ПРОФТЕХОБРАЗОВАНИЕ
И. А. МАРИНОВ
УСТРОЙСТВО
И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ
ПОДСТАНЦИЙ
ГОРОДСКОГО
ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА
ИЗДАНИЕ 2-е,
ПЕРЕРАБОТАННОЕ
И ДОПОЛНЕННОЕ
Одобрено Ученым советом
Государственного комитета
Совета Министров СССР
по профессионально-техническому
образованию
в качестве учебного пособия
для учащихся профессионально-
технических учебных заведений
и подготовки рабочих
на производстве

МОСКВА «ВЫСШАЯ ШКОЛА» 1974
6П2.11
М26
М26
Маринов И. А.
Устройство и эксплуатация преобразова-
тельных подстанций городского электротран-
спорта. Учеб, пособие для проф.-техн. учебных
заведений и подгот. рабочих на произв. Изд.
2-е, перераб. и доп. М., «Высш, школа», 1974.
331 с. с ил.
В книге приведены краткие сведения об устройстве, принци-
пах работы и эксплуатации оборудования и аппаратуры, схем
коммутации, релейной защиты, автоматики и телемеханики тяго-
вых преобразовательных подстанций наземного городского элект-
ротранспорта.
Во 2-м издании книги дано описание новой техники, внедрен-
ной на подстанциях в последние годы.
Книга является учебным пособием для учащихся профес-
сионально-технических учебных заведений и подготовки рабочих
на производстве и может быть использована для повышения ква-
лификации персонала, обслуживающего тяговые подстанции.
6П2.11
М 31804—642
--------------116-74
052(01)—74
Все замечания и предложения по улучшению книги просим на-
правлять по адресу: Москва, К-51, Неглинная ул., 29)14, издатель-
ство «Высшая школа».
© ИЗДАТЕЛЬСТВО «ВЫСШАЯ ШКОЛА», 1974
ВВЕДЕНИЕ
История развития электрической тяги начинается с 1873 г., ког-
да Российская Академия наук образовала комиссию по испытанию
предложенного русским профессором Б. С. Якоби способа передви-
жения судов с помощью электродвигателя.
25 сентября 1838 г. впервые в мире была осуществлена перевоз-
ка людей электрической тягой. По реке Неве было пущено судно-
электроход, гребное колесо которого приводилось в движение элек-
тродвигателем, питаемым от батареи гальванических элементов.
Имея на борту до 14 человек, электроход достигал скорости 4 вер-
сты * в час. Испытания электрохода продолжались до 1842 г. и
были прекращены ввиду непригодности гальванических элементов
для длительного питания электродвигателей.
В 1874 г. инженер Ф. А. Пироцкий предложил способ передачи
электроэнергии по двум рельсам, как по двум проводам разной
полярности. В 1876 г. это предложение было опробовано.
3 сентября 1880 г. Ф. А. Пироцкий осуществил пуск первой в
мире опытной линии электрического трамвая в Петербурге. Для
этого был использован вагон копной железной дороги. К кузову
вагона подвесили электродвигатель, от которого движение переда-
валось на ось с помощью зубчатой передачи. Вагон имел деревян-
ные колеса с металлическими ободами, использовавшимися для
токосъема. Питание электроэнергией электродвигатель получал от
ходовых рельсов, имевших разную полярность, изолированных друг
от друга шпалами и толстым просмоленным полотном, проложен-
ным под подошвы рельсов.
Первая линия трамвая в России была открыта в 1892 г. в Киеве.
Постепенно трамвай завоевывал все новые и новые города. Откры-
лись трамвайные линии в Казани, Нижнем Новгороде (Горьком),
Орле, Курске, Екатеринославле (Днепропетровске) и других го-
родах.
В Москве первая линия трамвая была открыта в 1899 г. от
Страстной площади (пл. Пушкина) до Петровского парка. В Пе-
тербурге первая линия трамвая была открыта в 1907 г., хотя уже
зимой 1895—1896 гг. была проложена временная линия по льду
реки „Невы. Позднее открытие трамвайной линии связано с проти-
водействием акционерного общества ,хозяев конной железной до-
роги.
* Верста равна 1,0668 км.
Вслед за городским транспортом встал вопрос о переводе на
электрическую тягу железных дорог. В 1913 г. был составлен проект
и начаты работы по сооружению пригородной электрифицирован-
ной железной дороги Петербург — Ораниенбаум — Красная Горка.
Однако из-за начавшейся первой мировой войны работы так и не
были закончены.
Первый участок пригородной электрической дороги в СССР
Баку — Сабунчи — Сураханы был открыт 6 июля 1926 г. Все обо-
рудование, примененное на этой дороге (за исключением системы
управления вагонами), было отечественного производства.
На Московской железной дороге первым был переведен на
электрическую тягу участок Москва — Мытищи (1929 г.).
Питание вагонов трамвая в Москве вначале осуществлялось от
специальной электростанции. По мере увеличения протяженности
трамвайных путей были построены специальные преобразователь-
ные подстанции, оборудованные одноякорными преобразователями
(умформерами), с помощью которых переменный ток напряжением
6 кв и частотой 25 гц преобразовывался в выпрямленный ток на-
пряжением 600 в.
В начальный период электрификации тяги как на городском
транспорте, так и на железных дорогах применялась только систе-
ма постоянного тока. Питание двигателей подвижного состава по-
стоянным током осуществлялось от тяговых подстанций, оборудо-
ванных двигатель-генераторами или одноякорными преобразова-
телями.
В 1927 г. на заводе «Электросила» (Ленинград) был изготов-
лен первый серийный (300 кет) металлический ртутный выпрями-
тель на напряжение 600 в. По мере улучшения конструкции ртут-
ных выпрямителей, увеличения их серийного выпуска, а также раз-
работки и освоения других видов оборудования (например,
быстродействующих поляризованных автоматических выключате-
лей), дальнейшее развитие электроснабжения электрического
транспорта как в городе, так и на железных дорогах осуществля-
лось с помощью тяговых подстанций, оборудованных ртутными вы-
прямителями, которые вследствие лучших технико-экономических
показателей постепенно вытеснили одноякорные преобразователи
и двигатели-генераторы. Однако первый электрифицированный
участок магистральной железной дороги Хошури — Зестафони За-
кавказской ж. д. на постоянном токе напряжением 3000 в, откры-
тый в 1932 г., был оборудован тяговыми подстанциями с двигателя-
ми-генераторами. Это объяснялось тем, что на этом горном участке
предусмотрена возможность использования рекуперации электро-
энергии от двигающихся под уклон поездов. В то время рекупера-
цию возможно было осуществить только при наличии на подстан-
циях двигатель-генераторов.
Одновременно с развитием электроаппаратостроения начались
разработки вопросов автоматизации электроснабжения. В 1932 г.
на Московском трамвае (Богородская трамвайная подстанция) бы-
ла смонтирована и включена в эксплуатацию первая в Советском
4
Союзе автоматическая тяговая подстанция на отечественной аппа-
ратуре.
Рост территории города и увеличение его населения требовали
улучшения пассажирских перевозок как с точки зрения повышения
скорости передвижения и провозной способности транспорта, так
и с точки зрения создания больших удобств для пассажиров. В свя-
зи с этим встал вопрос о строительстве в Москве метрополитена.
Первые проекты строительства метрополитена в Москве были
составлены в 1902—1903 гг., но были отклонены городской думой.
7 мая 1914 г. проф. М. К. Поливанов изложил в Московском обще-
стве электротехников вновь разработанный проект Московского
метрополитена, который также не был осуществлен.
Метрополитен в Советском Союзе был впервые построен в Моск-
ве. Первая очередь его пущена 15 мая 1935 г. В настоящее время
построены линии метрополитена в Ленинграде, Киеве, Тбилиси и
строится в Харькове.
В ноябре 1933 г. завод «Динамо» совместно с автозаводом им.
Лихачева изготовил первые советские троллейбусы.
К началу Великой Отечественной войны трамвай имелся уже в
80 городах и во многих городах работал троллейбус.
После Великой Отечественной войны началось усиленное раз-
витие городского электрического транспорта на базе новой, в, том
числе и выпрямительной техники. В 1961 г. Всесоюзный электротех-
нический институт им. В. И. Ленина разработал полупроводнико-
вый кремниевый выпрямитель для установки на подвижном соста-
ве. К этому же времени кафедрой электрического транспорта Мос-
ковского энергетического института был сконструирован и построен
(совместно с Подольским металлургическим заводом и заводом
Управления пассажирского транспорта Москвы) опытный кремние-
вый выпрямитель для установки на тяговой подстанции городско-
го электротранспорта. Этот выпрямитель на номинальный ток
1000 а и напряжение 600 в проходил эксплуатационные испытания
в 1961 г. на одной из тяговых подстанций Москвы.
В настоящее время все тяговые подстанции Москвы и других
городов Советского Союза полностью оборудованы кремниевыми
выпрямителями промышленного изготовления.
Внедрение кремниевых выпрямителей обусловлено их более вы-
соким коэффициентом полезного действия, большей надежностью,
меньшими эксплуатационными затратами и другими более высоки-
ми по сравнению с ранее применявшимися типами выпрямителей
показателями.
В последнее время, начиная примерно с 1965 г., произошли боль-
шие изменения в техническом оснащении тяговых подстанций на
основе внедрения новейших достижений науки и техники. Внедрены
кремниевые выпрямители на вентилях с лавинной характеристикой
и кремниевые выпрямители с естественным воздушным охлаждени-
ем промышленного изготовления, новые типы ячеек распредели-
тельных устройств 6—10 кв и 600 в, новые типы выключателей,
устройств защиты, телемеханики.
ГЛАВА I
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
§ 1. СИСТЕМЫ ТОКА. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ
ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ.
ИСТОЧНИКИ И СХЕМЫ ПИТАНИЯ
По рекомендации комиссии Академии наук СССР, которая про-
вела технико-экономические сравнения различных систем электри-
ческой тяги, в Советском Союзе приняты две системы: система по-
стоянного тока и система однофазного переменного тока промыш-
ленной частоты (50 гц) с установкой выпрямителей на подвижном
составе.
Основные преимущества системы постоянного тока следующие:
двигатели постоянного тока имеют хорошие тяговые характеристи-
ки, позволяющие сравнительно просто регулировать скорость по-
движного состава; электрооборудование подвижного состава имеет
небольшой вес; контактные сети практически не оказывают влия-
ния на расположенные вблизи линии связи и другие сооружения;
подстанции постоянного тока представляют собой симметричную
нагрузку для энергосистемы. К недостаткам системы постоянного
тока относятся большая стоимость тяговых подстанций и электро-
коррозия подземных сооружений от блуждающих токов.
Система переменного тока позволяет применить более высокое
напряжение в тяговой сети и в связи с этим уменьшить сечение про-
водов, а также существенно упростить устройство тяговых подстан-
ций и снизить их стоимость, однако делает необходимым усложне-
ние конструкции и, следовательно, увеличение веса и удорожание
подвижного состава. Вследствие появления индуктивной составляю-
щей сопротивления контактной сети потери энергии (при одинако-
вом напряжении) значительно возрастают. При применении пере-
менного тока необходимо считаться с вызываемой тяговыми тока-
ми асимметрией нагрузки энергосистемы, а также с индуктивным
влиянием контактной сети на линии связи.
На железнодорожном транспорте применяются обе системы
электротяги, причем система однофазного переменного тока напря-
жением 27,5 кв получила широкое распространение в последние го-
ды для грузопапряженных магистралей.
На городском электрическом транспорте применяется система
постоянного тока при следующих номинальных напряжениях: на
токоприемнике трамвая и троллейбуса 550 в, на токоприемнике
подвижного состава метрополитена 750 в. Номинальное напряже-
6
ние на шинах тяговых подстанций трамвая и троллейбуса принято
равным 600 в, для метрополитена — 825 в. Повышение напряжения
дает возможность сократить необходимое количество подстанций,
однако в условиях города это лимитируется соображениями без-
опасности.
В 1963 г. в Москве проводились испытания опытной линии трол-
лейбуса напряжением 1200 в постоянного тока при сохранении по-
тенциала между каждым полюсом и землей 600 в. Однако напря-
жение 1200 в не получило распространения.
Тяговые подстанции служат для преобразования электрической
энергии трехфазпого переменного тока напряжением 6 или 10 кв,
получаемой с питающего центра (электростанции, энергосистемы),
в электрическую энергию постоянного тока напряжением 600 в и
передачи этой энергии на контактную сеть для питания трамвая и
троллейбуса.
Тяговые подстанции могут быть классифицированы по следую-
щим техническим показателям:
по типу преобразователей — с вращающимися преобразовате-
лями (двигатель-генераторами); со статическими преобразователя-
ми (ртутными выпрямителями или кремниевыми полупроводнико-
выми выпрямителями);
по конструкции и компоновке оборудования — закрытые, когда
все оборудование находится внутри здания; полуоткрытые, когда
часть оборудования (трансформаторы, уравнительные реакторы,
анодные делители) устанавливается открыто, вне здания. Кроме
того, применяются еще передвижные и сборно-комплектные тяго-
вые подстанции (СКТП), которые, при необходимости, могут быть
перемещены и установлены в районы, где требуется увеличение
мощности или обеспечение питания новых линий до окончания
строительства стационарных подстанций. Оборудование передвиж-
ных подстанций монтируется на платформах, в автокузовах, кото-
рые с помощью тягачей или собственной двигательной установки
могут перемещаться с места на место. Оборудование сборно-комп-
лектных подстанций, исключая силовой трансформатор, монтирует-
ся в двух смежных помещениях, изготовленных из металлических
конструкций со стенками, утепленными стекловатой, каждое из ко-
торых перевозится к месту установки на трейлере. Силовой транс-
форматор перевозится отдельно и устанавливается за ограждением
рядом с указанными помещениями;
по способу управления — подстанции ручного управления, на
которых постоянно находится дежурный персонал; автоматические
подстанции, на которых нет постоянного дежурного персонала и
управление осуществляется аппаратурой автоматики. Автоматиче-
ские подстанции могут быть оборудованы телеуправлением, позво-
ляющим осуществить управление и контроль за работой подстанции
на расстоянии, с диспетчерского пункта;
по количеству преобразовательных агрегатов — одноагрегатные
и многоагрегатные.
Для обеспечения надежного электроснабжения каждая подстан-
7
Рис. 1. Схемы питания тяговых
подстанций:
а кольцевая, б — радиальная, в —
двухстороннего питания; Э — питаю-
щий центр, П — тяговая подстанция,
JIC — линия связи
ция, как правило, получает питание по двум линиями электропере-
дачи, т. е. по двум вводам.
Применяются различные схемы электропитания тяговых под-
станций. В условиях города обычно применяют кольцевую (рис.
1, а) или радиальную (рис. 1, б) схему питания. При кольцевой
схеме питающий центр (электростанция или подстанция энергоси-
стемы) питает две, максимум три тяговые подстанции, расположен-
ные поблизости друг от друга и соединенные линиями связи (ЛС).
При радиальной'схеме каждая тяго-
вая подстанция имеет два независи-
мых ввода. Для группы одноагре-
гатных подстанций принята схема
двухстороннего питания по одноцеп-
ной линии, так называемая схема
«линия — шина» (рис. 1, в).
Выбор схемы питания определя-
ется технико-экономическим сравне-
нием с учетом надежного и беспере-
бойного электропитания, наимень-
ших затрат, а также возможности и
удобства прокладки и дальнейшей
эксплуатации линии.
Каждый ввод должен обеспечить
питание всей нагрузки одной, двух
или трех подстанций (при кольце-
вой схеме) в случае выхода из строя
второго ввода. При кольцевой схеме для повышения надежности -
целесообразно осуществлять питание от двух разных источников
энергосистемы. В этом случае на одной из подстанций масляный
выключатель кабеля связи отключен и оборудован схемой аварий-
ного включения резерва.
При радиальной схеме оба ввода могут работать параллельно
или один из них может быть рабочим, а другой — резервным. Пи-
тание подстанции по одному вводу без резерва допускается в том
случае, когда цри выходе из строя этого ввода нагрузка может
быть передана на соседние подстанции.
Параллельная работа вводов позволяет снизить потери электро-
энергии в питающих кабелях, однако она связана с увеличением
тока короткого замыкания, что требует установки более мощного
оборудования и устройства более сложной релейной защиты.
Чтобы нагрузка между параллельно работающими вводами де-
лилась равномерно и между ними не протекал уравнительный ток,
оба ввода должны иметь одинаковое сопротивление, определяющее
равное падение напряжения в обеих линиях электропередачи и
они должны быть подключены к источникам равных и совпадающих
по фазам напряжений.
При схеме «линия — шина», если имеется возможность, одну из
средних подстанций присоединяют к третьему источнику питания
(на рис. 1 показано пунктиром).
8
§ 2. ТОКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Нарушения изоляции токоведущих частей вызывают возникно-
вение коротких замыканий.
Короткое замыкание — это соединение между собой токоведу-
щих частей разной полярности (разных полюсов или фаз) через
относительно малое сопротивление.
Нарушение изоляции токоведущих частей возможно вследствие
механического повреждения, естественного старения, при перена
пряжениях и т. д. К коротким замыканиям могут привести непра
вильные действия обслуживаю-
щего персонала электроуста-
новки при нарушении им пра-
вил технической эксплуатации
и техники безопасности.
Ток в цепи, в которой воз-
никло короткое замыкание, рез-
ко возрастает и может достиг-
нуть величины в несколько де-
сятков и даже сотен тысяч ам-
пер.
Токи короткого замыкания
вызывают недопустимые элект-
родинамические (механичес-
кие) и термические (тепловые)
нагрузки на элементы электро-
установок, через которые они
протекают. Воздействие токов
короткого замыкания может
привести к разрушению обору-
дования, аппаратуры, шино-
проводов, кабелей и т. д., а так-
же к возникновению пожаров и
несчастным случаям.
Короткие замыкания могут
Рис. 2. Вид коротких замыканий:
а — трехфазное, б — двухфазное, в — одно-
фазное замыкание через землю
вызвать нарушения нормально-
го электроснабжения других потребителей, электрически связан-
ных с установкой, в которой произошло короткое замыкание, вслед-
ствие полного или частичного снижения напряжения. Непосред-
ственно в месте глухого короткого замыкания напряжение равно
нулю.
Для уменьшения последствий коротких замыканий применяют-
ся релейная защита и выключатели или предохранители, с помощью
которых отключается участок цепи, где произошло короткое замы-
кание.
В трехфазной системе различают три основных вида коротких
замыканий: трехфазное, когда все три фазы соединяются между
собой (рис. 2, а)\ двухфазное, когда две фазы замыкаются между
собой (рис. 2, б); однофазное, когда одна фаза соединяется с ну-
9
левой точкой (нейтралью) источника питания через землю (рис.
2, в). Если нулевая точка источника питания изолирована (не за-
землена), однофазное замыкание на землю не вызывает протекания
тока короткого замыкания. В этом случае через заземленную фазу
будет протекать емкостный ток двух других фаз и соседних электри-
ческих цепей. Величина емкостного тока зависит от мощности и
степени разветвленности энергосистемы.
Ток короткого замыкания в начальный момент можно предста-
вить состоящим из двух токов (рис. 3): тока in создаваемого напря-
Рис. 3. Кривая изменения тока короткого за-
мыкания:
i — кривая тока до короткого замыкания, апе-
риодическая составляющая, ^ — периодическая со-
ставляющая, tK—полный ток короткого замыкания,
Zoo — установившийся ток, Су— ударный ток корот-
кого замыкания
жением источника пита-
ния (генератора), кото-
рый называется периоди-
ческой составляющей, и
тока fa, создаваемого про-
тиводействующей э. д. с.,
называемого апериодиче-
ской составляющей.
Полный ток короткого
замыкания fK в каждый
момент времени равен
сумме обеих составляю-
щих. Время действия обе-
их составляющих — это
время протекания пере-
ходного процесса в корот-
козамкнутой цепи.
Апериодическая составляющая, равная в начальный момент
амплитуде периодической составляющей, обычно затухает не более
чем через 0,2 сек и до отключения цепи в ней сохраняется ток пе-
риодической составляющей. После затухания апериодической со-
ставляющей наступает установившийся режим.
В расчетах оборудования и аппаратуры на термическую устой-
чивость используется величина установившегося тока /оо.
Через полпериода от момента возникновения короткого замыка-
ния полный ток короткого замыкания достигает максимального
мгновенного значения. Это максимальное значение тока называет-
ся ударным током короткого замыкания /у. Ударный ток короткого
замыкания оказывает большое механическое воздействие на обо-
рудование и прочие элементы электрической цепи.
& 3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Для удобства монтажа и эксплуатации электрических устройств
пользуются изображением электрических соединений оборудова-
ния, аппаратуры и проводов на схемах.
Схемой называется чертеж, на котором с помощью условных
обозначений указывают все элементы электроустановки и их соеди-
ю
нения в той последовательности, в которой их выполняют в дейст-
вительности. Начертание схем и условные графические обозначе-
ния должны соответствовать единой системе конструкторской до-
кументации ЕСКД.
Схемы электрических установок станций и подстанций разде-
ляются на две группы: схемы первичной коммутации и схемы вто-
ричной коммутации.
На схемах первичной коммутации указывают расположение и
соединение силовых элементов электроустановки и последователь-
ность протекания силового тока. На схемах вторичной коммута-
ции— цепи управления, сигнализации, измерения, защиты, блоки-
ровки и другие вспомогательные цепи.
Для получения детального представления о принципах работы
установки применяется принципиальная (полная) схема, опреде-
ляющая полный состав элементов установки и как они связаны
между собой.
Схемы могут быть выполнены как в однолинейном, так и в мно-
голинейном изображении. На многолинейных схемах каждую цепь
изображают отдельной линией с включением всех приборов и ап-
паратов. Эти схемы дают более полное и подробное представление
об электрических цепях устройств подстанций и в основном приме-
няются для схем вторичной коммутации.
Схемы первичной коммутации, как правило, выполняют в одно-
линейном изображении. На однолинейных схемах все цепи, выпол-
няющие одинаковые функции, изображают одной линией (напри-
мер, трехфазная цепь при условии, что все три фазы соединены
одинаково), а аналогичные элементы, содержащиеся в указанных
цепях, одним условным графическим обозначением.
Принципиальные схемы могут быть выполнены совмещенным
или разнесенным способом. При совмещенном способе составные
части элементов изображают на схеме совместно, т. е. в непосред-
ственной близости друг от друга. При разнесенном способе услов-
ные графические обозначения составных элементов могут распола-
гаться в разных местах схемы, при этом условные графические обо-
значения элементов и их составных частей, входящих в одну цепь,
изображают последовательно друг за другом по прямой, а отдель-
ные цепи —одну под другой, образуя параллельные строки (строч-
ный способ). Строки могут располагаться и вертикально. Для об-
легчения нахождения элементов на схеме допускается нумерация
параллельных строк. Обычно под или рядом со схемой дается таб-
лица, поясняющая назначение элементов данной цепи. В таблице
может быть указано, в каких цепях находятся контакты данного
аппарата, реле.
Схема соединений (монтажная схема) служит рабочим черте-
жом, по которому производится монтаж установки. Эта схема по-
казывает соединение составных частей установки, как проходят
провода, кабели и места их присоединения. Все приборы, аппараты
и их элементы размещаются в соответствии с конструктивным ис-
11
полнением устройства и имеют такую же маркировку, как и в прин-
ципиальных схемах.
Для рассмотрения работы электрических особенно сложных
схем применяют функциональные схемы. В функциональных схемах
рассматривается взаимосвязь отдельных самостоятельных узлов
схемы. Отдельные самостоятельные узлы могут изображаться в ви-
де прямоугольников, которые соединяются линиями, указывающи-
ми связь между ними. По этим схемам можно предс!авить прин-
цип работы всего устройства в целом. В каждом элементе схемы
(в каждом прямоугольнике) могут быть зашифрованы как само-
стоятельные узлы различной сложности, так и отдельные аппара-
ты, если они выполняют роль самостоятельного узла в сложной
схеме.
§ 4. ОДНОЛИНЕЙНАЯ СХЕМА ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ
В условиях города тяговые подстанции получают электроэнер-
гию от питающего центра обычно по кабельным вводам (рис. 4).
Трехфазный переменный ток напряжением 6 или 10 кв посту-
пает по вводам через линейные разъединители, высоковольтные
выключатели, трансформаторы тока и шинные разъединители на
сборные шины распределительного устройства 6 или 10 кв подстан-
ции. Со сборных шин электроэнергия распределяется на преобразо-
вательные агрегаты и трансформаторы собственных нужд.
Для питания измерительных приборов, релейной защиты, счет-
чиков в распределительных устройствах 6—10 кв устанавливают
трансформаторы тока и напряжения. Большей частью трансфор-
маторы напряжения присоединяются непосредственно к вводам
после линейных разъединителей. Такое присоединение дает возмож-
ность постоянно контролировать напряжение на питающем кабеле
даже при отключенном высоковольтном выключателе. Защита
трансформатора напряжения осуществляется плавкими предохра-
нителями.
Сборные шины бывают двойными и одинарными. На тяговых
подстанциях трамвая и троллейбуса обычно применяют одинарные
сборные шины, разделенные разъединителями на две или три
секции.
Преобразовательный агрегат состоит из силового трансформа-
тора, ко вторичной обмотке которого присоединены аноды выпря-
мителя. Первичная обмотка силового трансформатора присоеди-
няется к сборным шинам 6 или 10 кв через разъединитель, высо-
ковольтный выключатель, трансформаторы тока.
Выпрямленный ток с катода выпрямителя поступает через шунт,
автоматический быстродействующий выключатель и разъединитель
на главную положительную шину подстанции.
Отрицательным полюсом выпрямительного агрегата является
средняя точка уравнительного реактора, соединяющего нулевые
точки двух обратных звезд вторичной обмотки силового трансфор-
12
матора. Средняя точка уравнительного реактора присоединяется
через разъединитель к отрицательной шине подстанции.
От положительной шины через шинные разъединители, линей-
ные автоматические выключатели, шунты, переключатели запасной
шины по питающим кабелям 600 в выпрямленный ток поступает в
контактную сеть линий трамвая и троллейбуса. Цепь тока замы-
кается через силовое оборудование подвижного состава, рельсы и
землю или отрицательный контактный провод, отсасывающие кабе-
ли и разъединители на отрицательную шину подстанции.
В распределительном устройстве выпрямленного тока 600 в
монтируется также запасная положительная шина с запасным вы-
ключателем, что дает возможность производить ревизию и времен-
ную замену любого из линейных выключателей без снятия напря-
жения с линии и передавать нагрузку на соседнюю подстанцию
или принимать с нее нагрузку.
Одноагрегатные подстанции работают в децентрализованной си-
стеме питания контактной сети. При такой системе каждая одно-
агрегатная подстанция питает два участка контактной сети и сек-
ционный изолятор на сети устанавливается у тяговой подстанции.
Каждый участок контактной сети питается параллельно от двух
соседних подстанций (рис. 5). От подстанции отходят два положи-
тельных питающих кабеля и два отрицательных отсасывающих ка-
беля. Положительные питающие кабели защищены быстродейст-
вующими автоматическими выключателями.
При выходе из строя одной одноагрегатной подстанции в систе-
ме децентрализованного питания она полностью разгружается со-
седними подстанциями. В этом случае для сохранения параллель-
ного питания контактной сети от оставшихся в работе смежных
подстанций на каждой подстанции имеется секционный выключа-
тель, который включается автоматически при отключении линейных
выключателей, соединяя оба участка, питаемых данной подстан-
цией.
Для питания потребителей собственных нужд тяговой подстан-
ции устанавливают один или два трансформатора собственных
нужд, присоединяемые к сборным шинам переменного тока 6 или
10 кв через разъединители и плавкие предохранители. Для питания
в аварийных режимах наиболее ответственных потребителей соб-
ственных нужд устраивают резервные вводы трехфазного перемен-
ного тока мощностью 5—10 кет и напряжением 220 в от источника,
не зависящего от наличия напряжения на сборных шинах 6 или
10 кв тяговой подстанции.
Если вводы 6—10 кв на подстанции работают поочередно, в слу-
чае невозможности прокладки резервного ввода 220 в, на подстан-
ции устанавливают два трансформатора собственных нужд, из ко-
торых один, как обычно, присоединяется к сборным шинам 6—10 кв
и является рабочим трансформатором, а другой — к резервному
вводу 6—10 кв до выключателя вместо измерительного трансфор-
матора напряжения и служит в качестве резерва питания потреби-
телей собственных нужд при исчезновении напряжения на рабочем
13
ВОоО №1
ТЗ
ТПЛ-10,
1385 кВа
Защита от
перенапря-
жения
А
РВ<Р~10/400 1
вмг-!О 0
PBV-tO/4OO РВ-Ю/400
3—-I
РВЧНО/Щ/
000
тмру-2600/ta
Ц/7/Г70
ТМ
БШЕ-
-2000/60Q-/1
,
Защита от w-
ушпряжения
РВК~3000 \ Положительная шина 600 6
—с3?
РЛВО-Ш
±-
ВАБ-35 1
(ВАТ-45) ’
Запасный
Выключатель'
Кабельный
сигнализатор
Сигнал изо и,
ни пряж, л ин
Запасная
тина
Btf ~28
Питающие кабели 600 6
Рис. 4. Однолинейная схема
вводе, одновременно выполняя функции трансформатора напряже-
ния по контролю напряжения на резервном вводе.
В этом случае для питания измерительных приборов и приборов
учета трансформатор напряжения присоединяется к сборным ши-
14
Овод
№2
10 кВ
Резервный ввод
220 в
K6T-2
Резерв
KB1-1
I PBK ~J000 \ Отрицательная шина A BOO ff
I	* l •	* e	t> —L *
Выпрямительное
'устройство
Освещение __
ааооооооо
Управление~
вводами
Управление
агрегатом №1
Управление _
агрегатом №2
Управление _
^линейными выключ.
Выпрямительное
устройство
Вентиляция
Отсасывающие надели
двухагрегатной тяговой подстанции
нам 6—10 кв. Для учета расхода электроэнергии от трансформато-
ра, присоединенного к резервному вводу, на нем устанавливаются
отдельно приборы учета.
Тяговые подстанции проектируются, сооружаются и эксплуати-
15
руются в соответствии с действующими правилами, которые яв-
ляются обязательными для всех подобных устройств. Основными
являются «Правила устройства электроустановок», «Правила тех-
нической эксплуатации электроустановок потребителей и правила
техники безопасности при эксплуатации электроустановок потреби-
телей», а также инструкции и правила, издаваемые организацией,
в ведении которой находится тяговая подстанция.
Рис. 5. Схемы питания контактной сети одноагрегатными подстанциями
Контрольные вопросы
1.	Каково назначение преобразовательных подстанций? Какова их класси-
фикация?
2.	Какие схемы применяют для электропитания преобразовательных под-
станций?
3.	Назовите напряжения, принятые для питания городского электротранс-
порта.
4.	Как составляются однолинейные схемы?
5.	Нарисуйте типовую однолинейную схему преобразовательной подстанции.
ГЛАВА II
ОБОРУДОВАНИЕ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 6—10 кв
§ 5. КАБЕЛИ, ШИНЫ, ИЗОЛЯТОРЫ
Для передачи электрической энергии и соединения отдельных
элементов оборудования применяют кабели и шины.
Кабели. Кабель представляет собой один или несколько изо-
лированных проводников, заключенных в общую герметическую
оболочку.
Различают силовые и контрольные кабели. Силовые кабели слу-
жат для передачи электроэнергии на расстояние и для соединений
в схемах первичной коммутации. Контрольные кабели применяют-
ся в цепях вторичной коммутации.
Изолированные проводники, из которых состоят кабели, назы-
ваются токоведущими жилами. Токоведущие жилы кабелей изго-
товляют из меди или алюминия.
Силовые кабели бывают одно-, двух-, трех- и четырехжильными
и выполняются на напряжения 1, 3, 6, 10, 35 кв и выше. Четырех-
жильные кабели изготовляют на напряжение до 1000 в.
Rjih. изоляции токоведущих жил применяют резину, бумагу,
пропитанную растворенной в минеральном масле канифолью выс-
ших сортов, полиэтилен или поливинилхлоридный пластикат.
Силовые кабели, как правило, имеют изоляцию бумажную про-
питанную из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката.
Кабели с резиновой изоляцией допускают цри том же сечении мень-
шие нагрузки из-за меньшей величины допустимой температуры на-
грева. Кроме того, срок службы кабелей с резиновой изоляцией
меньше, так как резиновая изоляция разрушается быстрее другой.
* Герметическая оболочка предохраняет изоляцию кабелей от про-
никновения влаги. В качестве герметической оболочки применяют
свинец, алюминий, поливинилхлоридный пластикат.
Для предохранения герметической оболочки от механических по-
вреждений некоторые кабели покрывают броней из стальных лент
или проволоки. Для защиты от химических: воздействий окружаю-
щей среды кабель имеет наружноёг1Йкръгтие из бумажных лент и
джута или кабельной пряжи, пропитанной битуминозным составом.
Контрольные кабели изготовляет?сечением от . 1,5 до 10 мм2 с
числом жил от 1 до 37. Обычн^ци убывают с резиновой или поли-
этиленовой изоляцией.
Тип кабеля обозначается буквами.
Кабельные линии трехфазного тока на напряжение 6 или 10 кв,
по которым тяговые подстанции получают электроэнергию от энер-
госистемы, выполняют трехжильным кабелем с сечением жил от
70 до 240 мм2 марок СБ, АСБ, ААБ, ВВБ, ВПБ, АВВБ, АВПБ. Ка-
бель СБ — это кабель с медными жилами и бумажной пропитанной
изоляцией в свинцовой герметической оболочке, бронированный
двумя стальными лентами, с наружным джутовым покровом. На
рис. 6 приведена конструкция кабеля марки СБ. Кабель АСБ —та-
кой же кабель, но с алюминиевыми жилами, а кабель ААБ — это
Рис. 6. Конструкция кабеля СБ:
1 — наружный покров, 2 — стальная лента,
3 — прослойка из джута или кабельной
пряжи, 4 — бумажная лента, 5 — свинцо-
вая оболочка, 6 — поясная изоляция, 7 —
джутовые заполнители, 8 — изоляция жи-
лы, 9 — токовсдущие жилы
такой же кабель, но с алюминиевыми жилами и оболочкой. Кабель
ВВБ — это кабель с медными жилами с поливинилхлоридной изо-
ляцией и оболочкой, бронированный стальными лентами с защит-
ным покровом. Кабель АВВБ — это такой же кабель, но с алюми-
ниевыми жилами. Кабель ВПБ — кабель с медными жилами с
полиэтиленовой изоляцией и оболочкой из поливинилхлоридного
пластиката, бронированный стальными лентами с защитным по-
кровом. Кабель АВПБ—это такой же кабель, но с алюминиевыми
жилами.
Внутри подстанции кабельные перемычки переменного тока 6—
10 кв выполняют кабелями, которые не имеют верхнего джутового
покрытия (СБГ, АСБГ). В случае применения кабелей с джутовым
покрытием (СБ, АСБ) это покрытие снимается по условиям пожар-
ной безопасности.
Питающие и отсасывающие кабели 600 в, прокладываемые от
подстанции к контактной сети и к рельсам, как правило, выполняют
из одножильного кабеля марок СБ сечением 500 мм2 или АСБ се-
чением 800 мм2 с двумя контрольными жилами (СБ-2к или
АСБ-2к). Контрольные жилы сечением 1,5 мм2 изолированы как от
главной токоведущей жилы, так и от герметической оболочки ка-
беля.
Силовые кабели выбирают по величине номинальных напряже-
ния и тока, по способу прокладки, по условиям работы.
Сечение кабелей выбирают по имеющимся в справочниках таб-
лицам длительно допустимых нагрузок в зависимости от номиналь-
ного напряжения кабеля, способа прокладки (в земле, в воздухе,,
в воде), максимально допустимой температуры жил, с учетом по-
правочных коэффициентов на число работающих кабелей, лежа-
щих рядом непосредственно в земле или в трубе.
Максимально допустимая температура нагрева токоведущих
жил зависит от рода изоляции и номинального напряжения кабеля.
18
Кабели с резиновой изоляцией применяют в установках на на-
пряжение до 1000 в. В связи с освоением кабельной промышленно-
стью теплостойкой резины, допустимая температура нагрева токо-
ведущих жил проводов и кабелей с резиновой изоляцией и допусти-
мые токовые нагрузки несколько повышены. Для кабелей с
бумажной изоляцией установлены следующие максимально допус-
тимые температуры нагрева жил при напряжениях: до 3 кв +80° С,
до 6 кв +65° С, до 10 кв +60° С.
Длительно допустимые нагрузки для кабелей, прокладываемых
в земле, несколько выше допустимых нагрузок для кабелей, прокла-
дываемых в воздухе, ввиду лучших условий охлаждения. Поэтому,
чтобы не допустить перегрева, сечение кабеля, проложенного час-
тично в земле, частично в воздухе, должно быть выбрано по наихуд-
шим условиям охлаждения, т. е. для прокладки в воздухе. Допу-
стимая нагрузка на кабель снижается в зависимости от числа
проложенных рядом работающих кабелей.
Нагрузка на кабели должна быть ограничена в зависимости от
количества соединительных муфт и длительности эксплуатации ка-
белей (примерно свыше 40—45 лет). Ограничение устанавливается
организацией, эксплуатирующей кабельные линии.
Существуют также поправочные коэффициенты на температуру
воздуха или земли, учитывающие необходимость изменения нагруз-
ки кабелей, проводов и шин при длительном отклонении темпера-
туры окружающего воздуха или земли от расчетной (25 и 15°С).
Кабели трехфазного переменного тока, выбранные по длительно
допустимому току нагрузки, проверяют на термическую устойчи-
вость при действии возможных в данной цепи токов короткого за-
мыкания.
Кабели постоянного тока выбирают только по рабочему току без
проверки на термическую устойчивость.
Трехжильные бронированные кабели следует применять для
трехфазного переменного тока с симметричной нагрузкой фаз.
В случае несимметричной нагрузки или протекания пульсирующего
тока в броне наводятся э. д. с. и вихревые токи, увеличивающие
нагрев брони и, следовательно, кабеля.
Токопроводящие жилы кабелей должны быть сфазированы со
сборными шинами и иметь соответствующую расцветку. На каждой
кабельной линии или кабельной перемычке с обеих сторон должны
быть повешены бирки с указанием марки кабеля, напряжения, се-
чения, номера или наименования линии и фамилии лица, произво-
дившего разделку кабеля.
За кабельной линией и непосредственно за кабелями ведется
систематическое наблюдение с тем, чтобы не было просадок почвы
или разрытий. Под особым наблюдением находятся участки с блуж-
дающими токами в земле.
Броня кабелей, проложенных внутри помещений по стенам, по-
толкам, каналам, должна быть окрашена для защиты от коррозии.
Необходимо следить за чистотой кабельных каналов, качеством
крепления кабелей, отсутствием изломов и недопустимых изгибов,
19
механических повреждений брони, за целостью изоляторов кон-
цевых кабельных воронок, отсутствием течи, трещин и вспу-'
чин кабельной массы в воронках, за состоянием эпоксидных раз-
делок.
Периодически в процессе эксплуатации производят профилакти-
ческие испытания кабелей повышенным напряжением с целью свое-
временного выявления дефектов изоляции кабелей. Не реже одного
раза в год кабели напряжением 2—35 кв испытывают в течение
5 мин напряжением постоянного тока, равным пятикратному значе-
нию номинального линейного напряжения.
Кабели напряжением до 1 кв испытывают мегомметром на 500—
1000 в не реже 1 раза в 1—2 года. Питающие кабели выпрямленно-
го тока 600 в испытывают напряжением постоянного тока 5 кв в
течение 20 мин. При токе утечки более 0,5 ма кабель считается не-
годным к эксплуатации.
Контрольную жилу питающих кабелей 600 в испытывают в те-
чение 5 мин напряжением 1,5 кв по отношению к основной токопро-
водящей жиле.
Шины. В распределительных устройствах (РУ) в качестве про-
водников. электрического тока применяют медные, алюминиевые
или стальные шины. При выборе материала шин учитывают элек-
трическую проводимость, влияющую на величину потерь энергии,
нагрев шин, механическую прочность и вопросы экономии цветного
металла.
Наилучшим материалом для шин является медь, имеющая ма-
лое электрическое сопротивление и достаточную механическую
прочность. Медные шины применяют в ответственных установках
с большими токами. Стальные шины обладают большим сопротив-
лением и наибольшей механической прочностью и применяются в
неответственных установках с малыми токами.
Наибольшее распространение в электроустановках получили
алюминиевые шины, обладающие несколько большим сопротивле-
нием и меньшей механической прочностью, чем медные, но намного
превосходящие по проводимости стальные шины.
По форме сечения шины бывают круглые и прямоугольные.
В электроустановках большей частью применяются шины прямо-
угольного сечения из-за лучших условий охлаждения и, следова-
тельно, большей допустимой плотности тока.
Площадь сечения шин выбирается по таблицам длительно до-
пустимых нагрузок, имеющимся в справочных руководствах.
В зависимости от величины тока нагрузки шины могут состоять
из нескольких полос, но при этом допустимый ток нагрузки для
пакета не пропорционален числу полос, а несколько меньше вслед-
ствие худших условий охлаждения.
Для шин одного и того же сечения при переменном токе допус-
каются несколько меньшие нагрузки, чем при постоянном.
Допустимые длительные токовые нагрузки на шины принимают-
ся из расчета допустимой температуры их нагрева 70° С при тем-
пературе воздуха 25° С.
20
Прямоугольные шины могут крепиться к изоляторам плашмя
или на ребро (рис. 7). При расположении прямоугольных шин
плашмя допустимая нагрузка на них снижается на 5% при ширине
шины до 60 мм и на 8% при ширине более 60 мм. Уменьшение до-
пустимой нагрузки вызвано худшими условиями охлаждения при
расположении шин плашмя по сравнению с расположением на
ребро.
Выбранные по допустимому току нагрузки шины проверяются
на термическую и динамическую устойчивость току короткого за-
мыкания. В распределительном устройстве 600 в шины не прове-
ряются на динамическую и термическую устойчивость, так как
Рис. 7. Крепление прямоугольных шин
к изоляторам:
а — болтовое крепление плашмя, б — крепле-
ние на ребро при помощи шинодержателя
Рис. 8. Варианты расположения:
сборных шин трехфазного тока:
а — горизонтальное, б — вертикальное^
в — наклонное
обычно положительная и отрицательная шины территориально рас-
положены далеко друг от друга и сечение шин, выбранное по на-
грузке, обладает достаточным моментохм сопротивления и доста-
точной термической устойчивостью.
В распределительном устройстве шины могут располагаться го-
ризонтально, вертикально и наклонно (рис. 8).
Крепление шины к изолятору производится болтом через сквоз-
ное отверстие в шине к колпачку изолятора (рис. 9) или при по-
мощи специального шинодержателя (рис. 10). Для компенсации
изменения длины шины от нагрева или охлаждения при креплении
ее болтом к колпачку изолятора отверстие в шине для болта делает-
ся овальным и под головку болта устанавливается пружинная шай-
ба. При креплении с помощью шинодержателя между верхней план-
кой и шиной или пакетом оставляют зазор 1,5—2 мм. Если шины
многополосные, между полосами в месте крепления ставятся про-
кладки («сухари»), обеспечивающие большую жесткость и улуч-
шение условий охлаждения.
