильфона 6, приваренного к подвижному контактному стержню 4; экранов 7. 8, 9. Давление в камере составляет около 1.3* 10-5 Па. Металлы, используемые для контактов, должны обладать механической прочностью, высокой проводимостью, стойкостью относительно эрозии и сваривания. Применение получили бинарные сплавы: Си — Bi, Си — Те, Ag — Bi и др. В положении «включено» электроды прижаты друг к другу пружиной привода с силой около 3000 Н. В процессе отключения контакты размыкаются. Скорость движения контактов составляет около 1,5 м/с. Зажигает
ся дуга. Она горит в парах металла, образующихся на поверхности холодного катода в отдельных наиболее нагретых точках. Металлические пары непрерывно покидают дуговой промежуток и конденсируются на поверхности центрального экрана, изолированного от электродов. Он защищает изолирующую оболочку от радиации дуги и оседания на ней частиц металла. Когда ток приходит к нулевому значению, дуга угасает и парообразование прекращается. Если скорость восстанавливающейся электрической прочности промежутка превышает скорость постоянного высокого напряжения (ПВН), цепь оказывается разомкнутой. Рис. 4.17.2. Устройство простейшей вакуумной камеры: 1 — стеклокерамическая оболочка; 2 — стальные торцевые фланцы; 3 — неподвижный и 4 — подвижный контакты; 5 — электрод; 6 — стальной ребристый сильфон; 7,8,9 — экраны Отключающая способность вакуумной камеры зависит от материала и конструкции электродов, устройства экранов, определяющих пространственное распределение напряженности электрического поля внутри и вне камеры. В новейших конструкциях применены контакты большого диаметра (до 18 см), устроенные так, что в процессе отключения создается продоль- ное магнитное поле, параллельное дуге. Опыт показывает, что это поле способствует диффузионному строению дуги из множества тонких нитей с основаниями, равномерно распределенными по поверхности катода. При этом уменьшается напряжение на дуге и, следовательно, энергия, выделяемая в дуговом промежутке; увеличивается отключающая способность; эрозия контактов минимальна. На рис. 4.17.3 показан разрез еще одной вакуумной дугогасительной камеры, используемой в вакуумном выключателе серии ВВТ. Цилиндрический корпус камеры состоит из двух секций полых керамических изоляторов 5, соединенных металлической прокладкой 6 и закрытых с торцов фланцами 1 и 8. Внутри камеры расположена контактная система и электростатические экраны 2 и 4, защищающие изоляционные поверхности от металлизации продуктами эрозии контактов и способствующие распределению потенциалов внутри камеры. Неподвижный контакт 7 проходит через верхний фланец 8 и соединяется с ним сильфоном 9 из нержавеющей стали, создающим герметичное подвижное соединение. Камеры трех полюсов выключателя крепятся на металлическом каркасе с помощью опорных изоляторов.
Рис. 4.17.3. Разрез вакуумной дугогасительной камеры 1...8 — фланцы; 2, 4 — электростатические экраны; 3 — неподвижный контакт, 5 — керамический изолятор; 6 — металлические прокладки; 7 — подвижный контакт; 9 — сильфон Подвижные контакты камер управляются общим приводом с помощью изоляционных тяг и перемещаются при отключении на 12 мм, что позволяет достигать высоких скоростей отключения (1,7...2,3 м/с). Вакуумные дугогасительные камеры, являясь основной частью вакуумного выключателя имеют следующие