Шины соединяют сваркой, при помощи сквозных болтов
(рис. 11) или специальных сжимных накладок (рис. 12). На тяго-
вых подстанциях применяют чаще всего два последних способа сое-
динения.
Площадь контактной поверхности обычно берется равной 8—10
площадям поперечного сечения шины. Контактные поверхности шин
не шлифуют, они должны быть шероховатыми, для чего их обраба-
21
тывают драчевым напильником. Зачистку алюминиевых шин после
обработки производят под слоем технического вазелина, так как'
алюминий на воздухе очень быстро покрывается непроводящей
Ы
Рис. 9. Крепление ши-
ны на опорном изо-
ляторе болтом с уче-
том изменения дли-
ны:
1 — крепежный болт, 2 —
шина, 3 — пружинящая
шайба, 4 — нормальная
стальная	шайба, 5 —
овальное	отверстие в
шине
а)	0)
Рис. 10. Крепление пакета шин
с помощью шинодержателей:
а — плашмя, б — на ребро; 1 — шина,
2 — верхняя планка шинодержателя
(при переменном токе более 600 а из
маломагнитного металла кроме алюми-
ния), 3 —прокладка («сухарь»), рав-
ная толщине шины из асбоцементных
пластин или обрезков шины, 4 — ниж-
няя планка стальная, 5 — прокладка
из картона толщиной 1 — 1,5 мм, 6 —
латунная шпилька, 7 — стальная
шпилька
пленкой окиси. Непосредственно перед сборкой контактная поверх-
ность алюминия протирается тряпочкой, смоченной в бензине, пос-
ле чего немедленно наносится слой чистого вазелина.
Ввиду «текучести» и на-
личия остаточной деформа-
ции у алюминия при соеди-
нении алюминиевых шин
между собой, а также соеди-
нении алюминиевой шины с
медной или с выводом аппа-
рата применяются специаль-
ные (увеличенные) шайбы,
накладываемые со стороны
алюминиевой шины (табл.
1).
Конструкции присоедине-
ний алюминиевых шип к вы-
водам аппаратов показаны
на рис. 13. Для болтовых
присоединений алюминиевых
шин к плоским выводам применяются стальные шайбы, для при-
соединения к круглым выводам (стержням)—латунные (медные)
шайбы.
I
Рис. 11. Болтовые соединения шин пря-
моугольного сечения
22
Величина сопротивления участка шины, содержащего контакт-
ное соединение, должна быть не более чем в 1,2 раза больше сопро-
тивления участка такой же шины равной длины, но без соединения.
Рис. 12. Соединение шин при помощи сжимных накладок:
а — накладка из полосовой стали, б и в — накладка из неферромагнитного металла, г — со-
единение при помощи накладки в, д — соединение при помощи стальной накладки (разме-
ры а, б, в, г даются в справочных таблицах)
ТАБЛИЦА i
Размеры специальных (увеличенных) шайб
Диаметр болта или стержня, мм	Размеры шайб, мм			Диаметр болта или стержня, мм	Размеры шайб, мм		
	наружный диаметр	толщина	внутренний диаметр		наружный диаметр	толщина	внутренний диаметр
6	14	3	б ,5	18	40	6	19
8	18	3	8,5	20	46	6	21
10	32	4	10,5	22	46	6	23
12	34	6	13	27	55	8	28
14	34	6	14,5	39	55	8	31
16	40	6	16,5	39	75	8	40
23
Измерение переходного сопротивления производится выборочной
проверкой до 5°/о контактов. Плотность прилегания контактных по-
верхностей можно проверить щупом 0,05X10 мм, который не дол-
жен входить между контактными поверхностями глубже 5—6 мм.
Болтовые соединения подвергаются выборочной проверке на каче-
ство затяжки болтов и вскрытию 2—3% соединений.
После монтажа шины окрашивают
эмалевыми красками.
В соответствии с ПУЭ шины трехфаз-
ного переменного тока окрашивают в жел-
тый (фаза А), зеленый (фаза В) и крас-
ный (фаза С) цвета. При любом распо-
ложении шин ближайшую к персоналу
шину окрашивают в красный цвет, сред-
нюю— в зеленый и наиболее удален-
ную— в желтый. На ответвлениях пра-
вую шину окрашивают в красный цвет.
В распределительном устройстве постоян-
ного тока положительную шину окраши-
вают в красный, отрицательную — в си-
ний цвет.
Места соединения шин друг с другом,
а также присоединения шин к аппаратам
и присоединения защитных переносных
заземлений не окрашивают. От места сое-
динения до окрашенной поверхности ши-
ны должно быть не менее 10 мм неокра-
шенной поверхности. Для присоединения
защитного переносного заземления остав-
ляют неокрашенным участок шины, рав-
ный ее ширине, но не менее 50 мм. С обе-
их сторон это место окаймляется черны-
ми полосками шириной 10 мм.
В эксплуатации необходимо следить
за температурой шин и особенно контакт-
ных соединений. Допустимая температу-
соединений составляет 75° С. Контроль за
температурой осуществляется путем наблюдения за состоянием
цвета краски около контактных соединений. Появление цветов по-
бежалости или сгоревшая краска свидетельствует о недопустимом
перегреве шин. Контроль за температурой можно также вести с по-
мощью термопленок и термокраски, наносимых на шины и меняю-
щих свой цвет при повышении температуры до определенной вели-
чины. Когда требуется срочно проверить температуру контактного
соединения без отключения установки, можно пользоваться маяком
из воска или свечами, укрепляемыми на изолирующих штангах.
Если свеча при прикосновении к шине или контактному соединению
оплавится, это значит, что шина или контактное соединение нагре-

Рис. 13. Конструкция
контактных присоедине-
ний алюминиевых шин к
выводам аппаратов:
а — присоединение к плоско-
му выводу, б — присоедине-
ние к круглому выводу
(стержню); 1 — болт нор-
мальной стальной, 2 — гайки
нормальные стальные, 3 —
специальная стальная шай-
ба, 4 — алюминиевая шина,
5 — шайба стальная пружи-
нящая, 6 — вывод аппарата,
7 — шайба специальная ла-
тунная, 8 — гайка специаль-
ная латунная
ра нагрева контактных
24
лось. Стеариновая свеча плавится при температуре 50° С, парафи-
новая — при 54° С, а свеча из желтого воска — при 64° С.
Изоляторы. Изоляторы служат для монтажа токоведущих
частей с электрической изоляцией их от заземленных конструкций
и друг от друга.
Рис. 14. Станционные опорные изоляторы для внутренней установки:
а, б и в — изоляторы с различными фланцами, г — изолятор ОМА; 1 — чугунный колпачок»
2 — фарфоровый корпус, 3 —нижний чугунный фланец, 4 — болт для заземления
Различают изоляторы для наружной и внутренней установки,
станционные, аппаратные и линейные. Станционные изоляторы
применяют для крепления и изоляции шин распределительных
устройств. Аппаратные изоля-
торы применяют для крепления
и изоляции токоведущих час-
тей аппаратов. Линейные изо-
ляторы служат для крепления
и изоляции проводов линий пе-
редачи.
Станционные изоляторы
разделяются на опорные (рис.
14) и проходные (рис. 15).
Опорные изоляторы служат
для крепления шин или аппа-
ратов к опорным конструкциям
(полы, стены, потолки, метал-
лические конструкции и т. д.).
Проходные изоляторы служат
для проведения токоведущих
частей через стены, перекрытия
между отдельными помещения-
ми или через ограждения.
Станционные изоляторы из-
готовляют из фарфора, наруж-
ная поверхность которого по-
крыта глазурью. Для крепле-
ния к опорной конструкции ос-
нование изолятора армируется
фланцем круглой, овальной
или квадратной формы. Креп-
Рис. 15. Станционные проходные изо-
ляторы для внутренней установки;
а - типов ПА и ПБ на 40 кв, б —типа ПВ
на 10 кв
25
ление шин производится к колпачкам в верхней части изолятора.
Для крепления проходного изолятора к опорной конструкции слу-
жит фланец овальной или квадратной формы, охватывающий изоля-
тор в средней части.
Фланцы и колпачки крепят к фарфоровым изоляторам глето-
глицериновой, портланд-цементной или ангидрито-цементной за-
мазкой.
Изоляторы выбирают по номинальному напряжению и по меха-
нической прочности. Для выбора проходных изоляторов учитывает-
ся еще величина тока, на которую рассчитан токоведущий стер-
жень.
Номинальное напряжение определяется электрической прочно-
стью изолятора, которая характеризуется напряжением пробоя и
напряжением поверхностного сухого и мокрого разрядов при час-
тоте 50 гц. В зависимости от величины номинального напряжения
опорные изоляторы имеют различную высоту.
Механическая прочность изолятора определяется величиной
разрушающего усилия. Допускаемая нагрузка на изолятор, прило-
женная в плоскости колпачка, принимается равной 60% разрушаю-
щего усилия. В зависимости от механической прочности изоляторы
делятся на четыре группы: А, Б, В и Д. Нормированное разрушаю-
щее усилие изоляторов группы А составляет 375 кГ, группы Б —
750 кГ, группы В — 1250 кГ, группы Д — 2000 кГ.
В обозначение типа изолятора внутренней установки входят
буквы О (опорный) или П (проходной), буква, обозначающая
группу по разрушающему усилию, цифра номинального напряже-
ния в киловольтах. Для проходных изоляторов цифровое обозначе-
ние дробное, причем в знаменателе указывается номинальный ток в
амперах. В обозначениях опорных изоляторов после цифр пишутся
буквенные индексы, обозначающие форму фланца. Проходные изо-
ляторы, которые используют для прохода через наружную стену,
имеют в обозначении типа букву Н. Например: ОБ—10 кр — опор-
ный изолятор группы Б на 10 кв с круглым фланцем; ПА—6/250 —
проходной изолятор группы А на 6 кв и на номинальный ток токо-
ведущего стержня 250 а.
Фланцы изоляторов подлежат заземлению, для чего на них
имеются специальные болты.
Изоляторы ОМА — 6-=-10, ОМБ — 6-9-10 нс имеют наружных
фланцев и колпачков. У этих изоляторов соответствующие крепеж-
ные детали углублены внутрь фарфорового корпуса, поэтому они
имеют меньшие размеры.
В эксплуатации необходимо следить за чистотой изоляторов и
состоянием глазурованной поверхности, проверять качество арми-
ровки фланцев, колпачков и заземления фланца, а также прочность
болтовых креплений.
При ревизиях и осмотрах главным образом следят за тем, что-
бы не было трещин на поверхности глазури и отбитых краев и
сколов. Допускаются сколы площадью не более 1 см2 и глубиной
1 мм у изоляторов внутренней установки, а у изоляторов наруж-
26
ной установки — длиной не более 60 мм и глубиной не более 10 мм
(только на одной юбке). Кроме того, следят за тем, чтобы на по-
верхности глазури не было вкраплений песка и металла, а также
лысин более 3 см2. Дефектное место, если его размеры не превы-
шают нормы, должно быть покрыто двумя слоями бакелитового
или глифталевого лака с просушкой каждого слоя.
Для контроля за состоянием изоляции и выявления ее нару-
шения распределительные устройства (РУ) периодически (один
раз в три года) подвергают испытанию повышенным напряжением
переменного тока. РУ 6 кв испытывается напряжением 32 кв, а РУ
10 кв — напряжением 42 кв. Испытания проводят пофазно—10—
15 мин на фазу.
§ 6. РАЗЪЕДИНИТЕЛИ И ПРИВОДЫ К НИМ
Разъединителями называются аппараты, предназначенные для
включения и отключения участков электрической цепи, находящих-
ся под напряжением, но по которым не протекает ток. Отключенные
разъединители создают также видимый разрыв в электрической це-
пи, чем обеспечивается безопасность при эксплуатации и ремонте.
Разъединители не имеют устройств для гашения электрической
дуги, поэтому включаемые и отключаемые ими цепи должны быть
предварительно обесточены.
ПУЭ допускают включение и отключение разъединителями лишь
небольших токов при производстве следующих операций: включе-
ние и отключение трансформаторов напряжения; включение и от-
ключение зарядного тока сборных шин и оборудования, зарядного
тока кабельных линий, длина которых зависит от напряжений и
сечения кабеля; включение и отключение тока замыкания на зем-
лю до 30 а и уравнительного тока до 70 а при напряжении линии
до 10 кв, а также нагрузочный ток линии до 15 а при напряжении
до 10 кв при условии выполнения операции трехполюсным разъе-
динителем с механическим приводом. Разрешается также включе-
ние и отключение тока холостого хода трансформаторов мощностью
до 750 ква, напряжением до 10 кв.
По характеру движения ножей различают разъединители: ру-
бящего, поворотного, качающегося и катящегося типов. На тяго-
вых подстанциях применяются разъединители рубящего типа.
Разъединители выпускают на номинальные напряжения от 3 до
750 кв и па номинальные токи от 200 до 15 000 а, для внутренней
и наружной установки. По числу полюсов и способу управления
разъединители выполняются однополюсными и трехполюсными,
управляемыми с помощью специальных изолирующих штанг или
какого-либо привода. Кроме того, разъединители различают по
наличию или отсутствию заземляющих ножей и по способу уста-
новки— с горизонтальным или вертикальным расположением
ножей.
27
Разъединители для внутренней установки на напряжение до
35 кв и ток от 200 до 1500 а включительно изготовляют в простом
и фигурном вариантах. В простом варианте разъединителя подвиж-
ный нож и неподвижные контакты монтируют на опорных изоля-
торах. В фигурном варианте токоведущие части разъединителя
монтируют на опорных и проходных
Р.ис. 16. Однополюсный разъединитель РВО
на 6 и 10 кв и 400—600 а:
I — основание (цоколь), 2 — опорные изоляторы,
3 — неподвижный контакт, 4 — стальные пласти-
ны, 5 — ушко, 6 — контактный нож, 7 — нажим-
ные пружины, 8 — зуб, 9 — скоба с выступом,
10 — болт заземления М.8 (размеры А, Б, В при-
ведены в каталоге)
изоляторах или только на
проходных изоляторах.
Разъединители на ток
2000 а и выше выполня-
ются только в простом ва-
рианте.
Типы разъединителей
имеют буквенные обозна-
чения: Р — разъедини-
тель, В — для внутренней
установки, О — однопо-
люсный, Л — линейный
контакт, Ф — фигурный
вариант, К — корытооб-
разный профиль, III или
Т — трехполюсный. Числа,
стоящие после букв, обо-
значают: числитель — но-
минальное напряжение в
киловольтах, знамена-
тель — номинальный ток
в амперах.
В РУ тяговых подстан-
ций применяются однопо-
люсные разъединители
РВО (рис. 16), РЛВО и РВК и трехполюсные разъединители РВ,
РЛВШ, РВФ.
Однополюсные р азъединители, упр авляемые изолирующими
штангами, обычно снабжаются замками, не допускающими само-
произвольного отключения ножей под влиянием электродинамиче-
ских сил, сотрясений или собственного веса.
Электродинамические силы тем больше, чем больше величина
протекающего тока и чем более круто изменяется направление то-
ка в контуре.
При отключении разъединителя (см. рис. 16) крючок изолирую-
щей штанги вставляется в ушко 5; при этом ушко, составляющее
одно целое с зубом в, немного поворачивается вокруг своей оси,
зуб выходит из зацепления с выступом скобы 9 и разъединитель
отключается.
Для запирания разъединителя может быть использован электро-
магнитный замок, представляющий собой две стальные пластины,
наложенные на пластины ножа с наружной стороны в месте их
касания неподвижных контактов. При прохождении тока эти плас-
тины притягиваются друг к другу и сжимают медные пластины
28
ножа, усиливая этим давление в контактах. Чем больше ток, тем
больше сила притяжения.
Для однополюсных и трехполюсных разъединителей, управляе-
мых приводами, нет необходимости в устройстве замков, так как
привод надежно удерживает
разъединитель от самопро-
извольного отключения.
Трехполюсный разъеди-
нитель состоит из трех от-
дельных полюсов, связанных
общим валом и имеющих об-
щее управление. Все три по-
люса могут быть смонтиро-
ваны на одной раме или на
отдельных для каждого по-
люса рамах.
Для напряжений до 35 кв
трехполюсный разъедини-
тель (рис. 17) выполняется
на одной раме. Расстояние
между осями соседних полю-
сов разъединителей на 6 кв
для внутренней установки —
200 мм, у разъединителей на
10 кв — 250—300 мм в зави-
симости от величины номи-
нального тока.
Разъединители на токи
до 1000 а выполняются обыч-
но с ножом, состоящим из
двух параллельных медных
пластин. Разъединители на
номинальные токи 2000 а и
более могут иметь подвиж-
ные контактные ножи из не-
скольких пар медных полос.
Разъединители на большие
токи (с 2000 до 7000 а) вы-
полняются также с ножами
корытообразного профиля
(типа РВК). Это обеспечи-
вает лучшее использование
материала пластин и боль-
шую механическую проч-
ность.
Рис. 17. Трехполюсный разъединитель
РЛВ-10/1000
На рис. 18 даны три ва-
рианта фигурного разъединителя РВФ. Угол поворота ножей для
разъединителей на 6 кв — 50°, для разъединителей 10 кв 400 а — 55°
и для разъединителей 10 кв 600 а — 60°.
29
Основными электрическими показателями, по которьъм выбира-
ются разъединители, являются номинальные напряжения и ток, т. е.
их длительно допустимые величины, предельный ток короткого за-
мыкания и ток термической устойчивости.
Предельный ток короткого замыкания — это ток, при протека-
нии которого возникающие электродинамические силы не вызыва-
Рис. 18. Трехполюсный фигур-
ный разъединитель РВФ на
6—10 кв и 400—600 а в трех
исполнениях (размеры, обозна-
ченные буквами, определяются
по каталогу)
ют разрушения разъединителей и их самопроизвольного отклю-
чения.
Ток термической устойчивости — это ток короткого замыкания
постоянной величины, который разъединитель может пропустить
в течение 10 сек без превышения предельно допустимой темпера-
туры.
Для управления разъединителями применяются ручные, элек-
тродвигательные, пневматические приводы. На тяговых подстан-
циях в РУ 6—10 кв обычно применяют ручные рычажные приводы.
Рычажные приводы ПР-2 применяют для управления однопо-
люсными разъединителями РВО и РЛВО на ток до 2000 а и трех-
полюсными разъединителями РВ, РЛВШ, РВФ на напряжение 6—
зо
10 кв и ток 400—600 а. Рычажные приводы ПР-3, ПРМ применяют
для управления трехполюсными разъединителями РЛВШ и РВ на
напряжение 10 кв и токи 1000—3000 а и однополюсными разъеди-
нителями РВО, РЛВО на ток 2000 а, а также отдельными полюса-
ми разъединителя РВК на напряжение 10 кв и ток 3000—4000 а.
Рычажный привод ПР (рис. 19) состоит из двух комплектных
подшипников. В переднем подшипнике 9 на оси вращается рукоят-
ка 7, а в заднем подшипнике 3— рычаг 1, связываемый с помощью
тяги с рычагом вала разъединителя. Передний подшипник устанав-
ливается на наружной стороне стены, перегородки или ограждения,
Рис. 19. Рычажный привод ПР-2:
/ — рычаг заднего подшипника, 2 — регу-
лировочный сектор, 3 — задний подшип-
ник, 4 — поводок, 5 — шпилька, 6 — вы-
ступ, 7 — рукоятка, 8 — фиксатор, 9 — пе-
редний подшипник
Рис. 20. Проверка нажатия контакт-
ных пружин разъединителя:
1 — нож, 2 — основание разъединителя (цо-
коль), 3 — присоединение динамометра,
4 — динамометр
а задний — на внутренней. Оба подшипника скрепляются между со-
бой шпильками 5, пропущенными через стену. Поворот рукоятки
7 передается на рычаг 1 посредством поводка 4, пропущенного
сквозь отверстие в стене и регулировочных секторов 2.
Для возможности перестановки рычага 1 при регулировке при-
вода секторы 2 имеют по краю ряд отверстий. Верхнее положение
рукоятки привода соответствует включенному положению разъеди-
нителя, нижнее — отключенному. На переднем подшипнике имеется
фиксатор 8, запирающий рукоятку в крайних верхнем и нижнем
положениях. Рукоятка освобождается от фиксатора вручную.
Вместо фиксатора может быть установлен электромеханический
или механический блок-замок, с помощью которых предупреждают-
ся ошибочные действия обслуживающего персонала при производ-
стве оперативных переключений.
Тягу от разъединителя можно присоединить к выступу 6 руко-
ятки 7 с лицевой стороны привода. В этом случае задний подшип-
ник 3 с рычагом 1, поводок 4 и регулировочные секторы 2 не
нужны.
Приводы ПР-2 и ПР -3 устанавливают на стенах и конструкциях
толщиной до 140 мм. Угол поворота рукоятки привода с крайнего
31
нижнего положения в крайнее верхнее положение составляет при-
мерно 150°. Привод ПР-2 имеет рукоятку длиной 250 мм, привод
ПР-3 — 350 мм,
В эксплуатации необходимо следить за состоянием фарфоровых
изоляторов и тяг, за отсутствием механических дефектов и повреж-
дений деталей разъединителей и приводов, за чистотой и состояни-
ем контактных поверхностей.
Ножи разъединителей должны входить в соединение с непо-
движными контактами без перекосов и ударов. Плотность прилега-
ния ножей к неподвижным контактам проверяется щупохМ 0,05 мм,
который не должен проходить на глубину более 5—6 мм.
При включении трехполюсных разъединителей должна быть
обеспечена одновременность включения всех трех полюсов. Откло-
нение в одновременности включения ножей разных полюсов (фаз)
допускается не более 3 мм для разъединителей до 35 кв.
Нажатие контактных пружин разъединителей проверяется пу-
тем измерения усилия вытягивания ножей из неподвижных контак-
тов цри обезжиренных-контактных поверхностях отдельно для каж-
дого полюса. Усилия вытягивания прикладываются к ножу разъ-
единителя по линии соприкосновения контактов (|рис. 20) и долж-
ны находиться в пределах, приведенных в табл. 2.
ТАБЛИЦА 2
Наименьшие допустимые усилия вытягивания
одного разъединителя из неподвижного ножа
Номинальный ток разъединителя, а	Усилие вытягивания, к Г
400—600	20
1000—2000	40
3000	80
Усилие вытягивания составляет 30—35% величины давления в
контактах.
При ревизиях производят очистку и смазку контактных участ-
ков и трущихся частей разъединителей и приводов, проверку бол-
товых соединений и заземления рам разъединителей.
При включении и отключении разъединителей необходимо со-
блюдать следующие правила:
включение разъединителей производят быстро, но с таким рас-
четом, чтобы не допустить ударов ножа о головку изолятора или
о губку неподвижного контакта. Поэтому при полнохм включении
нож должен не доходить на 3—5 мм до упора;
отключение разъединителей производят вначале медленно, с
таким расчетом, чтобы при появлении дуги (когда нож отойдет от
неподвижного контакта на 1—2 мм) немедленно включить разъеди-
32
нитель назад во избежание появления опасной электрической дуги
при разрыве цепи под нагрузкой. Если в начальный момент отклю-
чения дуга не возникла, нож быстро отводят до упора.
§ 7. ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
При размыкании электрической цепи, по которой протекает ток,
между расходящимися контактами возникает электрическая дуга.
Поэтому отключения электрических цепей напряжением 6—10 кв,
по которым протекают рабочие токи, а также токи перегрузки или
короткого замыкания, осуществляются выключателями, способны-
ми погасить электрическую дугу.
Когда цепь замкнута, между контактами выключателя нет раз-
ности потенциалов, если не считать падения напряжения в пере-
ходном сопротивлении между контактами, которое при хорошем
контактном соединении крайне мало. При размыкании контактов
между ними возникает разность потенциалов, равная величине при-
ложенного к цепи напряжения. Вследствие этого между контактами
возникает электрическое поле большой напряженности. Чем выше
приложенное напряжение и чем меньше расстояние между контак-
тами, тем больше напряженность электрического поля.
Возникновение электрической дуги и дальнейшее поддержание
ее, при наличии электрического поля в межконтактном пространст-
ве, происходит в результате действия трех факторов: ударной иони-
зации, термической ионизации и термоэлектронной эмиссии.
Если в нормальных условиях воздух представляет собой хоро-
ший диэлектрик, то ионизированный воздух является достаточно
хорошим проводником.
Одновременно с процессом ионизации в дуговом пространстве
происходит процесс деионизации, т. е. процесс воссоединения элек-
тронов и положительных ионов, восстановления нейтральных ато-
мов и уменьшения числа ионизированных ато-мов. При деионизации
промежутка между контактами прекращается протекание электри-
ческого тока, т. е. дуга гаснет.
Деионизация происходит вследствие уменьшения напряженно-
сти электрического поля между расходящимися контактами, выз-
ванной увеличением расстояния между ними и вследствие диффу-
зии заряженных частиц из дугового промежутка в окружающую
среду.
Быстрой деионизации дугового промежутка способствуют бы-
строе расхождение контактов, которое приводит к снижению на-
пряженности электрического поля, интенсивное охлаждение дуги,
расщепление душ на несколько параллельных дуг или разделение
длинной дуги на несколько коротких дуг, гашение дуги в масле, па-
ры которого обладают деионизирующим свойством, создание вы-
сокого давления в дуговом промежутке.
Дуга может охлаждаться обдуванием ее воздухом пли газами,
обладающими большой теплоемкостью и теплопроводностью (на-
2 И. А. Маринов	33
пример, водородом, водяным паром) или перемещением ее через
неподвижный воздух, а также соприкосновением с твердыми холод-
ными диэлектриками.
Удлинение дуги и деление ее на ряд параллельных или последо-
вательных дуг увеличивают сопротивление и уменьшают ток в ду-
ге, т. е. уменьшают ионизацию.
Быстрейшему гашению дуги способствует также изготовление
контактов из тугоплавкого металла, так как уменьшается термо-
электронная эмиссия.
Для быстрого гашения дуги применяются дугогасительные
устройства.
Дугогасительное устройство отключающего аппарата должно
как можно быстрее погасить дугу, чтобы ограничить время ее воз-
действия на контакты и окружающую среду; при отключении токов
короткого замыкания быстрое гашение дуги ограничивает этот ток;
обеспечить многократное гашение дуги при повторных вклю-
чениях и отключениях выключателя через небольшие интервалы
времени; надежно гасить дугу как при малых, так и при больших
токах.
Процесс гашения дуги при переменном токе более благоприятен,
чем при постоянном, так как через каждые полпериода ток стано-
вится равным нулю, при этом прекращается ионизация и электриче-
ская прочность промежутка между контактами возрастает. Напря-
жение, возникающее между контактами после погасания дуги при
прохождении тока через нуль, называется восстанавливающимся
напряжением. Дуга будет возникать повторно между контактами
до тех пор, пока величина восстанавливающегося напряжения не
станет меньше напряжения, пробивающего промежуток между рас-
ходящимися контактами. Повторное возникновение дуги зависит от
величины восстанавливающегося напряжения, длины дуги, расстоя-
ния между контактами и величины напряжения, необходимого для
пробоя промежутка между контактами, а также от состояния сре-
ды между контактами.
В зависимости от способа гашения дуги различают выключате-
ли масляные, воздушные и с твердым газогенерирующим веще-
ством.
Выключатели различают также:
по роду установки — для внутренней или наружной установки;
по скорости отключения — быстродействующие и небыстродей-
ствующие;
по способу управления — с ручным или дистанционным управ-
лением.
Полное время отключения выключателя складывается из соб-
ственного времени отключения и времени гашения дуги.
Собственным временем отключения считается время, прошед-
шее от момента подачи импульса на отключающую катушку до на-
чала расхождения контактов.
Полное время отключения у быстродействующих выключателей
находится в пределах 0,05—0,08 сек, у небыстродействующих —
34
0,15—0,25 сек, а собственное время отключения соответственно
0,03—0,05 и 0,1—0,15 сек.
Выбор выключателя определяется номинальным напряжением и
током и максимально допустимыми величинами отключаемых то-
ков и мощности короткого замыкания. Выключатели проверяются
на электродинамическую и термическую устойчивость путем срав-
нения расчетных величин с заводскими данными.
На тяговых подстанциях в распределительных устройствах пе-
ременного тока 6—10 кв обычно применяются масляные выключа-
тели.
Различают два вида масляных выключателей: баковые, или,
иначе, многообъемные, горшковые, или малообъемные (табл. 3).
ТАБЛИЦА 3
Технические данные масляных выключателей
Тип выключателя	Номинальное напряжение, кв	Номинальный ток, а	Предельно* отключае- мые		Предельный сквозной ток кброт- кого замы- кания		Ток термической устойчиво- сти для времени 10 сек, ка	Вес выключателя без масла, кг	Вес масла, кг
			ток, ка	мощность, Мгва	действующее значение, ка	амплитудное зна- чение, ка			
ВМБ-10	6	200, 400, 600, 1000	9,7	100	15	25	10	125	50
	10		5,8	100	15	25	10	125	50
ВМ-16	6	200, 400,	10	100	19	32	13,5	185	50
		600							
ТЗМ-14			10	10	30	50	13,5	185	50
ВМ-16 ВМ-14	10	200	4,4	75	19	32	6	165	50
ВМ-22	6	400, 600,	14,5	150	30	50	27	435	180
		1000, 1500			44	74	31		
ВМ-22	10	400, 600,	7,2	125	30	50	13,5	565	180
		1000			44	74	28	685	
ВМГ-133	6—10	600, 1000	20	200	30	52	14	190	10
				300					
ВМП-10	6—10	600, 1000,	20	200	30	52	14	140	
		1500		350				145	4,5
								160	
ВМГ-10-630-20	10	630	20	20	20	52	20 (ч сек)	130	4,5
ВМГ-10-1000-20	10	1000	20		20	50	20 (ч сек)	135	4,5
2*	35
Рис. 21. Схематический разрез бакового
масляного выключателя:
1 — подвижный контакт, 2 — электрическая дуга,
3 — неподвижный контакт, 4 — тонкостенная труб-
ка, 5 — газоотводная трубка, 6 — буферное про-
странство, 7 — рычаг, 8 — поводок, 9 — направ-
ляющие, 10 — отключающая пружина, // — изоли-
рующая штанга (бакелит, дерево), 12 — муфта,
/J — стальная тяга, 14 — вал выключателя, 15 —
проходные изоляторы с токоведущими стержня-
ми, 16 — чугунная крышка, 17 — болт, 18 — крепя-
щие ушки бака, 19 — указатель уровня масла,
20 — фанера, 21 — трансформаторное масло, 22 —
маслоспускной кран, 23 — стальной сварной бак
Баковые масляные выключатели. На тяговых под-
станциях применяются баковые масляные выключатели со свобод-
ным гашением дуги в масле, без дополнительных дугогасительных
устройств, ВМ-14, ВМ-16, ВМ-22.
По принципу устройства и гашения электрической дуги все пе-
речисленные выше типы баковых выключателей похожи. На рис. 21
дан схематический разрез
бакового масляного вы-
ключателя со свободнЫлМ
гашением дуги, по которо-
му можно судить о прин-
ципе устройства и рабо-
те масляных выключа-
телей.
Выключатель состоит
из сварного стального ба-
ка 23, который через уш-
ки 18 с помощью болтов
17 крепится к чугунной
крышке 16, На крышке
установлены шесть про-
ходных изоляторов 15,
сквозь которые внутрь вы-
ключателя пропущены то-
коведущие стержни. На
концах стержней внутри
выключателя укреплены
неподвижные контакты 3,
состоящие каждый из
двух контактов: основно-
го и дугогасительного.
Через крышку выклю-
чателя проходит вал 14,
который с помощью рыча-
га 7 и поводка 8 связан со
стальной тягой 13. К
стальной тяге 13 с по-
мощью муфты 12 и изолирующей штанги 11 крепится контактная
траверса, на которой находятся подвижные контакты 1 (основные
и дутогасительные). Стальная тяга 13 пропущена через направля-
ющие планки 9. Между муфтой 12 и направляющими планками 9
устанавливается отключающая пружина 10.
Таким же образом выполнена связь подвижных контактных тра-
верс двух других фаз с валом 14, Включение и отключение масля-
ного выключателя осуществляется приводом, вал которого связан
с валом 14 выключателя.
При включении контакты 1 и 3 замыкаются, отключающие пру-
жины 10 сжимаются и защелка привода удерживает выключатель
во включенном положении. При освобождении защелки траверсы
36
под действием отключающих пружин 10 и собственного веса опу-
скаются вниз и контакты размыкаются.
Подводящие шины присоединяются к наружным концам токо-
ведущих стержней проходных изоляторов. При отключении полу-
чаются два разрыва на одну фазу.
Бак масляного выключателя заливают изоляционным трансфор-
маторным маслом, которое служит для изоляции друг от друга и
от бака токоведущих частей разных фаз и в качестве дугогасящей
среды.
При включении масляного выключателя сначала замыкаются
дугогасительные контакты, а затем основные. При отключении сна-
чала размыкаются основные контакты, затем дугогасительные. Та-
ким образом, при отключении электрической цепи электрическая
дуга возникает только между дугогасительными контактами и ос-
новные контакты не повреждаются дугой.
Под влиянием высокой температуры электрической дуги про-
исходит бурное испарение и разложение окружающего слоя масла.
Образовавшийся газ содержит 70% водорода, обладающего наи-
лучшими дугогасительными свойствами. Вокруг обеих последова-
тельно включенных дуг каждой фазы образуются газовые пузыри,
внутри которых вследствие бурного газообразования создается дав-
ление, достигающее 10—12 атм. При прохождении тока через ну-
левое значение резко снижается температура и давление в пузыре
и происходит усиленное перемешивание ионизированных и иеиони-
зированных частиц, что способствует быстрой деионизации. Пока
расстояние между контактами мало, происходит пробой межкон-
тактного промежутка и опять возникает электрическая дуга. Про-
цесс гашения дуги повторяется. Когда расстояние между контакта-
ми увеличится настолько, что восстанавливающееся напряжение
станет меньше пробивного напряжения, дуга вновь не возникнет.
Гашение дуги в баковом масляном выключателе длится до 10—15
полу периодов, т. е. до 0,1—0,15 сек.
Буферное пространство 6, занимающее примерно 20—30% объе-
ма бака, имеет большое значение в предохранении выключателя от
взрыва при увеличении давления, вызванного отключением боль-
ших токов. Возникшее в газовом пузыре давление передается окру-
жающему маслу, которое в свою очередь сжимает воздух в буфер-
ном пространстве 6 и вытесняет его через газоотводную трубку 5.
Кроме того, для предупреждения разрыва бака от возникающих
чрезмерных давлений на болты 17 надеваются обрезки тонкостен-
ных трубок 4, которые при больших давлениях сжимаются и бак
несколько опускается вниз. Между баком и крышкой образуется
зазор, через который воздух, газы, а иногда и масло выбрасываются
наружу.
Масло в баке масляного выключателя должно быть на строго
определенном уровне, который устанавливается по указателю 19,
Превышение уровня масла приводит к уменьшению буферного про-
странства и увеличению давления, что может привести к разрыву
бака. С другой стороны, при недостаточном количестве масла над
37
Рис. 22. Контакты масляного выклю-
чателя ВМ-16:
/ — основной подвижный контакт (нож).
2 — основной неподвижный щеточный кон-
такт, 3 — наконечник («башмак»), 4 — пла-
стинчатая пружина, 5 — неподвижный ду-
гогасительный контакт, 6 — подвижный
дугогасительный контакт (призма)
размыкающимися контактами газы могут прорваться в буферное
пространство и, смешавшись с воздухом, образовать смесь, взрыв
которой может разрушить и выключатель и помещение, в котором
он находится.
Бак масляного выключателя ВМ-14 и ВМ-16 имеет прямоуголь-
ную форму и разделен стальными перегородками на три отделения^,
по числу фаз. Стенки бака и перегородки покрывают изоляционной
обшивкой из фанеры, исключающей возможность переброса дуги
на соседние фазы. Бак масля-
ного выключателя ВМ-22 и
ВМ-22Ф имеет цилиндрическую
форму и внутри также покрыт
фанерой.
Подъем и спуск бака вы-
ключателя производится при
помощи съемной лебедки и
троса.
У баковых масляных вы-
ключателей бак и крышка изо-
лированы от токоведущих час-
тей и заземлены.
Устройство подвижных, и не-
подвижных контактов у всех
баковых масляных выключате-
лей, за исключением выключа-
теля ВМБ-10, в основном оди-
наковое. Неподвижные основ-
ные контакты 2 выполнены в
виде щеток из медных пластин
холодной прокатки (рис. 22), а дугогасительные контакты 5 — в ви-
де медных пружинящих пальцев. Подвижные основные 1 и дуго-
гасительные 6 контакты выполнены в виде врубающихся между
щетками и пальцами ножей.
У изготовляемых в настоящее время баковых масляных выклю-
чателей ВМБ-10 неподвижные контакты — торцевые, точечные, а
подвижные контакты сферической формы привернуты к медной ши-
не, которая служит контактной траверсой.
При правильной регулировке основные контакты после отклю-
чения цепи под нагрузкой не должны иметь следов подгара, так
как цепь должна разрываться дугогасительными контактами. Вжим
(ход) контактов у масляных выключателей ВМ-14 и ВМ-16 равен
50 мм, ход подвижной части траверсы—133±5 мм, а у масляного
выключателя ВМ-22 соответственно 40 мм и 200±5 мм. Во вклю-
ченном положении не должно быть недожатия или пережатия
щеток.
Усилие в рабочих контактах выключателей ВМ-14 и ВМ-16
должно быть в пределах 8—10 кГ, а у выключателя ВМ-22—15—
20 кТ. Площадь соприкосновения контактных поверхностей щеток
и ножа должна быть не менее 70% всей контактной поверхности.
38
Качество контактного соединения проверяют щупом толщиной
0,05 мм, который в отдельных местах не должен входить на глуби-
ну более 4 мм.
Качество контактного соединения проверяется также измерени-
ем сопротивления контактов постоянному току. Сопротивление кон-
тактов масляного выключателя постоянному току (всей контактной
системы фазы выключателя) должно быть не более: для выключа-
телей на 200 а — 350 мком, на 600 а—150 мком, на 1000 а —
100 мком.
Отставание или опережение в замыкании и размыкании кон-
тактов в пределах фазы должно быть не более: для выключателей
ВМ-14 и ВМ-16— 4 мм, а для ВМ-22 — 6 мм.
В настоящее время производят усиление масляных выключате-
лей ВМ-14 и ВМ-16 до величины предельно отключаемой мощности
200 мва, а выключателя ВМ-22 до предельно отключаемой мощно-
сти ,300 мва путем установки дугогасительных камер с поперечным
дутьем.
Горшков ые масляные выключатели (маломасля-
ные). Наибольшее распространение на тяговых подстанциях до
1971 г. получили горшковые масляные выключатели ВМГ-133. Вы-
ключатели этого типа изготовляют на номинальное напряжение до
10 кв в исполнении ВМГ-133-П на номинальный ток 600 а и
ВМГ-133-Ш на номинальный ток 1000 а. Они предназначены для
внутренней установки в отапливаемых и неотапливаемых помеще-
ниях, но могут применяться и в металлических шкафах комплект-
ных распределительных устройств наружной установки КРУН.
Выключатель ВМГ-133 состоит из трех цилиндров 3 (по одному
на фазу) (рис. 23), устанавливаемых на сдвоенных опорных изоля-
торах /, которые укреплены на стальной раме 17. В верхней части
рамы расположен вал 18 с приваренными к нему тремя двуплечи-
ми рычагами 12. На валу закреплен также рычаг 19, который с
помощью тяг соединяется с приводом выключателя.
К коротким плечам крайних двуплечих рычагов присоединены
две отключающие пружины 15, работающие на растяжение. Эти
же пружины удерживают выключатель в отключенном положении.
' Короткое плечо среднего двуплечего рычага при включении вы-
ключателя упирается в головку пружинного буфера 13, предназна-
ченного для смягчения ударов при включении выключателя и для
создания необходимой скорости отключения в момент размыкания
контактор. При отключении выключателя короткое плечо среднего
рычага упирается в масляный буфер 14, который служит для смяг-
чения ударов при отключении.
Пружинный и масляный буферы укреплены на раме выключа-
теля.
К длинным плечам всех трех рычагов через изолирующие фар-
форовые изоляторы 11 прикреплены подвижные контактные стерж-
ни 9. Поворот вала и рычагов передается фарфоровыми тягами
подвижным контактным стержням. Контактные стержни проходят
в цилиндры сквозь проходные изоляторы 7. К верхнему колпачку
39
проходного изолятора крепится стойка с контактным зажимом 8,
к которому присоединяется подводящая шина. Связь контактного
зажима с подвижным контактным стержнем осуществляется гиб-
кой перемычкой 10, набранной из тонких полос холоднокатаной
меди. С другой стороны выключателя подводящая шина присоеди-
няется к контактному зажиму 4.
Рис. 23. Масляный выключатель ВМГ-133
а — вид сбоку, б — вид спереди; 1 — опорный изолятор, 2— стопорный болт, 3 — цилиндр
(горшок), 4 — нижний контактный зажим (штырь), 5 — дополнительный резервуар, 6 — ука-
затель уровня масла, 7 — проходной изолятор, 8 — верхний контактный зажим (угольник),
9— подвижный контактный стержень, 10 — гибкая связь, // — фарфоровый изолятор, 12 —
двуплечий рычаг, 13 — пружинный буфер, 14 — масляный буфер, 15 — отключающая пружи-
на, 16 — жалюзи, 17 — рама, 18 — вал, 19 приводной рычаг вала
На рис. 24 дан разрез полюса масляного выключателя ВМГ-133.
Стальной цилиндр 18 сверху закрыт крышкой 8 с проходным изо-
лятором, через который проходит подвижный контактный стержень
13. У масляных выключателей ВМГ-133 на номинальный ток 600 а
для уменьшения нагрева цилиндра магнитным полем, создаваемым
током, протекающим по контактному стержню, шов цилиндра и ра-
диальный шлиц дна заварены латунью. У выключателя ВМГ-133-Ш
40
на номинальный ток 1000 а по этим же причинам цилиндр изго-
товляют целиком из латуни.
Подвижный контактный стержень представляет собой медный
стержень диаметром 22 мм, на одном конце которого имеется резь-
Рис. 24. Разрез полюса выключателя ВМГ-133:
1— розеточный контакт, 2 — камера буферного объема, 3— шариковый клапан, 4 — дополни-
тельный резервуар, 5 — маслоотделитель, 6 — пробка маслоналивного отверстия, 7 — отвер-
стие, связывающее основной цилиндр с маслоотделителем, 8 — крышка цилиндра с проход-
ным изолятором, 9 — контактная стойка, 10 — кожаная манжета, 11— колпак, 12 — бакели-
товая трубка, 13 — подвижный контактный стержень, 14 — бакелитовое кольцо, 15 — манжета,
16 — пружина, 17 — хомут, 18— стальной цилиндр, 19— распорный бакелитовый цилиндр,
20 — дугогасительная камера, 21 — подкамерное пространство, 22 — опорный бакелитовый
цилиндр, 23 - пробка отверстия для выпуска масла, 24 — фанерное кольцо, 25 — прокладка
розеточного контакта, 26 — шайба латунная, 27 — гайка латунная
ба для крепления контактной колодки и наконечника с проушина-
ми для крепления фарфоровой тяги. На другом конце стержня на-
ходится съемный латунный наконечник. При сильном подгаре на-
конечник может быть сменен.
41
Между крышкой и цилиндром имеются уплотняющие маслостой-
кие прокладки. В изолятор вставлена бакелитовая трубка 12, в ко-
торой укреплена кожаная манжета 10 для предотвращения выбро-
са масла и газов вдоль контактного стержня при отключении вы-
ключателя. Бакелитовая трубка крепится в изоляторе пружиной 16
и хомутом 17 через бакелитовое кольцо 14 и манжету 15, уплотняю-
щую внутреннюю полость изолятора. Бакелитовая трубка служит
направляющей при движении контактного стержня.
На дне цилиндра устанавливают неподвижный розеточный кон-
такт 1, состоящий из шести ламелей, которые образуют цилиндри-
ческое отверстие. В это отверстие входит контактный стержень. Ла-
мели размещают внутри гетинаксового упорного кольца, с помощью
контактных пружин, укрепленных на кольце, прижимают к контакт-
ному стержню и создают надежный контакт. Ламели связаны с
основанием розеточного контакта гибкими связями. Хвостовик кон-
такта выходит наружу и образует нижний контактный зажим для
присоединения подводящей шины. Место выхода хвостовика уплот-
нено прокладкой 25.
В нижней части цилиндра на фанерном кольце 24 устанавли-
вают опорный бакелитовый цилиндр 22 и над ним — дугогаситель-
ную камеру 20. Опорный бакелитовый цилиндр фиксирует расстоя-
ние камеры от розеточного контакта, которое должно быть равно
15± 1 мм.
Сверху дугогасительную камеру закрепляют распорным баке-
литовым цилиндром 19, который одновременно служит для изоля-
ции контактного стержня от стенок цилиндра.
Для увеличения объема масла к цилиндру приварен дополни-
тельный резервуар 4, который сообщается с цилиндром через ша-
риковый клапан 3. Шариковый клапан позволяет маслу беспрепят-
ственно проходить из дополнительного резервуара в цилиндр. При
отключении выключателем тока короткого замыкания давление в
цилиндре повышается и шариковый клапан закрывается.
В верхней части дополнительного резервуара находится масло-
отделитель 5, связанный с цилиндром тремя отверстиями, просвер-
ленными в стенке цилиндра.
Дугогасительная камера набирается из отдельных пластин изо-
ляционного материала (гетинакс, фибра), которые стягиваются
шпильками, изготовленными также из изоляционного материала.
В дугогасительной камере имеются центральное сквозное отверстие,
сквозь которое проходит контактный стержень, и три поперечных
канала, имеющие в верхней части камеры раздельные выходы. Эти
каналы расположены друг над другом по высоте камеры и пересе-
кают центральное сквозное отверстие. В верхней части камеры, над
каналами, центральное сквозное отверстие в трех местах имеет
расширения (карманы).
Процесс гашения дуги в выключателе ВМГ-133 показан на
рис. 25.
Во включенном положении выключателя поперечные каналы
перекрыты контактным стержнем, находящимся в центральном
42
Рис. 25. Процесс гашения дуги в масляном выключателе ВМГ-133:
« — включено, б —отключение большого тока, « — отключение малых токов; / — розеточным контакт, 2 — шариковый кла-
пан, 3—• камера буферного объема, 4 — подвижный контактный стержень, 5 — дугогасительная камера
сквозном отверстии. При отключении поперечные каналы поочеред-
но открываются по мере продвижения контактного стержня вверх.
При отключении цепи, по которой протекает ток, в момент выхо-
да контактного стержня из розеточного контакта между ними воз-
никает электрическая дуга. Под действием высокой температуры
дуги масло разлагается и под дугогасительной камерой образуют-
ся газы и пары масла. Пока центральное отверстие и поперечные
каналы камеры закрыты контактным стержнем, под камерой возни-
кает большое давление, которое вызывает сжатие воздушной по-
душки в камере. 3. При дальнейшем движении контактного стерж-
ня последовательно открываются поперечные каналы камеры и под
действием большого давления газов и паров масла под дугогаси-
тельной камерой и сжатого воздуха в камере 3 создается интенсив-
ное дутье газов и масла в поперечные каналы поперек дуги, кото-
рое .вызывает деионизацию и растягивание дуги. В результате при
переходе тока через нулевое значение происходит гашение дуги.
На основании результатов, проведенных в Ленинградском фи-
лиале ВЭИ, исследований и испытаний коммутационной способно-
сти выключателей ВМГ-133 завод «Электроаппарат» начал выпу-
скать с июля 1962 г. выключатели без камеры буферного объема.
В связи с этим отсутствуют соответствующие вырезы в цилиндри-
ческой части бака и в верхнем распорном бакелитовом цилиндре 19
(см. рис. 24). Измененная конструкция выключателей ВМГ-133
удовлетворяет по коммутационной способности тем же требовани-
ям, что и выключатели с камерой буферного объема.
Собственное время отключения выключателя ВМГ-133 не зави-
сит от типа привода и составляет 0,11 ±0,02 сек. Время гашения
дуги составляет 3—4 периода, т. е. 0,06—0,08 сек. Полное время
отключения, следовательно, равно 0,16—0,2 сек.
При отключении малых токов давления под камерой может ока-
заться недостаточным для создания сильного поперечного дутья в
каналах. В этом случае дуга затягивается внутрь центрального от-
верстия камеры и масло, находящееся в «карманах» в верхней час-
ти камеры, также приходит в газообразное состояние, создавая до-
бавочное продольное дутье.
Большое значение в процессе дугогашения имеет высота щелей
поперечных каналов. Низкие щели затрудняют дутье, а высокие
щели дают чрезмерно свободный выход газам, вследствие чего рез-
ко спадает давление и дутье ослабевает. Высота щелей должна
быть 12 ±0,5 мм.
При отключении выключателя происходит выброс газов и масла
в верхнюю часть цилиндра, откуда через верхние отверстия они по-
ступают в маслоотделитель. В маслоотделителе масло, отделяясь
от газов, оседает на стальных вертикальных перегородках и стекает
назад в дополнительный резервуар, а газы удаляются в атмосферу
через жалюзи. При отключении больших токов короткого замыка-
ния возможен и выброс масла через жалюзи.
В корпусе 3 пружинного буфера (рис. 26) размещается пружи-
на 5, которая упирается в шайбу 2 и головку 1 стержня 4, пропу-
44
щенного через корпус. Регулировочная гайка 7 служит для регули-
рования степени сжатия пружины. Для предупреждения самопроиз-
вольного отвертывания гайка шплинтуется в определенном поло-
жении.
В отключенном положении масляного выключателя ВМГ-133-П
расстояние от шайбы 2 до торца корпуса 3 должно быть равно
15 мм. Во включенном положении выключателя этого расстояние
должно быть 0,5—1,5 мм. Сжатая пружина буфера создает необ-
ходимую начальную скорость размыкания контактов при отключе-
Рис. 26. Пружинный буфер:
а — конструкция буфера, б — рычаг и пружинный буфер во включенном положении выклю-
чателя; / — головка стержня, 2—шайба, 3 — корпус, 4 — стержень, 5 — пружина, 6 — отвер-
стие для смазки, 7 — регулировочная гайка, 8 — угольник рамы выключателя, 9 — ролик,
10 — вал выключателя, 11 — средний двуплечий рычаг, 12 — фарфоровая тяга
нии выключателя. Это обеспечивает работу буфера на пути его
хода. При зазоре меньше 0,5 мм контактные стержни во время
включения выключателя могут по инерции ударять в основание ро-
зеточных контактов, что может привести к поломке изоляторов.
Зазор больше 1,5 мм может привести к ограничению поворота вала
масляного выключателя, что препятствует нормальному запиранию
привода.
Масляный буфер (рис. 27) состоит из корпуса 2, внутри которо-
го находится пружина 9 и поршень 8. Снизу к корпусу приварено
дно 10, а сверху он закрывается крышкой 6 с прокладкой 7, преду-
преждающими выброс масла из корпуса и попадание внутрь его
пыли. В отверстии крышки свободно установлен шток 5, на кото-
рый навернута головка 4. Масляный буфер крепится к раме кре-
пежными шпильками с гайками 1. Буфер заполняется чистым транс-
форматорным маслом, уровень которого должен быть на 10 мм вы-
ше верхней кромки поршня. При отключении масляного выключате-
45
ля ролик среднего рычага 14 нажимает на головку 4 штока 5, ко-
торый толкает поршень вниз. При этом происходит вытеснение мас-
ла из-под поршня и сжатие пружины. После вытеснения масла
поршень упирается в дно корпуса 10, ограничивая этим поворот
рычагов и ход контактных стержней.
Регулирование поворота рычагов и хода контактных стержней
можно производить перемещением головки штока 4, которая фик-
сируется стопорным винтом 3. Поворот рычагов и ход стержней
определяются конструкцией передаточного механизма привода.
Рис. 27. Масляный буфер:
а — конструкция буфера, б — положение рычага в отключенном положении выключателя;
/ — крепежные шпильки с гайками, 2 — корпус, 3—стопорный винт, 4 — головка штока,
5 — шток, 6 — крышка, 7 — прокладка, 8 — поршень, 9 — пружина, 10 — дно корпуса, 11 —
контактный стержень, 12 — фарфоровая тяга, 13 — средний двуплечий рычаг, 14 — ролик
Угол поворота вала масляного выключателя и рычагов равен
54° — по 27° в обе стороны от горизонтали; при этом ход контактно-
го стержня должен быть 250±5 мм. Измерение угла поворота про-
изводится специальным угломером (рис. 28).
Глубина розеточного контакта составляет 70 мм. Контактный
стержень при включении не должен доходить до дна розеточного
контакта на 25—30 мм во избежание удара его о дно розетки. Рас-
стояние между колодкой для крепления гибкой связи на контакт-
ном стержне и головкой болта на проходном изоляторе должно
быть 25—35 мм.
Отключающие пружины масляного выключателя, имеющие на-
чальное растяжение около 28 мм, при включении растягиваются
46
дополнительно еще на 72 мм, что обеспечивает усилие одной пру-
жины до 140 кГ.
Разность хода контактных стержней разных полюсов до момен-
та замыкания контактов не должна превышать 3 мм.
Надежность контакта между контактным стержнем и ламелями
розеточного контакта обеспечивается нажатием пружин на ламели
в собранном розеточном контакте. Нажатие пружин проверяется
измерением усилия стягивания розетки с медного стержня диамет-
ром 22 мм, вставленного в розетку на глубину 40 мм. К медному
Рис. 28. Угломер для измерения угла поворота вала выключателя ВМГ-133:
/ — лапки, 2 — стрелка, 3 — шкала, 4 — винт установки стрелки, 5 — основание, 6 — вал вы-
ключателя, 7 — пружина, 8 — валик сочленения контактного стержня с рычагом выключа-
теля
стержню крепится груз, вес которого вместе со стержнем должен
быть равен 6,5 кг. При подъеме розетки за штырь она должна
удерживать этот груз за счет нажатия пружин на ламели и осво-
бождать стержень при общем весе 8,5 кг.
Качество контакта между контактным стержнем и розеточным
контактом проверяется также измерением величины сопротивления
постоянному току между контактным стержнем и штырем розеточ-
ного контакта, которое должно быть не более 50 мком. Общее со-
противление между верхним и нижним контактными зажимами
одной фазы выключателя должно быть не более 100 мком.
Размеры ламелей и контактного стержня после зачистки и опи-
ловки в случае подгара не должны отличаться от первоначальных
размеров более чем на 0,5 мм, а размер наконечника контактного
стержня — более чем на 2—3 мм.
А7
В настоящее время для повышения отключающей способности
выключателей производится их усиление, которое заключается в
облицовке наконечника контактного стержня и ламелей розеточно-
го контакта, подверженных оплавлению дугостойким материалом.
В качестве дугостойкого материала применяется спрессованный в
форме в среде водорода или окиси углерода при температуре около
1100° С порошок вольфрама с добавлением 1,5—4% никеля и 12—
30% медного порошка. Такой облицовочный материал называется
металлокерамикой.
У масляных выключателей ВМГ-133 рама и приводной меха-
низм заземлены, а цилиндры находятся под полным рабочим на-
пряжением электроустановки.
Выключатель ВМП-10. Трехполюсный маломасляный выключа-
тель ВМП-10 (выключатель масляный подвесной) предназначен
для внутренней установки в устройствах с номинальным напряже-
нием до 10 кв и частотой 50 гц. Он выпускается двух исполнений:
для обычных распределительных устройств (ВМП-10) и для мало-
габаритных комплектных распределительных устройств
(ВМП-ЮК).
Выключатели ВМП-ЮК имеют меньшую ширину, что достигну-
то сближением полюсов и установкой между ними изоляционных
перегородок.
Выключатели ВМП-10 и ВМП-ЮК выпускаются на номиналь-
ные токи 600, 1000 и 1500 а. В зависимости от величины номиналь-
ного тока, они отличаются сечение^м токопровода и размерами вы-
водов.
Полюсы 1 выключателя (рис. 29) монтируются каждый на двух
опорных фарфоровых изоляторах 6, установленных на стальной ра-
ме 8. Изоляторы имеют внутреннее эластичное механическое креп-
ление арматуры. В раме выключателя смонтированы пружинный
буфер 9, смягчающий удары при включении выключателя и мас-
ляный буфер 5, смягчающий удары при отключении выключателя.
Включение выключателя производится поворотом вала 12, который
с помощью тяги 4 производит вертикальное перемещение подвиж-
ного контактного стержня. Отключение масляного выключателя
происходит под воздействием отключающих пружин.
Каждый полюс выключателя (рис. 30) состоит из прочного вла-
гостойкого изоляционного цилиндра 5 из стеклоэпоксида, на концах
которого (с помощью резьбы и клеящей эпоксидной массы) укреп-
лены металлические фланцы 4 и 13. На верхнем фланце 13 укреп-
лен корпус 1 из алюминиевого сплава, внутри которого расположе-
ны механизм управления 2, подвижный контакт 18, роликовое
токосъемное устройство 9 и маслоотделитель 11. Механизм 2 пере-
дает движение от тяги 4 (см. рис. 29), связанной с валом выклю-
чателя, на подвижный контактный стержень. Сверху маслоотдели-
тель 11 закрыт крышкой 10, в которой имеется маслоспускная проб-
ка 7 и отверстие для выброса газов, закрытое колпачком 9.
Нижний фланец 4 закрывается крышкой 6, внутри которой рас-
48
Рис. 29. Общий вид и установочные размеры масляного выключателя ВМП-10:
1 — полосы, 2 — маслоуказатель, 3 — пробка отверстия для заливки масла, 4 — тяга, 5 — масляный буфер, £ —опорные изо-
ляторы, 7 — болт заземления М.10, Я - стальная рама, У — пружинный буфер, 10 — отключающая пружина, //-скоба для
подъема, 12 — вал
Рис. 30. Раз-рез полюса выключателя ВМП-10:
1— корпус механизма, 2 — механизм управления, 3 — направляющий стержень, 4 и 13 —
фланцы, 5 — изоляционный цилиндр, 6 — нижняя крышка, 7 — маслоспускная пробка, 8 —
буферный объем в камерном пространстве, 9 — колпачок, 10 — верхняя крышка, И — масло-
отделитель, 12— средний вывод, 14— неподвижный розеточный контакт, /5 — нижний вывод,
16 — маслоуказатель, П - дугогасительная камера, 18 — подвижный контакт, 19 — роликовый
токосъем, 20 — пробка маслоналивного отверстия
положены неподвижный розеточный контакт 14, а снаружи пробка
маслоспускного отверстия 7.
Внутри изоляционного цилиндра над розеточным контактом рас-
положена дугогасительная камера 17, представляющая собой пакет
пластин из электрокартона, фибры- и гетинакса. Дугогасительная
камера, как и у масляного выключателя ВМГ-133, имеет три попе-
речных дутьевых канала, имеющих раздельные выходы кверху и
масляные «каоманы» в верхней части камеры. Гашение дуги проис-
ходит так же, как и в масляном выключателе ВМГ-133.
Подкамерное пространство сообщается с имеющейся в нижнем
фланце цилиндра специальной воздушной полостью, которая, яв-
ляясь аккумулятором давления, снижает давление в камере при
предельных отключаемых токах и эффективно способствует гаше-
нию дуги в момент прохождения тока через нуль. После разрыва
тока продолжающееся вытеснение масла из аккумулирующей по-
лости очищает каналы камеры от газов и подготовляет камеру для
последующей работы.
"Для повышения стойкости контактов к действию электрической
дуги и увеличения срока их службы съемный наконечник контакт-
ного стержня и верхние торцы ламелей розеточного контакта имеют
облицовку из дугостойкой металлокерамики.
Для внутреннего осмотра выключателя надо снять с каждого
полюса нижнюю крышку с неподвижным контактом и вынуть рас-
порный цилиндр и камеру. После сборки нижняя крышка должна
плотно прилегать к фланцу. Выключатель заливается чистым су-
хим трансформаторным маслом до уровня, отмеченного на масло-
указателе.
Контактные выводы выключателя не должны испытывать меха-
нических напряжений со стороны подводящих шин. Наружные тру-
щиеся части механизма смазываются смазкой ЦИАТИМ—201.
Количество масла в масляном буфере равно 60 см3. Ход штока
находится в пределах 16 мм. При включенном положении зазор
между шайбой и корпусом пружинного буфера должен быть равен
0,5—1,5 мм при ходе пружины 22—23 мм. Ход подвижного кон-
тактного стержня должен быть в пределах 240—245 мм, ход в кон-
тактах (вжим) 63—55 мм для выключателей на 600 и 1000 а. Раз-
ность хода до момента замыкания контактов не должна превышать
5 мм. Сопротивление токопровода выключателя между выводами
должно быть не более 55 мком для выключателей на 600 а, не более
40л/кол/ для выключателей на 1000 а.
Выключатель ВМГ-10. Этот тип выключателей выпускается про-
мышленностью взамен выключателей ВМГ-133.
Трехполюсный масляный выключатель ВМГ-10 относится к
Горшковым выключателям с малым объемом масла и предназна-
чен для работы в закрытых установках переменного тока с номи-
нальным напряжением 10 кв частотой 50 гц.
Выключатели ВМГ-10 выпускают в двух исполнениях:
ВМГ-10-630-20 на номинальный ток 630 а и ВМГ-10-1000-20 на но-
51
минальный ток 1000 а. Номинальный ток отключения у обоих ис-
полнений — 20 ка.
Выключатели ВМГ-10 рассчитаны для работы при температуре
окружающей среды от 25° С до +40° С. При температуре окружаю-
щей среды +45° С номинальный ток выключателей снижается со-
ответственно до 500 и 800 а.
Рис. 31. Общий вид выключателя ВМГ-10:
/ — серьга, 2 — изоляционный рычаг, 3 — рама, 4— болт-упор (фиксатор включенного поло-
жения), 5 —контактный стержень, 6 — опорный изолятор, 7 — болт заземления, 8—полюс
(цилиндр) выключателя, 9 — съемная крышка, 10 — перегородка, // — масляный буфер, 12
вал, 13 и 15 — приводной рычаг, 14 — рычаг с роликом
Технические данные выключателей ВМГ-10 приведены в табл. 3.
Принцип работы выключателей ВМГ-10 аналогичен принципу
работы выключателей ВМГ-133 и ВМП-10, отличаются они друг от
друга своей конструкцией.
Каждый полюс выключателя (цилиндр) 8 (рис. 31) устанавли-
вают на два фарфоровых изолятора 6, которые крепят к общей
сварной раме 3. Изоляторы имеют внутреннее эластичное механи-
ческое крепление.
Вал масляного выключателя 12 с помощью приводного рычага
13 или 15 (в зависимости от того, как присоединяется привод: сбоку
или посередине) связан с валом привода.
На рис. 32 отдельно показан механизм выключателя. К валу 2
приварены рычаги 1 и 5, имеющие по два плеча. Большие плечи 3
52
рычагов 1 выполнены из изоляционного материала и соединяются с
токоведущими контактными стержнями 8 при помощи серьги 4.
К малым плечам боковых рычагов 1 прикреплены две отклю-
чающие пружины 10, а к малому плечу среднего рычага 1 прикреп-
лена буферная пружина 9. Бу-
ферная пружина выполняет
роль пружинного буфера вы-
ключателей ВМГ-133 или
ВМП-10. Крепится буферная
пружина к плечу рычага при
помощи планки с вертикальной
прорезью. Таким образом, в на-
чальный момент включения вы-
ключателя пружина не дейст-
вует, но когда вал выключате-
ля повернется на некоторый
угол, пружина начинает дейст-
вовать, смягчая удар выключа-
теля при включении. Растяну-
тая пружина создает необходи-
мую начальную скорость при
отключении выключателя.
Двуплечий рычаг с ролика-
ми на концах 5 служит для
ограничения включенного и от-
ключенного положений выклю-
чателя. При включении один из
роликов подходит к упору 6,
при отключении второй ролик
перемещает шток масляного
буфера 7.
Цилиндры полюсов выклю-
чателей на 1000 а выполнены
из латуни, а для выключателей
на 630 а — из стали и имеют
продольный немагнитный шов.
Кроме того, выключатели на
630 а и на 1000 а отличаются
друг от друга размерами коло-
док для присоединения гибкой
Рис. 32. Механизм выключателя:
1 и 5 — рычаги, 2 — вал, 3—большое пле-
чо рычага, 4 — серьга, 6 — болт-упор
(фиксатор включенного положения), 7 —
масляный буфер, 8 — контактный стер-
жень, 9 — буферная пружина, 10 — отклю-
чающая пружина, // — рама
связи к контактным стержням и количеством гибких связей на один
полюс (на полюс выключателя на 630 а—1 шт., на полюс выклю-
чателя на 1000 а — 2 шт.).
К каждому цилиндру 1 (рис. 33) приварены две скобы 7 для
крепления его к изоляторам и кожух 2 дополнительного расшири-
тельного объема с маслоналивной пробкой 5 и маслоуказателем 3.
Внутри кожуха 2 расположен маслоотделитель 13. При отключении
выключателя газы и масло через верхнее отверстие в цилиндре
попадает в маслоотделитель 13, в котором масло оседает и стекает
53
в дополнительный объем, а газы выходят наружу через жалюзи 4,
Дополнительный расширительный объем связан с объемом цилинд-
ра через отверстие в стенке цилиндра, расположенное выше дуго-
гасительной камеры. Это отверстие не закрыто клапаном.
Рис. 33. Разрез полюса выклю-
чателя ВМГ-10:
/ — сварной цилиндр, 2 — кожух
дополнительного объема, 3 — мас-
лоуказатель, 4 — жалюзи, 5 — мас-
лоналивная пробка, 6 — изолятор,
7 — скоба, 8,	11 — изоляционный
цилиндр, 9 — дугогасительная ка-
мера, 10 — розеточный контакт,
12 — уплотнение, 13 — маслоотде-
литель, 14 — съемная крышка, 15 —
маслоспускная пробка
Рис. 34. Дугогасительная ка-
мера:
1 — поперечные дутьевые каналы,
2 — карманы, 3 — пластина из кар-
тона
Внутри полюса имеются изоляционные цилиндры 8 и 11, между
которыми устанавливают дугогасительную камеру 9.
Дугогасительная камера (рис. 34) состоит из пакета изоляцион-
ных пластин, стянутых тремя изоляционными шпильками. В нижней
части камеры расположены поперечные каналы 1, два из которых
имеют в верхней части камеры общий выход, а один — отдельный
54
выход. Эти каналы расположены так же, как в дугогаситель-
ных камерах выключателей ВМГ-133 или ВМП-10, но имеют не-
сколько большие размеры. В верхней части камеры находятся кар-
маны 2, способствующие гашению дуги малого тока. В нижней час-
ти центрального сквозного отверстия камеры имеется втулка из
фибры. Кроме того, одна из пластин 3 камеры выполнена из карто-
на и по диаметру несколько больше других пластин, поэтому при
установке камеры эта пластина соз-
дает дополнительное уплотнение
между камерой и стенками ци-
линдра.
Нижнее отверстие цилиндра за-
крыто съемной крышкой, на которой
расположен розеточный контакт 10
(см. рис. 33) и имеется маслоспуск-
ная пробка 15.
Подвижный контактный стер-
жень состоит из самого стержня, ко-
лодки и гибкой связи и изолируется
от цилиндра проходным изолятором
6 в верхней части цилиндра.
Верхняя часть ламелей розеточ-
ного контакта и съемный наконеч-
ник подвижного контактного стерж- рис 35 Масляный буфер:
ня облицованы ДуГОСТОИКОИ керами- t _ специальная гайка, 2-пор-
КОЙ.	шень, 3 - пружина, 4 - цилиндр
► При монтаже выключателя сле-
дует проверить вертикальность установки цилиндров по отвесу и
расстояние между их осями, которое должно быть равно 250± 1 мм.
Цилиндры заливают чистым трансформаторным маслом. В каждый
цилиндр должно быть залито около 1,8 л масла.
Уровень масла в масляном буфере (рис. 35) при вынутых порш-
не и пружине должен составить 45 мм от дна стакана. Ход масля-
ного буфера 20± 1 мм. Во включенном положении выключателя
расстояние между роликом рычага 5 (см. рис. 32) и упорным бол-
том 6 должен быть в пределах 0,5+1,5 мм.
Расстояние между нижней плоскостью колодки контактного
стержня и головкой болта на верхнем колпачке проходного изо-
лятора (см. рис. 31) во включенном положении выключателя долж-
но быть 25—30 мм. Xqr подвижного контактного стержня должен
быть в пределах 210±5 мм. Разность хода до момента замыкания
контактов не должна превышать 5 мм, ход в контактах — 45±5 мм.
Качество контакта между контактным стержнем и розеточным
контактом проверяется по величине вытягивающего усилия кон-
тактного стержня из розетки во включенном положении выключа-
теля, которое должно быть равным 20 кг. Как и у других выключа-
телей, качество контакта между контактным стержнем и розеточ-
ным контактом проверяется измерением величины сопротивления
токопровода выключателя во включенном положении, которое
55
должно быть не более 75 мком для выключателей на 630 а и
70 мком для выключателей на 1000 а. Измерение производят на
выводах выключателя.
Расстояние от нижней поверхности дугогасительной камеры до
верха розеточного контакта должно быть в пределах 3—5 мм.
Масляный выключатель ВМГ-10 приходит с завода отрегулиро-
ванным, поэтому после монтажа необходимо проверить его регули-
ровочные и скоростные характеристики и замерить сопротивление
токопровода. Следует помнить, что нельзя зачищать контактные
поверхности выводов выключателя напильником или наждачной
шкуркой, так как они имеют гальваническое покрытие.
Масляный выключатель ВМГ-10 управляется усиленными элек-
тромагнитными приводами ПЭ-11 или пружинными приводами
ПП-67. Усиленный привод ПЭ-11 имеет включающую катушку с
номинальным сопротивлением 2,94 ома на 220 в и 0,73 ома на НО в,
а также бронзовые втулки в опоре главного вала.
При эксплуатации масляных выключателей необходимо следить
за уровнем масла по маслоуказателю, проверять, нет ли течи масла
из мест уплотнений. При отсутствии масла или недостаточном его
количестве отключать масляным выключателем ток нагрузки
нельзя, так как при этом дуга может не погаснуть, что может по-
влечь за собой взрыв выключателя. В этом случае необходимо
отключить питание оперативным током катушки отключения, чтобы
не было самопроизвольного отключения выключателя, например от
защиты, затем отключить нагрузку другими выключателями. После
этого масляный выключатель с недостаточным количеством масла
отключают без нагрузки как обычный разъединитель. ‘
Из баковых масляных выключателей, у которых объем масла
большой, периодически берется проба масла для испытания на
электрическую прочность. В испытание на электрическую проч-
ность входит проверка пробивного напряжения и качественное
определение содержания взвешенного угля и механических при-
месей.
Необходимо обращать внимание на цвет масла в баковых вы-
ключателях. Если выключатель отключил ток короткого замыкания
или затянулось гашение дуги, масло темнеет, так как в нем увели-
чивается содержание взвешенного угля. Это может привести к
уменьшению электрической прочности масла и перекрытию внутри-
баковой изоляции. После отключения баковым выключателем тока
короткого замыкания большой величины (о чем можно судить по
наличию выброса масла) или после пяти автоматических отклю-
чений производится проверка масла на содержание взвешенного
угля.
Масло у горшковых выключателей служит в основном для га-
шения дуги. Замене подлежит масло сильно почерневшее от копоти
и ставшее вязким. Смену масла в выключателе следует приурочи-
вать к внутренним осмотрам выключателя. При смене масла внут-
ренние части выключателя необходимо промыть чистым трансфор-
маторным маслом.
56
В горшковых выключателях вместо испытания масла произво-
дят замену его в цилиндрах.
В некоторых типах выключателей, особенно горшковых, могут
перегреваться контакты. Нагрев контакта можно определить по
нагреву ошиновки, присоединенной к выводу контакта, и по запаху
перегретого масла.
У выключателей ВМГ-133 случаются поломки фарфоровой тягиг
вследствие чего при отключении выключателя фаза может остать-
ся замкнутой. Поэтому перед отключением разъединителей необ-
ходимо проверить, отключены ли фазы выключателя.
Кроме того, случаются обрывы отдельных полосок гибкой свя-
зи, которые, спружинив при этом, могут коснуться оторвавшимся
концом заземленного верхнего колпачка тяги и вызвать замыкание
на землю и, как следствие, трехфазное короткое замыкание. Поэто-
му необходимо принять меры для предупреждения возможности
касания полоски гибкой связи заземленного колпачка. Для этого
могут применяться чехлы из тонкой резины, надеваемые на гиб-
кую связь.
В зимних условиях, при снижении температуры воздуха ниже
—25° С, значительно ухудшаются условия гашения дуги. Из-за низ-
кой температуры масло густеет и оказывает большое сопротивление
движению подвижных контактов баковых масляных выключателей,
т. е. замедляет отключение, что может привести к чрезмерному вы-
делению газа и разрыву бака. В малообъемных выключателях за-
густевшее масло не может быстро протекать в каналах дугогаси-
тельной камеры, что также значительно ухудшает условия гашения
дуги.
Поэтому при температуре —25° С и ниже масляные выключате-
ли подогреваются, а при температуре выше —20° С подогрев от-
ключается.
Чтобы работа привода не сказалась на работе выключателя,
трущиеся части привода при низких температурах смазывают не-
замерзающей смазкой, например ЦИАТИМ-201, АФ-70, ГОИ-54,
НК-30. Если возможно, приводы также подогревают. При отсутст-
вии таких смазок привод можно смазать трансформаторным мас-
лом или графитом. Зимняя смазка должна иметь температуру за-
густения ниже —40° С.
Как уже было сказано ранее, большое значение имеет скорость
движения подвижных контактов масляного выключателя. Поэтому
после монтажа и после окончания ремонтов производится измере-
ние скорости движения подвижных контактов. Скорость движения
контактов измеряется при помощи электромагнитного вибрографа.
Для этого виброграф устанавливается неподвижно, а бумажная
лента, на которой записывается движение подвижных контактов,
крепится на штанге, несущей траверсу или подвижный контакт, или
к контактному стержню. Обычно виброграф выбирается с частотой
вибраций 100 гц, т. е. с периодом 0,01 сек. По полученной вибро-
грамме (рис. 36), подсчитав количество периодов на данном отрез-
ке пути движения контактов и зная длину этого участка, можно
57
определить скорость движения подвижных контактов при включе-
нии и отключении выключателя.
Скорость движения подвижных контактов измеряется, когда
масляный выключатель залит маслом при температуре 15—20° С.
Если при измерении скорости движения подвижных контактов у
баковых выключателей слито масло, измеренная величина скорости
должна быть уменьшена на 15—20%.
Ряс. 36. Виброграмма выключателя:
а — включение, б — отключение; 1 — начало движения подвижных контактов, 2 — касание
контактов, 3 — остановка, 4 — начало движения контактов, 5 — расхождение контактов, 6 —
выход подвижного контакта из камеры, 7 — отключенное состояние, 5 —крайнее отключен-
ное положение подвижного контакта
Скоростные характеристики выключателей при заполненных
маслом баках, температуре окружающей среды 10—20° С и номи-
нальном значении напряжения оперативного тока не должны отли-
чаться более чем на ±10% от паспортных данных или от величин,
приведенных в табл. 4.
ТАБЛИЦА 4
Средние величины скорости движения подвижных контактов
Тип выключателя	Включение		Отключение	
	максимальная скорость, м/сек	скорость в момент замыкания кон- тактов, м/сек	максимальная скорость, м/сек	скорость в момент размыкания кон- тактов м/сек
ВМ-16	1,65			1,8—2,2	1,24
ВМ-22	1,6	— —	1,9	1,5
ВМБ-10	3,0	—	2,65	1,5
ВМГ-133	2,6-3,0	2,2-2,8	3,0-3,2	1,8—2,0
ВМП-10	4,1	3,6	5,0	3,5
ВМГ-10	2,3±0,3	2,3±0,3	3,6±0,3	2,4±0,3
Электромагнитный выключатель ВЭМ-10П выкатного типа со
встроенным пружинным приводом и блоком релейной защиты при-
меняется в ячейках комплектных распределительных устройств
(КРУ) в цепях трехфазного переменного тока напряжением 6—
10 кв частотой 50 гц. Нормальная работа выключателя обеспечи-
вается при температуре от —25 до +35° С и относительной влаж-
ности воздуха не более 80% при 20° С.
58
Обозначение типа расшифровывается следующим образом: вы-
ключатель электромагнитный номинальным напряжением 10 кв с
пружинным приводом. В зависимости от типа и количества встраи-
ваемых в привод защитных реле и отключающих элементов выклю-
чатели бывают разных исполнений, это обозначается цифрами, стоя-
щими после названия типа.
Рис. 37. Общий вид выключателя ВЭМ-10П:
а —вид спереди, б — вид сбоку; / — рама, 2 — неподвижные главные контакты, 3 — токо-
Проводы, 4 — дугогасительная камера, 5 — боковые щеки магнитопровода, 6 — дугогаситель-
ые контакты, 7 — подвижные контакты, 8 — цилиндр воздушного поддува, 9 — изоляцион-
ные тяги, 10 — опорные изоляторы, 11 — вал привода
Все три полюса выключателя монтируют (рис. 37) на стальной
раме 1, которая одновременно является его тележкой. В нижней
части |рамы располагают привод. В верхней части рамы в отливке
из эпоксидной смолы укреплены токоведущая шина, катушка элек-
тромагнитного дутья и сердечник электромагнита. На выводе то-
коведущей шины укреплены неподвижные главные 2 и дугогаси-
тельные 6 контакты, имеющие накладки из дугоплавкой металло-
керамики.
Дугогасительные камеры крепят на боковых полюсных нако-
нечниках магнитопроводов. Подвижные главные контакты закреп-
лены на опорных изоляторах и связаны с валом привода при помо-
щи изоляционных тяг. На подвижных контактах укреплены цилинд-
59
ры с поршнями. При движении подвижного контакта двигается
поршень, который создает поток 'воздуха в зону дуги и способст-
вует гашению дуги при отключении малых токов.
Дугогасительная камера (рис. 38) представляет собой прямо-
угольную коробку из изоляционного материала, разделенную внут-
ри керамическими пластинами на ряд каналов, образующих лаби-
ринт. При отключении электрической цепи, когда дуга переходит
Рис. 38. Разрез дугогасительной камеры выключателя ВЭМ-10П:
/ — пакет пластин, 2, 6 — керамические лотки, 3, 5 — роговидные пластины, 4 — керамиче-
ская плита, 7 — фибровые козырьки
на дугогасительные контакты, катушка электромагнитного дутья
оказывается включенной последовательно в цепь тока, и магнит-
ный поток, создаваемый ею, затягивает дугу в дугогасительную ка-
меру. По мере втягивания дуги в лабиринт каналов камеры увели-
чивается ее длина и активное сопротивление, вследствие чего дуга
гаснет. Время горения дуги составляет 0,07—0,09 сек, а длина ее
достигает 1,5 м.
Технические данные электромагнитного выключателя
Номинальный ток
при установке в КРУ....................... 1000	а
»	» вне КРУ ..................... 1250	а
Номинальный отключаемый ток
при напряжении 7,2 кв....................... 20	ка
»	»	12 кв................... 16	ка
60
Амплитудное значение предельного сквозного
тока......................................... 52	ка
Четы'рехсекундный ток термической устойчи-
вости ....................................... 20	ко
Собственное время отключения выключателем
(не более) ................................. 0,1	сек
Выключатели нагрузки. Для включения и отключения
электрических цепей только при номинальных режимах работы мо-
гут применяться выключатели нагрузки (рис. 39). Выключатели
нагрузки отличаются от разъединителей наличием устройства для
гашения дуги. Они изготовляются на номинальное напряжение 6 и
10 кв и номинальные токи 200—400 а.
Рис. 39. Выключатель нагрузки ВНП-16:
<х — общий вид, б — дугогасительная камера; 1 — предохранитель ПК, 2 — каркас для предо-
хранителей 3 — резиновые шайбы, 4 — отключающая пружина, 5 — неподвижный дугогаси-
тельный контакт, 6 — пластмассовая камера, 7 - неподвижный основной рабочий контакт,
<8 — подвижный дугогасительный контакт, 9 — подвижный основной рабочий нож, 10 — сталь-
ные полосы, 11 — вкладыш из органического стекла
61
Для отключения токов короткого замыкания и токов, превышаю-
щих номинальные токи, к выключателю нагрузки пристраивают
предохранители, которые включаются последовательно к каждому
полюсу выключателя нагрузки. Выключатели нагрузки применяют-
ся в установках небольшой мощности, где оперативные переклю-
чения производятся относительно редко и где после отключения
тока короткого замыкания не требуется немедленно включать при-
соединение
Выключатели нагрузки ВНП-16 и ВНП-17 применяются в ком-
плекте с предохранителями.
Дугогасительное устройство выключателя нагрузки представ-
ляет собой пластмассовую разъемную камеру с вкладышем из ор-
ганического стекла. Эта камера укреплена на колпачке опорного
изолятора вместе с основным неподвижным контактом. Внутри ее
находится неподвижный дугогасительный контакт, присоединенный
к шине основного неподвижного контакта. К основному контактно-
му ножу выключателя присоединен дугогасительный нож, который
при включении и отключении перемещается внутри вкладыша из
органического стекла. При отключении вначале расходятся основ-
ные рабочие контакты, а затем дугогасительные контакты, между
которыми возникает дуга. Под действием температуры дуги из
-стенок вкладыша, вследствие разложения органического стекла,
интенсивно выделяются газы (главным образом водород). При раз-
мыкании конец дугогасительного ножа проходит в камере путь око-
ло 160 мм, В период прохождения этого пути выход газам затруд-
нен, благодаря чему давление внутри камеры повышается. Потоки
газов, находящиеся под давлением, следуя вдоль по дуге, интенсив-
но деионизируют дуговой промежуток и гасят дугу.
Выключатель нагрузки ВНП-17 отличается от выключателя
ВНП-16 наличием устройства для подачи команды на отключаю-
щий электромагнит привода при перегорании плавкой вставки лю-
бого из трех предохранителей.
Выключатели нагрузки применяются в закрытых распредели-
тельных устройствах.
$ 8. ПРИВОДЫ К МАСЛЯНЫМ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМ
Приводы служат для включения и отключения выключателей и
удержания их во включенном положении.
Привод состоит из трех основных элементов: включающего ме-
ханизма, запирающего устройства и механизма отключения.
Включающий механизм производит замыкание контактов вы-
ключателя и должен обеспечить определенную скорость движения
подвижных контактов. Процесс включения требует больших уси-
лий, чтобы преодолеть противодействие отключающих пружин, тре-
ние в механизме выключателя и привода, инерцию движущихся
частей, вес подвижных контактов и сопротивление масла.
Запирающее устройство служит для удержания выключателя
во включенном положении.
62
Механизм отключения обеспечивает отключение выключателя,
освобождая его движущиеся части от запирающего устройства. Для
этого требуется гораздо меньшая мощность, чем при включении.
В зависимости от рода используемой энергии различают при-
воды ручные, электромагнитные, грузовые, пружинные, электродви-
гательные, пневматические. На тяговых подстанциях применяются
ручные, электромагнитные, грузовые и пружинные приводы.
Приводы обычно выполняют с механизмом свободного расцеп-
ления. Свободное расцепление заключается в том, что при вклю-
чении выключателя на цепь с коротким замыканием он автомати-
чески отключается даже в том случае, когда включающий меха-
низм продолжает действовать.
Ручные приводы. Ручные автоматические приводы допус-
кают ручное включение и отключение и автоматическое отключение
выключателей. Не рекомендуется применять ручные приводы в
системах с большими токами короткого замыкания, а в установках,
в которых амплитудное значение сквозного тока короткого замы-
кания превосходит 30 ка, применение ручных приводов вообще не
допускается.
На тяговых подстанциях сохранились ручные приводы КАМ и
ПРБА. В связи с невозможностью дистанционного и автоматиче-
ского включения выключателей с помощью ручных приводов, в на-
стоящее время они применяются все реже.
Привод ПРБА (привод рычажный бленкерный автоматический)
(рис. 40) имеет стальной гнутый корпус /. закрываемый крышкой.
Привод связан с масляным выключателем с помощью тяги 10.
Нижнее положение рычага управления 3 соответствует отключен-
ному положению выключателя. При переводе рычага управления в
верхнее положение его вращательное движение вокруг оси 17 пе-
редается уже в виде поступательного движения тяги, идущей к
выключателю, с помощью серьги 18 и главного рычага 16.
Главный рычаг имеет штифт 15, который служит для него осью
вращения и может перемещаться в щели 14, имеющейся в крон-
штейне, на котором закреплен весь механизм привода. При вклю-
чении выключателя он удерживается во включенном положении
вследствие того, что ось 20, соединяющая рычаг управления с
серьгой 18, заходит ниже линии I—I, т. е. за «мертвую точку», и
механизм заперт. Кроме того, защелка 13 упирается в полуось 12,
а нижний конец рычага 11 — в палец отключающий планки 8, от-
тяливаемой пружиной 9.
Для отключения выключателя рычаг управления 3 поворачива-
ют вниз. Вместе с ним поворачивается диск 19 и перемещается ры-
чаг 23, который упирается в палец отключающей планки 8 и по-
ворачивает ее. При этом рычаг 11 освобождается и под воздействи-
ем пружины 24 -поворачивается вокруг своей оси против часовой
стрелки, полуось 12 отходит влево и освобождает защелку 13. От-
ключающие пружины масляного выключателя отключают его. Вы-
ключатель должен отключиться при повороте рычага управления
на 5—10°.