характеристики (табл. 4.17.1 и 4.17.2) и обозначения, которые расшифровываются следующим образом: ВДВ ПП-П-П/ПУХЛ2 Ш-----------------------------камера Ц--------------------------дугогасительная *-------------------------вакуумная ---------------------- конструктивные особенности ----------------------номер разработки ----------------------номинальное напряжение, кВ -----------номинальный ток отключения, кА номинальный ток, А -----------вид климатического исполнения - категория размещения по ГОСТ 15150-69
Таблица 4.17.1. Характеристика дугогасительных вакуумных камер Тип кА Ход подвижного контакта, мм Скорость движения подвижного контакта, м/с при Размеры, мм Масса камеры, Износостойкость (число операций) включении отключении диаметр длина кг механическая электрическая КДВ-10-4/400 15 5...6 0,4...0,8 0,7...1,0 102 162 3,0 100000 100000/50 КДВ-10-10/630 51 11...13 0,5...0,9 1,4...1,8 150 252 8,8 20000 20000/50 КДВ-10-16/630 51 11...13 0,5...0,9 1,75...2,25 150 252 8,8 20000 20000/30 КДВ-10-20/1600 70 12 0.6...0.9 1,6...1,9 150 252 9.5 20000 10000/25 КДВ-35-20/1250 51 16...18 0,4...0,8 1,5...2.0 167 330 18,0 20000 20000/50 Примечания: 1. В числителе — электрическая износостойкость при номинальном токе, а в знаменателе — при номинальном токе отключения. 2. Ток термической стойкости численно равен номинальному току отключения, наибольшее допустимое протекание тока термической стойкости 3 с. 3. Остаточное давление в камере в течении всего периода эксплуатации не выше Т10 2 Па. 4. Наибольшая длительность горения дуги 0,02 с, вибрация контактов при включении не более 0,002 с. 5. Допустимый в эксплуатации износ контактов 4 мм (для КДВ-35 — 2 мм). 6. Ход контактов камер КДВ-35, предназначенных для выключателя на ПО кВ, составляет 13 15 мм- в выключателе ПО кВ используются 4 последовательно соединенные такие камеры. Оборудование подстанций и электрических сетей
КДВ разрабатывают и испытывают в соответствии с требованиями ГОСТ 687-78, 18397-86, 1516.3-96 и др. Таблица 4.17.2. Основные технические характеристики камер дугогасительных вакуумных Характеристики КДВХ-10-10 ог-от-хаггя КДВХ-10-31,5 КДВ-12-37 КДВ-35-25 КДВ-10-5/400 Номинальное напряжение, кВ 10 10 10 11,40 35 10 Наибольшее рабочее напряжение, кВ 12 12 12 40,5 12 Номинальный ток, А 630 1600 1600 400 1600 400 Номинальный ток отключения, кА 10 20 31,5 3,45 25 5 Коммутационная износостойкость, циклы ВО при номинальном токе 50000 30000 40000 2*10® 20000 750000 при номинальном токе отключения 100 50 50 0,63-10® 50 50 Механический ресурс, циклы ВО 50000 50000 50000 5000000 20000 750000 Габаритные размеры, мм длина 223 240 253 148 410 185 диаметр корпуса 104 127 153 80 150 75 Масса, кг 2,9 4,7 6,9 0,95 10 1,74 Вакуумные дугогасительные камеры КДВ 10-40/1600; КДВ-10-20/1250; КДВ-10-20/1600 и др. производят на ОАО «ЭЛКО» г. Минусинск. В табл. 4.17.3 приведены основные характеристики дугогасительных вакуумных камер. Ниже будут рассмотрены типы вакуумных камер, контакторов и выключателей разработок и производства различных организаций и предприятий. На рис. 4.17.4 показан вакуумный выключатель типа ВВ-10-20/1000УЗ конструкции ВЭИ с номинальным напряжением 10 кВ, номинальным током 1600 А и номинальным током отключения 20 кА. Время отключения — 2 периода Выключатель приспособлен для установки в ячейки комплектного РУ.
Таблица 4.17.3. Дугогасительные вакуумные камеры Минусинского завода вакуумных выключателей Характеристики КДВ-1-250 КДВ-12-37 КДВ-10-5/400 КДВХ-10-10/630 КДВХЗ-10-20/1600 КДВХ-10-31,5/1600 КДВ-35-25,5/1600 КДВ-35-40/2000 Номинальное напряжение, кВ 1,14 10 35 Номинальный ток, А 250 400 630 1600 2000 Номинальный ток отключения, кА 3 3,45 5 10 20 31,5 25 40 Коммутационная износостойкость, тыс. циклов ВО в категории применения АС-3 1600 в категории применения 300 — — — — — — при номинальном токе 750 50 30 40 20 20 при номинальном токе отключения 0,05 0,1 0,05 Механический ресурс, тыс. циклов ВО 5000 750 50 20 Габаритные размеры, мм длина 65 150 185 223 240 253 410 461 диаметр корпуса 50 80 75 104 108 153 150 165 Масса, кг 0,4 0,95 1,74 2,9 3,8 6,9 10 165 Примечания: 1. Камеры дугогасительные вакуумные типов КДВХ-10, КДВХ-10-31,5, предназначены для комплектации вакуумных выключателей номинального напряжения 10 кВ и 11 кВ переменного тока частоты 50 Гц и 60 Гц соответственно. 2. Камеры дугогасительные вакуумные типа КДВ-2-10-5/400 предназначены для комплектации вакуумных контакторов с номинальным напряжением 10 кВ частотой 50 и 60 Гц, применяемых в электроустановках с облегченной изоляцией.
Рис. 4.17.4. Вакуумный выключатель ВВ-10-20/ 1000УЗ Высоковольтный вакуумный выключатель ВВВ-10/320 предназначен для использования в комплектных распределительных устройствах 10 кВ внутренней и наружной установки (КРУ, КРН, КРУН и др.) вместо малонадежных масляных выключателей. Вакуумные выключатели по сравнению с масляными обладают: • быстрым восстановлением электрической прочности после обрыва дуги; • долгим сроком службы без ремонтов и ревизий; • малым ходом подвижных контактов; • быстродействием; • нетоксичностью, взрыво- и пожаробезопасностью; • возможностью использования в широком диапазоне температуры окружающей среды; • малыми габаритами, массой; • простотой обслуживания. Силовая часть вакуумного выключателя выполнена на сварной раме, на опорных изоляторах которой находятся 3 вакуумные дугогасительные камеры КВД-21, соединенные с валом выключателя через фарфоровые изоля
торы. На раме закреплены пружины отключения и промежуточный вал для сочленения с приводом. Привод вакуумного выключателя соленоидный со встроенным выпрямителем. Для отключения выключателя в привод встроен электромагнит отключения с питанием от цепей тока и напряжения. В шкафах КРУН-10 силовая часть вакуумного выключателя устанавливается в высоковольтном, а привод в релейном отсеке и крепится общими сквозными болтами. Технические характеристики ВВВ-10/320: Тип вакуумной дугогасительной камеры...КВД-21 КВД-10-400 / 4 Номинальное напряжение, кВ ..............10 10 Номинальный ток, А.......................320 400 Номинальный ток отключения, А............900 2000 Предельный ток отключения, кА.............2 1 Ток включения, кА.........................2 4 Ток термической устойчивости (4 с), кА....2 4 Ток динамической устойчивости, кА.........5 10 Время отключения с приводом не более, с.........0,05...0,06 Время включения не более, с......................0,06.. 0,08 Допустимое число переключений: номинального тока........................1 105 1 104 номинального тока отключения.......4-104 1 103 предельного тока отключения..........10 15 Оперативное напряжение переменного тока 50 Гц, В ............................220 220 Электромагнит отключения: ток срабатывания от цепей релейной защиты, А..................................3 3 потребляемая мощность не более, В-А .. 10 10 Электромагнит включения: ток срабатывания не более, А..............15 15 Количество блокконтактов (перекидных).....5 5 Габаритные размеры, мм: силовой части.......... ............. 551x396x575 привода............................... 152x170x440 Масса, кг: силовой части.......................... 50 50 привода.............................. 30 30