63
При достанционпом отключении выключателя или автоматиче-
ском отключении от защиты ударник 7 отключающего электромаг-
нита или реле ударяет по пальцу отключающей планки 8 и пово-
рачивает ее. Дальше процесс протекает так же, как при ручном
Рис. 40. Общий вид и кинематическая схема привода ПРБА:
а — общий вид, б — привод готов к включению, в — включенное положение, г — привод от-
ключен автоматически; 1— корпус, 2 — рычаг для присоединения блок-контактов, 3 — рычаг
управления, 4 — указатель (бленкер) автоматического отключения, 5 — релейная коробка,
6 — упор, 7 — ударник, 8— отключающая планка, 9— пружина отключающей планки, 10 —
тяга к выключателю, // — рычаг, 12 — полуось, 13 — защелка, 14 — щель, 15 — штифт, 16 —
главный рычаг, 17 — ось рычага управления, 18 серьга, 19 — диск, 20 — ось, 21 — регулиро-
вочный винт фрикционной пружины, 22 — тяга, 23 — рычаг, 24 — пружина, 25 — кнопка воз-
врата
управлении, но в этом случае благодаря свободному расцеплению
рычаг управления остается в верхнем положении, бленкер 4 (рис.
40, а) занимает горизонтальное положение, показывающее отклю-
ченное положение выключателя.
Для приведения привода в соответствии с отключенным поло-
жением выключателя и подготовки его к поворотному включению
рычаг управления поворачивают вниз. При этом диск 19 при помо-
64
щп тяги 22 поворачивает рычаг //по часовой стрелке и конец его
заходит за палец отключающей планки. Бленкер опускается в нор-
мальное (нижнее) положение.
Кнопка 25 служит для возврата ударника нулевого реле (при
его наличии в приводе) в нижнее положение.
Электромагнитные (соленоид н ы е) привод ы
служат для дистанционного
ключения выключателей и
имеют электромагниты по-
стоянного тока.
Привод ГП-125 (рис. 41)
устанавливают и крепят на
полу. Внутри чугунного кор-
пуса 19 располагаются об-
мотки 17 и сердечник 16
включающего электромагни-
та. С внутренней стороны к
основанию корпуса прикреп-
лен неподвижный полюс 18,
снабженный отверстием 20 с
шариком для выпуска воз-
духа, вытесняемого сердеч-
ником при включении. Воз-
дух под сердечником вклю-
чающего электромагнита
служит буфером, смягчаю-
щим удары сердечника при
включении. Регулирование
отверстия производится по-
лым буферным винтом 21.
Недостаточная компрессия
воздушного буфера является
причиной жестких ударов
при включении, а избыточ-
ная компрессия приводит к
увеличению собственного
времени включения приво-
да. При недостаточной комп-
рессии необходимо прове-
рить целость кожаного во-
ротника, крепящегося книж-
и автоматического включения и от-
Рис. 41. Разрез привода ГП-125:
1 — возвратная пружина сердечника, 2 — упор,
3 — удерживающая защелка, 4 — нижний рычаг,
5 — тяга защелки, 6 — верхний рычаг, 7 — серьга,
8 — тяга от привода к передаточной коробке, 9 —
зуб верхнего рычага, 10 — собачка расцепления,
11 — ударник сердечника отключающего электро-
магнита, 12— обмотка отключающего электро-
магнита, 13 — сердечник отключающего электро-
магнита, 14 — контактный диск, 15 — неподвиж-
ные блок-контакты, 16 — сердечник включающего
электромагнита, /7 — обмотка включающего элек-
тромагнита, 18 — неподвижный полюс, 19 — чугун-
ный корпус, 20 — отверстие с шариком, 21 — бу-
ферный винт
нему торцу сердечника вклю-
чающего электромагнита. Воротник делается из кожи, пропитанной
в минеральном масле, и крепится с помощью распорного и нажим-
ного кольца и винтов. На сердечнике и нажимном кольце имеются
мелкие канавки, что улучшает качество уплотнения. На неподвиж-
ном полюсе сверху укреплен латунный отделитель.
Верхний рычаг 6 связан с нижним рычагом 4 собачкой расцеп-
ления 10, которая вращается на оси в пижием рычаге, и зубом 9
3 И. А. Маринов
65
верхнего рычага. Привод связывается с масляным выключателем
тягой 8 через передаточную коробку, преобразующую поступатель-
ное движение тяги во вращательное движение вала выключателя.
Тяга 8 шарнирно связана с верхним рычагом 6. Нижний рычаг
4 серьгами 7 связан с сердечником электромагнита 16. Оба рычага
(4 и 6) вращаются на одной общей оси, укрепленной в верхней час-
ти корпуса.
Для включения выключателя замыкается цепь обмотки электро-
магнита 17 и сердечник его 16 опускается вниз, притягиваясь к не-
подвижному полюсу 18. Вместе с сердечником опускаются вниз
сцепленные вместе рычаги 4 и 6 с тягой 8. Масляный выключатель
включается.
В последний момент, когда сердечник находится в нижнем край-
нем положении, удерживающая собачка 3 заскакивает за верхний
край сердечника, имеющего вверху коническую фаску, и удержи-
вает всю систему во включенном положении.
Для отключения выключателя замыкают цепь обмотки отклю-
чающего электромагнита 12. Ударник И ударяет в плечо собачки
расцепления 10, вследствие чего она поворачивается вокруг своей
оси против часовой стрелки и расцепляет верхний рычаг с нижним.
Верхний рычаг 6 с тягой 8 и механизм выключателя оказываются
свободными и под действием отключающих пружин масляный вы-
ключатель отключается.
Таким образом, благодаря свободному расцеплению, создавае-
мому системой рычагов и собачкой расцепления, выключатель от-
ключается, хотя сердечник находится в нижнем положении и удер-
живается собачкой 3. Кроме того, вес сердечника включающего
электромагнита не влияет на скорость отключения выключателя.
Привод автоматически подготовляется к последующему вклю-
чению. Верхний рычаг 6 связан с удерживающей собачкой 3 тягой
с прорезью 5. При движении рычага 6 вверх тяга 5 поворачивает
собачку 3 по часовой стрелке и она соскакивает с сердечника. Воз-
вратная пружина 1 поднимает сердечник вверх и в последний мо-
мент собачка расцепления 10 заскаскивает за зуб 9 верхнего рыча-
га и сцепляет верхний и нижний рычаг, после чего привод готов к
последующему включению.
Нижний рычаг 4 имеет выступ, на который может быть надета
труба для увеличения плеча при ручном включении.
Прикрепленный к нижней части сердечника отключающего элек-
тромагнита диск 14 в поднятом положении замыкает верхние, в
опущенном состоянии — нижние блокировочные контакты. С помо-
щью этих блок-контактов обеспечивается защита от «прыгания»
(или «звонковости»). «Прыганием» или «звонковостью» называют-
ся неоднократные повторные включения и отключения выключате-
ля, которые могут произойти, когда змкнута цепь на включение и
одновременно происходит отключение выключателя от действия
защиты.
На рис. 42 приведена электрическая схема управления приво-
дом ГП-125. По этой схеме видно, что если нажата кнопка вклю-
66
чения КВ и одновременно сработал отключающий электромагнит,
блок-контакты размыкают цепь включающего электромагнита и
создают цепь на отключающий электромагнит через кнопку вклю-
чения. В этом случае включение выключателя не произойдет, пока
отключающий электромагнит будет обтекаться током. Для вклю-
чения выключателя нужно сначала отпустить кнопку включения,
прекратив протекание тока через отключающий электромагнит, а
затем снова произвести включение.
Защиту от «прыгания» дол-
жны иметь схемы управления
всех дистанционно управляе-
мых приводов.
При ревизиях привода необ-
ходимо следить за тем, чтобы
прорезь в тяге 5 не была удли-
нена (см. рис. 41). Рабочая по-
верхность удерживающей за-
щелки 3 должна обладать оп-
ределенной твердостью и не
стираться. Угол поворота за-
щелки 3 регулируется упором
2, Ход сердечника включающе-
го электромагнита привода
ГП-125 равен 125 мм. Зазор
между конической фаской сер-
дечника включающего электро-
магнита и соприкасающейся
поверхностью удерживающей
защелки 3 при крайнем ниж-
нем положении
Рис. 42. Электрическая схема управле-
ния приводом ГП-125:
ЭВ — включающий электромагнит. ЭО — от-
ключающий электромагнит, К — контактор,
КВ — кнопка включения, КО — кнопка отклю-
чения, БМ — блок-контакты масляного вы-
ключателя, БП — блок-контакты привода, М —
контакт реле защиты
ОТ головки
сердечника — 1,5—2 мм. Расстояние
ударника 11 сердечника отключающего электромагнита до хвосто-
вика собачки расцепления во включенном состоянии привода долж-
но быть не менее 5—10 мм.
При напряжении НО в обмотка включающего электромагнита
потребляет ток 97 а при установке привода к масляному выключа-
телю ВМ-16 и 121 а — к масляному выключателю ВМ-22.
Отключающий электромагнит потребляет до 4,8 а.
Привод ПС-10. Разрез электромагнитного (соленоидного) при-
вода ПС-10 показан на рис. 43.
Механизм находится в верхней части привода на чугунном ли-
том кронштейне, который крепят к стене четырьмя болтами. Спра-
ва на кронштейне располагается отключающий электромагнит, а с
обеих сторон механизма — сигнальные блок-контакты. Верхняя
часть привода закрыта съемным кожухом, имеющим отверстие для
флажка-указателя 7.
Снизу к кронштейну четырьмя стяжными шпильками притянут
буферный фланец 2 вместе со стальным корпусом 12, внутри кото-
рого находится обмотка включающего электромагнита 13 с сердеч-
ником 3.
з*
67
5
Рис. 43. Разрез привода ПС-10:
1 — ось рычага ручного включения,
2 — буферный фланец, 3 — сердеч-
ник включающего электромагнита,
4 — шток, 5 — вал выключателя,
6 — сигнальные контакты, 7 — фла-
жок-указатель, 8— винт упора
серьги, 9 — отключающий электро-
магнит, 10 — сердечник отключаю-
щего электромагнита, 11 — латун-
ная шайба, 12 — стальной корпус
включающего электромагнита, 13 —
обмотка включающего электромаг-
нита, 14 — болт заземления, 15 —
рычаг ручного включения
Буферный фланец представляет собой чугунную отливку, в ниж-
ней части которой расположены (резиновые прокладки, служащие
буфером при падении сердечника после окончания процесса вклю-
чения. Кроме того, в нижней части буферного фланца имеются два
подшипника, в которые вкладывается вал рычага ручного включе-
ния привода 15. На буферном флан-
це находится болт для заземления
привода. Симметричная конструк-
ция буферного фланца позволяет
установить его любой стороной от-
носительно привода, чем создает-
ся возможность повернуть в нуж-
ную сторону рычаг ручного вклю-
чения.
Замыкание и размыкание цепи
включающего электромагнита осу-
ществляется контактором.
При замыкании цепи включаю-
щего электромагнита сердечник его
втягивается вверх и своим штоком 1
упирается в ролик 2 и поднимает его
вверх (рис. 44, а). Вследствие этого
серьга 17 поворачивается вокруг
временно неподвижной оси 18, а
серьга 5 действует на рычаг 6, жест-
ко связанный с валом привода 7, и
поворачивает его по часовой стрел-
ке.
Ось 18 неподвижна вследствие
того, что серьги 10 и 12 находятся в
«мертвом» положении. Ось 3 меха-
низма при своем движении вверх
скользит по внутреннему контуру за-
щелки 4 и отводит ее влево (рис.
44, б). Шток 1 сердечника подни-
мается вверх до тех пор, пока за-
щелка 4 не заскочит под ось 3 (рис.
44, в). Для обеспечения надежности включения ось 3 должна под-
няться на 1—1,5 мм выше своего окончательного положения при
посадке на защелку 4 (на рис. 44, в показан этот зазор). В конце
процесса включения автоматически с помощью блок-контактов раз-
рывается цепь включающего электромагнита и сердечник возвра-
щается в исходное положение.
При ручном включении подъем сердечника со штоком осущест-
вляется с помощью рычага ручного включения 15 (см. рис. 43).
Для облегчения процесса включения на конец рычага надевается
труба длиной 500—800 мм, с помощью которой рычаг поворачи-
вается вниз вокруг оси 1. Во избежание прилипания сердечника
включающего электромагнита после включения на нижней поверх-
68
ности кронштейна укреплена латунная шайба 11, а на шток наде-
та одновитковая отжимающая пружина.
Отключение выключателя может быть осуществлено либо дис-
танционно, либо вручную.
При замыкании цепи отключающего электромагнита (см.
рис. 44) боек его сердечника 14 ударяет по серьге 12 и выводит
серьги 10 и 12 из «мертвого» положения, после чего временно не-
Рис. 44. Различные 'положения механизма приводя ПС-10 в процессе работы:
а — отключенное положение, привод готов к включению, б — начало включения, в — конец
включения, г — включенное положение, д — начало отключения, е — выключатель отключен;
1 — шток, 2 — ролик, 3, 11 — подвижные оси, 4 — защелка, 5, 9, 10, 12 и 17 — серьги, 6 — ры-
чаг вала, 7 — вал привода, 8, 13 — неподвижные оси, 14 — ударник сердечника отключаю-
щего электромагнита, 15 — сердечник отключающего электромагнита, 16 — винт упора, 18 —
временно неподвижная ось
подвижная ось 18 освобождается и сдвигается вправо, а ось 3 со-
скакивает с торца удерживающей защелки и под действием отклю-
чающих пружин масляного выключателя привод отключается. При
этом ось 3 опускается вниз и устанавливается против выреза, имею-
щегося на внутреннем контуре удерживающей защелки 4. Одно-
временно с этим блок-контакты разрывают цепь отключающего
электромагнита, сердечник его падает вниз' и серьги 10 и 12 под
действием пружин возвращаются в исходное положение (если ось
3 не станет против выреза в защелке 4, то система серег не сможет
придти в исходное положение).
Ручное отключение осуществляется нажатием снизу рукой на
сердечник отключающего электромагнита 15 (или 10 по рис. 43).
Свободное расцепление у привода ПС-10 заключается в том,
что, независимо от действия включающего электромагнита, при
69
срабатывании отключающего электромагнита от защиты серьги 10
и 12 становятся под углом, ось 18 перемещается вправо, ролик 2
соскальзывает со штока включающего электромагнита и выключа-
тель отключается.
Пока отключающий электромагнит обтекается током, его сер-
дечник находится в поднятом положении, и серьги 10 и 12 обра-
зуют угол. В этом случае
Рис. 45. Электромагнитный привод .ПЭ-11:
1 — резиновые прокладки, 2 — нижнее основание, 3 —
сердечник, 4 — включающий электромагнит, 5 — шток,
6 — удерживающая защелка, 7 — блок-контакты
КСА, 8, 20 — ролики, 9, 13 — серьги, 10 — рычаг ва-
ла, 11, 14, 77 — оси, 12 — вал привода, /5 — треуголь-
ный рычаг, 16 — упорный болт, 18 — блок-контакты
КСУ, 19 — пружина, 21 — собачка расцепления, 22 —
рукоятка ручного отключения, 23 — средняя плита
корпуса, 24 — отключающий электромагнит, 25 — на-
борные клеммы, 26 — корпус
ось 3 сдвинута вправо и
оказывается в стороне от
штока включающего элек-
тромагнита. Таким обра-
зом, в случае отключения
привода от защиты, когда
нажата кнопка включе-
ния, повторного включе-
ния не произойдет, пока
не восстановится нормаль-
ное положение системы
серег. Этим достигается
защита от «прыгания».
Включающий электро-
магнит привода ПС-10
потребляет 195 а при на-
пряжении 110 в и 97,5 а
при напряжении 220 в.
Отключающий электро-
магнит потребляет соот-
ветственно 5 или 2,5 а.
Привод ПЭ-11. В на-
стоящее время создан
новый электромагнитный
привод ПЭ-11 с уменьшен-
ным потреблением тока.
Это привод подвесной
конструкции, изготовляе-
мый для внутренней и на-
ружной установки. В ис-
полнении для внутренней
установки привод ПЭ-11
предназначен для управ-
ления масляными вы-
ключателями	ВМГ -133,
ВМП-10 и ВМГ-10.
Механизм^ привода (рис. 45) располагается в верхней части
сварного корпуса 26, в которой находятся также блок-контакты 7
и 18, Под средней плитой корпуса 23 расположен включающий
электромагнит 4 с сердечником 3 и штоком 5. В нижнем основании
привода 2 установлены резиновые прокладки 1, служащие буфером
сердечнику, падающему после завершения процесса включения -
70
В этом же основании имеются вы-резы для установки рычага руч-
ного включения.
Отключающий электромагнит 24 крепится снизу к средней пли-
те корпуса.
При замыкании цепи включающего электромагнита сердечник
его поднимается вверх и своим штоком упирается в ролик 8. При
этом серьга 13 поворачивается
14, а серьга 9 поворачивает ры-
чаг 10 вала 12. Ось 11 при
подъеме вверх скользит по
внутреннему контуру удержи-
вающей защелки 6 и отводит
ее влево до тех пор, пока за-
щелка не окажется под
осью 11.
Ось 14 шарнирно связывает
серьгу 13 с одной вершиной
треугольного рычага 15, кото-
рый вращается вокруг непод-
вижной оси 17, проходящей че-
рез другую его вершину. Ось
14 упирается в упорный болт
16 и находится в неподвижном
состоянии до тех пор, пока ро-
лик 2(^ установленный в треть-
ей вершине треугольного рыча-
га, упирается bv собачку рас-
цепления 21.
вокруг временно неподвижной оси
Рис. 46. Схема управления приводом
ПЭ-11:
ЭВ — включающий электромагнит, КП —
контактор включения электромагнита и
его контакты, БВ — блок-контакты выклю-
чателя (привода), КВ — кнопка включе-
ния, КО — кнопка отключения, ЭО — от-
ключающий электромагнит, М3 — контакт
реле токовой защиты, ГЗ — контакт газо-
вой защиты, УМ 11	У Г — указательные
реле (бленкеры)
При отключении боек сер-
дечника отключающего электромагнита 24 ударяет по собачке рас-
цепления 21 и она, повернувшись по часовой стрелке, сходит с ро-
лика 20, освобождая треугольный рычаг. Под воздействием отклю-
чающих пружин масляного выключателя треугольный рычаг пово-
рачивается по часовой стрелке и перемещает ось 14 вправо, при
этом ось И сходит с удерживающей защелки 6 и выключатель от-
ключается.
Роликовое расцепление обеспечивает стабильность усилий на
бойке отключающего электромагнита.
После отключения выключателя пружина 19 поворачивает тре-
угольный рычаг против часовой стрелки .и собачка (расцепления
вновь попадает под ролик треугольного рычага. Привод опять го-
тов к включению. Ручное отключение осуществляется рукояткой 22,
которая поворачивает собачку расцепления.
Свободное расцепление привода обеспечивается наличием со-
бачки расцепления.
Защита от «прыгания» предусмотрена электрической схемой
(рис. 46) и осуществляется с помощью двухпозиционного блок-кон-
такта, связанного с сердечником отключающего электромагнита.
Регулировка работы привода производится упорным болтом 16
71
(см. рис. 45). Если упорный болт опущен низко, привод может пс
отключиться, так как ось 14 зайдет за «мертвое» положение (т. с.
прямая, соединяющая центры осей 11 и 14, пройдет ниже оси 17)
и отключающие пружины выключателя не смогут повернуть тре-
угольный рычаг по часовой стрелке. Если упорный болт 16 будет
поднят слишком высоко, то собачка расцепления не попадет по
центру ролика 20 и привод не будет удерживать выключатель во
включенном положении.
Рис. 47. Универсальный пружинно-
грузовой привод УПГП:
/ — зубчатая передача, 2 — включающие
пружины, 3 — груз, 4—кнопки ручного
включения и отключения, 5 — рукоятка
для вывода АПВ, 6 — электродвигатель,
7 — редуктор
Рис. 48. Пружинный привод ППМ-10;
1 — рукоятка редуктора, 2 — зубчатая пе-
редача, 3 — включающая спиральная npv-
жжня, 4 — обод, 5 — указатель положе-
ния. 7—реле, 7 — сердечник включаю-
щего электромагнита, 8 — рукоятка отклю-
чение,	9 — блок-контакт^.,	— привод
блск-контактов, 11 — электродвигатель,
12 — редуктор
Включающий электромагнит привода ПЭ-11 потребляет ток
116 а при напряжении 110 в и 58 а при напряжении 220 в. Отклю-
чающий электромагнит потребляет соответственно 2,5 а или 1,25 а.
Допустимые колебания напряжения цепей управления для всех
электромагнитных приводов: для включающих электромагнитов —
от 80 до 110% от номинальной величины, для отключающих элек-
тромагнитов— от 65 до 120%.
Грузовые и пружинные приводы. В последние годы
па тяговых подстанциях для дистанционного и автоматического
управления масляными выключателями стали применяться грузо-
вые и пружинные приводы, управляемые переменным током. Для
включения выключателей в этих приводах используется освобож-
даемая энергия предварительно поднятого груза или натянутых
пружин. Подъем груза или натяжение пружины может произво-
72
диться вручную или автоматически с помощью электродвигателя
небольшой мощности и редуктора.
Вначале применялись грузовые приводы — универсальный гру-
зовой привод завода «Латвэнерго» УГП-51 и привод грузовой мо-
торный завода «Электроаппарат» ПГМ-500. Впоследствии были
выпущены и применяются в настоящее время универсальный пру-
жинно-грузовой привод УПГП (рис. 47), приводы пружинно-мо-
торные ППМ-10 (рис. 48), ПП-61 и ПП-67.
Рис. 49. Схема устройства привода ППМ-10:
/ — блок-контакты, 2 — ось серповидного рычага, 3 — серповидный рычаг, -/ — рычаг механи-
ческого ЛПВ, 5 — удерживающий механизм, 6 — планка подъема, 7 — валик, 8 — ведущая
защелка, 9— ролик подъема серповидного рычага, 10 — механизм завода реле минимального
напряжения, // — ведущий рычаг, /2 — рычаг, 13 — планка серповидного рычага, /4 — рычаг с
роликом для механического АПВ, /5 — вал привода, 16 — удерживающая стойка, /7 — пружи-
на, 18— рычаг вала, 19 — удерживающая (неподвижная) защелка, 20 — общая отключаю-
щая планка, 21 — отключающая планка, 22 — подшипник общей планки, 23 — буфер, 24 и
25 — электромагниты, действующие от защиты, 26 — электромагнит дистанционного отклю-
чения, 27 — электромагнит, минимального напряжения, 28 — планка ручного отключения,
29, 32 — опоры, 30 — сердечник электромагнита дистанционного включения, .?/ —включающий
электромагнит, 33 — рукоятка ручного отключения
Приводы упомянутых типов по устройству механизма в основ-
ном аналогичны друг другу.
На рис. 49 показано устройство механизма привода ППМ-10.
На валу привода свободно вращается рычаг 11, имеющий высту-
пающую четырехгранную втулку, на которую насаживается обод 4
со спиральной включающей пружиной 3 (см. рис. 48) и шестерней
завода пружины. На рычаге 11 закреплена ведущая защелка 8 и
ролик подъема серповидного рычага 9.
Рычаг 11 удерживается в левом положении роликом удержи-
вающего механизма 5. Для включения выключателя необходимо
освободить рычаг И. Это производится дистанционно замыканием
цепи включающего электромагнита 31 или вручную нажатием на
73
его сердечник 30. Освобожденный рычаг 11 под воздействием вклю-
чающей спиральной пружины начинает вращаться по часо-вой
стрелке и защелкой 8 захватывает рычаг 18. Вместе с ним вра-
щается вал привода с указателем положения 5 (см. рис. 48).
Защелка 8 доводит рычаг 18 до запирания его неподвижной
удерживающей защелкой 19.
Кроме того, в начале поворота рычага 18 по часовой стрелке
ролик 9, упирающийся в планку 6, взводит серповидный рычаг 3.
Поднятый рычаг 3 опирается на ролик удерживающей стойки 16
и тем .самым подготовляется к действию на отключение. Для смяг-
чения удара рычага 11 служит буфер 23.
В конце процесса включения с помощью укрепленной на ободе
планки и рычажного механизма, неподвижно укрепленного на кор-
пусе привода у электродвигателя, включается цепь электродвига-
теля 11, который приводит в действие редуктор 12 (см. рис. 48).
Редуктор через зубчатую передачу 2 приводит во вращение
против часовой стрелки шестерню взвода, которая с помощью со-
бачки захватывает рычаг, насаженный вместе с ободом на четы-
рехгранную втулку, и поворачивает рычаг 11 (см. рис. 49) п обод
на 180° до запирания рычага удерживающим механизмом 5. При
этом заводится спиральная пружина.
После того как рычаг 11 заперт, шестерня взвода расцепляется
с втулкой рычага 11 и при дальнейшем вращении автоматически
отключает электродвигатель. После этого привод готов к последую-
щему включению.
Выключатель может быть отключен вручную — поворотом ру-
коятки 33 и дистанционно — посредством отключающего электро-
магнита и от релейной защиты (посредством электромагнитов 24,
25 и 27 при наличии защиты минимального напряжения).
При повороте рукоятки 33 поворачивается планка 28, которая в
свою очередь поворачивает общую отключающую планку 20, отво-
дит стойку 16 и освобождает серповидный рычаг 3. Под воздейст-
вием своего веса и пружины 17 серповидный рычаг падает вниз и
ударяет по нижнему концу удерживающей защелки 19, которая
поворачивается вокруг своей оси и освобождает рычаг 18. Под воз-
действием отключающих пружин выключатель отключается.
Сердечники электромагнита дистанционного отключения 26 и
электромагнитов, действующих от защиты, 24, 25 и 27, также дей-
ствуют на общую отключающую планку 20.
Коммутационная способность выключателей зависит в большой
степени от типа применяемого привода. В табл. 5 приведена зави-
симость тока отключения выключателей ВМГ-133 и ВМП-10 от
типа привода при различном времени срабатывания защиты.
Как видно из таблицы, применение ручного привода ПРБА
снижает коммутационную способность выключателей практически
до 25%' номинальной (20 ко).
С точки зрения обеспечения наивысшей коммутационной спо-
собности выключателей наилучшими являются электромагнитные
приводы ПС-10, ПЭ-11. Кроме того, указанные электромагнитные
74
ТАБЛИЦА 5
Зависимость тока отключения выключателей ВМГ-133
и ВМП-10 от типа привода
	Коммутационная способность выключателей, ка			
	ВМГ-133	|		1	ВПМ-10	
Тип привода	Время релейной защиты, сек			
	/>0,5	f=0		/=о
5- Мрба	5	10	5	10
ШПМ-10	9	20	12	20
'упгп	12	20	—	—
Hic-io	15	20	—	—
шэ-н к	—	20	20	20
’’’приводы гораздо проще по своему устройству и надежнее в работе,
чем грузовые и пружинные. Это особенно ощутимо при частых пе-
реключениях, производимых на подстанциях.
Основным недостатком электромагнитных приводов является
необходимость иметь на подстанциях для питания цепей управле-
ния дорогостоящие и неудобные в эксплуатации аккумуляторные
батареи.
В настоящее время стали применять электромагнитные приво-
ды постоянного тока для работы на переменном токе. Питание
^включающего электромагнита *в этом случае осуществляется от шин
^собственных нужд переменного тока через специальное выпрями-
тельное устройство.
i Для отключения привода применяются специальные приставки,
^изготовляемые ремонтным заводом Мосэнерго (РЭТО), которые
^производят отключение выключателя от защиты, устройств авто-
матики и дистанционное отключение на переменном токе. Особен-
ность конструкции приставок — малая мощность срабатывания от-
ключающих катушек и большое их количество. Малая мощность
срабатывания отключающих катушек позволяет питать их от ма-
ломощных источников, например, трансформаторов тока. Большое
количество отключающих катушек позволяет применять любые (не-
зависимые друг от друга) схемы защиты.
В приставках для освобождения механизма привода исполь-
. зуется пружина, мощность которой выбирается с двойным запасом.
; Пружина заводится (сжимается) заводящей катушкой при вклю-
i чении выключателя от того же источника (выпрямительного
^устройства), от которого получает питание включающий электро-
магнит привода. В заведенном состоянии пружина удерживается-
^защелкой. Отключающие электромагниты приставки воздействуют
LHe на запирающий механизм привода, а на освобождение защелки,
^удерживающей пружину. Поэтому мощность срабатывания отклю-
75
чающих катушек мала — порядка 30—35 ва для привода ПС-10.
Заводом выпускаются приставки ОП-2 к приводу ПС-10, ОП-4 к
приводу ПЭ-11, ОП-1М — к приводу ПЭ-2 и ОП6-4 к приводам
ПС-10 и ПЭ-11.
В табл. 6 приведены технические характеристики приставки
ОП6-4.
ТАБЛИЦА 6
Технические характеристики приставки ОП6-4
Наименование электромагнита	Данные обмоток				Рол тока
	сопротивле- ние, ом	ток, а	напряже- ние, в	мощность, ва	
Заводящий .....	29	4,2	ПО	462	Постоянный
Отключающий (дис- танционного отклю- чения) 		65	0,28	115	33,2	Переменный
РТМ 			0,25	4	8,2	32,8	То же
Приставка ОП6-4, как и приставка ОП-4, имеет четыре отклю-
чающих электромагнита: один — для дистанционного отключения и
три, которые могут быть использованы для отключения от защиты
(рис. 50/. При замыкании цепи заводящего электромагнита 1 сер-
дечник 2 с отключающим штоком 4 втягивается вниз и сжимает
отключающую пружину 16. При этом прямоугольная серьга 7, свя-
занная осью 3 с сердечником, поворачивается против часовой стрел-
ки вокруг подвижной оси 6, укрепленной па подвеске 5. Ролик ее 8
заскакивает на фиксирующую тележку 9, и сердечник с отключаю-
щим штоком запирается в нижнем положении.
Для отключения замыкается цепь какого-либо отключающего
электромагнита 14, и .сердечник его 15, ударяя по винту 12, пово-
рачивает ось расцепления 17, которая рычагом 11 сдвигает фикси-
рующую тележку 9 вправо. При этом ролик 8 прямоугольной серь-
ги 7 соскакивает с фиксирующей тележки, сердечник 2 с отклю-
чающим штоком освобождается и под воздействием отключающей
пружины 16 устремляется вверх. Отключающий шток ударяет по
серьге 12 привода ПС-10 (.см. рис. 44) или по собачке расцепления
6 привода ПЭ-11 (см. рис. 45) и масляный выключатель отключает-
ся. Фиксирующая тележка 9 (см. рис. 50) возвращается в исход-
ное положение возвратной пружиной 13.
Приставка ОП6-4 крепится к приводу скобой 10.
Прочность изоляции испытана напряжением 2000 в.
Схема управления электромагнитного привода на оперативном
переменном токе с применением приставки ОП6-4 приведена на
рис. 51. Включающий электромагнит привода и катушка завода
пружины приставки КЗП получают питание от выпрямительного
устройства ВУ.
При замыкании кнопки включения КВ срабатывает реле вклю-
чения РВ и своими двумя последовательно включенными контак-
76
5)
Рис. 50. Отключающая приставка ОП6-4 к приводам
ПС-10 и ПЭ-11:
а — вид сбоку, б — вид сверху; 1 — заводящий электромагнит,
2— сердечник, 3— ось, •/ — отключающий шток, 5 — подвеска, 6 —
подвижная ось, 7 — прямоугольная серьга, 8 — ролик, 9 — фикси-
рующая тележка, 10 — крепящая скоба, 11 — рычаг, 12 — винт, 13—
возвратная пружина, /4 — отключающие электромагниты, 15 —
сердечники отключающих электромагнитов, 16 — отключающая
пружина, 17 — ось расцепления
doo
*
90ZZ~
тами через замкнутые блок-
контакты выключателя и
контакт ветрового реле ПРВ
(когда работает вентилятор
охлаждения) или блок-кон-
такт КР, когда разъедини-
тель отключен (при ревизии
присоединения), замыкает
цепь катушки завода пружи-
ны. Когда пружина заведе-
на, замыкается конечный
выключатель КЗП и сраба-
тывает контактор КП, кото-
рый своими контактами за-
мыкает цепь включающего
электромагнита, и выключа-
тель включается.
Отключающие катушки
ЭО1, ЭОН и ЭОШ получают
питание от цепей переменно-
го тока. Отключающая ка-
тушка ЭО1 получает питание
от источника собственных
нужд переменного тока 220 в
и служит для дистанционно-
го отключения и отключения
от газовой защиты, защиты
замыкания 600 в на землю,
от ветрового реле при пре-
кращении работы вентилято-
ра. Отключающие катушки
ЭОН и ЭОН1 служат для от-
ключения от релейной защи-
ты и получают питание от
вторичных обмоток транс-
форматоров тока.
§ 9. БЛОК-КОНТАКТЫ
В электротехнических
установках для сигнализа-
ции положений коммутаци-
онных аппаратов (разъеди-
нителей, выключателей) и
для блокировки положения
разъединителей с положени-
ем выключателей, а также в
цепях релейной защиты и
78
автоматики применяют сигнально-блокировочные контакты (блок-
контакты) КСА и КСУ.
Блок-контакты КСА представляют собой коробку, внутри кото-
рой находятся комплекты переключающих контактов (от 2 до 12).
Каждый комплект состоит из двух неподвижных контактов 2
(рис. 52) с винтами для присоединения проводов 3, которые пре-
мыкаются подвижными контактами 4, запрессованными в изоля-
ционной шайбе 6.
Изоляционные шайбы укреплены на шестигранном валике 5.
При повороте валика происходит размыкание и замыкание подвиж-
ных и неподвижных контактов КСА. Как правило, подвижные кон-
Рис. 52. Разрез блок-контакта
КСА:
1 — пружины контактов, 2 — непод-
вижные контакты, 3 — винты для
присоединения проводов, 4 — под-
вижный контакт, запрессованный в
карболитовую шайбу, 5 — шести-
гранный валик, 6 — карболитовая
изоляционная шайба, 7 — стальное
основание, 8 — изоляционная кар-
болитовая колодка, 9 — лапа креп-
ления, 10 — стяжные шпильки
Рис. 53. Приводное устройство блок-
кантактов КСА:
1 — изоляционные колодки, 2 — основание, 3 —
стяжная шпилька, 4 — шестигранный валик,
5 — рычаг, 6 — диск
такты КСА укреплены на валике со сдвигом на 90°, и следователь-
но, при замыкании одних другие размыкаются. Между двумя изо-
ляционными колодками размещается один комплект контактов.
Блок-контакты КСА на разное количество переключаемых цепей
собирают из отдельных комплектов, связанных вместе стяжными
шпильками и общим валиком.
Длительно допустимый ток блок-контактов КСА—10 а. Вели-
чина разрываемого переменного тока: при 127 в— 10 а, при 220 в —
5 а. Величина разрываемого постоянного тока: при ПО в—1,5 а,
при 220 в — 1 а.
Блок-контакты КСУ отличаются от блок-контактов КСА нали-
чием ускоряющего механизма, позволяющего переключить блок-
контакты с опережением относительно главных контактов аппа-
рата.
У блок-контактов КСА рычаг 5 жестко связан с валиком 4
(рис. 53). У блок-контактов КСУ (рис. 54) на валике находится
79
диск со шпильками 3, одна .из которых ходит в прорези фигурного
рычага /. Поворот диска, а с ним контактов происходит ускоренно
в момент, когда шпилька диска упирается в какой-либо край про-
рези фигурного рычага.
Рис. 54. Работа ускоряющих блок-кон- Рис. 55. Амперсекундная характери-
тактов КСУ:	стика плавкой вставки
а — замкнутое положение контактов, б — про-
межуточное положение фигурного рычага, в —
разомкнутое положение контакта; / — фигур-
ный рычаг, 2 — ось фигурного рычага, 3 —
диск со шпильками
Угол поворота контактов КСА регулируется длиной тяги, свя-
занной с рычагом контактов, длиной плеча рычага путем переста-
новки рычага относительно диска на валике.
Прорезь фигурного рычага всегда должна быть смазана (в не-
отапливаемых помещениях — незамерзающей смазкой).
§ 10. ПРЕДОХРАНИТЕЛИ
Предохранители предназначены для защиты электрических це-
пей от токов перегрузки и короткого замыкания.
Работа предохранителей основана па тепловом действии элек-
трического тока. При протекании тока в плавкой вставке выде-
ляется тепло, обусловливающее ее нагрев.
При значительном увеличении тока температура плавкой встав-
ки достигает температуры плавления металла, и она перегорает.
Величина тока, от которого плавится плавкая вставка предо-
хранителя, зависит от материала, длины, площади поперечного се-
чения и формы плавкой вставки, а также от конструкции предохра-
нителя и температуры окружающей среды.
Время перегорания плавкой вставки тем меньше, чем больше
величина протекающего через нее тока. На рис. 55 дана примерная
кривая зависимости времени перегорания плавкой вставки от то-
ка (ампер-секундпая характеристика).
Предохранители выбираются по номинальным напряжению и то-
ку предохранителя, по роду тока (переменный пли постоянный),
номинальном)' току плавкой вставки и предельно отключаемому то-
ку или разрывной мощности.
80
Номинальным током предохранителя называется ток, на кото-
рый рассчитаны его токоведущие части. Величину номинального
тока указывает завод-изготовитель па токоведущих частях предо-
хранителя. Номинальным током плавкой вставки называется ток,
который вставка должна выдерживать неограниченное время.
Предельно отключаемым
током или разрывной мощ-
ностью предохранителя на-
зываются наибольшие ток
или мощность, которые пре-
дохранитель способен от-
ключить при перегорании
плавкой вставки.
В распределительных уст-
ройствах 6—10 КЗ в настоя-
щее время применяют пре-
дохранители с заполнением
чистым кварцевькм песком
двух типов ПК и ПКТ. Пре-
дохранители ПК предназна-
чены для защиты силовых
трансформаторов и линий
малой мощности, а ПКТ —
для защиты измерительных
трансформаторов напряже-
ния.
Патрон предохранителя
(рис. 56) представляет собой
фарфоровую или стеклян-
ную трубку 3, закрытую с
обеих сторон латунными
контактными колпачками 2 с
крышками /. Внутри патро-
на находится припаянная к
колпачкам плавкая вставка.
Фарфоровая трубка запол-
няется чистым кварцевым
песком.
Плавкая вставка предо-
хранителей ПК на номи-
Pirc. 56. Патроны предохранителей ПК:
а — с плавкими вставками на керамическом
сердечнике, б — со спиральными плавкими
вставками; / — крышки, 2 — латунные кон-
тактные колпачки, 3 — фарфоровые трубки,
4 — плавкие вставки, 5 — кварцевый песок,
6 — стальная указательная вставка, 7 — ука-
затель срабатывания, S — оловянные шарики,
9 — керамический сердечник
8
нальный ток до 7,5 а состоит из одной или нескольких параллель-
ных медных посеребренных проволок, намотанных на ребристый
керамический сердечник 9 для обеспечения механической прочно-
сти (рис. 56, а). Для номинальных токов выше 7,5 а плавкая встав-
ка выполняется в виде спиралей, помещенных непосредственно в
трубке. На проволоках напаивают оловянные шарики. При нагреве
плавкой вставки до температуры плавления олова расплавленное
олово, проникая в медь, снижает температуру плавления плавкой
вставки (металлургический эффект).
81
Плавкие вставки на ток выше 7,5 а делают ступенчатого сече-
ния (разное сечение по длине вставки), а на ток до 7,5 а — со вспо-
могательными проволоками с фарфоровыми искровыми промежут-
ками, параллельно включаемыми с плавкой вставкой. Применение
плавких вставок ступенчатого сечения и дополнительных проволок
с искровыми промежутками создает неодновременное плавление
проволок вставки по ее длине, что ограничивает величину перена-
пряжений, возникающих при разрыве цепи. Перенапряжения не
превосходят 2,5-кратного значения номинального напряжения.
ТАБЛИЦА 7
Выбор предохранителей для защиты силовых
трансформаторов
Номинальный
ток предохра-
нителя, а
2
3
5
7,5
10
15
20
30
40
50
75
Номинальная трехфазная мощность (ква)
защищаемых трансформаторов при напряже-
нии, кв
5
10
20
30
50
75
100
240
5
10
20
30
50
75
100
135
180
320
560
10
20
30
50
75
100
180
240
320
560
750
Рис. 57. Установка предохранителя ПК:
/ — опорный изолятор, 2 — подводящая шинка с бол-
том, и — упор, фиксирующий положение патрона, 4 — кон-
такт, 5 — пружинящий замок, 6 — патрон
В кварцевом песке происходит интенсивное гашение дуги бла-
годаря чрезвычайно большой деионизации ее между песчинками.
Вследствие этого предохранители ПК разрывают цепь быстрее, чем
ток достигнет наибольшей величины, т. е. эти предохранители яв-
ляются токоограничивающими.
Кварцевые предохранители снабжены указателями срабатыва-
ния. Вслед за плавкой вставкой перегорает стальная указательная
вставка 6 и освобождается пружина, которая -выталкивает наружу
указатель срабатывания 7 (см. рис. 56).
Предохранители ПК изготовляют с плавкими вставками на но-
минальные токи до 100 а при напряжении 3 кв, до 75 а — при 6 кв
и до 50 а — при 10 кв.
Предохранители для защиты силовых трансформаторов могут
быть выбраны по табл. 7.
Предельная разрывная мощность предохранителей
ПК — 200 мгва.
82
На рис. 57 показана установка предохранителя ПК.
Предохранители ПКТ для защиты трансформаторов напряже-
ния отличаются от предохранителей ПК меньшими размерами, на-
•личием плавкой вставки из одной константановой проволоки, намо-
танной на керамический сердечник, и отсутствием указателя сраба-
тывания. О перегорании плавкой вставки предохранителя ПКТ
можно судить по отсутствию показаний приборов. Номинальный
ток плавкой вставки предохранителя ПКТ равен 0,5 а.
§ 11и ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
Включение измерительных приборов и реле непосредственно в
электрические цепи высокого напряжения и с большими значения-
ми тока и напряжения невозможно, так как для этого необходимы
приборы, рассчитанные
на большие токи и на-'
пряжения, имеющие вы-
сокий уровень изоля-
ции. Такие приборы
имеют большие габари-
ты и требуют соответ-
ствующих площадей
для их размещения.
Кроме того, наличие
высокого напряжения
на приборах представ-
ляет опасность для об-
служивающего персо-
нала.
Использование обыч-
ных приборов становит-
ся возможным благо-
даря применению изме-»
рительных трансфор-
маторов. Измеритель-
ные трансформаторы
позволяют также про-
изводить измерения и
контроль на расстоя-
нии от контролируе-
мой цепи.
Рис. 58. Принципиальная схема устройства и
включения трансформатора тока:
/ — первичная обмотка, 2 — изоляция, 3 — сердечник,
4 — вторичные обмотки
Трансформаторы то-
ка предназначены для
питания токовых обмо-
ток измерительных при^
боров и реле.
Трансформатор тока состоит из магнитопровода, набранного из
тонких листов электротехнической стали, и первичной и вторичной
83
обмоток. Обмотки надежно изолированы друг от друга и от сер-
дечника и фланца, с помощью которого трансформатор тока кре-
пится к конструкциям.
Первичная обмотка включается последовательно в контролируе-
мую цепь, а к вторичной обмотке подключаются соединенные по-
следовательно токовые обмотки приборов и реле.
На рис. 58 дана принципиальная схема устройства и включе-
ния трансформатора тока.
Ток в первичной обмотке трансформатора тока равен току на-
грузки цепи, в которую он включен, и не зависит от нагрузки вто-
ричной обмотки.
Магнитные потоки, создаваемые в сердечнике токами первичной
и вторичной обмоток, почти равны и направлены навстречу друг
другу. Результирующий магнитный поток, замыкающийся в стали
сердечника трансформатора, представляющий собой разность по-
токов от первичного и вторичного токов, очень мал. Это приводит
к возникновению малых э. д. с. в обмотках трансформатора тока
и к тому, что сердечник не насыщен и ток во вторичной обмотке
изменяется пропорционально току первичной обмотки.
Отношение токов первичной и вторичной обмоток трансформа-
тора тока обратно отношению чисел витков этих обмоток, т. е. рав-
но коэффициенту трансформации:
„ Л ном ^2
Ат == ~~	==	,
'2 пом ^1
где Лтюм — номинальный ток первичной обмотки; /гном — номи-
нальный ток вторичной обмотки; — число витков первичной об-
мотки; — число витков вторичной обмотки.
Номинальный первичный ток может быть любым в пределах
шкалы номинальных токов трансформатора тока. Номинальный
вторичный ток обычно равен 5 а.
Если вторичная обмотка разомкнута, в сердечнике трансформа-
тора тока будет замыкаться полный магнитный поток, создаваемый
током первичной обмотки (так как не будет компенсирующего по-
тока со стороны вторичной обмотки). Этот поток индуктирует в
разомкнутой вторичной цепи трансформатора тока значительную
э. д. с., представляющую опасность для обслуживающего персона-
ла и для изоляции обмоток трансформатора. Кроме того, неском-
пенсироваииый магнитный поток, создаваемый током первичной
обмотки, вызывает чрезмерный нагрев сердечника, что может при-
вести к сгоранию трансформатора. Поэтому при работе трансфор-
матора тока вторичная обмотка должна быть замкнута через при-
боры или накоротко. При необходимости отключить прибор выво-
ды вторичной обмотки трансформатора тока предварительно
закорачиваются.
Трансформаторы тока нормально работают в режиме, близком
к режиму короткого замыкания, так как сопротивление вторичных
обмоток и присоединенных к ним приборов и реле очень мало.
84
Погрешность измерительного трансформатора определяется его
классом точности. Трансформаторы тока выпускают четырех клас-
сов точности: 0,2; 0,5; 1; 3.
Трансформаторы тока класса 0,2 применяют обычно в лабора-
ториях. В распределительных устройствах 6—10 кв применяются
обычно трансформаторы тока следующих классов точности:
0,5 с допустимой погрешностью от ±0,5 до ± 1,0%;
1,0	»	»	» ±1,0 до ±2,0%;
3,0	»	»	» до ±3,0%.
Трансформаторы тока класса 0,5 применяют в основном для пи-
тания счетчиков, по которым ведутся денежные расчеты. Для пи-
тания измерительных приборов во всех других случаях применяют
трансформаторы тока класса 1. Трансформаторы тока класса 3 при-
меняют для питания реле защиты, а также амперметров, если не
требуется высокой точности измерения.
Указанный на паспорте класс точности трансформатора гаран-
тируется при нагрузке в цепи вторичной обмотки в пределах 25—
100% от номинальной и при cos(p = 0,8. При увеличении нагрузки
выше номинальной трансформатор тока переходит из данного клас-
са точности в один из следующих с большей погрешностью.
По своей конструкции трансформаторы тока разделяются на
следующие типы: катушечные, проходные, опорные, встроенные и
разъемные.
По числу витков первичной обмотки трансформаторы тока бы-
вают одповитковые и .многовитковые.
На тяговых подстанциях в системе собственных нужд перемен-
ного тока 220 в применяют катушечные трансформаторы тока
ТКМ-05 и О-49У.
В распределительных устройствах тяговых подстанций приме-
няются трансформаторы тока (рис. 59) ТПФМ-10 (Т — токовый,
П — проходной, Ф — с фарфоровой изоляцией, М — модернизиро-
ванный, на 10 кв) и ТПЛ-10 (Т — токовый, П — плоский, Л —ли-
тая изоляция, на 10 кв). Литая изоляция выполняется из синтети-
ческой смолы (эпоксидного компаунда).
В полное обозначение типа трансформатора тока входит, кроме
того, класс точности и величина номинального тока первичной об-
мотки, например: ТПФМ-10-0,5/3-100, что обозначает: трансформа-
тор тока проходной с фарфоровой изоляцией на 10 кв, класс точ-
ности обмоток — одной 0,5, другой — 3, на номинальный ток 100 а.
Трансформаторы тока имеют один или два сердечника и, соот-
ветственно, одну или две вторичные обмотки. При двух обмотках
одна используется для питания катушек измерительных приборов,
другая — для питания приборов защиты и автоматики. Сердечни-
ки могут иметь одинаковое и различное сечение. Вторичная об-
мотка, расположенная на сердечнике большего сечения, имеет бо-
лее высокий класс точности.
Допустимая суммарная величина сопротивления проводов и
приборов, подключаемых к обмотке класса 0,5, не должна превы-
шать 0,6 ом, а для класса 3 — 1,2 ом.
85
Вторичные обмотки трансформаторов тока должны быть зазем-
лены, для чего на фланцах или крепящих уголках трансформаторов
имеются специальные заземляющие болты. Заземление необходимо
для обеспечения безопасности персонала в случае нарушения изо-
ляции и попадания напряжения 6 или 10 кв на вторичную обмотку.
Трансформаторы тока выбирают по номинальному напряжению
и номинальному току первичной цепи, номинальному току вторич-
ной цепи, классу точности и номинальной мощности вторичной об-
Рис. 59. Проходные трансформаторы тока:
и — ТПФМ-10, б — ТПЛ-10; 1— выводы первичной обмотки, 2 — фарфоровые проходные изо-
ляторы, 3 ~ клеммы выводов вторичных обмоток, 4 — чугунные колпаки, 5 — кожух, 6, 13 —
болты заземления, 7 — фланец, 8 — сердечники, 9— выводы первичной обмотки, 10— выво-
ды вторичных обмоток, 11 — литая изоляция, 12 — стальные угольники
мотки. Выбранные трансформаторы тока проверяют на термиче-
скую и динамическую устойчивость.
В эксплуатации периодически производят чистку трансформато-
ра тока, осмотр его и проверку изоляции. Сопротивление изоляции
не нормируется. Для оценки изоляции вторичных обмоток можно
ориентироваться на средние опытные величины сопротивления
между первичной и вторичной обмоткой, которые должны быть не
менее 50—100 мом. Сопротивление изоляции вторичных обмоток
вместе с присоединенными к ним цепями должно -быть не менее
1 мом. Измерение сопротивления изоляции производится мегом-
метром на напряжение 1 кв.
Периодически (1 раз в 3 года) производят испытание изоляции
первичных обмоток повышенным напряжением промышленной час-
тоты (в соответствии с ПУЭ) в течение 1 мин (5 мин для трансфор-
маторов с изоляцией из твердых органических материалов и ка-
бельных масс).
Величина испытательного напряжения принимается равной
90% от заводского испытательного напряжения. Заводское испы-
86
тательное напряжение для трансформаторов на 6 кв составляет
32 кв, а для 10 кв — 42 кв. Для керамических изоляторов величина
испытательного напряжения принимается равной заводскому.
У вышедших из ремонта трансформаторов проверяют фазиров-
ку выводов. Ежегодно, при полной проверке защиты, проверяется
коэффициент трансформации трансформаторов тока.
Трансформаторы напряжения служат для питания обмоток на-
пряжения приборов и реле (вольтметров, счетчиков, реле напря-
жения, мощности и т. д.).
По своему устройству трансформаторы напряжения подобны
обычным трансформаторам небольшой мощности. Режим работы
трансформаторов напряжения близок к режиму холостого хода,
что позволяет снизить погрешности измерения.
Трансформаторы напряжения изготовляют для внутренних и на-
ружных установок, с воздушным и масляным охлаждением, одно-
фазные и трехфазные. Последние делятся на трехстержневые и пя-
тистержневые.
Трансформаторы напряжения не имеют определенных классов
точности. Один и тот же трансформатор может работать в классах
точности 0,2—0,5—1—3 в зависимости от величины нагрузки, под-
ключенной к его вторичной обмотке. Допустимый процент погреш-
ности по напряжению равен классу точности.
Если присоединенная мощность больше мощности класса 3,
трансформатор напряжения для целей измерения применять не сле-
дует.
Номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора
напряжения соответствует номинальному напряжению контролируе-
мой цепи. Номинальное напряжение вторичной обмотки обычно
равно 100 в. Коэффициент трансформации трансформаторов напря-
жения (табл. 8) представляет собой отношение номинальных на-
пряжений первичной и вторичной обмоток:
ТАБЛИЦА 8
Характеристики трансформаторов напряжения
Тип трансформатора	Номинальный коэффи- циент трансформации	Номинальная мощность при классе точности, ва			Макси- мальная мощность, ва
		0,5	1	3	
НОМ-6	6000/100	50	80	200	400
ном-ю	10000/100	80	150	320	640
НТМК-6	6000/100	80	150	320	640
нтмк-ю	10000/100	120	200	480	960
НТМИ-6	6000/100	80	150	320	640
НТМИ-10	10000/100	120	200	480	960
87
На тяговых подстанциях применяют однофазные трансформато-
ры НОМ-6 или НОМ-10 (напряжения однофазный масляный на 6
или 10 кв) и трехфазные трансформаторы НТМК-6 или НТМК-10
(напряжения трехфазный масляный с компенсирующими витками
на 6 или 10 кв) (рис. 60) и НТМИ-6 или НТМИ-10 (напряжения
трехфазный масляный с добавочной обмоткой для контроля изо-
ляции на 6 или 10 кв).
Рис. 60. Трансформаторы напряжения:
а — ПТМК-6, б — НОМ-,10; /— бак, 2 — сердечник, 3 — крышка, 4 — выводы первичной об-
мотки 6—1G кв, 5 — выводы вторичной обмотки 100 в, 6 — обмотки, 7 — пробка маслоналив-
ного отверстия
Все перечисленные трансформаторы напряжения состоят из
сварного бачка с крышкой и выемной части. Выемная часть состоит
из стального сердечника, набранного из тонких листов электротех-
нической стали, па «который надеты обмотки 6—10 кв и 10'0 в. Выем-
ная часть опущена в бак, залитый трансформаторным маслом. Вы-
воды первичной обмотки (6 или 10 кв) и вторичной обмотки (100 в)
выполняют с помощью фарфоровых проходных изоляторов, уста-
навливаемых в металлической крышке бака. Масло заливают в бак
через специальные отверстия в крышке, закрытые резьбовой проб-
кой. В нижней части бака расположено маслоспускное отверстие.
Трехфазный трансформатор напряжения НТМК имеет трех-
стержневой сердечник, на каждом стержне которого размещены по
одной обмотке 6 или 10 кв и одной обмотке 100 в. У-каждой пер-
вичной обмотки имеются дополнительные (компенсирующие) вит-
ки, соединяемые с основными витками первичной обмотки другой
фазы. Этим достигается компенсация угловой погрешности транс-
форматора напряжения.
88
Трансформатор напряжения НТМИ — пятистержневой. Кроме
трех основных стержней сердечника имеются еще два дополнитель-
ных стержня по краям, которые не имеют обмоток и выполняют
роль магнитных шунтов. При замыкании одной из фаз на землю,
магнитный поток неповрежденных фаз замкнется через крайние
стержни. При этом обмотки не будут перегреваться. Кроме того, на
основных стержнях имеется еще одна дополнительная вторичная
Рис. 61. Схемы соединения трансформаторов напряжения:
а — однофазный трансформатор, б — два однофазных, соединенные в открытый треугольник.
в — трехфазный трехстержневой трансформатор
обмотка, соединяемая в открытый трехфазный треугольник. В ос-
новную вторичную обмотку включаются все измерительные прибо-
ры, а в дополнительную — реле защиты от замыкания на землю и
приборы сигнализации.
На рис. 61 приведены схемы соединения трансформаторов на-
пряжения.
Со стороны напряжения 6—10 кв трансформаторы напряжения
защищены плавкими предохранителями ПКТ. При применении пре-
дохранителей с небольшой величиной отключаемой мощности,
например ПТ В, последовательно с ними в каждой фазе устанавли-
ваются токоограничивающие сопротивления, которые снижают ток
короткого замыкания, практически не влияя на точность измерения.
Присоединение трансформаторов напряжения к шинам может быть
осуществлено, в зависимости от условий, без разъединителей и с
разъединителями.
Со стороны вторичной обмотки трансформаторы напряжения
также защищаются предохранителями.
89
Вторичные обмотки трансформаторов напряжения, как и транс-
форматоров тока, а также их бачки заземляются для защиты пер-
сонала от высокого напряжения в случае пробоя изоляции между
обмотками 6—10 кв и 100 в.
В соответствии с ПУЭ рекомендуется выполнять заземление
вторичных обмоток трансформаторов напряжения, питающих опе-
ративные цепи защиты и автоматики с оперативным переменным
током, через пробивной предохранитель.
Трансформаторы напряжения выбирают по номинальному на-
пряжению первичной обмотки, по схеме соединения и количеству
фаз, классу точности и мощности.
В эксплуатации, кроме осмотров, измерения сопротивления изо-
ляции и испытания повышенным напряжением промышленной час-
тоты, раз в три года производится смена масла в бачке. Величина
испытательного напряжения для трансформаторов, находящихся в
эксплуатации, берется равной 90% от заводского испытательного
напряжения и составляет: для трансформаторов на 6—29 кв, а для
трансформаторов на 10—38 кв. Время приложения испытательного
напряжения 1 мин.
Все измерительные трансформаторы проходят государственную
проверку в Комитете стандартов, мер и измерительных приборов
п должны иметь соответствующую пломбу.
& 12. КОНСТРУКЦИИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Распределительным устройством (РУ) называется электроуста-
новка, служащая для приема и распределения электроэнергии и со-
держащая коммутационные аппараты, устройства защиты и авто-
матики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины.
Распределительные устройства бывают открытые и закрытые.
На тяговых подстанциях применяются закрытые РУ, оборудование
которых расположено в здании.
Конструкция и оборудование распределительного устройства,
как и любой электрической установки, должны быть выбраны и ус-
тановлены таким образом,чтобы:
возникающие в процессе работы электроустановки электродина-
мические усилия, нагрев, электрическая дуга, выбросы газа и т. п.
не могли причинить вреда обслуживающему персоналу или по-
вредить окружающие предметы и вызвать короткое замыкание или
замыкание на землю;
было обеспечено безопасное производство работ по ремонту и
ревизии элементов РУ без нарушения нормальной работы других
его элементов (кроме тех случаев, когда для ревизии и ремонта
отключается вся установка);
была возможность удобного транспортирования оборудования.
Голые токоведущие части должны быть защищены от случай-
ных прикосновений путем размещения их в камерах, огражденных
сетками, или на высоте не менее 2,5 м.
90
Расстояния в свету между голыми токоведущими частями раз-
ных фаз, а также расстояния от голых токоведущих частей до за-
земленных конструкций и ограждений должны быть не менее ука-
занных в табл. 9.
ТАБЛ ИЦА 9
Минимальные расстояния в закрытых РУ
Расстояние, мм	Напряжение установки, кв		
	3	6	10
От токоведущих частей до заземленных конструкций и частей здания		65	90	120
Между проводниками разных фаз ....	70	100	130
От токоведущих частей до сплошных ограждений		95	120	150
От токоведущих частей до сетчатых ограж- дений 		165	190	220
Между неогражденными токоведущими ча- стями разных цепей 		:	2000	2000	2000
От неогражденных токоведущих частей до пола		2500	2500	2500
Сетчатые и смешанные ограждения токоведущих частей и элект-
рооборудования в закрытых РУ должны иметь высоту 1,7 м. Ячейки
сетчатых ограждений должны быть не более 2x2 см.
При расположении токоведущих частей наверху высота прохо-
да под сеткой должна быть не менее 1,9 м.
Барьеры в камерах устанавливают на высоте 1,2 м. Ширина ко-
ридора обслуживания должна быть не менее 1 м — при односто-
роннем обслуживании и не менее 1,2 м— при двухстороннем об-
служивании.
В коридоре управления, где находятся приводы выключателей
или разъединителей, ширина коридора обслуживания должна быть
соответственно увеличена до 1,5—2 м. Допускаются местные суже-
ния не более чем на 200 мм.
При длине распределительного устройства до 7 az допускается
один выход, при длине более 7 м должны быть предусмотрены два
выхода из помещения РУ.
Ранее, когда в основном применялись баковые масляные выклю-
чатели, они устанавливались во взрывных камерах, встраиваемых
в помещении распределительных устройств 6—10 кв. Из каждой
взрывной камеры предусматривался выход наружу здания. При ус-
тановке баковых выключателей в открытых камерах они должны
иметь не -менее 20% запаса по предельно отключаемой мощности.
Всю остальную аппаратуру и оборудование (сборные шины, разъе-
динители, приводы и т. д.) устанавливают в помещении РУ.
На рис. 62 показан разрез распределительного устройства 6—
10 кв со взрывными камерами. Стены взрывных камер обычно бы-
вают железобетонными или кирпичными. Двери камеры делают де-
91
рсвянными, сбитыми кровельным железом по войлоку, смоченному
в глиняном растворе. Такие меры в случае взрыва выключателя
предотвращают распространение аварии за пределы взрывной ка-
меры. За дверью на высоте 1,1 м устанавливается барьер, на кото-
ром крепится плакат, предупреждающий о наличии высокого напря-
жения в камере.
За стеной камеры, отделяющей ее от коридора управления, рас-
полагается аванкамера, в которой устанавливают трансформаторы
тока, разъединители и другие элементы силовой цепи. Аванкамеры
отделяют от коридора управления в нижней своей части сетчатыми
дверками, а выше — стенкой, проходящей вдоль распределитель-
ного устройства в виде пояска. На этой стенке обычно устанавлива-
ют приводы масляных выключателей и резъединителей, иногда и
приборы релейной защиты.
Существуют конструкции РУ 6—10 кв со взрывными камерами
без аванкамер, а также с уменьшенной высотой камер и с располо-
жением сборных шин над камерами.
Первые распределительные устройства с Горшковыми масляны-
ми выключателями состояли из отдельных ячеек, разделенных же-
лезобетонными или стальными перегородками (рис. 63). От коридо-
ра управления ячейки отделялись сетчатыми ограждениями на
высоту 2,5 м. Для установки приводов разъединителей, выключате-
лей и других аппаратов часть ограждения выполнялась из стального
листа.
В дальнейшем нашли применение РУ, состоящие из ячеек сво-
бодностоящего типа. Ячейки выполняются в виде стальных сварных
конструкций и отгорожены друг от друга стальными листами. Каж-
дая ячейка делится на две части, в одной из которых, выходящей в
коридор управления, находятся разъединитель, масляный выключа-
тель или предохранители, в другой части ячейки, выходящей в кори-
дор обслуживания, располагаются трансформаторы тока, кабель-
ные воронки и другие элементы силовой цепи. Со стороны коридо-
ров управления и обслуживания ячейки имеют сетчатое ограждение.
Для установки приводов разъединителей и масляных выклю-
чателей часть ограждения со стороны коридора управления вместо
сетки выполняется из стального листа.
В настоящее время в связи с переходом на более экономичные
индустриальные методы монтажа на тяговых подстанциях применя-
ются комплектные распределительные устройства КРУ и комплект-
ные стационарные распределительные устройства одностороннего
обслуживания КСО. Как те, так и другие изготовляют на специа-
лизированных предприятиях и поставляют на место монтажа укомп-
лектованными оборудованием и аппаратурой.
Комплектное распределительное устройство КРУ состоит из от-
дельных металлических шкафов, разделенных металлическими
перегородками на несколько отсеков, внутри которых смонтирова-
но силовое оборудование, аппаратура управления, сигнализации и
защиты. Шкафы КРУ изготовляют на заводах для различных схем
первичной коммутации и в зависимости от схемы оборудуют -масля-
92
Рис. 62. Разрез распределительного устройства
•со взрывной камерой:
I - барьер, 2 — взрывная камера, 3 — коридор управ-
ления, 4 — аванкамера
Рис. 63. Ра’зрез распределительного устройства
с ячейкой прислонного типа и масляным вы-
ключателем ВМГ -133
ними выключателями, предохранителями, трансформаторами на-
пряжения и т. д. Шкафы КРУ могут устанавливаться непосред-
ственно у стен или на расстоянии.
Основное силовое оборудование шкафа КРУ устанавливают на
выкатной тележке. Для ревизии и ремонта оборудования тележку
выкатывают из шкафа в коридор управления. В шкафах КРУ
Рис. 64. Фасад (а) и раз-рез (б) шкафа КРУ с масляным выключателем:
1— сборные шины, 2 — штепсельные контактные соединения, 3 — трансформаторы тока, 4 —
кабели, 5—масляный выключатель ВМГ-133, 6 — привод выключателя
вместо разъединителей применяют штепсельные соединения, кото-
рые замыкают или размыкают силовую цепь при вкатывании или
выкатывании тележки.
На рис. 64 дан разрез шкафа КРУ с масляным выключателем.
Шкаф состоит из четырех отсеков: отсек сборных шин Л, отсек
трансформаторов тока 5, отсек с масляным выключателем на вы-
катной тележке В и отсек с приборами и реле защиты Г.
Для обеспечения безопасности при выкатке масляного выклю-
чателя для ремонта отверстия в металлической перегородке, через
которые проходят изоляторы с подвижными штепсельными кон-
тактами, закрывают металлическими шторками. При вкатывании
94
масляного выключателя эти шторки автоматически с помощью сис-
темы рычагов поднимаются и открывают отверстия для прохода
изоляторов.
Соединение цепей управления привода выключателя с цепями,
смонтированными в шкафу, осуществляется также с помощью спе-
циальных штепсельных разъемов.
Выкатная тележка шкафа КРУ может иметь три положения: ра-
бочее—-цепи первичной и вторичной коммутации замкнуты; конт-
рольное— цепи первичной коммутации разомкнуты, а цепи вторич-
ной коммутации замкнуты (при этом тележка находится в шкафу,
но частично выкачена; это положение дает возможность произво-
дить проверку работы аппаратуры управления, автоматики, сигна-
лизации и защиты); ремонтное — разомкнуты цепи первичной и
вторичной коммутации, и тележка полнстью выкачена из шкафа.
Для исключения ошибочных действий персонала, а именно: вы-
катывания тележки из рабочего положения и вкатывания в рабочее
положение при включенном масляном выключателе, а также вклю-
чения масляного выключателя, когда тележка находится в проме-
жуточном положении, применяется механическая блокировка.
Распределительные устройства КРУ требуют дополнительной
площади для размещения выкатной части. Недостатком КРУ, кро-
ме того, является трудоемкость вкатывания и выкатывания масля-
ного выключателя. Для обеспечения надежного замыкания штеп-
сельных контактных соединений вкатывание масляного выключате-
ля должно производиться двумя лицами.
До 1970 г. на тяговых подстанциях широко внедрялись комп-
лектные распределительные устройства серий КСО-2УМ и КСО-3.
Устройства КСО-3 рассчитаны для схем присоединений с разъеди-
нителями и выключателями нагрузки, а серии КСО-2УМ — для схем
присоединений с масляными выключателями.
На рис. 65 показаны фасад и разрез камеры КСО-2УМ. Камера
представляет собой сварную конструкцию из стали. В передней
стенке ка-меры имеются дверцы /, закрытые сеткой или сплошным
стальным листом со смотровым отверстием, закрытым оргстеклом.
Остальная часть передней стенки закрыта стальным листом, на ко-
тором устанавливается аппаратура вторичной коммутации и при-
воды разъединителей и выключателей. Силовое оборудование мон-
тируется внутри камеры. Для улучшения условий безопасности при
работах в камере шинные разъединители, находящиеся в верхней
ее части, отделены от внутреннего объема камеры стальным лис-
том, через который пропущены проходные изоляторы. Также отде-
лена стальным листом часть камеры, в которой находится масля-
ный выключатель от нижней ее части, в которой находится линей-
ный разъединитель.
Аппаратуру и цепи вторичной коммутации монтируют с таким
расчетом, чтобы обеспечить доступ к ним без открывания камер и
снятия с них напряжения. Для этого в передней стенке сплошной
части камеры имеются углубления, закрываемые снаружи дверца-
ми 2, в которых размещаются клеммные сборки.
95
В связи с требованиями ПУЭ, запрещающими применение пере-
носных заземлителей в распределительных устройствах напряже-
нием 3 кв и выше и требующими установки стационарных зазем-
ляющих ножей, обеспечивающих безопасность производства ре-
Рис. 65. Фасад (а) и разрез (б) ячейки КСО-2УМ:
/ — сетчатые двери, 2 — дверца проема для вторичной коммутации, 3 — сборные шины, 4 —
шинный разъединитель, 5 — привод разъединителя, 6 — привод выключателя, 7 — трансфор-
матор тока, 8 — линейный разъединитель, 9— масляный выключатель
монтных работ, были разработаны новые серии комплектных
распределительных устройств: КСО-266 вместо КСО-2УМ и
КСО-366 вместо КСО-3.
Ввиду того, что конструктивно нельзя установить на одной ка-
мере необходимое количество приводов разъединителей, выключа-
телей и заземляющих ножей без значительного увеличения разме-
ров камеры по фронту, была согласована схема с установкой зазем-
ляющих ножей только на линейном разъединителе со стороны
кабеля при блокировках, допускающих доступ в отсек масляного
96
И. А. Маринов
Рис. 66. Камера КСО-266 с масля-
ным выключателем
2800
Рис. 67. Габаритный чертеж камеры КСО-266 с масляным выключа-
телем:
а — вид спереди, б - боковой разрез
Схема	й	-1— № V.	—					и
			-Шт	Р" А				
Каталожный М'камеры	1п(2п), 1р (2р) 1Э (2э)	J/?, др, Зэ	19	16 , 16 г (или 15)	17	18	21	22,22 т
Назначение	Ввод, отходящая линия	Ввод и трансформатор собственных нужд (или трансформатор напряжения)			Заземление сворных шин		Секционньи разъедини тель	Трансформатор собственных нужд
Pirc. 68. Наиболее применяемые схемы и каталожные номера камер КСО-266
выключателя только при отключенных шинном и линейном разъе-
динителях.
На рис. 66 дан общий вид камеры КСО-266 с масляным выклю-
чателем с открытой боковой стенкой. На рис. 67 показан разрез и
фасад этой же камеры с габаритными размерами.
Каркас камер листогнутый сварной собран из деталей, большин-
ство которых штампованные. На фасаде камеры на всю ширину
каркаса располагаются верхняя и нижняя двери и средний привар-
юоо	юдо
Q)	5)
Рис. 69. Камера КСО-366 с выключателем нагрузки, предохранителями, транс-
форматорами тока и заземляющими ножами:
а — вид спереди, б — боковой разрез
ной пояс, на котором размещены приводы выключателей и разъе-
динителей. Вверху по всей ширине камеры проходят световой кар-
низ, являющийся одновременно табло с надписью о назначении ка-
меры, крышкой расположенного за ним кабельного короба и
светильником для помещения.
На верхней двери размещают всю аппаратуру вторичной комму-
тации, а также клеммники, закрытые специальной дверцой. Выход
проводов вторичной коммутации от клеммника в кабельный канал
выполняется гибким проводом через патрубок, являющийся осью
вращения двери (ее петлей). Верхняя дверь камеры закрывается на
4*	99
замок с ключом и может быть открыта для обзора масляного вы-
ключателя без снятия напряжения, так как за ней имеется сетчатое
ограждение, закрытое па -ключ и сблокированное с приводами обоих
разъединителей.
Нижняя дверь у всех «камер, кроме камер шинных вводов с
трансформаторами напряжения или собственных нужд, закрыта па
замок и сблокирована с приводом шинного разъединителя. У камер
шинных вводов с трансформаторами напряжения или собственных
нужд нижняя дверь закрывается болтами.
Как и у камер КСО-2УМ, камеры КСО-266 и КСО-366 выпуска-
ют с различными типовыми схемами первичной и вторичной комму-
тации. Каждой схеме соответствует определенный каталожный
номер камеры. На рис. 68 приведены схемы и каталожные номера
КСО-266, которые больше всего используются в РУ 6—10 кв тяго-
вых подстанций.
Высота КСО-266 со сборными шинами 3085 мм (вместо 3160 мм
у КСО-2УМ). Ширина по фронту всех КСО-266 (кроме камер с ка-
таложными номерами №№ 17, 18, 19, 20 и 21) — 1000 мм вместо
1200 мм у КСО-2УМ. Ширина по фронту камер №№ 17, 18, 19, 20
и 21 — 500 мм.
На рис. 69 показано устройство камеры КСО-366 с выключате-
лем нагрузки.
§ 13. ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Заземляющие устройства выполняют с целью рабочего и защит-
ного заземления цепей и оборудования.
Назначение рабочего заземления — уменьшать опасность от
чрезмерного повышения напряжения, обеспечивать быстрое отклю-
чение поврежденных частей установки, а при использовании земли
в качестве рабочего привода — пропускать через землю рабочий
ток.
Назначение защитного заземления — защищать людей от опас-
ных напряжений, которые могут появиться на металлических час-
тях установки, нормально не находящихся под напряжением, вслед-
ствие нарушения изоляции.
Согласно ПУЭ, к частям, подлежащим заземлению, относятся:
металлические корпуса и кожухи электрических машин, трансфор-
маторов, аппаратов, приборов; вторичные обмотки измерительных
трансформаторов; приводы аппаратов; металлические конструкции,
на которых устанавливается электрооборудование; металлические
ограждения; металлические оболочки кабелей и другие металли-
ческие конструкции, связанные с установкой электрооборудования.
При нарушении изоляции и замыкания токоведущей части на
заземленную металлическую часть по заземляющему устройству
протекает ток замыкания на землю.
В установках с заземленной нейтралью замыкание на землю
равносильно однофазному короткому замыканию. Заземляющее
100
устройство должно обеспечить надежное отключение защитой пов-
режденных участков сети с минимальным временем отключения.
В установках с изолированной нейтралью ток замыкания на
землю обычно невелик и зависит в основном от емкости системы
относительно земли.
При прикосновении человека к металлической части электроус-
тановки, оказавшейся под напряжением вследствие нарушения изо-
ляции, через тело его может пройти ток, опасный для жизни. Смер-
тельным для человека считается ток величиной больше 0,1 а для
Рис. 70. Распределение потенциалов в земле вокруг еди-
ничного заземлителя
постоянного тока и 0,05 а для переменного тока. Действие электри-
ческого тока на человеческий организм зависит также от длитель-
ности и пути его прохождения. Сопротивление тела человека зави-
сит от его физического состояния, от условий окружающей среды,
качества контакта, а также от величины сопротивления заземляю-
щего устройства. Чем меньше сопротивление заземляющего уст-
ройства, тем меньше величина потенциала на металлических частях
установки и тем меньше величина тока, протекающего через тело
человека при его прикосновении к металлической части.
Ток замыкания на землю, протекая по земле, вызывает падение
напряжения вдоль своего пути. Наибольшая плотность тока наблю-
дается у заземлителя. По мере удаления от него вследствие ради-
ального растекания тока и увеличения сечения проводящего слоя
земли плотность тока быстро убывает. На расстоянии около 20 м от
одиночного электрода плотность тока практически можно принять
равной нулю. Наибольшую величину имеет переходное сопротивле-
ние заземлителя, т. е. место, где ток переходит из заземлителя в
землю, так как в этом месте ток проходит по наименьшему сече-
нию. По мере удаления от заземлителя сопротивление уменьшается.
Таким образом, по мере удаления от заземлителя падение на-
пряжения постепенно уменьшится до нуля (рис. 70).
Наибольший спад наблюдается вблизи от заземлителя.
101
Полное напряжение между заземлителем и бесконечно удален-
ной точкой земли равно
^пол — з,
где /3 — ток замыкания на землю; г3—сопротивление заземляюще-
го устройства.
Человек, коснувшийся заземленной металлической части, изоля-
ция которой от токоведущей части нарушена, попадает под раз-
Рис. 71. Распределение потенциалов в земле при несколь-
ких соединенных между собой заземлителях
ность потенциалов между заземленной металлической частью и той
точкой, в которой он находится. Эта разность потенциалов назы-
вается напряжением прикосновения иПр.
Ноги человека, проходящего по земле в зоне растекания тока
заземления, также окажутся под некоторой разностью потенциалов,
которая зависит от местонахождения человека и от длины шага.
Эта разность потенциалов называется шаговым напряжением иш.
Для уменьшения напряжения прикосновения и шагового напря-
жения на территории станций и подстанций устраивают контур
заземления, представляющий собой ряд заземлителей из стальных
труб или стержней, соединенных между собой стальными полоса-
ми на сварке. Расстояние между заземлителями определяется рас-
четом.
В этом случае потенциалы между заземлителями будут вырав-
нены и кривая будет более пологой в пределах контура. Вследствие
этого уменьшаются напряжение прикосновения и шаговое напря-
жение (рис. 71).
Сопротивление заземляющих устройств складывается из пере-
ходного сопротивления от заземлителей к земле и сопротивления
заземляющих проводов.
Величина сопротивления заземляющих устройств в зависимости
от характера установки в любое время года в соответствии с ПУЭ и
ПТЭиБ должна быть:
в электроустановках напряжением выше 1000 в с большими то-
ками замыкания на землю (более 500 а) —не более 0,5 ом\
102
в электроустановках напряжением выше 1000 в с малыми тока-
250
ми замыкания на землю (менее 500 а)—R3'^----------, но не более
1 Л	Л
10 ом.
Если заземляющее устройство одновременно используется для
электроустановок напряжением до 1000 в, то сопротивление зазем-
125
ляющего устройства R3 —— , но не более 4 ом (где R3 — сопро-
*3 О	Г	и
тивление заземляющего устройства, 13 — расчетный ток замыкания
на землю); в электроустанов-
ках напряжением до 1000 в —
не более 4 ом. Цифры 125 и
250 обозначают максимальные
значения напряжения прикос-
новения.
Заземлители могут быть
естественные и искусствен-
ные.
К естественным заземлите-
лям относятся металлические
конструкции зданий и соору-
жений, имеющие надежное сое-
динение с землей, металличе-
ские оболочки кабелей, проло-
женных в земле, водопровод-
ные трубы и другие трубопро-
воды, проложенные в земле за
исключением трубопроводов
горючих жидкостей и горючих
Рис. 72. Система заземления подстан-
ции:
1 — соединительные полосы заземлителей
(внешний контур заземления), 2 — зазем-
лители, 3 — внутренний контур, 4 — ответ-
вления для присоединения кожухов обору-
дования, 5 — соединение внутреннего кон-
тура заземления с внешним
газов.
Если сопротивление зазем-
ляющего устройства, в котором
использованы естественные за-
землители, удовлетворяет нор-
мам, то разрешается применять
их в качестве единственных за-
землителей. Однако в сетях с большими токами замыкания на зем-
лю (более 500 а) в случае применения естественных заземлителей
должны быть выполнены искусственные заземляющие устройства
с сопротивлением не более 1 ом.
Оболочки кабелей могут служить естественными заземлителя-
ми лишь при числе кабелей не менее двух.
В качестве искусственных заземлителей применяют стальные
трубы (рис. 72) с толщиной стенок не менее 3,5 мм, угловая сталь
или стальные стержни диаметром не менее 6 мм, длиной 2,5 м, ко-
торые забиваются вертикально в землю на глубину 0,7 м от поверх-
ности земли до верхнего края трубы или стержня. Заземлители
соединяются между собой стальными полосами толщиной не менее
4 мм и сечением не менее 48 мм2 или круглым стальным проводни-
103
ком диаметром не менее 6 мм. Соединения выполняются на сварке.
В установках с малыми токами замыкания на землю сечение зазем-
ляющих проводников должны быть не менее 7з сечения фазных про-
водников.
Кроме заземляющего устройства, прокладываемого в земле,
внутри здания подстанций прокладывается внутренний контур за-
земления, к которому присоединяются заземляемые корпуса и ко-
жухи оборудования и аппаратуры, металлические конструкции
и т. д. Внутренний контур не менее чем в двух местах должен быть
соединен с внешним контуром, проложенным в земле.
Внутренний контур прокладывают по стенам и другим опорным
конструкциям и выполняют из плоских стальных шин толщиной
3 мм и сечением не менее 24 мм2 или круглой стальной шиной диа-
метром не менее 5 мм.
Открыто проложенные заземляющие проводники, а также все
конструкции, провода и полосы сети заземления должны быть окра-
шены в черный цвет. Разрешается окраска и в иные цвета в соот-
ветствии с оформлением помещений, но при этом в местах присое-
динений и ответвлений они должны иметь не менее двух полос чер-
ного цвета на расстоянии 150 мм друг от друга.
Присоединение заземляющих проводов <к заземлителям и соеди-
нение их между собой осуществляется только сваркой, а присоеди-
нение к корпусам и кожухам оборудования и аппаратуры и к 'ме-
таллическим конструкциям — с помощью болтов или сваркой. Мес-
та болтовых соединений должны быть хорошо зачищены и слегка
смазаны вазелином.
К каждому заземляемому элементу должен прокладываться от
магистрали или заземлителя отдельный заземляющий проводник.
Последовательное включение заземляемых элементов в заземляю-
щий проводник не разрешается.
Осмотр надземной части заземляющих устройств производится
одновременно с осмотром оборудования, но не реже одного раза
в год. Измерение сопротивления заземляющих устройств и проверка
наличия цепи заземления выборочным вскрытием отдельных эле-
ментов заземляющего устройства, с проверкой качества присоеди-
нения к заземляющему устройству оборудования, конструкций и
т. д. производится не реже одного раза в три года. Измерение со-
противления заземляющих устройств производится в периоды наи-
меньшей проводимости: один год — летом — при наибольшем про-
сыхании почвы, другой год — зимой — при наибольшем промерза-
нии почвы.
Контрольные вопросы
1.	Каково назначение кабелей, шин и изоляторов?
2.	Какие применяют разъединители и приводы к разъединителям? Какова
их конструкция?
3.	Как гасится дуга в баковых и горшковых масляных выключателях?
4.	Какие приводы применяют для масляных выключателей?
5.	Как устроены высоковольтные предохранители?
6.	Каково назначение измерительных трансформаторов?
7.	Что такое шаговое напряжение и напряжение прикосновения?
8.	Поясните принцип устройства защитного заземления.
ГЛАВА III
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
§ 14. НАЗНАЧЕНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И ТРЕБОВАНИЯ,
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НЕЙ
Назначение релейной защиты состоит в том, чтобы реагировать
на повреждение или ненормальные и опасные режимы работы от-
дельных элементов системы и в зависимости от характера повреж-
дения и условий эксплуатации производить либо отключение по-
врежденного элемента, либо сигнализацию о нарушении нормаль-
ного режима его работы.
Рис. 73. Схема защиты в простейшей цепи со ступенчатой .выдержкой вре-
мени
Защиту настраивают на некоторое предельно допустимое зна-
чение величины, характеризующей работу защищаемого элемента.
Это значение называется уставкой защиты.
К релейной защите предъявляют следующие основные требова-
ния.
Селективность. Селективностью или избирательностью за-
щиты называется способность защиты реагировать на повреждение
только защищаемого элемента. Все остальные неповрежденные
элементы системы должны остаться включенными.
Если в системе селективность защит от коротких замыканий не
может быть обеспечена путем выбора различных токовых уставок,
то она достигается созданием выдержек времени, увеличивающих-
ся по мере приближения к источнику питания. Рис. 73 поясняет се-
лективное действие защиты в простейшей цепи со ступенчатой вы-
держкой времени. В случае короткого замыкания в точке Ki вы-
ключатель 6 отключается раньше, чем выключатель 5, имеющий
выдержку времени 0,7 сек, поэтому вся остальная система остает-
ся в работе. В случае короткого замыкания в точке К2 должен от-
ключиться выключатель 5 и вся система до выключателя 5 остает-
ся в работе.
105
Выдержка времени устанавливается ступенями с возрастанием
от конечного потребителя к источнику питания. Ступень выдерж-
ки времени обычно берется равной 0,5—0,7 сек в зависимости от
применяемых реле.
В более сложных сетях (например, с параллельным или двух-
сторонним питанием) селективность не может быть обеспечена вы-
держками времени. В таких случаях применяются специальные ре-
ле и схемы защиты.
Быстродействие. Быстрое отключение поврежденного
элемента системы уменьшает размер разрушений и влияние пони-
жения напряжения на потребителей.
Масляные выключатели ВМГ-133 имеют собственное время от-
ключения 0,1—0,15 сек, а максимальные токовые реле — 0,03—
0,05 сек. Таким образом, общее время отключения составит
0,13—0,2 сек. Однако требование быстродействия обычно противо-
речит требованию селективности и при выборе защиты приходится
поступиться каким-либо из этих двух требований, руководствуясь
тем, что имеет большее значение для данной системы.
Чувствительность. Под чувствительностью понимается
способность защиты реагировать на повреждение данного вида в
любой точке защищаемого участка. Вместе с тем защита не долж-
на срабатывать при нормальных режимах (например, при толчках
рабочих токов). Защита должна реагировать на повреждения или
нарушения нормального режима работы в самой начальной ста-
дии, предотвращая тем самым тяжелые последствия этих нару-
шений.
Надежность. Защита должна во всех случаях действовать
точно и безотказно. Отсутствие надежности может привести к ава-
рии вследствие несвоевременного отключения поврежденного эле-
мента. Надежность достигается простотой схемы, использованием
минимально возможного количества реле и контактов, качеством
монтажа применяемой аппаратуры, правильной наладкой и экс-
плуатацией защиты.
§ 15. РЕЛЕ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СХЕМАХ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
Реле — это автоматические приборы, 'которые воспринимают из-
менение режима работы электроустановки и приводят в действие
схему ее отключения или сигнализацию о неисправностях.
Реле, выполняющие эти функции в схемах защиты, являются
основными. Применяются также вспомогательные реле, которые
служат для создания выдержки времени, воздействия на выключа-
тели и сигналы, размножения контактов, регистрации действия
защиты и т. д.
Реле состоит из воспринимающего и исполнительного органов.
Воспринимающий орган воспринимает изменение той физической
величины (тока, мощности, напряжения и т. д.), на которое оно ре-
агирует. Исполнительный орган производит действие по отключе-
106
нию защищаемого элемента, включению резерва, подаче сигнала
и т. д.
Реле классифицируются по следующим признакам:
по принципу действия — электромагнитные, индукционные,
электродинамические, тепловые, пневматические;
по характеру физической величины, на которую реагирует вос-
принимающий орган, — тока, напряжения, мощности и т. д.;
по способу включения воспринимающего органа — первичные,
воспринимающий орган которых включен непосредственно в цепь
защищаемого элемента, и вторичные, воспринимающий орган ко-
торых включен в цепь защищаемого элемента через’ измерительные
трансформаторы тока или напряжения;
по способу воздействия исполнительного органа — прямого дей-
ствия, исполнительный орган которых непосредственно механиче-
ски действует на отключающий механизм выключателя, и косвен-
ного действия, исполнительный орган которых замыкает цепь опе-
ративного тока отключающего устройства;
по характеру изменения физической величины — максимальные,
у которых воспринимающий орган реагирует на возрастание фи-
зической величины сверх заданной, минимальные, у которых вос-
принимающий орган реагирует на снижение физической величины,
а также направленные, реагирующие на изменение направления
физической величины.