4.17.2. Вакуумные выключатели производства ОАО «ЭЛКО» (г. Минусинск) Крупнейшим в России производителем вакуумных выключателей на класс напряжения до 10 кВ является ОАО «ЭЛКО» из г. Минусинска. Фирма выпускает продукцию серийного производства с 1980 г. Здесь регулярно обновляется конструкция выпускаемых изделий, расширяется их номенклатура. Продукцией минусинских промышленников комплектуются практически все нынешние российские КРУ — строительные заводы. Кроме того, «ЭЛКО» обеспечивает и замену морально и физически устаревших выключателей всех видов в ячейках контрольно-распределительных устройств любого типоисполнения на современные На рис. 4.17.5...4.17.10 приведены некоторые типы выключателей, а в табл. 4.17.4 — основные характеристики различных типоисполнений. Выключатели серии ВБКЭ-10 (рис. 4.17.8) оснащены пружинным приводом с заводкой включающих пружин электромагнитом (при U = 220 В потребляемый ток электромагнита — не более 25 А) и предназначены для ячеек К-104, К-59, КА-1. Рис. 4.17.5. Вакуумный выключатель нагрузки ВНВ-10/320. 1 — тяговый изолятор; 2 — рама; 3 — изолятор опорный; 4 — виток динамический; 5 — нож контактный; 6 — камера дугогасительная; 7 — разъем штепсельный; 8 — вал; 9 — электромагнит включения; 10 — пружина; 11 — электромагнит отключения; 12 — катки; 13 — нож неподвижного втычного контакта (принадлежность КРУ); 14 — подвижный первичный контакт; 15 — съемная рукоятка
Рис. 4.17.6. Вакуумный выключатель ВНВП-10/320-2У2 1 — рама; 2 — электромагнит включения; 3 — электромагнит отключения; 4 — изолятор опорный; 5 — разъем штепсельный; 6 — подвижный первичный контакт; 7 — тяговый изолятор; 8 — шины подвижных контактов; 9 — виток динамический; 10 — камера дугогасительная Рис. 4.17.7. Вакуумный выключатель ВВТЭ-М-10
Выключатель серии ВБПЭ-10 (рис. 4.17.9) встраивается в ячейки КРУ-2-10, К-ХП, K-XXVI, К-37, К-44 и другие. Выключатель серии ВБМЭ-10 (рис. 4.17.10) оснащен пружинным приводом с заводкой включающих пружин электромагнитом. В настоящее время автогазовые выключатели нагрузки не удовлетворяют в полной мере современным требованиям (малое число отключений номинального тока, ограниченная электродинамическая стойкость при сквозных КЗ и т.д.). Поэтому в электроустановках 6-10 кВ распределительных сетей вместо применявшихся выключателей нагрузки все шире используются вакуумные и электромагнитные контакторы. Номинальное напряжение, кВ ... 10 Номинальный ток, А.............30... 1600 Номинальный ток отключения, кА...20 Механический ресурс, В-0.......1000 Рис. 4.17.8. Выключатель ВБКЭ-10-20/630...1600УЗ Номинальное напряжение, кВ.......10 Номинальный ток, А.............1600 Номинальный ток отключения, кА ...20 Механический ресурс, В-0......25000 Рис. 4.17.9. Выключатель ВБПЭ-10-20/630...1600УЗ Номинальное напряжение, кВ..... 10 Номинальный ток, А............ 1600...3150 Номинальный ток отключения, кА.31,5...40 Механический ресурс, В-0....... 10000 Рис. 4.17.10. Выключатель ВБМЭ-10-31,5...40/1600...3150УЗ
Таблица 4.17.4. Основные данные вакуумных выключателей Тип 7S’ Время, с Масса, КГ Размеры, мм отключе- НИЯ вклю- чения паузы АПВ высота ширина глубина ВВВ-10-2 0.32 25 0.06/0.10 0,08 0.40 55 0,53 0.55 0,60 ВВТЭ-10-10 0,63 25 0,03/0,05 0,10 0,60 150 0,77 0,56 0,52 ВВТП-10-10 0,63 25 0,03/0,05 0,10 0,60 160 0,87 0,56 0,52 ВВ-10-20 0,63; 1,0; 1,6 52 0,55/0,075 0,10 0,30 161...165 0,88 0,62 0,63 ВВТЭ-10-20 0,63 52 0,03/0,05 0,10 0,30 135...143 1,22 0,56 0,54 ВВТП-10-20 0,63 52 0,03/0,05 0,10 0,30 130...135 1,02 0,56 0,54 ВВ-10-31,5 0,63; 1,0; 1,6 80 0,055/0,075 0,10 0,30 179 0,88 0,64 0,63 ВВ-10-31,5 2,0; 3,15 80 0,055/0,075 0,10 0,30 280 0,14 0,66 0,68 ВВК-35Б-20 1,0 51 0,05/0,07 0,30 — 850 2,09 2,23 0,60 ВВК-110Б-20 1,0 51 0,05/0,07 0,30 — 2250 3,87 4,35 0,60 Примечания: 1. Расшифровка обозначения: В — выключатель, второе В — вакуумный, третье В — высоковольтный, Т — трехполюсный, Э и П — варианты исполнения по высоте, К — колонковый. 2. Ток термической стойкости выключателей численно равен току отключения, предельное время протекания тока КЗ — 3 с. 3. Размеры и масса выключателя указаны с учетом рамы тележки, на которой он смонтирован. 4. Равновременность работы трех полюсов не более 0,002 с. 5. В числителе — собственное время отключения, в знаменателе — полное. 6. Масса выключателя ВВК-35Б приведена с учетом изоляционного масла (90 кг), залитого во внутреннюю полость фарфоровой покрышки. 7. Приводы — встроенные, электромагнитные или пружинные. 8. В выключателях используются вакуумные камеры, описанные в табл. 4.17 1. На рис. 4.17.11 представлен вакуумный контактор КВТ-6/10-400-4. Его данные: Umw = 6-10 кВ; 1т„ = 400 А; /откл = 4 кА (указанное значение тока КЗ допускается отключать до 50 раз); /вкл =15 кА; коммутационная износостойкость 1-105 циклов ВО (включить, отключить). Контактор состоит из трех полюсов, корпусов 2 и 3 и электромагнитного привода 4 Дугогасительная камера / по своему устройству аналогична камере вакуумного выключателя, изображенной на рис. 8. Камеры крепятся к верхней опорной части изоляционного корпуса 2. Подвижный контакт камеры соединен с нижним выводом 6 гибкой связью 7. Привод воздействует на подвижные контакты камер через траверсу 5. Управление контактором осуществляется с места установки или дистанционно.
Рис. 4.17.11. Вакуумный контактор КВТ-6/10-400-4. 1 — дугогасительная камера; 2 и 3 — корпуса; 4 — электромагнитный привод; 5 — траверса; 6 — нижний вывод; 7 — гибкая связь Выключатель ВВЭ-М-10-40 (рис. 4.17.12) устанавливается в КРУ типа К-105, К-59, а также могут быть использованы для замены и маломасляных и электромагнитных выключателей в любых типах распределительных устройств. Выключатели ВВЭ-М-10-20 и ВВП-М-10-20 (рис. 4.17.13) устанавливаются в КРУ типа К-104, КМ-1Ф, К-49, К-59. По своим присоединительным размерам и схемам управления взаимозаменяемы с выключателями ВК-10, ВКЭ-10. Выключатели ВВТЭ-М-10-20 и ВВТП-М-10-20 (рис. 4.17.14) устанавливают в ячейки типа КРУЭ-6П, 2КВЭ-6М, КРУП-6П, а также для замены малообъемных выключателей типа ВМПЭ-10, ВМП-ЮК, ВМГ-133 в любых типах распределительных устройств К-Ш, К-ШУ, К-ХП, K-XIII, КРУ-2В, K-XXVI, К-37, КР-2-10, КВ-2-10, КСО-2-УМ, КСО-237, К-266, КСО-285, КРУ производства стран Содружества Независимых Государств. В табл. 4.17.5 приведены основные технические характеристики вакуумных выключателей производства Минусинского ОАО «ЭЛКО» Сейчас в ОАО «ЭЛКО» разработан и готовится к серийному выпуску новый малогабаритный вакуумный выключатель ВБСК-10-20/630... 1000. Он предназначен для использования в комплектных устройствах серии К-112, выпускаемых московским заводом «Электрощит» и служащих для пунктов