Мощность, потребляемая воспринимающими органами реле,
должна быть минимальной. Особенно это относится к реле, при-
соединяемым к измерительным трансформаторам, так как класс
точности измерительных трансформаторов зависит от величины
присоединяемой нагрузки.
Чувствительность и качество реле определяются коэффициенто?у1
возврата. Коэффициент возврата для максимальных реле отли-
чается от коэффициента возврата минимальных реле.
Для максимальных реле коэффициентом возврата называют от-
ношение максимального значения соответствующей величины, при
котором реле возвращается после срабатывания в свое первона-
чальное положение, к минимальному значению этой величины, при
котором реле срабатывает. Для реле максимального тока, напри-
мер, коэффициент возврата Кв будет равен отношению тока воз-
врата /Вр, т. е. тока, при котором реле возвращается в исходное
положение (например, размыкает контакты), к току срабатывания
Л:р.р, т. е.
Для минимальных реле коэффициент возврата представляет со-
бой отношение минимального значения соответствующей электри-
ческой величины, при котором реле возвращается после срабаты-
вания в свое первоначальное положение, к максимальному значе-
нию этой электрической величины, при котором реле срабатывает.
107
Для реле минимального напряжения, например, коэффициент воз-
врата Кв будет равен отношению напряжения возврата ивр, при
котором реле возвращается в ‘первоначальное -положение после
срабатывания, к напряжению срабатывания иСр.р, при котором ре-
ле срабатывает
Кв = ^.
^ср.р
Коэффициент возврата как для максимальных, так и для мини-
мальных реле должен быть по возможности близким к единице.
Для максимальных реле коэффициент возврата всегда меньше еди-
ницы и обычно находится в пределах 0,75—0,95, а для минималь-
ных реле — больше единицы и обычно находится в пределах
1,3—1,1.
Величина коэффициента возврата определяется трением в по-
движных частях реле, явлением гистерезиса, различием в законах
изменения действующих и противодействующих сил при работе
реле.
Реле защиты различаются также своими характеристиками,
представляющими собой зависимость времени срабатывания от из-
менения физической величины, на которую реле реагирует.
Различают реле:
с зависимой характеристикой—-время срабатывания зависит от
значения физической величины, на которую реле реагирует;
с ограниченно зависимой характеристикой — в начальной зоне
имеет место зависимая характеристика, а затем время срабатыва-
ния перестает зависеть от значения контролируемой физической
величины;
с независимой характеристикой — время срабатывания опреде-
ляется собственным временем реле и не зависит от значения кон-
тролируемой физической величины;
ограниченно зависимая с отсечкой — сначала имеет место огра-
ниченно зависимая характеристика, но по достижении контроли-
руемой физической величиной определенного значения выдержка
времени резко' уменьшается до минимального значения.
Характеристика работы схемы релейной защиты определяется
характеристикой примененных реле. Может быть еще схема защи-
ты с независимой выдержкой времени. Эта схема состоит из неза-
висимых (мгновенных) реле с добавлением специального реле вре-
мени для создания дополнительной выдержки времени.
Принцип действия электромагнитных реле заключается в том,
что магнитное поле, создаваемое неподвижным электромагнитом,
воздействует на подвижный стальной якорь. По конструктивному
выполнению различают следующие типы электромагнитных реле:
клапанные (с притягивающимся якорем), с поворотным якорем,
плунжерные (с втягивающимся якорем).
В схемах защиты применяют вторичные электромагнитные то-
ковые реле прямого действия РТВ и РТМ и вторичные реле косвен-
ного действия ЭТ-520 или РТ-40.
108
Плунжерное реле РТВ (реле токовое с временем) имеет огра-
ниченно зависимую характеристику. Это реле встраивается в при-
вод выключателя и называется встроенным (рис. 74).
Обмотка реле РТВ включается в цепь вторичной обмотки транс-
форматора тока. Когда ток в обмотке реле становится равным то-
ку срабатывания или превысит его, сердечник 7 притягивается к
Рис. 74. Реле РТВ:
/ — поворотный переключатель, 2 — отключающий валик, 3, 10 — рычаги, 4 — неподвижный
полюс, 5 — ударник, 6 — обмотка реле, 7 — сердечник, 8 — кожух часового механизма, 9 —
часовой механизм, // — пластина, Г2 — установочный винт, 13 — тяга, 14 — спиральная пру-
жина, 15 — стопорное кольцо
неподвижному полюсу 4 и усилие, возникающее *на сердечнике,
передается через пружину 14 на ударник 5. Пружина выбирается
такой, чтобы при токе, меньшем 3-кратной величины тока срабаты-
вания, она не сжималась и действовала как жесткая связь.
Ударник двигается вверх медленно, так как часовой механизм
8 не позволяет ему подняться мгновенно.
По окончании работы часового механизма он перестает удер-
живать сердечник, вследствие чего ударник ударяет по рычагу 3
отключающего валика 2 привода и производит отключение выклю-
чателя.
109
Скорость движения сердечника с ударником до расцепления с
часовым механизмом зависит от величины тока. С увеличением
тока выдержка времени уменьшается.
При токе, равном примерно 3-кратному току срабатывания,
сердечник, сжимая пружину, втягивается мгновенно. Отключение
происходит с выдержкой времени, уже не зависящей от тока. Та-
ким образом, получается ограниченно зависимая характеристика
(рис. 75).
Рис. 75. Ограниченно зависимая характе-
ристика реле
К вторичной овмот-
ке трансформатора,
токи
Рис. 76. Схема пере-
ключателя числа вит-
ков обмотки РТВ:
/ — контактная щетка,
2 — обмотка, 3 — непод-
вижные контакты, 4 —
контактная шинка
Изменение выдержки времени производится рычагом 10 (см.
рис. 74), который при помощи лластины И связан с установочным
винтом 12. Изменение величины тока срабатывания производится
при помощи поворотного переключателя 1 путем включения того
или иного количества витков обмотки реле. Схема переключателя
дана на рис. 76.
Реле максимального тока мгновенного действия РТМ, как и ре-
ле РТВ, является вторичным реле прямого действия и отличается
от РТВ отсутствием часового механизма.
Реле ЭТ-520 представляет собой вторичное реле косвенного дей'
ствия (рис. 77).
Обмотка реле 2 включается в цепь вторичной обмотки транс-
форматора тока с помощью клемм 9. При параллельном соедине-
нии обмоток ток срабатывания реле увеличивается в два раза по
сравнению с последовательным соединением.
Ток, протекающий по обмоткам, создает в магнитопроводе маг-
нитный поток, который стремится повернуть якорь 8' и притянуть
его к полюсам магнитопровода. Повороту якоря противодействует
пружина 3.
110
Когда ток, протекающий по обмоткам реле, станет равным или
больше тока срабатывания, создаваемый им момент вращения яко-
ря 8 станет больше противодействующего момента пружины 3,
Рис. 77. Реле максимального тока ЭТ-520:
1 — магнитопровод, 2 — обмотки, 3 — спиральная противодействующая пружина, 4 — шкала
уставок, 5 — указатель, 6 — подвижный контактный мостик, 7 — неподвижные контакты, 8 —
якорь, 9 — клеммы
якорь повернется в сторону полюса и контактный мостик 6 через
контакты 7 замкнет цепь отключающей катушки привода выклю-
чателя. Как только вы-^^
ключатель отключится/
прекратится протекание
тока по обмоткам реле и
пружина 3 повернет кон-
тактный мостик в исход-
ное положение. Измене-
нием натяжения пружины
3 посредством передви-
жения указателя 5 по
шкале 4 меняется ток сра-
батывания (уставка) ре-
ле. Весь механизм реле
монтируют на пластмассо-
вом основании и закрыва-
ют крышкой со стеклян-
kp.p
Vtp—'—1—1—1—•—
Рис. 78. Характеристика реле мгновенного
действия
ным окном для шкалы.
Реле ЭТ-520 имеет характеристику мгновенного действия
(рис. 78). Собственное время срабатывания составляет 0,02—
0,04 сек.
111
Применяется несколько модификаций реле ЭТ-520, которые от-
личаются друг от друга количеством и положением контактов.
Обозначения типов различаются последней цифрой типового номе-
ра, например: ЭТ-521 —с одним замыкающим контактом, ЭТ-523—
с одним замыкающим и одним размыкающим контактами.
Электромагнитные реле напряжения ЭН-520 устроены и рабо-
тают по тому же принципу, что и реле ЭТ-520.
Если реле ЭТ имеет обмотки с небольшим числом витков из
провода относительно большого сечения, то у реле ЭН обмотки
имеют большое число витков из провода значительно меньшего
сечения. Принцип обозначения — тот же, что .и у реле ЭТ-520.
В настоящее время, вместо реле ЭТ-520 и ЭН-520 промышлен-
ность выпускает единую серию электромагнитных токовых реле
РТ-40 и реле напряжения РН-50. Реле РТ-40 и РН-50 по принципу
действия и характеристике такие же, как ЭТ-520 и ЭН-520 и отли-
чаются от них только конструктивно. У реле РТ-40 и РН-50 два
контакта: один замыкающий и один размыкающий.
Наибольшее применение на тяговых подстанциях получили ин-
дукционные токовые реле РТ-80 (ИТ-80) и индукционные реле на-
правления мощности РБМ-170 (ИМБ-170).
Реле РТ-80 (рис. 79, а) состоит из двух элементов: индукцион-
ного и электромагнитного.
Индукционный элемент реле состоит из магнитопровода 1 и
алюминиевого диска <3, который вращается в подшипниках рамки
12. При протекании по обмотке реле 22 тока, равного 20—30% то-
ка срабатывания, диск начинает вращаться под действием усилия
(рис. 79, б) создаваемого вращающим моментом, возникающим
от взаимодействия магнитного потока электромагнита и токов, ин-
дуктированных в диске. Для создания вращающего момента необ-
ходимо иметь два магнитных потока, сдвинутых пространственно
и по фазе. Эти потоки создаются путем расщепления полюсов эле-
ктромагнита на две части и насаживания на одну из них коротко-
замкнутого витка 2 в виде медного кольца.
Однако реле не замкнет контакты, так как рамка 12 оттянута
пружиной 6 в крайнее положение и червяк //на оси диска не бу-
дет сцеплен с зубчатым сектором 10.
При вращении диска на него начинает действовать усилие F2,
создаваемое тормозным постоянным магнитом 9. При увеличении
тока в обмотке реле до величины тока срабатывания суммарное
усилие Ei + Fs превысит усилие пружины б, диск 8 вместе с рам-
кой 12 повернутся вокруг оси 0—0 и червяк И придет в зацепление
с зубчатым сектором 10. Сектор 10 начинает подниматься вверх,
своим выступающим рычагохМ упирается в скобу 14 якоря 19 и так-
же поднимает ее вверх, прижимая друг к другу контакты 16. При
этом воздушный зазор с правой стороны между якорем 19 и маг-
нитопроводом 1 уменьшается, вследствие чего якорь мгновенно
притягивается к магнитопроводу, надежно замыкая контакты 16
скобой 14. Стальная скоба 5, притягиваясь к электромагниту, уси-
ливает зацепление сектора с червяком.
112
Время срабатывания реле зависит от скорости вращения диска
и от начального положения сектора 10. Скорость вращения диска
тем больше, чем больше ток, протекающий по обмотке реле 22. От
скорости вращения диска зависит скорость подъема сектора и,
следовательно, время срабатывания реле. Зависимость времени
Рис. 79. Устройство индукционного токового реле РТ-80:
а — конструктивное исполнение, б — расположение элементов реле и силы, действующие на
диск; / — магнитопровод, 2 — короткозамкнутые витки, 3 — ограничивающая гайка, 4 — упор-
ный впит, 5 — стальная скоба, 6 — пружина, 7 — регулировочный винт, Я — алюминиевый
диск, ^ — постоянный магнит, 10 — зубчатый сектор, 11— червяк, /2 — рамка, 13 — упор сек-
тора. /-/ — скоба коромысла, /5 — зажимы обмотки, 16 — оперативные контакты реле, 17 —
регулировочный винт, 13—винт уставки тока отсечки, 19 — якорь, 20 — контактная колод-
ка, 21 — контактные винты, 22 — обмотка
срабатывания от начального положения сектора определяется
углом поворота сектора. Начальное положение сектора -регулирует-
ся при помощи винта 17, перемещающего упор сектора 13 вверх
или вниз вдоль шкалы выдержки времени.
Однако зависимость времени срабатывания реле от величины
протекающего по обмотке тока сохраняется лишь до 6—8-кратного
ИЗ
тока срабатывания. При большем токе происходит насыщение маг-
нитопровода, вследствие чего магнитный поток остается неизмен-
ным и реле работает с одной и той же выдержкой времени, т. е. в
независимой части характеристики.
Электромагнитный элемент, представляющий собой токовое
мгновенное реле, состоит из якоря 19 с коромыслом и скобой /4,
с помощью которой замыкаются кон-
такты 16, регулировочного винта 18 и
магнитопровода 1. Магнитопровод 1,
обмотка 22, контакты 16 и механиче-
ский указатель срабатывания явля-
ются общими для обоих элементов
реле.
При токах в реле, превышающих в
2—8 раз ток срабатывания, якорь элек-
тромагнитного элемента притянется к
магнитопроводу и реле срабатывает
без выдержки времени.
Указанное действие электромагнит-
ного реле называется токовой отсеч-
кой.
Рис. 80. Характеристика реле РТ-80 (ИТ-80)
Рис. 81. Устройство и принцип
действия реле направления
мощности РБМ-170
(ИМБ-170):
/ — стальной сердечник, 2 — ось,
3 — возвратная спиральная пружи-
на, 4 — подшипник, 5 — конец оси,
6 — неподвижный контакт, 7 — кон-
тактный мостик, 8 — алюминиевый
ротор (барабан), 9 — ось, 10 — под-
пятник, 11 — магнптопровод, 12 —
токовая обмотка, 13 — обмотки на-
пряжения, 14—17 — полюсы
Ток срабатывания индукционного и электромагнитного элемен-
тов реле регулируется изменением числа витков обмотки реле пу-
тем перестановки контактных винтов 21 на контактной колодке 22.
Кроме того, ток срабатывания токовой отсечки можно регулиро-
вать в широких пределах винтом 18, изменяя воздушный зазор
между якорем 19 и магнитопроводом 1.
Реле РТ отличается от ранее выпускавшихся реле ИТ несколь-
ко измененной конструкцией узла отсечки, обеспечивающей боль-
шую стабильность установки отсечки. В подвижной системе реле
РТ в качестве опор применены миниатюрные радиально-упорные
шарикоподшипники, чем достигается уменьшение трения и износа.
114
На рис. 80 представлена характеристика реле РТ-80 (ИТ-80).
Реле РТ-80 (ИТ-80) выпускают в следующих исполнениях:
реле РТ-81 (ИТ-81) и РТ-82 (ИТ-82) с одним замыкающим
(или размыкающим) контактом;
реле РТ-83 (ИТ-83) и РТ-84 (ИТ-84) с отдельными замыкаю-
щими контактами для индукционного и электромагнитного эле-
мента;
реле РТ-85 (ИТ-85) и РТ-86 (ИТ-86), имеющие усиленные (до
150 а при переменном токе) замыкающий и размыкающий контак-
ты с общей точкой. Контакты переключают цепь без разрыва. Ре-
ле РТ-86 имеет еще сигнальные контакты.
Индукционные реле направления мощности применяют в схе-
мах направленных защит, реагирующих на изменение направления
электроэнергии. В настоящее время применяют однофазные реле
направления мощности РБМ-170 (ИМБ-170).
Реле РБМ-170 (ИМБ-170) состоит из замкнутого стального
магнитопровода 11 (рис. 81) с четырьмя полюсами, на котором рас-
положены две обмотки. На двух противоположных полюсах 15 и 17
располагается токовая обмотка 12, подключаемая к вторичной об-
мотке трансформатора тока. Обмотка напряжения 13, состоящая
из четырех секций, располагается на ярме и подключается к вто-
ричной обмотке трансформатора напряжения. Магнитные потоки,
создаваемые токовой обмоткой Ф\ и обмоткой напряжения Ф2 сдви-
нуты друг относительно друга на 90°.
Между полюсами расположен стальной сердечник 1 и алюми-
ниевый ротор (барабан) 8, укрепленный на оси 9. На этой же оси
укреплен подвижный контактный мостик, который при срабатыва-
нии замыкает неподвижные контакты 6. Возврат реле в исход-
ное положение осуществляется спиральной пружиной 3. Магнитные
потоки Ф1 и Ф2 взаимодействуют с индуктированными ими токами
в стенках ротора (бараба,н) и создают в роторе вращающий мо-
мент, пропорциональный мощности.
Если вращающий момент пропорционален величине активной
мощности, то такое реле называют реле активной мощности или
косинусным
Мвр = &7p£7pCos фр,
где Л4пр — вращающий момент; /р — ток; Up— напряжение, под-
водимое к реле; фр — угол сдвига фаз между током и напряжени-
ем; k — коэффициент пропорциональности.
Если вращающий момент пропорционален реактивной мощно-
сти, то такое реле называется реле реактивной мощности или си-
нусным
А1Вр = kJ-pU-p sin фр.
Наиболее широкое применение получили смешанные реле, у ко-
торых вращающий момент имеет следующие выражения:
Л4вр = klpU^ cos (фр + а)
или
Мвр = klpUp sin (фр + а),
115
8
10
Рис. 82. Схема
конструкции указательного ре-
ле ЭС-21 (бленкер):
1 — сердечник, 2 — обмотка, 3 и 4 — контакты. 5 —
рычажок возврата флажка, 6 — окошко, 7 — крышка
реле, 8 — флажок, 9 - якорь, 10 — пружина, 11 —
магнитопровод
где а — угол между напряжением и током в обмотке напряжения.
В схемах защиты применяются косинусные реле с углом а, рав-
ным 30 или 45°.
При изменении направления мощности угол фр изменяется, что
вызывает изменение знака косинуса и, следовательно, изменение
направления вращающего момента. От величины угла фр зависит
также величина вращающего момента. При а=45° и фг = 45с>
cos 90°=0, вращающий момент Л1Вр = 0. При фр='135° и 315° Мвр
достигает максимального значения.
Реле направления мощности характеризуется чувствитель-
ностью, определяемой наименьшей величиной мощности, при кото-
рой срабатывает реле, и
угловой характеристикой,
которая показывает рабо-
чую и нерабочую зоны
реле.
В качестве вспомога-
тельных в схемах защиты
используются указатель-
ные и промежуточные ре-
ле и реле времени.
На рис. 82 показана
конструкция указательно-
го реле ЭС-21 (бленкера).
При протекании тока по
обмотке 2 якорь 9 притя-
гивается к сердечнику 1 и
освобождает флажок 5,
который опускается вниз
и становится виден через
окошко 6. Одновременно
замыкаются контакты 3 и
4. Возврат флажка в ис-
ходное положение осу-
ществляется вручную ры-
чажком 5.
Имеется серия указательных реле (бленкеров) РУ-21, у кото-
рых вместо опускающегося вниз флажка имеется поворотный диск,
разделенный на секторы. Секторы диска через один окрашиваются
в белый цвет. При срабатывании реле диск поворачивается, и окра-
шенные в белый цвет секторы его оказываются против секторных
отверстий в неподвижном диске.
Различают указательные реле последовательного или парал-
лельного включения. Реле последовательного включения бывают
на разный номинальный ток срабатывания в диапазоне от 0,01 до
4 а, а реле параллельного включения—на разную величину номи-
нального напряжения в диапазоне от 12 до 220 в. Величина номи-
нального тока или номинального напряжения реле указывается в
знаменателе цифровой части обозначения типа реле.
116
Указательные реле могут применяться для фиксирования от*
ключения выключателя от защиты и для подачи с помощью кон*
тактной системы светового и звукового сигналов.
Реле времени служит для создания выдержки времени действия
защиты, независимой от величины протекающего в защищаемой
цепи тока. Наибольшее распространение в схемах защиты получи-
ли реле ЭВ. Эти реле изготовляются для постоянного (ЭВ-122,
ЭВ-132) и переменного (ЭВ-222, ЭВ-232) токов.
При протекании тока по обмотке 24 (рис. 83) сердечник 22 втя-
гивается, палец 16 теряет упор и зубчатый сектор 12 под действием
Рис. 83. Устройство реле времени ЭВ-122:
/ п 15 — промежуточные шестерни, 2 — анкерное колесо, 3 — передающая шестерня, -/—ве-
дущая шестерня, 5 — фрикционное сцепление, 6 — скоба для изменения натяжения пру-
жины, 7 — ведущая пружина, 8 — шкала, 9 — неподвижной контакт, 10 — подвижный контакт.
// — шестерня, 12 — зубчатый сектор, 13 — анкерная скоба, 14 — грузики, 16 — палец. 17 —
подвижной контакт мгновенного действия, 18 — поводок, 19 п 20 — неподвижные контакты
мгновенного действия, 21 — возвратная пружина, 22 — сердечник, 23 — магнитопровод, 24 —
обмотка
пружины 7 начинает вращаться по часовой стрелке, вследствие че-
го шестерня 11 с осью и подвижным контактом 10 начнут вращать-
ся против часовой стрелки, пока контакты 10 и 9 замкнутся. Ось с
шестерней 11 фрикционной передачей 5 связана с часовым меха-
низмом (детали 1—4 и 13—15), с помощью которого обеспечивает-
ся выдержка времени. Если ток в обмотке прекратится, а контак-
ты 10 и 9 еще и не замкнутся, происходит полное расцепление
шестерни 11 с шестерней 4 и система мгновенно возвращается в
исходное положение. У этого реле могут быть использованы кон-
такты мгновенного действия 17, 19 и 20, которые замыкаются по-
водком 18, как только сердечник 22 втянется в электромагнит.
Регулирование времени срабатывания реле осуществляется измене-
нием расстояния между подвижным 10 и неподвижным 9 контак-
тами. Для этого колодку, на которой укреплен неподвижный кон-
такт 9, следует переместить по шкале 8 на определенное деление.
Шкала градуирована в секундах. Максимальная выдержка време-
117
ни, создаваемая реле ЭВ, — 9 сек. Мощность, потребляемая катуш-
кой реле постоянного тока, — 30 вт, а катушкой переменного то-
ка — 70 ва.
Промежуточные реле применяются при необходимости увели-
чения разрыв-ной мощности отключения контактов или увеличения
их числа.
Промежуточные реле изготовляют на номинальные напряжения
24, 48, НО и 220 в постоянного тока и 127, 220 и 380 в переменно-
го тока.
Рис. 84. Устройство промежуточных реле
РП-23, РП-24, РП-25, РП-26:
/ — магнитопровод, 2 — обмотка, 3 — кожух, 4 —
регулировочная пластина, 5 — цоколь, 6 — воз-
вратная пружина, 7 — подвижная контактная си-
стема, 8 — неподвижный контакт, 9 — упор, 10 —
хвостовик якоря, 11 — ограничитель хода, 12 —
якорь
Рис. 85. Схема внутренних соеди-
нений реле РП-341:
Т — трансформатор, В — выпрямитель,
Р — обмотка реле, 1Р — силовой кон-
такт на 150 а, 2Р, ЗР и 4Р — контакты
реле; 1—14 — зажимы реле
Существует большое количество разных типов промежуточных
реле. Наиболее распространены в схемах защиты реле ЭП-100,
РП-23, РП-24, работающие на оперативном постоянном токе, и
РП-25, РП-26, работающие на оперативном переменном токе. Ре-
ле РП-24 и РП-26 имеют встроенные указатели срабатывания.
На рис. 84 показано реле РП. В схемах защиты на оператив-
ном переменном токе применяются также промежуточные реле
РП-341, имеющие усиленные контакты, рассчитанные на ток до
150 а и предназначенные для шунтирования и дешунтирования от-
ключающих электромагнитов выключателей. На рис. 85 приведена
схема внутренних соединений реле РП-341. Оно выполнено таким
образом, что сначала замыкается контакт 4Р, а затем размыкает-
ся контакт 1Р. Вторичная обмотка трансформатора тока вклю-
чается через зажимы 8—14 последовательно с обмоткой насыщаю-
щегося трансформатора Т. Через обмотку выходного реле Р ток
118
потечет, когда пусковое токовое реле замкнет свои контакты, под-
ключенные к зажимам 11—13. Если пусковое токовое реле имеет
размыкающие контакты, то они подключаются к зажимам 7—9, а
зажимы 11—13 закорачиваются. В этом случае по обмотке реле
потечет ток при размыкании контактов пускового реле.
В схемах релейной защиты применяются также реле переменно-
го тока, работающие на индукционном принципе. Действие этих
реле основано на взаимодействии между переменными магнитными
потоками электромагнитов и токами, индуктированными этими по-
токами в подвижном диске или барабане.
§ 16.	ОПЕРАТИВНЫЙ ТОК
Оперативным током называется ток, при помощи которого осу-
ществляется дистанционное включение и отключение выключате-
лей, отключение от защиты, работа сигнализации и автоматики.
Источники оперативного тока должны быть очень надежными и
обеспечивать необходимую величину напряжения и тока. В устрой-
ствах защиты требования к надежности источника оперативного
тока еще больше повышаются, так как нарушение питания опера-
тивным током может вызвать отказ в работе защиты, что может
привести к развитию аварии и нарушению работы энергосистемы.
В качестве оперативного тока в устройствах защиты может
быть использован постоянный и переменный токи.
Источниками оперативного постоянного тока обычно служат
аккумуляторные батареи с зарядными устройствами. В качестве
стандартных приняты напряжения оперативного постоянного тока
24, 48, 110 и 220 в. Питание цепей оперативным током осущест-
вляется таким образом, чтобы повреждение на каком-либо участке
сети не отразилось на работе других участков.
Аккумуляторные батареи являются надежным источником пи-
тания оперативных цепей. Однако они дороги и неудобны в экс-
плуатации. Наличие аккумуляторной батареи вызывает, кроме то-
го, увеличение строительного объема подстанции, а следовательно,
и стоимости строительства.
В настоящее время широкое распространение получило питание
оперативных цепей переменным током, а также использование бло-
ков питания, которые обеспечивают питание оперативных цепей
выпрямленным током во всех режимах работы подстанций — от
холостого хода до короткого замыкания.
Основным источником оперативного переменного тока являют-
ся трансформаторы тока. При правильном выборе трансформатора
тока, ток, протекающий по вторичной обмотке при коротком замы-
кании в первичной цепи, обеспечивает отключение выключателя.
Трансформаторы напряжения не могут служить источником опе-
ративного тока, так как при коротких замыканиях напряжение
снижается и может оказаться недостаточным для отключения вы-
ключателя.
119
Трансформаторы напряжения могут служить источниками опе-
ративного тока в тех случаях, когда нарушение нормального ре-
жима работы в электрической установке не вызывает понижения
напряжения, например при однофазном замыкании на землю в се-
ти с изолированной нейтралью, когда ток замыкания мал.
При использовании трансформатора тока в качестве источника
оперативного переменного тока необходимо исключить возмож-
ность разрыва цепи вторичной обмотки трансформатора, так как
это может привести к выходу его из строя.
// 12'13 /4
Рис. 86. Принципиальная схема блока питания БПТ-1002:
ТТ — насыщающийся трансформатор, Ш1 — первичная обмотка, w2 — вторичная обмогка,
Др — дроссель, В — выпрямительный мост из кремниевых вентилей, С — емкость; 1—10 —
клеммы входа, 11-14 — клеммы выхода, I—V — первичные обмотки
Для обеспечения надежного питания обычно применяются бло-
ки питания БПТ и БПН в комплексе. При достаточно больших то-
ках короткого замыкания питание оперативных цепей обеспечи-
вается блоком питания БПТ, который включается на вторичные
обмотки трансформаторов тока.
При небольших токах короткого замыкания питание оператив-
ных цепей обеспечивается блоком питания БПН, который вклю-
чается на вторичную обмотку трансформатора напряжения или на
шины собственных нужд переменного тока 220 в. Выходы блоков
БПТ и БПН включаются параллельно.
Существует несколько типов блоков питания, например:
1)	БПТ-100 и БПТ-100 для питания нагрузки мощностью не
более 240 вт\
2)	БП-10 и БП-1-57, у которых цепи, подключаемые к транс-
форматорам тока и напряжения, смонтированы вместе в одном ап-
120
парате. Блок БП-10 предназначен для питания нагрузки мощ-
ностью не более 40 вт, а БП-1-57 — не более 550 вт\
3)	БПТ-1001 и БПН-1001 на мощность 500—1200 вт в кратко-
временном режиме;
4)	БПТ-1002 и БПН-1002 на мощность 800—1500 вт в кратко-
временном режиме.
Рис. 87. Принципиальная схема блока питания БПН-1002:
TH — промежуточный трансформатор напряжения, W\ и w/' — секции первичных обмоток.
<z'2 п а?2" — вторичные обмотки, В — два выпрямительных моста из кремниевых вентилей.
7—9— клеммы входа, 11—14 — клеммы выхода
Блоки питания могут быть использованы для питания оператив-
ных цепей одного присоединения, так называемые индивидуальные
блоки питания, и групповые блоки питания, используемые для пи-
тания оперативных цепей нескольких присоединений и даже всей
подстанции.
Блоки питания БПТ-1002 и БПН-1002 имеют одинаковые габа-
ритные размеры и закрываются съемными кожухами.
Блок питания БПТ-1002 (рис. 86) состоит из насыщающегося
трансформатора тока с мостом из кремниевых вентилей на выходе.
Для стабилизации напряжения на выходе параллельно вторичной
обмотке насыщающегося трансформатора включены емкость С и
121
дроссель Др, которые образуют с ветвью намагничивания транс-
форматора феррорсзонансный контур. Для получения на выходе
блока напряжения ПО или 220 в постоянного тока необходимо про-
извести переключения ответвлений вторичной обмотки трансформа-
тора и обмотки дросселя на клеммах блока. На клеммы блока вы-
ведены также ответвления от вторичной обмотки трансформатора
и дросселя, переключением которых можно регулировать 'ток на-
ступления феррорезонанса. Длительно допустимый ток нагрузки
Рис. 88. Схемы группового включения блоков питания:
ШУ — шины оперативных цепей управления, ШС — шины сигнализации, ШП — шины вклю-
чающих электромагнитов приводов
блока: 7 а при напряжении ПО в на выходе и 3,5 а при напряже-
нии 220 в на выходе. Блок питания выдерживает в течение 5 сек
протекание тока через всю первичную обмотку трансформатора
блока 50 а при нагрузке: 10 ом для напряжения ПО в и 40 ом для
напряжения 220 в.
Блок питания БПН-1002 (рис. 87) состоит из промежуточного
трансформатора напряжения и двух трехфазных мостов из крем-
ниевых вентилей на выходе. Параллельно мостам для защиты
кремниевых вентилей от коммутационных перенапряжений во вто-
ричных цепях включены селеновые столбы, которые служат здесь
нелинейными сопротивлениями.
Получение на выходе блока напряжения ПО или 220 в постоян-
ного тока осуществляется параллельным или последовательным
включением мостов. Блоки питания БПН-1002 могут быть подклю-
чены к источникам питания переменного тока напряжением 110,
220 или 380 в. Для подключения блока к источнику какого-либо
напряжения предусмотрена возможность параллельного или после-
122
довательного соединения секций первичных обмоток каждой фазы
трансформатора, включения обмоток в звезду или треугольник.
При необходимости подключения блока к источнику напряжением
100 или 127 в предусмотрена возможность переключения ответвле-
ний вторичных обмоток трансформатора.
Блок питания БПН-1002 в длительном режиме работы допуска-
ет включение на напряжение, равное 110% от номинального для
данной схемы соединения (напряжения входа), при этом ток на-
грузки не должен превышать 6,4 а при напряжении на выходе 110 в
и 3,2 а при напряжении на выходе 220 в.
Сопротивление изоляции блоков питания БПТ-1002 и БПН-1002
между любыми электрически не связанными токоведущими частя-
ми, а также между ними и корпусом в обесточенном состоянии при
температуре окружающего воздуха 20±5°С составляет не менее
10 Мом.
Все цепи блоков питания по отношению к корпусу должны вы-
держивать испытательное напряжение переменного тока 50 гц
2000 в в течение 1 мин.
Блоки питания БПТ могут включаться или на ток одной фазы
или на разность токов двух фаз в зависимости от условия присое-
динения.
На рис. 88 дана схема группового включения блоков питания
БПТ-1002 и БПН-1002.
§ 17.	ЗАЩИТА ПИТАЮЩИХ КАБЕЛЕЙ
И СБОРНЫХ ШИН 6—10 кв
Выбор защиты питающих кабелей и сборных шин определяется
в основном схемой питания подстанции. Основной защитой являет-
ся максимальная токовая защита, которая производит отключение
выключателя кабеля при протекании тока короткого замыкания в
защищаемой цепи.
В сетях с заземленной нулевой точкой, кроме трехфазных и
двухфазных, могут быть однофазные короткие замыкания. В этом
случае максимальная токовая защита выполняется в трехфазном
исполнении.
В сетях с изолированной нулевой точкой однофазное замыка-
ние на землю не вызывает протекания большого тока короткого за-
мыкания. В этом случае максимальная токовая защита выполняет-
ся в двухфазном исполнении; она действует как при трехфазном,
так и любом двухфазном коротком замыкании, так как при этом
срабатывают либо оба, либо какое-нибудь одно реле.
Максимальные токовые защиты могут быть с независимой или
зависимой выдержкой времени.
На рис. 89, а приведена схема максимальной токовой защиты
с независимой выдержкой времени в трехфазном исполнении на
оперативном постоянном токе с использованием токовых реле
РТ-40, реле времени ЭВ-124, промежуточного реле ЭП-103 или
123
РП-23 и указательного (сигнального) реле ЭС-21. В схеме, изо-
браженной на рис. 89, б применены реле РТ-80 и ЭС-21 (промежу-
точного реле не требуется, так как контакты реле РТ-80 имеют
достаточную мощность для размыкания цепи отключающей ка-
тушки) .
Защита на оперативном переменном токе выполняется или с
помощью индукционных токовых реле РТ-85 и РТ-86 или с по-
мощью промежуточных реле РП-341. Применение этих реле исклю-
чает возможность разрыва вторичной цепи трансформаторов тока
и возникновения опасных перенапряжений.
Рис. 89. Максимальная токовая защита на оперативном постоянном токе:
а — трехфазная защита с независимой выдержкой времени, б — двухфазная защита с зави-
симой выдержкой времени, У — указательное реле, П — промежуточное реле, В — реле вре-
мени, Т — токовое реле, ЭО — отключающая катушка
На рис. 90 приведена схема максимальной токовой защиты на
оперативном переменном токе, выполненная на реле РТ-85 (ИТ-85)
или РТ-86 (ИТ-86). В нормальном режиме работы ток со вторич-
ной обмотки трансформатора тока протекает через обмотку реле
и размыкающий контакт. Когда в защищаемой цепи возникает ток
перегрузки или короткого замыкания, через обмотку реле протека-
ет ток, превышающий ток уставки, реле срабатывает и сначала
замыкает свой замыкающий контакт, а затем размыкает размы-
кающий. При этом ток со вторичной обмотки трансформатора тока
потечет через обмотку токового реле, указательное реле, отклю-
чающую катушку привода выключателя, замыкающий контакт то-
кового реле, и выключатель отключится.
Максимальная направленная защита кабелей 6—10 кв приме-
няется, когда кабели находятся в параллельной работе, для селек-
тивного отключения поврежденного кабеля. При этом второй ка-
бель остается включенным, и подстанция продолжает получать
электроэнергию.
124
По обоим кабелям 6—10 кв в нормальных условиях мощность
направлена от сборных шин подстанции энергосистемы к шинам
тяговой подстанции (по сплошным стрелкам, рис. 91). При повреж-
дении одного кабеля (например, а) к месту короткого замыкания
потечет энергия от шин энергосистемы как по кабелю а, так и по
кабелю р через шины подстанции. При этом через выключатель
и трансформаторы тока поврежденного кабеля энергия потечет в
обратном направлении: от шин тяговой подстанции к месту по-
вреждения. В этом случае поврежденный кабель должен селектив-
Рис. 90. Максимальная токовая
защита на оперативном перемен-
ном токе с реле РТ-85 (ИТ-85)
или РТ-86 (ИТ-86)
Сборные шины энергосистемы
Сборные шины тяговой подстанции
Рис. 91. Направление мощности
при параллельном включении пи-
тающих кабелей
но отключаться без нарушения питания тяговой подстанции по не-
поврежденному кабелю. Это достигается защитой, реагирующей на
изменение направления мощности. Со стороны питающей энергоси-
стемы отключение поврежденного кабеля произойдет под действи-
ем максимальной токовой защиты выключателем, установленным
на подстанции энергосистемы.
Максимальная направленная защита представляет собой мак-
симальную токовую защиту, дополненную реле направления мощ-
ности. Это реле настраивается таким образом, что разрешает за-
щите производить отключение выключателя только в том случае,
когда мощность короткого замыкания протекает через место уста-
новки защиты от шин в линию.
Максимальная направленная защита состоит из трех основных
элементов: токового реле, реагирующего на ток короткого замы-
кания и служащего пусковым органом, реле направления мощно-
сти, реле времени.
В случае параллельного подключения к питающему кабелю на
линии какого-либо потребителя (например, к линейным разъеди-
125
кителям кабеля на стороне подстанции энергосистемы) возможно
протекание мощности от шин тяговой подстанции в сторону потре-
бителя. В этом случае контакты реле направления мощности могут
замкнуться. Чтобы не было ложных отключений дается выдержка
времени порядка 0,5 сек, а токовое реле (пусковой орган) должно
быть отстроено от токов нагрузки и должно замыкать свои контак-
ты лишь при токах короткого замыкания. Если нет постороннего
потребителя, выдержка времени берется равной нулю. В качестве
пусковых органов максимальной направленной защиты могут быть
Рис. 92. Схема максимальной направленной защиты на оперативном постоянном
токе:
Т — токовое реле, М— реле направления мощности, В — реле времени, У— указательное
реле
применены электромагнитные токовые реле типа РТ-40 или индук-
ционные реле РТ-80 (ИТ-80). В качестве реле направления мощ-
ности применяется реле ИМБ-170 (РБМ-170).
В зависимости от того, как подключены обмотки реле направ-
ления мощности, различают 90-, 60- и 30-градусную схемы присое-
динения. Наиболее распространенной является 90-градусная схема,
которая наиболее, выгодна для реле направления мощности с уг-
лом а от 30 до 60°, так как для большинства коротких замыканий
эта схема создает наибольший положительный момент на бараба-
не реле.
Для получения 90-градусной схемы в одну фазу включают токо-
вую обмотку реле направления мощности, а обмотку напряжения
подключают к линейному напряжению между двумя другими фа-
зами. При этом угол сдвига фаз между током и напряжением, под-
водимыми к реле, составляет 90°.
Максимальные направленные защиты выполняются на постоян-
ном или переменном оперативном токе.
Схема максимальной направленной защиты на оперативном по-
стоянном токе (рис. 92) действует следующим образом: при корот-
126
ком замыкании в кабеле срабатывает пусковое токовое реле Т и
замыкает цепь обмотки напряжения реле направления мощности
Л4, которое, сработав, замыкает цепь реле времени В, Последнее
по истечении выдержки времени замыкает цепь отключающего
электромагнита ЭО и тем самым отключает выключатель.
На рис. 93 приведена схема максимальной токовой защиты и
максимальной направленной защиты на оперативном переменном
I
Рис. 93. Схема максимальной токовой и максимальной направленной защиты
на оперативном переменном токе с реле РП-341
токе с применением реле РП-341. В цепь вторичной обмотки транс-
форматора тока последовательно включены: токовое реле Т ЭТ-523
с одним замыкающим и одним размыкающим контактами, токо-
вая обмотка реле направления мощности М ИМБ-171 (РБМ-171),
реле максимальной токовой защиты РТ-80 (ИТ-80), обмотки транс-
форматора реле РП-341, размыкающие контакты реле РП-341.
Обмотка реле времени ЭВ-225 все время обтекается перемен-
ным током напряжением 220 в от источника питания собственных
нужд подстанции, и размыкающие контакты его разомкнуты.
При коротком замыкании в кабеле срабатывают пусковые то-
ковые реле, которые замыкают цепь обмотки напряжения реле
направления мощности и размыкают цепь реле времени. Контакты
реле времени замыкают с выдержкой времени цепь обмотки выход-
ного реле в реле РП-341. При этом замыкающий контакт реле
127
РП-341 замыкает цепь отключающей катушки, после чего размы-
кающий контакт размыкает шунтирующую ее цепь (производит
дешунтирование). Протекание по отключающей катушке тока со
вторичной обмотки трансформатора тока вызывает отключение
выключателя.
Контакты реле максимальной токовой защиты так же, как и
контакты реле времени направленной защиты, при срабатывании
замыкают цепь релейной обмотки реле РП-341, которое произво-
дит дешунтирование отключающей катушки.
Основным недостатком максимальной направленной защиты
является наличие так называемой мертвой зоны.
Если вблизи подстанции, где установлена максимальная на-
правленная защита, произойдет короткое замыкание, напряжение
на шинах подстанции и, следовательно, на вторичной стороне
трансформатора напряжения понизится до величины, близкой к
нулю, и мощность, подведенная к реле направления мощности,
окажется недостаточной для действия реле. В этом случае защита
не сработает. Участок линии (кабеля), на который не распростра-
няется действие защиты, называется мертвой зоной. Длина мерт-
вой зоны не должна превосходить 10% длины защищаемой линии.
В случае если длина мертвой зоны превосходит 10% длины кабеля,
направленная защита нс применяется.
Для обеспечения селективного действия защиты при питании
тяговых подстанций по кольцевой схеме (см. рис. 1, а) может быть
применена несколько измененная схема максимальной направлен-
ной защиты, предложенная работниками лаборатории энергохо-
зяйства Москвы.
На выключателях кабеля связи на обеих тяговых подстанциях
устанавливается максимальная токовая и максимальная направ-
ленная защиты. Время срабатывания максимальной токовой защи-
ты выбирается на одну ступень меньше, а максимальной направ-
ленной защиты—на две ступени меньше времени срабатывания
максимальной токовой защиты, установленной на выключателях
основных питающих кабелей на тяговых подстанциях (рис. 94, а,
б). При этом контакты реле направления мощности переставляют
таким образом, чтобы при направлении энергии с линии (кабеля
связи) в сторону шин данной подстанции контакты реле были бы
замкнуты, а при направлении энергии с шин в сторону линии —
контакты реле направленной мощности разомкнулись.
При коротком замыкании, например, на подстанции А направ-
ление энергии будет от подстанции Б в сторону шин подстанции Л,
и в этом случае у реле направления мощности на подстанции А
контакты будут замкнуты, а на подстанции Б—разомкнуты. Реле
максимальной токовой защиты на подстанции А сработают, замк-
нут цепь реле времени Вх (рис. 94, б) и через замкнутые контакты
реле направления мощности реле времени В2. Уставка времени ре-
ле В2—0,9 сек, поэтому выключатель на подстанции А отключится
через 0,9 сек. Реле времени Вь имеющее выдержку 1,4 сек, не успе-
ет замкнуть свои контакты.
128
На подстанции Б у реле направления мощности контакты
разомкнутся, так как энергия будет направлена от шин и реле
максимальной токовой защиты замкнут только цепь реле с вы-
держкой времени 1,4 сек. Так как выключатель на подстанции А
отключит ток короткого замыкания, то выключатель на подстан-
ции Б не успеет отключиться. Таким образом, обеспечивается се-
лективность действия защиты.