Рис. 4.17.12. Общий вид выключателей ВВЭ-М-10-40 Рис. 4.17.13. Общий вид выключателя ВВП-М-10-20
AGso’ Типоисполнение выключателя Размеры, мм Масса, кг Н L / d ь С ВВТЭ(П)-10-12,5/630 ВВТЭ(П)-10-20/630 ВВТЭ(П)-10-20/1000 ВВТЭ(П)-М-10-20/1600 389 395 395 395 200 200 200 210 25 25 25 45 00 >— о о о о 50 60 60 80 370 370 370 390 74 78 78 78 Рис. 4.17.14. Общий вид выключателя ВВТЭ(П)-М-10-20/ автоматического секционирования с односторонним и двусторонним питанием, для включения резерва и для плавки гололеда. Новый прибор фирмы «ЭЛКО» способен также заменить любой, соответствующий по номинальным параметрам маломасляный выключатель. Существенное отличие ВБСК-10 от других вакуумных выключателей с электромагнитным приводом в том, что он, дополнительно к электромагнитному, снабжен пружинным приводом с ручным взводом пружин, что обеспе-
Таблица 4.17.5. Основные технические характеристики вакуумных выключателей Характеристики ВВТЭ-М-10-20/630, 1000,1600 ВВТП-М-10-20/630, 1000,1600 ВВЭ-М-10-20/630, 1000,1600 ВВП-М-10-20/630, 1000,1600 Номинальное напряжение, кВ 10 10 10 10 Номинальный ток, А 630... 1600 630... 1600 630... 1600 630... 1600 Номинальный ток отключения, кА 12,5; 20 12,5; 20 20 20 Полное время отключения, с 0,04 0,055 0,04 0,035 Собственное время отключения, с 0,1 0,06 0,1 0,06 Коммутационная износостойкость: при номинальном токе, циклы «ВО» до 50000 25000 до 50000 25000 при номинальном токе отключения, циклов «ВО» 50 50 50 50 Механический ресурс, циклов «ВО» 50000 25000 50000 25000 Габариты, (высота-ширина-длина), мм 640x547x436 650x560x390 828x613x593 828x613x623 Масса, кг 78...80 не более 82 88...91 не более 92 Привод Электромагнитный Пружиномоторный Электромагнитный Пружиномоторный Схема управления 50 Гц 220 В ПО В 220 В 50 Гц 220 В 50 Гц 127 В ПО В 220 В 110 В 220 В 50 Гц 220 В 50 Гц 127 В ПО В 220 В Применяемость Предназначены для установки в ячейки КРУЭ-6П, 2КВЭ-6М, КРУП-6П, а также для замены маломасляных выключателей в любых типах распределительных устройств Предназначены для установки в КРУ типа К-104, КМ-1Ф, К-49. Выключатели по своим присоединительным размерам и схемам управления взаимозаменяемы с выключателями типа ВК-10 и ВКЭ-10 Исполнение Стационарное Выкатной элемент
Окончание табл. 4.17.5 Характеристики ВВП-М-10-20/630, 1000,1600 ВБЧ-СЭ-10-20/630, 1000,1600 *ВБСК 10-10/630 *ВБЭ-М-10-40 Номинальное напряжение, кВ 10 10 10 10 Номинальный ток, А 630... 1600 630... 1600 400...630 2000... 3150 Номинальный ток отключения, кА 20 20 10 31,5...40 Полное время отключения, с 0,04 0,04 0,04 0,05 Собственное время отключения, с 0,1 0,1 0,1 0,1 Коммутационная износостойкость: при номинальном токе, циклы «ВО» до 50000 до 50000 до 50000 10000 при номинальном токе отключения, циклов «ВО» 50 50 50 25 Механический ресурс, циклов «ВО» 50000 50000 50000 10000 Габариты, (высота-ширина-длина), мм 960x564x516 1160x564x516 485x500x364 945x604x678 Масса, кг 102 108 38 220 Привод Электромагнитный Электромагнитный Электромагнитный Электромагнитный Схема управления 50 Гц 220 В 50 Гц 220 В 50 Гц 220 В 110 В 220 В Применяемость Предназначены для установки в КРУ типа КРУЭ-10, КРУЭП-10, ПП-10-6/630ХЛ1 Для замены маломасля-ных выключателей Предназначены для установки в КРУ типа К-105 и замены мало-масляных выключателей Исполнение Выкатной элемент Стационарное Стационарное, выкатной элемент * Готовится серийное производство.
чивает возможность оперативного включения выключателя при отсутствии питания вторичных цепей. Еще одна особенность, которой обладает прибор, — в том, чт( он имеет надежное включение на любой номинальный ток короткого замыкания, и при этом никаких дополнительных источников питания, в том числе УКП, не требуется Работа аппарата в условиях умеренного климата осуществляется при температуре от -45 до +40 °C. В состав выключателя входят два токовых электромагнита отключения для работы в схемах с дешунтированием. Принцип его работы обеспечивает блокировку от повторных операций включения и отключения выключателя, когда команда на включение продолжает оставаться поданной после автоматического отключения выключателя. Прибор имеет шесть замыкающих и шесть размыкающих блок-контактов, механический указатель положения «ВКЛ» и «ОТКЛ» и счетчик числа циклов. Конструкция ВБСК прошла все испытания на соответствие необходимым требованиям ГОСТ и показала высокую надежность всех узлов и аппарата в целом Технические характеристики ВБСКЮ-20/ 630...1000: Номинальное напряжение, кВ........................... 10 Номинальный ток отключения, кА ... ... 12.5: 20 Номинальный ток, А................. ...............630: 1000 Полное время отключения, с. не более ................0,05 Собственное время включения, с. не более.......... ..0.2 Ресурс по коммутационной стойкости, циклы «ВО»: при номинальном токе...........................50000 при номинальном токе отключения................ 50 Габаритные размеры (высота, ширина, глубина), мм. 467x492 хЗЮ Масса, кг, не более................................. 42
4.17.3 Вакуумные дугогасительные камеры и выключатели, разработанные во Всероссийском электротехническом институте (ВЭИ) Вакуумные дугогасительные камеры (ВДК) института ВЭИ. В ВЭИ разработаны ВДК трех классов напряжения: 10, 20 и 35 кВ. Схематические разрезы ВДК на напряжение 10 и 35 кВ показаны на рис. 4.17.15 и 4.17.16, соответственно. Общим в конструкции камер всех типоисполне-ний является следующее. Для изоляции корпуса применяется высокоглиноземлистая керамика. Неподвижный вывод выполнен в виде фланца, снабженного резьбовыми гнездами, через которые ВДК подключается к токоведущей цепи и закрепляется в выключателе. Контакты окружены центральным медным экраном, который находится под свободным потенциалом. Сильфон защищен экраном из нержавеющей стали от прожига каплями металла контактов, генерируемыми дугой. ВДК снабжены направляющими, закрепленными снаружи на фланце корпуса со стороны подвижного вывода. Направляющая ограничивает боковое смещение подвижного вывода и задает его поступательное движение под действием привода выключателя вдоль оси ВДК. Все детали перед сборкой подвергаются специальной очистке. Детали соединяются пайкой твердыми припоями или сваркой в контролируемых защитных средах На всех операциях сборки с помощью гелиевого масс- Рис. 4.17.15. Схематический разрез камеры на 10 кВ: 1 — корпус, 2 — подвижный контакт; 3 — неподвижный контакт; 4 — неподвижный ввод; 5 — подвижный ввод; 6 — сильфон; 7 — центральный экран, находящийся под плавающим потенциалом; 8 — торцевые экраны, находящиеся под потенциалами вводов; 9 — направляющая; 10 — фланец неподвижного ввода
Рис. 4.17.16. Схематический разрез камеры на 35 кВ: 1...8 — торцевые экраны, находящиеся под потенциалами вводов; 2, 6,7 — экраны, находящиеся под плавающим потенциалом; 3, 5 — контакты; 4 — контактные накладки из композиции хром-медь-вольфрам; / ...IV — секции, между которыми распределяется напряжение спектроскопического течеискателя проверяется герметичность узлов. ВДК снабжены газопоглотителем. Собранная камера подвергается обезгажива-нию при высокой температуре и специальной электротехнологической обработке. Все ВДК после изготовления проверяются одноминутным испытательным напряжением промышленной