Рис. 94. Избирательная защита:
а - схема питания, при которой применяется избирательная защита, б — схема избиратель-
ной защиты, t т 3> —время токовой защиты, /зн — время направленной защиты
Аналогично будет протекать процесс при коротком замыкании
на подстанции Б.
При коротком замыкании в кабеле связи он будет отключен с
обеих сторон максимальной токовой защитой с выдержкой време-
ни 1,4 сек, а основные кабели 6—10 кв, защита которых имеет вы-
держку времени 2,1 сек, останутся включенными. В этом случае
мертвой зоны у направленной защиты на кабеле связи нет.
Такая несколько измененная схема направленной защиты полу-
чила название «избирательной» защиты.
На питающих кабелях 6—10 кв применяется также защита ми-
нимального напряжения, действующая на сигнал или на отключе-
ние выключателя в случае снижения напряжения до недопустимо-
го уровня.
5 И. А. Маринов
129
Рис. 95. Схема защиты минимального
•напряжения:
В — реле времени, Н — реле напряжения, У —
указательное реле, ОК — отключающая ка-
тушка
На тяговых подстанциях, где один питающий кабель 6—10 кв
включен и находится в работе, а другой отключен и находится в
резерве, защита минимального напряжения действует на отключе-
ние выключателя. Обычно исчезновение или резкое'снижение напря-
жения происходит при повреждении кабеля, поэтому при исчезно-
вении напряжения кабель должен быть отключен с тем, чтобы не-
возможно было подать напряжение на поврежденный кабель при
включении выключателя резервного кабеля.
Включение резервного кабеля на поврежденный кабель может
увеличить размер повреждения и вызвать отключение резервного
кабеля от максимальной то-
ковой защиты и обесточение
всей подстанции. Следова-
тельно, включение резервно-
го кабеля, после того как на
рабочем кабеле исчезнет или
снизится напряжение, мож-
но выполнить, убедившись в
том, что выключатель пов-
режденного кабеля отклю-
чен.
При совместной работе
питающих кабелей 6—10 кв
(выключатели обоих кабе-
лей включены и на них есть
напряжение) защита мини-
мального напряжения обыч-
но действует на сигнал.
На рис. 95 приведена схе-
ма защиты минимального
напряжения с действием на
отключение выключателя. Во избежание ложного отключения вы-
ключателя (например, при перегорании предохранителя) контакты
реле включены последовательно. В схемах защиты, действующей
на сигнал, контакты реле могут быть включены параллельно. В схе-
мах защиты минимального напряжения применяются электромаг-
нитные реле напряжения ЭН-520. Уставка времени срабатывания
защиты минимального напряжения обычно выбирается на одну сту-
пень больше времени срабатывания максимальной токовой защиты
на подстанции энергосистемы.
В сетях, где нейтраль изолирована или заземлена через боль-
шое сопротивление, цепь однофазного замыкания на землю замы-
кается через емкости фаз сети относительно земли. Величина тока
однофазного замыкания на землю зависит от напряжения сети и
величины емкости сети относительно земли. Емкость сети зависит
от ее протяженности и типа. При одинаковой протяженности ка-
бельная сеть имеет большую емкость, чем воздушная.
Емкости фаз представляют собой значительное сопротивление,
поэтому ток однофазного замыкания на землю в сети с изолиро-
130
ванной нейтралью имеет небольшую величину. Этот ток не пред-
ставляет непосредственной опасности для электроустановки и не
требует быстрого отключения.
Однако длительное протекание тока однофазного замыкания на
землю и повышение напряжения на неповрежденных фазах (в
У 3 раз) могут привести к повреждению изоляции и возникновению
междуфазных коротких замыканий. Поэтому работа с однофазным
замыканием на землю допускается по ПТЭ станций и сетей не бо-
лее чем в течение 2 ч,
после чего поврежден-
ный участок должен
быть отключен.
Максимальная токо-
вая защита, установ-
ленная на питающих
кабелях 6—10 кв в се-
тях с изолированной
нейтралью, не реагиру-
ет на токи однофазного
замыкания на землю,
поэтому применяется
специальная защита.
Натяговых подстан-
циях наибольшее рас^
пространение получила
защита питающих ка-
белей 6—10 кв от одно-
фазных замыканий на
от однофазного замыкания
на земле:
а — разрез по трансформатору тока ТЗ (вид сверху),
б — установка трансформатора ТЗ на кабеле и схе-
ма защиты, С — сердечник, О — обмотка, К — кабель,
д — дополнительная контрольная обмотка, Т — токо-
вое реле, У — указательное реле
Рис. 96. Защита
землю с помощью кабельных трансформаторов тока нулевой по-
следовательности и токовых электромагнитных реле ЭТ-520 или
указательных реле ЭС-21 или РУ-21.
Трансформаторы тока нулевой последовательности изготовля-
ются двух типов: ТЗ с неразъемным сердечником и ТЗР, ТФ с
разъемным сердечником.
Такой трансформатор тока состоит из стального сердечника
круглой или прямоугольной формы (рис. 96), на котором намота-
на вторичная обмотка. Кабель защищаемой линии пропускают
сквозь окно сердечника трансформатора тока и является его пер-
вичной обмоткой. Э. д. с. во вторичной обмотке наводится суммой
магнитных потоков, создаваемых токами каждой фазы.
• При нормальной трехфазной нагрузке, а также при двухфаз-
ных или трехфазных коротких замыканиях, сумма токов всех трех
фаз, а следовательно, и суммарный магнитный поток и э. д. с. во
вторичной обмотке трансформатора тока равны нулю. При замы-
кании одной фазы на землю по этой фазе дополнительно будет
протекать ток замыкания на землю, который создает в сердечнике
магнитный поток, наводящий э. д. с. и во вторичной обмотке тран-
сформатора. Под действием этой э. д. с. по обмотке реле будет
протекать ток.
5*
131
При монтаже защиты однофазного замыкания на землю необ-
ходимо воронку кабеля изолировать от земли, а заземляющий про-
вод брони кабеля должен быть пропущен сквозь окно трансфор-
матора тока. Это делается для того, чтобы не было ложных дей-
ствий защиты при протекании блуждающих токов по броне и
свинцовой оболочке кабеля при повреждении другого кабеля.
Защита от замыкания на землю в сетях с изолированной нейт-
ралью выполняется с действием на сигнал.
Для устранения ложных срабатываний защиты от кратковре-
менного нарушения симметрии в трехфазной сети (например, в
случае неодновременного размыкания или замыкания контактов
выключателя при параллельной работе кабелей) сигнальное реле
может включаться через реле времени с выдержкой времени до
0,5 сек,.
Для проверки работы защиты без отключения кабеля на сер-
дечник наматывается дополнительная обмотка из нескольких вит-
ков, концы которой выведены на клеммы, вынесенные за пределы
ячейки кабеля. Пропуская ток через эту вспомогательную-обмот-
ку, имитируют замыкание на землю и определяют ток срабатыва-
ния токового реле.
Ток уставки /у максимальной токовой защиты на питающих ка-
белях 6—10 кв выбирают из следующих условий
Л<3 т J ЛнЛсХ у .
7н.р И ^Т,
Дз	Ав
где /кз— ток короткого замыкания; К3— коэффициент запаса —
1,5; /н.р — номинальный ток рабочих агрегатов; Кн— коэффициент
надежности — 1,1—1,2; Ксх — коэффициент схемы — 1;	— ко-
эффициент возврата — 0,8; Кт — коэффициент толчковости —
2,15—2,56.
Коэффициент толчковости представляет собой отношение мак-
симального тока нормального режима работы подстанции к сред-
нему часовому току, который определяется по счетчику. Этот ко-
эффициент характеризует непрерывное изменение тяговой нагруз-
ки, которое определяется непрерывно меняющимися: количеством
подвижного состава, питаемого от данной подстанции, и током, по-
требляемым каждой машиной с учетом пускового режима.
При кольцевой схеме питания за /н.р принимается суммарный
номинальный ток рабочих агрегатов двух подстанций (на случай
выхода из строя одного из питающих кабелей).
В настоящее время в схемах релейной защиты используются
комплекты защиты промышленного изготовления КЗ-1, КЗ-2, КЗ-З,
КЗ-4А и КЗ-5А. Комплект защиты представляет собой комплект
реле, необходимых для осуществления той или иной схемы защи-
ты, смонтированных на одной панели под одним общим кожухом.
Комплект КЗ-1 предназначен для выполнения максимальной
токовой защиты мгновенного действия и состоит из двух реле мак-
симального тока, промежуточного реле и указательного реле.
132
Комплект КЗ-2 предназначен для выполнения максимальной
токовой защиты с независимой выдержкой времени и состоит из
двух реле максимального тока, реле времени и указательного реле.
Комплект КЗ-3 предназначен для выполнения максимальной
токовой защиты мгновенного действия и максимальной токовой
защиты с выдержкой времени и состоит из пяти реле максималь-
ного тока, промежуточного реле, реле времени и трех указатель-
ных реле.
Комплект КЗ-4А предназначен для выполнения максимальной
токовой направленной защиты с выдержкой времени и состоит из
двух реле максимального тока, двух реле направления мощности,
реле времени и трех указательных реле.
Комплект КЗ-5А предназначен для выполнения трехступенча-
той токовой направленной защиты нулевой последовательности и
состоит из трех реле максимального тока, реле направления мощ-
ности, двух реле времени, промежуточного реле и четырех указа-
тельных реле.
Комплекты защиты могут быть выполнены на любое напряже-
ние оперативного постоянного тока: 24, 48, 110 или 220 в.
Все аппараты комплектов защиты должны в нормальном режи-
ме выдержать длительно 110% номинальной величины тока или
напряжения.
Сопротивление изоляции всех независимых цепей переменного
и постоянного тока относительно корпуса и между ними в обесто-
ченном состоянии комплектов при температуре окружающего воз-
духа 20±5°С и относительной влажности до 80% должны быть не
менее 10 Мом.
§ 18.	ЗАЩИТА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ
Преобразовательные агрегаты со стороны переменного тока
6—10 кв защищены от токов перегрузки и короткого замыкания
релейной защитой. Со стороны выпрямленного тока устанавлива-
ют автоматические быстродействующие выключатели. Силовой
трансформатор снабжен газовой защитой, действующей при внут-
ренних повреждениях (см. главу V).
Кроме того, преобразовательные агрегаты оснащены защитой
или сигнализацией при различных нарушениях режима работы,
например, при прекращении потока охлаждающего воздуха, при
пробое или обрыве вентилей.
На стороне переменного тока может быть установлена макси-
мальная токовая защита мгновенного действия или ограниченно
зависимая с отсечкой. Для защиты мгновенного действия применя-
ют токовые реле РТ-40 с промежуточными реле, для ограниченно
зависимой защиты с отсечкой — индукционные реле РТ-80 (ИТ-80).
Предпочтение следует отдать ограниченно зависимой защите с от-
сечкой, позволяющей использовать зависимую часть для защиты
от перегрузки и подключения резервного агрегата, а отсечку — для
133
Схема максимальной токовой
регатов аналогична схеме этой
Рис. 97. Схема резервной защиты:
Тх и Г2 — контакты токовых реле агрега-
тов, У УР’2 и УР — катушки указа-
тельных реле, РВ — реле времени и его
контакт, РП — промежуточное реле и его
контакты, БВ и БВ а'— блок-контакты
а	р
выключателей кабелей 6-10 кв, ЭО и
а
ЭОр— отключающие электромагниты вы-
ключателей кабелей
защиты от коротких замыканий. Выдержка времени отключения
агрегата зависит от величины перегрузки.
Уставка максимальной токовой защиты преобразовательных аг-
регатов с кремниевыми выпрямителями принимается следующая:
при 1,5 /н — включение резервного агрегата с выдержкой времени
15 сек\ при 1,75 /Е — отключение с выдержкой времени 10 сек\ при
2,5—3,5 /п должна сработать токовая отсечка.
защиты преобразовательных аг-
защиты на питающих кабелях
6—10 кв (см. рис. 89, а или 90).
На преобразовательных агре-
гатах максимальная токовая
защита обычно также выполня-
ется на двух фазах.
В ряде случаев величина то-
ка короткого замыкания на
вторичной стороне силового
трансформатора может ока-
заться меньше суммарного то-
ка уставки максимальной токо-
вой защиты на обоих работаю-
щих совместно питающих кабе-
лях 6—10 кв. Нормально при
коротком замыкании должен
отключиться выключатель дан-
ного агрегата, на котором про-
изошло повреждение. Однако в
случае отказа защиты (из-за
неисправности привода выклю-
чателя и т. д.) защита на пи-
тающих кабелях 6—10 кв не
сработает и может возникнуть неотключенное короткое замыкание,
которое вызовет большие разрушения.
Для обеспечения отключения выключателей питающих кабелей
6—10 кв при отказах защиты агрегата на тяговых подстанциях
Москвы была предложена схема так называемой резервной защи-
ты. Действие этой схемы (рис. 97) заключается в том, что по одно-
му контакту токовых реле максимальных токовых защит преоб-
разовательных агрегатов через реле времени РВ и промежуточное
реле отключения РП через определенное время дается импульс на
отключение выключателей совместно работающих питающих кабе-
лей 6—10 кв.
Контрольные вопросы
1.	Каково назначение релейной защиты и какие требования предъявляются
к ней?
2.	Какие реле применяются в схемах релейной защиты? Каковы их харак-
теристики?
3.	Что такое оперативный ток?
4.	Какие схемы защиты применяются на вводных кабелях?
5.	В каких случаях применяется направленная защита и как она работает?
6. В каких случаях применяется резервная защита?
ГЛАВА IV
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ТОКА
§ 19.	НАЗНАЧЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТОКА
И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
Преобразователи служат для преобразования электрической
энергии .’переменного тока, получаемой тяговой подстанцией от
энергосистемы, в электрическую энергию постоянного (точнее, вы-
прямленного) тока.
В качестве преобразователей переменного тока могут быть при-
менены механические выпрямители, вращающиеся электрические
машины и электрические вентили.
Механические выпрямители — это аппараты, преобразующие
переменный ток в постоянный с помощью механического -переклю-
чающего контактного устройства, действующего синхронно частоте
тока питающей сети. Эти выпрямители требуют высокой точности
переключения контактного устройства для обеспечения безыскро-
вой коммутации. Они не получили широкого применения.
Вращающиеся электрические машины — двигатель-генераторы
и одноякорные преобразователи (умформеры) —в начале разви-
тия электрической тяги служили основными типами преобразова-
телей. В настоящее время двигатель-генераторы и одноякорные пре-
образователи для целей электрической тяги почти полностью вытес-
нены электрическими вентилями.
В качестве преобразователей в устройствах электрической тяги
наиболее широкое применение получили ртутные вентили с дуго-
вым разрядом, которые с 1925 г. устанавливались в СССР на пре-
образовательных подстанциях электрического транспорта.
С 1961 г. начались испытания и внедрения полупроводниковых
вентилей. В декабре 1963 г. две преобразовательные подстанции
городского -наземного электротранспорта Москвы первыми в Со-
ветском Союзе были полностью укомплектованы кремниевыми вен-
тилями и включены в эксплуатацию, а в августе 1969 г. все преоб-
разовательные подстанции Москвы были укомплектованы кремние-
выми вентилями.
В настоящее время кремниевые вентили внедрены на тяговых
подстанциях других городов Советского Союза, где имеется город-
ской электрический транспорт.
135
§ 20.	ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ ВЫПРЯМЛЕНИЯ ТОКА
Для того чтобы в цепи, подключенной .к источнику переменного
тока, протекал ток лишь в одном направлении, необходимо создать
в этой цепи условия односторонней проводимости.
Прибор, обладающий односторонней проводимостью, называет-
ся вентилем.
В цепи, содержащей вентиль, ток протекает в течение одного по-
лупериода переменного напряжения, который называется положи-
тельным или рабочим полупериодом. В следующий полупериод,
Рис. 98. Схема (а) и график (б) однополупериодного выпрямления
называемый обратным или отрицательным, сопротивление вентиля
резко возрастает, вследствие чего происходит как бы запирание
пути протекания тока.
Простейшей является схема однополупериодного выпрямления
(рис. 98, а). В проводящую, положительную часть периода прило-
женное напряжение и\ в основном воспринимается нагрузочным
сопротивлением Rd, а на вентиль приходится небольшая часть, рав-
ная падению напряжения в вентиле (рис. 98, б). В непроводя-
щую часть периода, когда ток в цепи не протекает, приложенное
напряжение Ui целиком .воспринимается вентилем щ = ив (в идеаль-
ных вентилях). Напряжение ив называется обратным напряжени-
ем. Через вентили в непроводящую часть периода может протекать
небольшой по величине обратный ток /в, не соизмеримый с током id,
протекающим через вентиль .в проводящую часть периода. В этом
случае величина обратного напряжения на вентиле в непроводящую
часть периода ив меньше приложенного напряжения на величи-
ну iBRd (падение напряжения в нагрузке от протекающего' обрат-
ного тока).
136
При однополупериодном выпрямлении ток, протекающий по на-
грузке id (выпрямленный ток), равен по величине току, протекаю-
щему через вентиль, т. е. id=ia- Выпрямленный ток получается пре-
рывистым, пульсирующим.
Для питания схемы выпрямления обычно применяется тран-
сформатор, с помощью которого изменением коэффициента тран-
Щ	„
сформации I —, где щ — напряжение первичной оомотки, е2 — на-
\ в2
пряжение вторичной обмотки) можно получить необходимую вели-
чину выпрямленного'напряжения (рис. 99).
0
Рис. 99. Схема (а) и график (б) однополупериодного выпрямления с примене-
нием трансформатора
При однополупериодном выпрямлении среднее значение вы-
прямленного напряжения
У 2
Ud = —Е2 = 0,45£2,
л
где Е2— действующее значение фазного напряжения вторичной
обмотки трансформатора.
Среднее значение тока, протекающего через вентиль, /а и вы-
прямленного тока Id, протекающего через сопротивление нагрузки,
равно
г - г -Ud
7 а — 1 d — j
*\d
а максимальное значение этих токов
I а макс === Id макс = лЛх,
т. е. максимальное значение тока больше среднего в 3,14 раза.
137
Максимальное значение обратного напряжения на вентиле в
непроводящую часть периода больше выпрямленного напряжения в
3,14 раза, т. е. UBMa«c= V2 £,2=л{7<г.
Для того чтобы выпрямленный ток не был прерывистым и про-
текал по внешней цепи в течение обоих полупериодов, применяют-
Рис. 100. Двухполупериодное выпрямление однофазного переменного тока по схе-
ме с выведенной средней точкой трансформатора:
а — схема, б — график
Рис. 101. Двухполупериодное выпрямление однофазного переменного тока по мо-
стовой схеме:
а — схема, б — график
ся схемы двухполупериодного выпрямления: с выведенной средней
точкой трансформатора (рис. 100) и мостовая (рис. 101).
138
Схема с выведенной средней точкой состоит из однофазного
трансформатора с двумя соединенными последовательно вторичны-
ми обмотками с выведенной точкой соединения (средней точкой).
Выводы вторичных обмоток а и Ь имеют одинаковый по величине,
но сдвинутый на 180°, потенциал по отношению к средней точке.
В один полупериод вывод обмотки а положителен по отношению к
средней точки и, следовательно, к катоду вентиля 1, связанному со
средней точкой через нагрузку. В этот полупериод ток протекает
через вентиль 1. В следующую половину периода положительным
становится вывод обмотки Ь, и ток протекает через вентиль 2. По
сопротивлению нагрузки ток протекает в одном направлении в те-
чении обоих полупериодов.
Среднее значение выпрямленного напряжения при этой схеме
2 V2~
Ud = —-----Е2 = 0,9Е2.
л
Среднее значение выпрямленного тока
г _ Ud __ 0,9£2
d ~ Rd ~ Rd '
Среднее значение тока через вентиль
I =^
а 2 ’
Максимальное значение .выпрямленного тока
Id макс = “2“ Id-
Максимальное значение тока, протекающего через вентиль:
1а макс = л/а-
Анод неработающего вентиля в непроводящий полупериод нахо-
дится под полным фазным напряжением по отношению к своему
катоду. В то же время катод неработающего вентиля связан с като-
дом работающего (вентиля, потенциал которого во время работы,
т. е. при протекании через него тока, имеет потенциал, почти рав-
ный потенциалу его анода (за вычетом падения напряжения в вен-
тиле), т. е. потенциал фазы, сдвинутый на 180° по отношению к фазе
анода непроводящего вентиля. Поэтому величина (максимального
обратного напряжения, приходящегося на вентиль в непроводящий
полупериод, равна двойной амплитуде фазового напряжения
Uъ макс — 2j/ 2 Е2 = TcUd.
Параметры трансформатора, применяемого в схеме двухполупе-
риодного .выпрямления с выведенной средней точкой, определяются
следующими величинами:
действующим значением вторичного тока
/2_—/d_—/а,
139
л
действующим значением первичного тока h = - —- /j,
где k — коэффициент трансформации трансформатора, т. е. отноше-
ние напряжения первичной обмотки к напряжению одной фазы вто-
ричной обмотки;
расчетной мощностью вторичной обмотки трансформатора
Р2 = 2Е212= \,74Pd,
где Pd — мощность на стороне выпрямленного тока;
расчетной мощностью первичной обмотки трансформатора
Pi = U J, = l,23Pd,
расчетной (типовой) мощностью трансформатора
р.
= l,48Pd.
Для мостовой схемы применяется трансформатор с одной вто-
ричной обмоткой, к которой подключается выпрямительный мост из
четырех вентилей (см. рис. 101). По этой схеме в течение одного
полупериода ток пропускает одна пара вентилей, для которых этот
полупериод является положительным (направление тока показано
сплошными стрелками). Эта пара вентилей включается в противо-
положные плечи моста. В течение следующего полупериода ток
пропускает другая пара вентилей, для которых этот полупериод по-
ложителен (пунктирные стрелки). По нагрузочному сопротивлению
ток в обоих случаях протекает в одном и том же направлении.
Величина обратного напряжения на вентиле в непроводящую
часть периода при мостовой схеме в два раза меньше, чем в схе-
ме со средней точкой, так как вентиль, не пропускающий в данный
полупериод тока, оказывается присоединенным к вторичной обмот-
ке трансформатора через другой работающий вентиль.
Обратное напряжение при мостовой схеме
Ub макс = У 2 Е2 =	Ud-
Кроме того, в мостовой схеме может быть применен трансфор-
матор меньшей мощности
Pi = P2 = P^= \23Pd.
Соотношения между выпрямленным напряжением и током и на-
пряжением и током трансформатора при мостовой схеме такие же,
как и при схеме со средней точкой.
Достоинством схемы со средней точкой является уменьшение
необходимого количества вентилей вдвое по сравнению с мостовой
схемой.
Для выпрямления трехфазного переменного тока в основном
применяются следующие схемы: трехфазного выпрямления с нуле-
вым выводом, мостовая и шестифазного выпрямления с нулевым
выводом.
140
Выбор схемы и количества фаз вторичной обмотки трансформа-
тора, питающего вентили, производится с учетом необходимости
высокой степени использования обмоток трансформатора в отноше-
нии мощности, отдаваемой ими в цепь выпрямленного тока; допус-
тимого уровня обратного напряжения на вентиле; режима загруз-
ки вентилей; обеспечения минимальной пульсации выпрямленного
напряжения и тока, что очень важно для устройств электрической
тяги; минимального числа и величины высших гармонических сос-
тавляющих в цепи переменного тока и в цепи выпрямленного тока.
Гармонические составляющие — это синусоидальные токи, име-
ющие частоту, кратную основной частоте сети. В промышленных
сетях и энергосистемах 1-я гармоническая — основная — имеет час-
тоту 50 гц, 2-я гармоническая — 100 гцу 3-я гармоническая —
150 гц и т. д.
Вследствие пульсации выпрямленного напряжения оно' содер-
жит переменную составляющую, которую можно рассматривать
как сумму бесконечного ряда гармонических составляющих. В це-
пи переменного тока гармонические составляющие появляются
вследствие нарушения синусоидальности кривой переменного тока
из-за пульсации выпрямленного тока.
Гармонические составляющие повышенной частоты создают по-
мехи для линий связи и вызывают опасные напряжения на подвиж-
ном составе.
С точки зрения использования обмоток трансформаторов на-
илучшими являются трехфазные схемы выпрямления.
У шестифазной схемы уровень использования обмоток гораздо
ниже вследствие того, что ток протекает по аноду, а следовательно,
и по обмотке в течение Уб части периода. Поэтому при использова-
нии шестифазной схемы выпрямления стремятся увеличить продол-
жительность протекания анодных токов.
Рассмотрим трехфазную схему выпрямления трехфазного пере-
менного тока с нулевым выводом (рис. 102).
В течение трети периода напряжение одной фазы по отношению
к нулю и к катодам вентилей выше напряжения других. В это вре-
мя ток проходит главным образом через вентиль, присоединенный
к этой фазе. Переход тока от одного вентиля к другому происходит
в момент пересечения положительных полуволн напряжения (точ-
ки k), т. е. в момент, когда напряжение на работающем вентиле
снижается, а напряжение на неработающем — возрастает. Таким
образом, ток в каждом вентиле и, следовательно, в каждой фазе
вторичной обмотки трансформатора протекает в течение Уз перио-
да. По^ нагрузке, которая включается между катодом вентилей и
нулевым выводом трансформатора, протекает суммарный ток всех
трех вентилей.
Среднее значение выпрямленного тока за период представляет
собой сумму средних значений токов, протекающих через вентили
всех трех фаз (в течение периода)
Id = 3/а.
141
Максимальное значение тока, протекающего через вентиль
/а макс = l,2Ud = 3,63/д.
Среднее значение выпрямленного 'напряжения
Ud= 1,17£2.
Максимальное значение обратного напряжения
Уъ макс — ]/3*У 2-£2 = 2,09[7d.
Рис. 102. Выпрямление трехфазного переменного тока по схеме с нулевым выво-
дом:
а — схема, б — график
Действующий ток вторичной обмотки-трансформатора (без уче-
та пульсации)
/ — /d
Ъ —	.
уз
Ток первичной обмотки трансформатора (также без учета пуль-
сации)
, _ V2 ,
где k — коэффициент трансформации.
Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора
Р2 = l,48Pd.
Расчетная мощность первичной обмотки'трансформатора
Pi = l,21Pd.
142
Расчетная мощность трансформатора
+	= l,345Pd.
В трехфазной мостовой схеме (рис. 103) аноды трех вентилей
(/—3—5) подключаются непосредственно к выводам фаз вторич-
ной обмотки, а их катоды соединяются вместе и представляют собой
Рис. 103. Выпрямление трехфазного переменного тока по мостовой схеме:
а — схема, б — график
положительный полюс выпрямленного тока. Три других вентиля
(2—4—6) подключаются своими катодами к выводам фаз вторич-
ной обмотки трансформатора, а их аноды соединяются вместе и
представляют собой отрицательный полюс выпрямленного тока.
Вентили 1—3—5 работают так же, как и вентили в схеме с ну-
левым выводом, т. е. каждый из этих вентилей пропускает ток в ту
треть периода, когда его анод имеет наиболее высокий потенциал
по отношению к катоду.
Аноды другой группы вентилей (2—4—6) имеют все время оди-
наковый потенциал, так как они связаны между собой, и каждый
из этих вентилей пропускает ток в ту треть периода, когда его ка-
тод имеет больший отрицательный потенциал.
При мостовой схеме в каждый данный момент работают два вен-
тиля — один из нечетной группы, другой из четной. Как видно из
143
кривой рис. 103, выпрямленное напряжение имеет шестифазную
пульсацию, т. е. меньшую, чем при схеме трехфазного выпрямления
с нулевым 'выводом. При этом амплитудные значения напряжений
гармонических составляющих тоже меньше.
Среднее значение выпрямленного напряжения при мостовой
схеме: при соединении вторичной обмотки трансформатора в звезду
Ud = 2,34 £2ф> 'при соединении в треугольник Ud = 1,35 Е2л, где Е2$ —
фазное напряжение, а Е2Л — линейное напряжение вторичной об-
мотки трансформатора. Следовательно, для получения выпрямлен-
ного напряжения такой же величины, как и при схеме с нулевым
выводом, требуется более низкое напряжение переменного тока.
Среднее значение тока, протекающего через вентиль
Л
Максимальное значение тока, протекающего через вентиль
макс = Лг макс = 1,045/d = 3,14/а.
Максимальное значение обратного напряжения при мостовой
схеме
Ub макс — 1, 045£d = У3-У2£2.
Действующий ток вторичной обмотки трансформатора (без уче-
та пульсации)
—
V2
—— Id*
и вторичной обмоток определяется
V2
Отношение токов первичной
коэффициентом трансформации
, _ 1 , _ V2 _ 1 ,
Л =----12 —---— =----la-
k уз k
Расчетная мощность обмоток трансформатора одинакова для
обеих обмоток, т. е.
Л = Р2 = 1,045^,
следовательно, полная мощность трансформатора будет
Рт = l,045Pd.
Как видно на рис. 103 и из формул соотношений токов, мощно-
стей и напряжений, трехфазное выпрямление по мостовой схеме
имеет следующие преимущества перед схемой с нулевым выводом:
меньшую пульсацию выпрямленного тока (частота первой гар-
монической составляющей при мостовой схеме 300 гц, при схеме с
нулевым выводом — 150 гц. Амплитудное значение напряжения со-
ставляющей 150 гц равно 0,25 Ud, а при частоте 300 гц — 0,057 Ud,
т. е. в четыре с лишним раза меньше).
144
необходимую для получения одного и того же выпрямленного
напряжения величину фазового напряжения при мостовой схе-
ме в два раза меньшую, чем при трехфазной схеме с нулевым вы-
водом:
•меньшую амплитуду обратного напряжения;
меньшую расчетную мощность трансформатора;
более высокий коэффициент использования первичной и вторич-
ной обмоток трансформатора.
Ранее на тяговых преобразовательных подстанциях применя-
лись многоанодные ртутные вентили, с которыми нельзя было при-
менить мостовые -схемы. Замена ртутных вентилей на кремниевые
производилась без замены трансформаторов. В связи с этим на
подстанциях в настоящее время в основном сохранилась и продол-
жает применяться шестифазная схема выпрямления с соединением
вторичных обмоток трансформатора в две обратные звезды с урав-
нительным реактором.
В схеме «две обратные звезды с уравнительным реактором»
вторичная обмотка трансформатора состоит из шести секций, сое-
диненных в две звезды. На каждом стержне трансформатора рас-
полагаются по две секции вторичной обмотки, принадлежащие раз-
ным звездам (ai — а4, б3 — б6, с2 — Cs) •
Напряжения фаз обеих звезд, находящихся на одном стержне,
сдвинуты по отношению други другу на 180°, т. е. напряжение меж-
ду выводами этих фаз равно двойному фазовому напряжению
(рис. 104). Нулевые точки звезд вторичной обмотки соединены меж-
ду собой через однофазную индуктивную катушку — уравнитель-
ный реактор. Средняя точка уравнительного реактора является от-
рицательным полюсом внешней цепи.
При протекании по реактору тока нагрузки в ветвях его возни-
кает напряжение самоиндукции, которое выравнивает в каждый
момент времени напряжение двух смежных чередующихся фаз,
принадлежащих к разным звездам. Это приводит к параллельной
работе этих фаз, т. е. к параллельной работе звезд. Следовательно,
ток проводят одновременно два анода, питающиеся от фаз разных
звезд.
Для того чтобы реактор давал достаточное напряжение самоин-
дукции для выравнивания напряжения смежных фаз, нужно чтобы
ток -в ветвях уравнительного реактора, а следовательно, и во внеш-
ней цепи, составлял не менее 1—1,5% номинального. Этот ток на-
зывается критическим Лкр. При токе нагрузки меньше /dKp схема
работает как схема шестифазной звезды, а ветви реактора пред-
ставляют собой добавочные индуктивные сопротивления, которые
увеличивают индуктивное падение напряжения во вторичных об-
мотках.
Напряжение на уравнительном реакторе в каждый момент вре-
мени равно разности потенциалов смежных фаз и имеет тройную
частоту. Под действием этого напряжения через уравнительный ре-
актор по цепи, замкнутой одновременно работающими анодами,
протекает ток тройной частоты, который производит намагничива-
145
ние реактора, достаточное для получения необходимой электродви-
жущей силы самоиндукции.
Для работы уравнительного реактора при отсутствии нагрузки
во внешнюю цепь выпрямительного агрегата может быть включено
балластное сопротивление, обеспечивающее увеличение тока до
Л/кр. Намагничивание уравнительного реактора может быть осуще-
ствлено также с помощью утроителя частоты.
еа( есг гС5 ?Ь5 еЬЗ еаЧ ес5^
4
"j
Рис.
вторичной обмотки трансформатора в две обратные
звезды с уравнительным реактором:
а — схема, б — график, в —диаграмма напряжений
1U.
Got
к
2
тГсо£
б)
104. Шестифазное выпрямление с соединением
J--------1-------г-	•	•
!	|	। lcs । Lal ।
______________________________
. I	.	>	-	1 •	1 /	I	/	1
L&6\	lc2	I I Lb6	| LcZ	। I
Ez
jL
cot
\t-ai
Lb3 LC5\
ь.






Уравнительный реактор переводит выпрямительный агрегат в
режим трехфазного выпрямления, хотя вторичная обмотка тран-
форматора шестифазная .Преимущества режима трехфазного вы-
прямления заключаются в том, что смежные чередующиеся фазы,
принадлежащие к разным звездам, работают параллельно, т. е. каж-
дая фаза трансформатора и, следовательно, каждый анод работают
не 7б, а 7з периода. Это повышает коэффициент использования об-
моток трансформатора: параллельная работа двух анодов уменьша-
ет вдвое анодный ток, что увеличивает нагрузочную способность
146
выпрямителя и уменьшает падение напряжения внутри вентилей, од-
новременное 'протекание тока по двум фазам, расположенным на
разных стержнях сердечника трансформатора, обеспечивает на каж-
дом стержне компенсацию намагничивающих сил первичной и вто-
ричной обмоток и предотвращает появление потока вынужденного
намагничения.
Поток вынужденного намагничения — это некомпенсированный
магнитный поток, который возникает в каждом сердечнике и замы-
кается через воздух. Этот поток вызывает дополнительное насыще-
ние сердечников, что приводит к увеличению пока холостого хода
трансформатора. Кроме того, этот поток наводит во вторичных об-
мотках трансформатора э. д. с. самоиндукции, которая увеличивает
крутизну внешней характеристики.
Кривая выпрямленного напряжения — средняя для кривых фа-
зовых напряжений обеих звезд с вершиной в точках пересечения
кривых фазных напряжений (см. рис. 104).
Среднее значение выпрямленного напряжения при токе нагруз-
ки 'Меньше Л/кр соответствует режиму шестифазного выпрямления,
т. е.
Ud = 1,35^2.
Когда ток нагрузки становится равным Л/кр или превысит его,
среднее значение выпрямленного напряжения будет соответство-
вать трехфазному режиму выпрямления, т. е.
Ud= 1,17£*2.
Действующий ток фазы вторичной обмотки трансформатора
I - Id
*2 — —— .
2 V 3
Среднее значение анодного тока
Максимальное значение анодного тока
/ —Id
* а макс —	-
Действующее значение тока в фазе первичной обмотки транс-
форматора
/?У6
Расчетная мощность первичных обмоток трансформатора
Pi = l,045Pd.
Расчетная мощность вторичных обмоток трансформатора
Р2= l,48Pd.
147
Расчетная мощность трансформатора
Р.
- = l,26Pd.
Расчетное напряжение на уравнительном реакторе при нормаль-
ной частоте составляет 2/з действительного напряжения тройной час-
тоты, т. е.
2	1 р
= -з£-
Ток, проходящий по ветвям уравнительного реактора,
Расчетная мощность уравнительного реактора
Ррт = 0,071Pd.
Внешняя характеристика выпрямительного агрегата (рис. 105)
представляет собой зависимость напряжения от тока нагрузки.
Рис. 105. Внешняя характеристика вы-
прямительного агрегата при схеме со-
единения трансформатора в две обрат-
ные звезды с уравнительным реактором
Наклон внешней характери-
стики зависит от индуктив-
ности трансформатора, опре-
деляемой величиной напря-
жения короткого замыкания
ек°/о', и от относительного
коэффициента наклона внеш-
ней характеристики, кото-
рый обозначается А. Для
трехфазного выпрямления по
нулевой схеме Л =0,87. Для
трехфазного выпрямления по
мостовой схеме Д = 0,5. Для
шестифазпого выпрямления
по схеме звезда — две обрат-
ные звезды с уравнительным
реактором Д = 0,5.
Выпрямленное напряже-
ние холостого хода [/d0 при
схеме соединения вторичных
обмоток трансформатора в две обратные звезды с уравнительным
реактором выше, чем при токе нагрузки, равном или большем /dKp.
Внешняя характеристика в точке /dKp имеет излом (рис. 105). При
уменьшении нагрузки от ZdKp до холостого хода происходит резкое
возрастание напряжения на 15,7% («пик» напряжения).
На рис. 106 дана схема включения уравнительного реактора и
утроителя частоты. В этой схеме утроитель частоты состоит из
вспомогательного трансформатора ПОМ-3 и трех насыщающихся
148
Рис. 106. Схема включения уравнитель-
ного реактора и утроителя частоты
реакторов УМ-3. Мощность такого утроителя частоты около 1 кет.
Применяют также утроитель частоты, представляющий собой
трехфазный трансформатор мощностью Ру = 0,1+0,2 Ра, у которого
первичные обмотки соединены в звезду, а вторичные обмотки — в
разомкнутый треугольник. Первичная обмотка подключается к од-
ной из звезд вторичной об-
мотки трансформатора, а
выводы вторичной обмотки
подключаются к уравнитель-
ному реактору.
Утроитель частоты обыч-
но монтируют в одном кожу-
хе с трансформатором вы-
прямительного агрегата.
Уравнительный реактор
можно также монтировать в
одном кожухе с силовым
трансформатором или уста-
навливать отдельно. В по-
следнем случае необходимо
обращать внимание на пра-
вильность включения урав-
нительного реактора. На
рис. 106 показано правиль-
ное включение уравнитель-
ного реактора. При непра-
вильном включении уравни-
тельный реактор не может выполнять свои функции, поэтому вы-
прямительный агрегат будет работать в шестифазпом режиме. Кро-
ме того, при схеме соединения первичной обмотки трансформатора
в звезду, в трансформаторе появляется однофазный поток вынуж-
денного намагничивания тройной частоты, который вызывает силь-
ный нагрев трансформатора.
§ 21. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
И ПРИНЦИП РАБОТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ВЕНТИЛЕЙ
Характерной особенностью полупроводников является уменьше-
ние удельного сопротивления с повышением температуры (таким
же свойством обладают изоляторы). У полупроводников электроны
более прочно связаны с ядром, чем у металла, а число свободных
электронов очень мало. С увеличением температуры увеличивает-
ся количество свободных электронов и, несмотря на наличие хао-
тического движения и столкновения с решеткой кристалла, сопро-
тивление полупроводника снижается и проводимость его увеличи-
вается, так как увеличение количества свободных электронов
имеет преобладающее влияние. При достаточно высокой темпера-
туре полупроводник становится проводником.
149
При температуре абсолютного нуля все электроны полупровод-
ника остаются на своих орбитах, так как их энергии недостаточно
для отрыва от ядра. В этом случае полупроводник обладает свойст-
вами изолятора. Полупроводники значительно изменяют свое сопро-
тивление при сравнительно небольших изменениях температуры.
Действие света на полупроводник аналогично действию тепла и
также вызывает снижение сопротивления и увеличение 'проводимо-
сти полупроводника. Получение 'полупроводником дополнительной
энергии светового облучения приводит к появлению свободных элек-
тронов.
ъ-Электроны своего атома,
•-Электроны соседних атомов
Рис. 107. Плоская схема кова-
лентной связи атомов в кри-
сталле полупроводника
электрон
Рис. 108. Плоская схема ковалентной
связи после отрыва одного электрона
Полупроводники широко используются для создания приборов,
реагирующих на изменение температуры (термисторы, терморезис-
торы) и изменение освещенности (фоторезисторы).
Наиболее часто используемы-ми полупроводниковыми материа-
лами являются германий, кремний.
Германий и кремний относятся к четвертой группе таблицы Мен-
делеева и имеют на внешней орбите четыре валентных электрона.
Для создания устойчивой оболочки атому не хватает еще четырех
электронов. Кристаллы этих элементов имеют четырехгранную
форму. Атомы в кристалле сближены настолько, что два валентных
электрона, принадлежащих соседним атомам, образуют общую ор-
биту и связывают атомы в кристаллической решетке. Эти связи
называются ковалентными (парно-электронными).
На рис. 107 показана плоская схема ковалентной связи атомов
в полупроводнике.
При такой ковалентной связи атомы и весь кристалл полупро-
водника электрически нейтрален и полупроводник обладает свой-
ствами диэлектрика.
Однако даже при температуре ниже комнатной, количество теп-
ловой энергии, сообщенной кристаллу, может быть достаточным
150
для отрыва электрона от атома. Электрон, вырванный из ковалент-
ной связи, становится свободным и может являться носителем тока.
В чистом кремнии, например, при комнатной температуре один
электрон (одна нарушенная связь) приходится на 1012 атомов,
поэтому проводимость полупро!водников в миллиарды раз больше
проводимости диэлектрика.
В результате отрыва валентного электрона (рис. 108) атом ста-
новится положительно заряженным, а в ковалентной связи остает-
ся «пустое место», которое может быть занято любым другим элек-
троном из другой ковалентной связи, где в этом случае останется
«пустое место».
Пустое место в ковалентной связи принято называть «дыркой».
Величина заряда дырки численно равна величине заряда электрона.
Передвижение электронов из одной ковалентной связи в другую
вызывает соответствующее перемещение положительно заряженных
дырок, но в направлении, противоположном движению электронов.
Передвижение свободных электронов создает электронный ток
и электронную или n-проводимость (от слова negative — отрица-
тельный). Перемещение положительно заряженных дырок создает
«дырочный» ток и дырочную, или р-проводимость (от слова
positive — положительный). Полный ток в полупроводнике пред-
ставляет собой сумму электронного и дырочного тока.
Электронно-дырочная проводимость, возникшая в полупровод-
нике при комнатной температуре, называется собственной проводи-
мостью полупроводника.
При передвижении свободных электронов и дырок происходит
также процесс деионизации, пли иначе, рекомбинации, электронно-
дырочной пары. Однако при определенной температуре количество
свободных электронов и дырок не меняется и взамен рекомбиниро-
ванных электронов и дырок возникают другие свободные электроны
и дырки. При снижении температуры в результате рекомбинации
количество возникающих свободных электронов и дырок уменьша-
ется и полупроводник получает свойства изолятора.
Введение в кристалл полупроводника даже незначительного ко-
личества примеси другого элемента резко изменяет его свойства.
В зависимости от того, примесь какого элемента имеется в кристал-
ле полупроводника, получаются полупроводники, в которых преоб-
ладает электронная или дырочная проводимость.