частоты. В них измеряется также давление остаточных газов. Мерой давления является ионный ток в цепи ВДК, помещенной в постоянное продольное магнитное поле, к разомкнутым контактам которой приложено постоянное высокое напряжение. Кроме того, измеряется электрическое сопротивление ВДК на постоянном токе при дополнительном контактном нажатии, значение которого задается в технических условиях на ВДК для обеспечения их стойкости при протекании сквозных токов. Проверяются основные габаритные размеры ВДК. ВДК подвергаются также периодически, не реже одного раза в год, испытанию на коммутационный ресурс при номинальном токе, проверке напряжением грозового импульса, механическим и климатическим испытаниям. Испытания на коммутационную способность, устойчивость к сквозным токам и испытания на нагрев номинальным током проводятся многократно: в процессе разработки, при освоении серийного производства, при разработке и постановке на серийное производство коммутационных аппаратов, в которых применяются ВДК, а также в процессе серийного производства ВДК раз в несколько лет. На рис. 4.17.17 представлено дугогасительное устройство КДВ-10-1600-20, разработанное ВЭИ. Номинальный ток проходит через торцевые контакты 1 в виде колец. Под действием магнитного поля дуга перебрасывается через
зазор 3 на дугогасительные контакты (в виде спиралей) 2 и перемещается по ним с большой скоростью, благодаря чему уменьшается температура опорной точки дуги. Подвод тока к контактам осуществляется с помощью медных стержней 4 и 5. Подвижный контакт крепится к фланцу 6 с помощью сильфона 7 из нержавеющей стали толщиной 0,12 мм для передачи поступательного движения привода на подвижный контакт КДВ. Металлические экраны 8 и 9 служат для защиты керамики 10 от напыления паров металла, образующихся при гашении дуги. Экран 8 крепится к корпусу с помощью кольца 11. Рис. 4.17.17. Вакуумная дугогасительная камера КДВ-10-1600-20: 1 — торцевые контакты; 2 — дугогасительные камеры; 3 — зазор; 4, 5 — медные стержни для отвода тока к контактам; 6 — подвижный контакт; 7 — сильфон; 8 и 9 — металлические экраны; 10 — керамика; 11 — кольцо для крепления экрана 8; 12 — направляющий корпус Параметры устройства КДВ-10-1600-20' номинальное напряжение — 10 кВ; номинальный ток — 1600 А; сопротивление камеры — 16 мкОм при дополнительном поджатии 1600 Н; номинальный ток отключения — 20 кА; номинальное относительное содержание апериодической составляющей 0,35; длительность дуги — не более 0,02 с; предельный ток включения: а) амплитуда — 51 кА, б) начальное действующее значение периодической составляющей — 20 кА; предельный четырехсекундный ток термической стойкости — 20 кА; амплитуда предельного сквозного тока — 70 кА; средний ток среза — не более 10 А; электрическая износостойкость — 10000 циклов «ВО» при номинальном токе 1600 А и 25 — при номинальном токе отключения; механическая износостойкость 20000 циклов «ВО»; допустимый износ контактов — не более 4 мм; ход подвижного контакта — 12 мм; скорости подвижного контакта: 1,7...2,3 м/с при отключении и 0,6...0,9 м/с при включении; камера обеспечивает работу в циклах по ГОСТ 687-78; мини
мальная бестоковая пауза — 0,3 с; средний срок службы камеры — 25 лет. В табл. 4.17.6 приведены характеристики выключателей, в которых используют разработанные ВЭИ вакуумные дугогасительные устройства (ДУ), освоенные нашей промышленностью и зарубежными фирмами. Обозначения типоисполнений камер расшифровываются следующим образом: К — камера, Д — дугогасительная, В — вакуумная, X — хромосодержащие контакты, если буквы X нет — контакты не содержат хрома*. Первая цифра — номинальное напряжение в киловольтах, вторая цифра: в Таблица 4.17.6. Основные технические характеристики новейших вакуумных выключателей 10~35 кВ, (разработка ВЭИ, производство фирм «ЭЛКО», Ровенского и Минусинского