В полупроводниках, в которых преобладает электронная прово-
димость, электроны являются основными носителями и эти полу-
проводники называются электронными или /г-типа полупроводника-
ми. В этих полупроводниках имеется также незначительное количе-
ство дырок, которые являются не основными носителями.
В полупроводниках, в которых преобладает дырочная проводи-
мость, дырки являются основными носителями и они называются
дырочными или p-типа полупроводниками. В этих полупроводниках
имеется небольшое количество электронов, которые являются неос-
новными носителями.
Атомы примеси обычно занимают в кристаллической решетке
151
полупроводника место атома данного полупроводника (германия,
кремния) и образуют связи -с соседними атомами полупроводника
(рис. 109).
Если в кристалл полупроводника в качестве примеси ввести
атом элемента из 3-й группы периодической системы, обладающего
тремя валентными электронами на внешней орбите (например: алю-
миний, индий, галлий), то он создаст три ковалентные связи с со-
седними атомами полупроводника, а для четвертой связи у него не
хватит электрона. Следовательно, одна связь остается свободной.
4

Эта связь представляет
собой свободное место
для перехода электро-
нов из соседних связей,
т. е. дырку. В результа-
те этого в полупровод-
нике возникает дыроч-
ная проводимость. Ато-
мы примесей, создаю-
щие в полупроводнике
дырочную или р-типа
проводимость, называ-
ние. 109. Плоская схема кристаллической ре-
шетки полупроводника с примесью:
а — атома трехвалентного элемента (акцептора),
б — атома пятивалентного элемента (донора)
ются акцепторами
(«принимающими»).
Если в кристалл по-
лупроводника в качест-
ве примеси ввести атом
элемента из 5-й группы таблицы Менделеева, обладающего пятью
валентными электронами на внешней орбите (например, фосфор,
висмут, сурьма), то четыре его электрона создадут четыре ковалент-
ные связи с соседними атомами полупроводника, а пятый электрон
остается свободным. В результате этого в полупроводнике возни-
кает электронная проводимость. Атомы примесей, создающие в по-
лупроводнике электронную или /г-типа проводимость, называются
донорами.
Проводимость, созданная добавлением в кристалл полупровод-
ника примесей атомов элементов иной валентности, называется
примесной проводимостью. Она превышает собственную проводи-
мость полупроводника в сотни и тысячи раз.
При отсутствии электрического поля электроны и дырки двига-
ются хаотически. Если к полупроводнику приложить разность
потенциалов, т. е. создать электрическое поле, получается направ-
ленное движение электронов и дырок.
Если плотно приложить друг к другу полупроводник с электрон-
ной проводимостью (типа п) и полупроводник с дырочной прово-
димостью (типа р), получится следующая картина на созданном
электронно-дырочном переходе: вследствие значительно большей
плотности электронов в полупроводнике с электронной проводимо-
стью, чем в полупроводнике с дырочной проводимостью, потечет
электронный ток из электронной области в дырочную. Этот ток на-
152
зывается диффузионным. Дырочная область (полупроводник с ды-
рочной проводимостью) будет заряжаться отрицательно по отно-
шению к электронной области (полупроводника с электронной про-
водимостью). По такой же причине появится диффузионный
дырочный ток из дырочной области в электронную и электронная
область будет заряжаться положительно по отношению к дырочной
области. Электронно-дырочный переход называется р — «-
переходом.
У границы раздела обра-
зуются два слоя, противопо-
ложных по знаку неподвиж-
ных зарядов, которые вызы-
вают возникновение электри-
ческого поля, препятствую-
щего дальнейшему движе-
нию электронов и дырок че-
рез переход. В итоге вблизи
контакта образуется слой
большого сопротивления,
обедненный основными носи-
телями, который называется
запорным слоем (рис. ПО).
Только отдельные основные
носители, обладающие боль-
шой энергией, могут пройти
через запорный слой. Толщи-
лоложительный отрицательный
и а ряд	заряд
Рис. НО. Запорный слой на границе раз-
дела полупроводников типа «/?» и ти-
на запорного слоя составля-	па «р»
ет примерно 10-4 см.
Неосновным носителям электрическое поле р — «-перехода по-
могает переходить через контакт и, следовательно, любой электрон
из дырочной области (кристалл р) будет подхвачен полем и переве-
ден в электронную область (кристалл «), а дырка из электронной
области будет переведена в дырочную область (в кристалл р). Сле-
довательно, через переход будут проходить навстречу друг другу
электроны и дырки неосновных носителей.
Движение неосновных носителей образует ток проводимости.
Когда к соединенным полупроводникам не подведено напряжение,
диффузионный ток и ток проводимости, направленные навстречу
друг другу, равны и общий ток через р — «-переход равен нулю.
Подключив внешнее напряжение так, что электрическое поле,
создаваемое этим напряжением, усилит действие внутреннего поля
р — «-перехода (положительный полюс источника к слою п, а отри-
цательный к слою р), мы этим увеличим ширину запорного слоя и
его сопротивление, а ток диффузии уменьшится (рис. 111, а).
При напряжении около 0,5—1 в ток диффузии равен нулю.
В этом случае ток через р — «-переход будет определяться неоснов-
ными носителями, а так как их количество в сотни тысяч раз мень-
ше ocHOiBHbix носителей, то этот ток очень мал. Напряжение, уве-
личивающее ширину запорного слоя и снижающее величину тока
153
основных носителей (диффузионного тока) называется обратным
напряжением, а ток неосновных носителей (ток проводимости) —
обратным током. Величина обратного тока зависит от внешнего на-
пряжения, от температуры полупроводника и степени освещенности
его. При повышении температуры полупроводника на каждые 10° С
обратный ток увеличивается примерно в два раза.
При изменении полярности приложенного напряжения (подклю-
чении положительного полюса внешнего источника к слою р, а от-
рицательного полюса — к слою п) электрическое поле, создаваемое
Рис. 111. Электронно-дырочный переход при приложении обратного (а) и пря-
мого (б) напряжений
этим напряжением, будет ослаблять действие внутреннего электри-
ческого поля, сопротивление р — и-перехода станет малым и ток
основных носителей (ток диффузии) резко возрастает, во много раз
превосходя ток неосновных носителей (ток проводимости)
(рис. 111, б).
Напряжение, ослабляющее внутреннее электрическое поле, на-
зывается прямым, а ток основных носителей (диффузионный ток)
называется прямым рабочим током.
Кристалл полупроводника с электронно-дырочным р — /г-перехо-
дом, хорошо пропускающий электрический ток в одном направле-
нии, представляет собой вентиль.
На рис. 112 приведена вольтамперная характеристика кремние-
вого вентиля. Как видно из характеристики, для преодоления внут-
реннего электрического поля требуется очень -малое напряжение UQ
около 0,5—1 в. При напряжении чуть больше Uo диффузионный ток
(ток основных носителей) резко возрастает и во много раз превос-
ходит ток проводимости (ток неосновных носителей). При измене-
нии полярности подведенного напряжения, т. е. при приложении об-
ратного напряжения {70бр> обратный ток /Обр до пробоя вентиля мал
и практически не зависит от величины приложенного напряжения.
Обратный ток в большой степени зависит от температуры кристал-
ла. Чем больше температура, тем больше обратный ток.
Пробой вентиля — это потеря вентильной способности вентиля
вследствие изменения структуры р — /г-перехода.
154
Полупроводники подвержены лиловому и электрическому про-
бою.
Тепловой пробой характеризуется ростом концентрации носите-
лей под действием повышающейся температуры кристалла. Неодно-
родность структуры монокристалла кремния вызывает неравно-
мерное распределение как прямого, так и обратного тока по площа-
ди р — n-перехода, что вызывает неравномерность нагрева отдель-
ных участков площади
р — n-перехода. В этих ус-
ловиях даже небольшое
увеличение напряженно-
сти электрического поля
может вызвать пробой
вентиля.
Тепловой пробой, как
правило, является процес-
сом необратимым, т. е.
после пробоя вентильное
свойство полупроводнико-
вого прибора не восста-;
навливается.
Электрический пробой
происходит вследствие то-
го, что при повышении на-»
пряженности поля до ве-
личины порядка 106 в/см
наблюдается эмиссия
электронов, вызывающая
резкое увеличение обрат-
ного тока. Электрический
пробой происходит при
перенапряжениях, возни-
кающих на р — п-пере-
Рис.. 112. Вольтамперная характеристика
кремниевого вентиля:
ип — пороговое напряжение, затрачиваемое на
преодоление внутреннего электрического поля;
«в — номинальное рабочее обратное напряжение,
ии — испытательное напряжение, С70^р— обратное
напряжение, /обр —обратный ток (в ма), /пр
прямой ток (в а)
ходе.
Перенапряжения бывают атмосферные и коммутационные. Ат-
мосферные перенапряжения возникают при грозовых разрядах,
коммутационные — при включении или отключении электрической
цепи, а также в момент запирания вентиля, от скачка обратного
тока.
Вентиль запирается, когда к нему прикладывается обратное на-
пряжение, но проходивший через вентиль, до изменения полярности
приложенного напряжения, прямой ток сразу не прекращается,
потому что нужно время, чтобы разошлись и рекомбинировались в
области п — дырки, а в области р — электроны, т. е. существует
инерция возврата вентиля в непроводящее состояние. Так как по-
лярность приложенного напряжения изменилась, то этот ток явля-
ется уже обратным током и между током и напряжением появляет-
ся емкостный сдвиг фаз. Скачок обратного тока во много раз пре-
вышает его установившуюся величину и вызывает значительные
155
коммутационные перенапряжения, особенно при наличии индуктив-
ности в цепи нагрузки. Длительность этого процесса обычно изме-
ряется микросекундами и не влияет на работу вентилей, но для
большей надежности, для подавления этих перенапряжений, при-
меняется специальная защита, состоящая из -последовательно сое-
диненных между собой конденсатора и резистора, включаемых па-
раллельно каждому вентилю.
Электрический пробой может иметь лавинный характер, возни-
кающий вследствие того, что неосновные носители при нарастании
напряжения на р — n-переходе, приобретают скорость, достаточную
для того, чтобы при столкновении с атомами кристалла выбивать из
них электроны и образовывать новые пары (электрон-дырку), т. е.
ионизировать атомы кристалла. Полученная пара, в свою очередь,
также способна ионизировать атомы. В итоге происходит -быстрое,
лавинного характера, образование зарядов и резкое возрастание
тока iB р — /г-переходе.
Вентильные свойства полупроводниковых приборов после элек-
трического пробоя могут восстановиться, если электрический про-
бой не переходит в тепловой. Если импульсы обратного тока при
перенапряжениях малы и длительность их протекания не превыша-
ет 10—20 мксек, то при снижении напряжения вентильные свойст-
ва полупроводниковых приборов, как правило, восстанавливаются.
У полупроводниковых приборов может быть еще поверхностный
электрический пробой в местах выхода р — n-перехода на поверх-
ность полупроводника. Поверхностный пробой происходит вследст-
вие увеличения напряженности поля зарядами, имеющимися на по-
верхности полупроводника, или вследствие неудовлетворительной
диэлектрической среды у поверхности полупроводника—при попа-
дании на поверхность влаги или загрязнения. Поверхностный про-
бой предотвращается конструктивным исполнением вентилей —
герметизацией р — /г-перехода, покрытием его защитными покро-
вами, а также соответствующей -геометрической формой перехода.
Для уменьшения вероятности пробоя «вентилей, увеличения на-
дежности и длительности их работы, промышленностью был освоен
выпуск вентилей с лавинной обратной характеристикой (лавинные
вентили).
Лавинные вентили изготовляют из монокристалла полупровод-
ника с высокой однородностью структуры и близкими по величине
удельными сопротивлениями отдельных участков поверхности
р — /г-перехода.
Благодаря указанным качествам монокристалла, обратный ток
распределяется равномерно по площади р — /г-перехода (а не по
ограниченному числу микроканалов, как у обычных вентилей), и,
следовательно, нагревает переход равномерно по всему сечению,
что позволяет пропустить через вентиль более значительную обрат-
ную мощность, не вызывая чрезмерного нагрева и теплового пробоя.
Кроме того, р —• /г-переход у лавинных вентилей имеет ступенча-
тую форму (рис. 113) с центральной круговой (а) и перифериче-
ской кольцевой (б) частью. Кольцевая часть выполняется с мень-
156
шей концентрацией акцепторных примесей (примесей элементов
3-ей группы), чем в круговой части, и косым срезом по его наруж-
ной поверхности. Небольшая концентрация акцепторных примесей
создает меньшую напряженность электрического поля в кольцевой
части и в случае электрического пробоя он происходит в объеме
круговой части р — я-перехода, который по своим размерам может
рассеивать значительную мощность. При обратимом лавинном про-
бое через вентиль кратковременно протекает большой обратный ток,
ограничивающий воспринимаемое вентилем напряжение.
Полупроводниковые вентили, имеющие
кристалл с одним р — n-переходом, называ-
ются диодами.
Большое значение имеют управляемые
полупроводниковые приборы, с помощью ко-
торых можно не только преобразовывать пе-
ременный ток в постоянный, но и регулиро-
вать выпрямленные напряжение и ток, уси-
ливать получаемые слабые электрические
сигналы и создавать другие различные
схемы.
Управляемые полупроводниковые при-
боры выполняются многослойными, с не-
сколькими р — п-переходами.
Трехслойный полупроводниковый вентиль, имеющий кристалл с
двумя р — n-переходами, называется транзистором (это полупро-
а
Рис. 113. Форма
р — «-перехода лавинно-
го вентиля
а — центральная круговая
часть, б — периферическая
кольцевая часть
Рис. 114. Структурные схемы транзисторов и их условные обозначения (нижний
ряд):
а — типа р — п — р, б — типа п — р — п, Э — эмиттер, Б ~ база, К — коллектор
водниковый триод). Один р — /г-переход у транзистора является
вентильным, а другой — управляющим (рис. 114). Обычно у тран-
зисторов крайние области обладают проводимостью одного типа, а
средняя область — противоположного типа (структура р — п — р
или п — р — п). Каждая область выполняет те же функции, что и
электроды в ламповом триоде. Средняя область называется базой и
выполняет функции управляющего электрода. Одна из наружных
областей называется эмиттером (эмиттирует заряды) и выполняет
157
функции катода, другая наружная область — коллектором и вы-
полняет функции анода. Эмиттер связан с базой цепью управления.
Силовой полупроводниковый вентиль имеющий четырехслойную
структуру с тремя р — n-переходами (структура р — п — р — п}
называется тиристором.
Управляемый тиристор (рис. 115) имеет два силовых вывода:
анодный вывод от слоя р± и катодный вывод от слоя п,2 и вывод уп-
равления от внутреннего слоя р2 (электрод управления).
Рис. 115. Структурная схема (а) и условное обозначение (б) тиристора:
А — анод, К — катод, iy — ток в цепи управления, ЭУ — электрод управления
Рис. 116. Вольтамперная характеристика управ-
ляемого тиристора
Тиристор закрыт при положительном потенциале на катоде, при
положительном потенциале на аноде и отсутствии тока в цепи уп-
равления (iy).
При подаче положительного потенциала на анод и электрод
управления тиристор открывается, и от анода к катоду протекает
прямой ток.
На рис. 116 приведена вольтамперная характеристика управля-
емого тиристора. При отсутствии тока в цепи управления тиристор
заперт, несмотря на наличие прямого напряжения между анодом и
катодом (участок 1 прямой ветви характеристики). Если увеличить
158
прямое напряжение между анодом и .катодом, то при определенном
его значении, называемом напряжением переключения t/n, происхо-
дит переход с участка 1 на участок 2 (участок с лавинообразным
процессом переключения), а затем на участок 3 (рабочий участок,
соответствующий открытому состоянию тиристора).
Напряжение переключения — напряжение, приложенное к тири-
стору в прямом направлении, при котором управляемый тиристор
переходит из закрытого состояния в открытое при разомкнутой цепи
управляющего электрода (ток в цепи электрода управления — iy
равен нулю).
Следовательно, тиристор может открыться и без тока в цепи
управления, если к нему будет приложено в прямом направлении
большое напряжение, равное или больше напряжения переключе-
ния Un, Открытие тиристора может произойти и при быстром нара-
стании прямого напряжения. Это является большим недостатком
управляемых тиристоров, для защиты от которого применяется спе-
циальное устройство, состоящее из емкостей, подключаемых па-
раллельно тиристорам.
Если в цепи управления тиристора пропустить ток, то напряже-
ние переключения снижается и переход на участок 2 происходит
быстрее. При 'большем токе в цепи управления прямая характери-
стика спрямляется (на рис. 116 показано пунктиром гУз) тиристор
открывается как диод, участки / и 2 прямой ветви вольтамперной
характеристики отсутствуют, тиристор переходит на рабочий 3 уча-
сток характеристики. Такой ток в цепи управления называется
током спрямления.
Обратная ветвь вольтамперной характеристики тиристора ана-
логична обратной ветви вольтамперной характеристики диода.
Регулирование выпрямленного напряжения и тока производится
сдвигом фазы импульса тока в цепи управления по отношению к
фазе приложенного к тиристору рабочего напряжения, т. е. измене-
нием времени начала открытия тиристора (изменение угла отпира-
ния а).
Прекращение протекания тока через тиристор, т. е. запирание
его происходит только при переходе внешнего напряжения через
ноль или отключении напряжения.
При открытии тиристора прямой ток проходит вначале не по
всей площади р— n-перехода, а вблизи электрода управления и
создает высокую плотность тока и местный перегрев перехода, что
может вызвать выход из строя тиристора. Для устранения этого яв-
ления в цепь тиристора включается быстронасыщающийся дрос-
сель.
Имеются также пятислойные силовые вентили с четырьмя р — п-
переходами, которые называются симисторами (двухнаправленные
тиристоры). Этот полупроводниковый вентиль имеет также один
электрод управления и, в зависимости от потенциала, подаваемого
на этот электрод, открывается в том или другом направлении. Си-
мистор можно рассматривать как два четырехслойных тиристора,
включенных параллельно и ориентированных в противоположных
159
направлениях. Симистор открывается током цепи управления и за-
крывается снятием напряжения между силовыми электродами вен-
тиля или изменением полярности этого напряжения
§ 22. КРЕМНИЕВЫЕ ВЕНТИЛИ.
КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
В силовых полупроводниковых выпрямителях преимущественно
применяются кремниевые вентили, что объясняется более высокой
допустимой температурой нагрева р —	по сравнению с
германиевыми вентилями и, следовательно, 'большей допустимой
плотностью тока в переходе, меньшей чувствительностью к пере-
грузкам и способностью выдерживать более высокое обратное на-
пряжение.
Получение р— лг-переходов, в кремниевых вентилях, из которых
компонуются выпрямители, осуществляется двумя методами: сплав-
ления и диффузионным.
Кремниевые вентили, у которых р — n-переход получен методом
сплавления, имеют маркировку ВК-10, ВК-50, ВК-100, ВК-200, что
обозначает: вентиль кремниевый на 10, 50, 100, 200 а. Кремниевые
вентили, у которых р — /г-переход получен диффузионным методом,
имеют маркировку ВКД-100, ВКД-200 на 100 и 200 а и ПВК-50,
ПВК-Ю0 и ПВК-200 на 50, 100 и 200 а. Лавинные вентили на ток
200 а имеют маркировку ВКЛ-200, ПВКЛ-200, ВКДЛ-200. Буква Л
в маркировке обозначает, что вентиль лавинный.
По проекту нового ГОСТа неуправляемые вентили будут обозна-
чаться В и ВЛ (В — вентиль, Л лавинный).
Тиристоры по ГОСТ—14069—68 обозначаются Т и ТЛ (Т — ти-
ристор, Л — лавинный). Прежнее обозначение: ВКДУ, ВКДУЛ.
Симисторы обозначаются ВКДУС, где С означает симметрич-
ный. Цифры, стоящие непосредственно после буквенных обозначе-
ний ВК, В, ВЛ, Т, ТЛ, обозначают номер конструктивного- исполне-
ния, например: ВК-2 — диффузионного исполнения (цифра 2 заме-
няет букву Д), ВЛЗ — вентиль изготовлен в металлокерамическом
корпусе, ВЛ4 — в вентиле применен жидкометаллический контакт,
Т2 — тиристоры в металлостеклянном корпусе (кроме Т2-150),
ТЗ— и Т2-150 — тиристоры в металлокерамическом корпусе.
На рис. 117 показан разрез вентиля ВК-200 и его габаритные
размеры с охладителем.
Электронно-дырочный переход состоит из сверхчистого монокри-
сталлического кремния электронной проводимости 4. С одной сто-
роны в монокристалл кремния вплавлен алюминиевый сплав 5, а с
другой стороны — сплав серебра, сурьмы и свинца 1. Диаметр
кремниевого диска 'выбирается из расчета плотности тока 0,5—
1 а! мм2.
Для увеличения механической и термической прочности сплав-
ленный р — n-переход заключен между вольфрамовыми пластин-
ками 3.
160
Ток проходит от стороны кремния, в которую вплавлен алюми-
ний (от анода) к стороне, в которую вплавлен сплав серебра, сурь-
мы и свинца (к катоду).
Герметически закрытый корпус 6, в котором заключен р — п*
переход, защищает его от внешних воздействий, особенно от воздей-
ствия влаги или загрязнения, которые могут вызвать поверхност-
ный пробой. Кроме того, металлический корпус обеспечивает хоро-
Рис. 117. Разрез кремниевого вентиля ВК-200 (а) и габаритные размеры венти-
ля с радиатором (б):
/ — сплав серебра, сурьмы и свинца, 2 — основание корпуса, 3 — вольфрамовые пластинки,
4 — монокристалл кремния, 5 — алюминиевый сплав, 6 — герметический металлический кор-
пус, 7 — стеклянный изолятор, 8 — гибкий медный провод
ший отвод тепла, особенно массивное медное основание корпуса 2,
которое с помощью резьбы соединяется с охладителем. Обычно ос-
нование 2 является катодом, а гибкий медный провод 8 анодом.
Гибкий медный провод (анод) изолирован от корпуса 6 стеклян-
ным изолятором (спаем) 7.
Вес вентиля ВК-200 с силуминовым охладителем около 1,5 кг.
На рис. 118. показан разрез управляемого тиристора. Кроме
отличия в структуре вентильного элемента, тиристор конструктив-
но отличается от диода наличием вывода управляющего электрода
6, который выполняется из тонкой медной проволоки и присоединя-
ется внутри к молибденовой пластине 5. Для вывода управляющего
электрода наружу имеется вторая изолированная стальная втул-'
ка 7.
У тиристора в отличие от диода основание 15 является анодом,
а гибкий вывод 10 — катодом.
6 И. А. Маринов
161
На рис. 119 показан разрез вентильного элемента тиристора.
Вентили делятся на классы, в зависимости от величины номи-
нального обратного напряжения, и на труппы, в зависимости от
величины падения напряжения при
протекании номинального прямого
тока.
Величины номинальных обрат-
ных напряжений принимают, исходя
из следующего:
а)	для неуправляемых вентилей
серии В (ВК, В КД, ПВК) равными
50% напряжения загиба обратной
ветви вольтамперной характеристи-
ки вентилей при температуре 140° С;
б)	для тиристоров серии Т — 60%
наименьшей из величин напряжения
переключения прямой ветви или на-
пряжения загиба обратной ветви
вольтамперной характеристики при
температуре 125° С;
Рис. 119. Разрез вентиль-
ного элемента тиристо-
ра:
1 — молибден, 2 — вольфрам
Рис. 118. Разрез ти-
ристора Т-150
(ВКДУ-150):
1 — чашечка, 2—5 — вен-
тильные элементы, 6 —
вывод электрода управ-
ления, 7,	12 — втулки,
8 — наконечник электро-
да управления, 9 — на-
конечник, 10 — гибкий
вывод, 11 — внутренний
вывод, 13 — стекло, 14 —
корпус, 15 — основание
корпуса
в)	для лавинных вентилей серии ВЛ и ТЛ — 80% наименьшей
из величин лавинообразования обратной ветви вольтамперной ха-
рактеристики или напряжения переключения прямой ветви вольт-
амперной характеристики при температуре 125± 10° С;
г)	для симисторов ВКДС —70% наименьшей из величин напря-
жения переключения при температуре 110° С.
Величины номинальных обратных напряжений в соответствии с
классом вентилей, по данным каталога, приведены в табл. 10.
162
ТАБЛИЦА 10
Величины номинальных обратных напряжений (в вольтах)
Классы вентилей	Номинальное обратное напряжение	Классы вентилей	Номинальное обратное напряжение	Классы вентилей	Номинальное обратное напряжение
1	100	3,5	350	8	800
1,5	150	4	400	9	900
2	200	5	500	10	1000
2,5	250	6	600		
3	300	7	700		
Лавинные диоды изготовляют на номинальные обратные напря-
жения не ниже класса 3, лавинные тиристоры — не ниже класса
4, а симисторы изготовляют классов от 0,5 до 6 (504-600 в).
Величины падения напряжения при протекании номинального
прямого тока в соответствии *с группой .вентилей приведены в
табл. 11.
ТАБЛИЦА 11
Величины падения напряжения при номинальном прямом токе (в вольтах)
Группы вентилей	Диоды	Тиристоры
А	От 0,4 до 0,5	До 0,57
Б	. 0,5 » 0,6	От 0,57 до 0,72
В	. 0,6 . 0,7	. 0,72 . 0,87
Г	. 0,7 » 0,8	. 0,87 , 1,01
Д	. 0,8 9 0,9	. 1,01 . 1,4
Е	. 0,9 » 1,0	—
Указанные в таблице величины являются средними за период
при температуре окружающей среды 25° С.
Обычно на корпусе вентиля, кроме обозначения типа и номи-
нального тока, указывается еще класс и группа вентилей, например:
ВКДЛ-200-8Б — вентиль кремниевый, диффузионный, лавинный с
воздушным охлаждением на 200 а, 8-го класса, группы Б. Кроме
того, на корпусе вентиля имеются: условный знак завода-изготови-
теля, знак — указывающий проводящее направление и год изготов-
ления. Номер вентиля обычно наносится на наконечник гибкого
вывода.
Максимальная допустимая температура нагрева электронно-ды-
рочного перехода в длительном режиме работы для разных венти-
лей приведены в табл. 12. По данным каталога при кратковремен-
ных перегрузках (длительность до 30 сек) допускается несколько
более высокая (примерно на 15—20° С) температура, а при аварий-
6*	163
ных перегрузках длительность до 10 мсек температура р—п-перехо-
да может достигать 300—400° С.
Температура окружающего воздуха для кремниевых вентилей с
воздушным охлаждением допускается в пределах от —50 до —40° С.
Для воздушного охлаждения вентилей применяют охладители
серий МП — медные пластинчатые, М — медные ребристые, А —
алюминиевые (из алюминиевых сплавов) ребристые; для водяного
охлаждения МВ — медные с развитой внутренней поверхностью
и двумя патрубками для присоединения шлангов.
Рис. 120.. Трубка
с жидкостью для
-измерения скоро-
сти воздуха
ТАБЛИЦА 12
Допустимая температура
р — п-перехода
Тип вентиля
Допустимая темпера-Гура
р-п перехода, С
В, ВЛ
т
ТЛ
ВКДУС
140
125
140
110
В основном на тяговых подстанциях для охлаждения вентилей
применяются ребристые охладители для воздушного охлаждения.
Охладители серии М бывают четырех-, шести- и десятиреберные
М-4, М-6 и М-10, а серии А — четырех-, семи-и десятиреберные
А-4, А-7 и А-10. Активная площадь охлаждения у охладителей М-6
равна 720 см2. у охладителя М-10—1170 см2, у охладителя А-7 —
840 см и у охладителя А-10 — 1950 см\
Как уже было сказано выше, вентили соединяются с охладителя-
ми при помощи резьбового соединения. Для охладителей из алю-
миниевых сплавов применяются специальные медные контактные
пластины, с помощью которых вентиль включается в цепь тока по-
мимо охладителей.
При естественном воздушном охлаждении ребра охладителей
должны располагаться в вертикальной плоскости, при принудитель-
ном охлаждении — параллельно направлению воздушного потока.
Для того чтобы не повредить вентиль и резьбу охладителя при
ввертывании вентиля в охладитель и одновременно создать надеж-
ное контактное соединение между вентилем и охладителем, закру-
чивающий момент при ввертывании вентиля в охладитель для охла-
дителей М-6, М-10, А-7 и А-10 должен быть не более 5 кГм.
Скорость охлаждающего воздуха при принудительном воздуш-
ном охлаждении по ГОСТ 10662—63 для кремниевых вентилей на
номинальный ток 200 а— 12 м!сек. По последним данным завода-
изготовителя скорость охлаждающего воздуха для вентилей на но-
минальный ток 200 а должен быть не менее 5—7 м/сек.
164
Скорость воздуха измеряется анемометром. При отсутствии
анемометра скорость воздуха можно измерить при помощи жид-
кости, помещенной в стеклянной трубке диаметром 4—16 мм (рис.
120).
Подсчет скорости воздуха производится по формуле
1/
V = г ------,
Г у
где /7=йрж, v — скорость воздуха, м/сек; h — разность уровней
жидкости, м; рж — удельный вес жидкости, кг/м3;
273
Y = 1,29 --	кг/м*.
г	273 +f '
Пример: й=25 мм =0,025 л; жидкость — вода £=25° С; тогда
, ™ 273
7 = 1,29	,
*	298
и =
/ 2-9,81.0,025-103.298
1,29-273
= 20,4 м1сек.
В процессе работы в полупроводниковом вентиле происходят
непрерывные колебания температуры р—«-перехода: нагревание его
при протекании тока и остывание при прекращении протекания
тока. Непрерывные колебания температуры р—«-перехода приво-
дят в итоге к «старению» вентиля, которое заключается в том, что
при частых циклах «нагрев — остывание» припой, с помощью кото-
рого соединяются отдельные внутренние элементы вентиля, кристал-
лизуется и становится хрупким, что может привести к нарушению
контакта внутри вентиля, т. е. к обрыву его цепи.
Допустимое число циклов «нагрев — остывание» зависит от ко-
лебания температуры р—«-перехода. Чем меньше колебания темпе-
ратуры, тем больше допускается циклов «нагрев — остывание».
Допустимые величины и продолжительность перегрузок в ава-
рийных режимах для кремниевых вентилей приведены в табл. 13.
ТАБЛИЦА 13
Допустимые величины и продолжительность перегрузок (в секундах)
Тип вентилей	Перегрузки, %			
	25	50	100	500
В-50, ВЛ-50, В-100, ВЛ-100	300				5	0,02
В-200, ВЛ-200	30	5	1	0,02
Количество перегрузок в течение 30 мин не должно превышать
двух, а интервалы между перегрузками должны быть не менее
5 мин.
Вентили должны выдерживать в течение 10 сек без пробоя ам-
плитудное обратное напряжение, равное полуторному номинально-
му обратному напряжению при рабочей температуре.
165
§ 23. ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
Полупроводниковый выпрямитель в зависимости от принятой
схемы выпрямления и от схемы соединения силового трансформато-
ра может быть включен по мостовой или нулевой схеме.
С начала внедрения полупроводниковых выпрямителей промыш-
ленностью был освоен выпуск выпрямительных агрегатов для
тяговых подстанций городского электрического транспорта
ВАК-1000/600-Н, ВАК-2000/600-Н и ВАК-3000/600-Н. Обозначения
типов агрегатов расшифровываются следующим образом: выпрями-
тельный агрегат с выпрямителем на кремниевых вентилях, на но-
минальный выпрямленный ток 1000, 2000 или 3000 а, номинальное
выпрямленное напряжение 600 в, работающий по нулевой схеме.
Агрегат состоит из силового трансформатора, выпрямительного
блока, шкафа управления, шкафов или панелей защиты и быстро-
действующего катодного выключателя.
Выпрямительные блоки соответственно типам выпрямительных
агрегатов обозначаются БВК-1000/600-Н, БВК-2000/600-Н и
БВК-3000/600-Н, что означает: блок выпрямительный кремниевый
на номинальный выпрямленный ток 1000, 2000 или 3000 а, номи-
нальное выпрямленное напряжение 600 в, работающий по нулевой
схеме.
Указанные выпрямительные блоки состоят из нелавинных вен-
тилей.
В 1968 г. промышленность освоила выпуск выпрямительных бло-
ков из лавинных вентилей, поэтому в буквенное обозначение типа
выпрямительного агрегата и выпрямительного блока добавляется
буква Л (ВАКЛ и БВКЛ).
Выпрямительные блоки с нелавинными вентилями (БВК) с
1970 г. сняты с производства.
Каждая фаза или плечо выпрямительного блока состоит из вен-
тилей, соединенных параллельно и последовательно.
Параллельное соединение вентилей применяется, когда номи-
нальный ток фазы или плеча превышает номинальный ток отдель-
ных вентилей.
Последовательное соединение вентилей применяется для обес-
печения электрической прочности фазы или плеча в непроводящую
часть периода, когда к фазе приложено обратное напряжение.
Число параллельно включенных вентилей в фазе или плече пх
определяется из расчета, что ток фазы или плеча /а выпрямителя
должен быть меньше суммарного номинального тока параллельно
включенных вентилей /ы.вепт.
Л-i =	-	Кг,
1 н.вент
где Кг — коэффициент запаса по току, принимаемый равным
1,35—1,8.
При параллельном включении вентилей ток между ними распре-
деляется неравномерно, что приводит к перегреву и более быстро-
му выходу из строя вентилей, по которым протекает большой ток^
166
и недостаточному использованию вентилей по току. Неравномер-
ное распределение тока между параллельно включенными вентиля-
ми происходит вследствие того, что вентили практически несколько
отличаются друг от друга своими прямыми ветвями вольтамперных
характеристик и тепловыми сопротивлениями.
Для выравнивания тока между параллельно включенными вен-
тилями можно применять омические сопротивления, включаемые
последовательно с вентилями, или индуктивные делители тока.
мм
Рис. 121. Схема индук-
тивного делителя тока
для двух параллельно
соединенных вентилей:
/ф—ток фазы, /1В» 7 2В—
ток вентилей
Рис. 122. Схема индук-
тивного делителя тока
для трех параллельно
соединенных вентилей
Омические сопротивления, включаемые последовательно с вен-
тилями, применяются редко из-за появления дополнительных по-
терь и снижения коэффициента полезного действия выпрямителя.
В установках большой мощности, как правило, применяются ин-
дуктивные делители тока.
На рис. 121 приведена схема индуктивного делителя тока для
двух параллельно соединенных вентилей. Делитель состоит из сталь-
ного сердечника, на котором намотаны две одинаковые обмотки,
включенные таким образом, что создаваемые ими магнитные потоки
противоположны по направлению. При неравенстве тока в парал-
лельных ветвях в сердечнике возникает результирующий магнитный
поток, который создает дополнительное падение напряжения в об-
мотке с меньшим током. Этим достигается выравнивание тока в
обмотках и в параллельно включенных вентилях. Для выравнивания
тока в параллельных вентилях требуется небольшая по величине
э. д. с., поэтому обмотки делителя состоят из небольшого количества
витков.
На рис. 122 приведена схема индуктивного делителя тока для
трех параллельно включенных вентилей. Делитель состоит из трех-
стержневого магнитного сердечника с двумя обмотками на каждом
стержне. Каждый из параллельно включенных вентилей подклю-
чается к фазе через две последовательно соединенные обмотки,
расположенные на разных стержнях. При увеличении тока в одной
167
параллельной ветви индуктируется дополнительная э. д. с. в других
двух ветвях, чем достигается выравнивание тока в обмотках дели-
теля и вентилях. Таким же образом выполняются делители и при
большем числе параллельно включенных вентилей.
Число последовательно включенных вентилей в каждом плече
или фазе выбирается из расчета, чтобы суммарное номинальное об-
ратное напряжение всех последовательно включенных вентилей бы-
ло бы больше максимального обратного напряжения, приходящего-
ся на плечо или фазу при избранной схеме выпрямления (мостовая
или нулевая)
ЕМобр.вент rjr
---------- == Лгг>
^обр.макс
где S иОбр.вент — сумма номинальных обратных последовательно
включенных вентилей; «обр.макс— максимальное обратное напряже-
ние на фазу или плечо при данной схеме выпрямления; Ки— коэф-
фициет запаса по напряжению, принимаемый равным 1,45—1,8.
Следовательно, число последовательно включенных вентилей п2
будет
Иобр.макс ,,
И2 = ----------Ли-
^обр.вент
Число последовательно включенных лавинных вентилей .выби-
рается равным
Иобр.макс . -
п2 =------------F U
^обр.вент
Для обеспечения равномерного распределения обратного напря-
жения между последовательно соединенными вентилями, параллель-
но вентилям подключается цепочка последовательно соединенных
шунтирующих резисторов /?ш, имеющих равные по величине сопро-
тивления, которые служат делителем напряжения. Величина сопро-
тивления шунтирующих резисторов /?ш выбирается в зависимости
от класса и числа последовательно включенных вентилей в преде-
лах 1,5—5 ком.
Неравномерность распределения тока по параллельным ветвям
фазы или плеча не должна превышать ±5% среднего измеренного
тока в параллельной ветви, а при токе нагрузки выше 100% номи-
нального режима до тока короткого замыкания не должна превы-
шать ±10%. Неравномерность распределения обратных напряже-
ний на вентилях не должна превышать ±10% среднего рабочего
обратного напряжения, приходящегося на вентиль.
На рис. 123 приведена схема соединения одной фазы выпрями-
тельного блока БВК-1000/600-Н.
Выпрямители БВК с нелавинными вентилями выпускались заво-
дом со шкафами защиты от перенапряжений на стороне перемен-
ного и выпрямленного тока.
Защита от перенапряжения на стороне переменного тока этих
выпрямителей состоит из конденсаторов С1 и резисторов /?1, сое-
диненных в звезду или треугольник, которые подключаются через
168
ФйЗЯ Ш’обоы
пгрансформатора
Рис. 123. Схема соединения одной фазы
ББК-1000/600-Н
+ 600в
-6006
Рис. 124. Схема выпрямительного агрегата ВАК с защи-
той от перенапряжений
предохранители к фазам вторичной обмотки трансформатора (рис.
124). В этой защите применяются конденсаторы КМ-2-3,15 емкостью
7,5—8 мкф, резисторы ПЭ-150, мощностью 150 вт и сопротивлением
5 ом и предохранители ПК-3 с плавкой вставкой на 7,5 а.
Защита от коммутационных перенапряжений со стороны выпрям-
ленного тока осуществляется двумя конденсаторами С2 ИМ-5-150,
емкостью 150 мкф, включенными параллельно. Последовательно с
ними включаются параллельно два резистора R2 по 5 ом. Конден-
саторы с резисторами включаются между положительным и отри-
Рис. 125. Схема защиты от перенапряжений со стороны вентильной обмотки
трансформатора и выпрямленного тока
цательным полюсами выпрямительного агрегата через предохрани-
тель ПК-3 с плавкой вставкой на 50 а.
В результате исследований, проведенных Академией коммуналь-
ного хозяйства, величина перенапряжений на выводах вентильной
обмотки ненагруженного трансформатора при включении его масля-
ным выключателем может достигать 5 кв, а при отключении — 15 кв.
Эти перенапряжения превышают электрическую прочность включа-
емых последовательно вентилей.
Перенапряжения на шинах распределительного устройства по-
стоянного тока при отключении быстродействующим выключателем
токов короткого замыкания на линии не превышают 2 кв, т. е. не
превышают электрической прочности последовательной цепи венти-
лей. Но на вентили могут воздействовать перенапряжения, возни-
кающие в результате сложения перенапряжений при отключении
токов короткого замыкания в линии быстродействующими выклю-
чателями с перенапряжениями от коммутации тока в самих вен-
тилях.
170
42/7
4/7/7
Рис. 126. Панель защиты от перенапряжений
на стороне выпрямленного тока:
а — вид спереди, б — вид сверху; 1 — резисторы, 2 —
лавинные вентили, 3 — предохранитель ПК-3
Для защиты полупроводниковых выпрямителей от перенапряже-
ний Академией коммунального хозяйства рекомендована схема с
применением разрядников и конденсаторов (рис. 125). На вентиль-
ной стороне трансформатора устанавливают разрядники РВ1—00,
которые включают по од-
ному между каждой фа-
зой и нулем или отрица-
тельным выводом транс-
форматора. В связи с тем,
что разрядники срабаты-
вают за время от 2 до
20 мксек, а перенапряже-
ния возникают в доли
микросекунды, параллель-
но разрядникам необхо-
димо устанавливать ем-
кости по 0,5 мкф. Емкости
подключают к вентиль-
ным обмоткам через пре-
дохранители ПК-3.
Со стороны выпрям-
ленного тока между поло^
жительным и отрицатель-
ным полюсами включают
лавинные вентили с об-
щим напряжением ла-
винообразования	900—
1000 в. Вентили подклю-
чают к положительной
шине через предохраните-
ли ПК-3. Конструктивно
эта защита представляет
собой гетинаксовую па-
нель, на которой установ-
лены предохранитель, два
лавинных вентиля ВЛ-200
и два резистора. Панель устанавливается в ячейке катодного вы-
ключателя. На рис. 126 приведен габаритный чертеж панели защи-
ты от перенапряжений на стороне выпрямленного тока.
Для защиты от атмосферных перенапряжений рекомендуется у
выводов положительного (а на троллейбусных линиях и отрицатель-
ного) полюса на контактной сети устанавливать разрядники
РМВУ-0,55.
В связи с тем, что лавинные вентили могут кратковременно
пропускать в обратном направлении значительные токи, подклю-
чаемые параллельно вентилям, цепочки /?ш и R — С могут не уста-
навливаться. Поэтому у выпрямительных блоков БВКЛ нет цепочек
R — С, что упрощает схему блоков. Однако для обеспечения пра-
вильной работы схемы контроля состояния вентилей цепочки
171
сохранились и у выпрямительных блоков с лавинными вентилями.
Контроль за состоянием вентилей осуществляется указательны-
ми реле (бленкерами), подключаемыми к средним точкам парал-
лельных ветвей вентилей каждой фазы или плеча, имеющим одина-
ковый потенциал (или очень небольшую разность потенциалов в
связи с различиями в характеристиках вентилей). При пробое вен-
тиля в каком-либо плече параллельной ветви вентилей в связи с
изменением сопротивления данного плеча между точками присое-
динения бленкеров возникает разность потенциалов, достаточная
для срабатывания бленкера и замыкания его контактов. Контакт
бленкера замыкает цепь какой-либо вторичной обмотки сигнального
трансформатора ТС, вызывает этим изменение магнитного потока
в магнитопроводе и срабатывание реле РЗ, которое, в свою очередь,
замыкает цепь на сигнал или отключение выпрямительного агрега-
та. Сигнальный трансформатор одновременно изолирует контакты
бленкеров от цепей 220 в.
На панели шкафа управления, рядом с бленкерами указывает-
ся фаза и номера параллельных цепей, между которыми бленкеры
включены. Выпавший флажок бленкера показывает, в какой цепи
следует искать повреждение.
На рис. 127 приведена принципиальная схема соединения глав-
ных цепей и схема сигнализации состояния вентилей выпрямитель-
ного агрегата ВАКЛ-2000/600-Н.
В связи с тем, что выпрямительные блоки БВКЛ комплектуются,
как правило, лавинными вентилями 8-10 классов, каждая последо-
вательная ветвь состоит из четырех вентилей.
На рис. 128 приведена схема соединения одной фазы выпрями-
тельного блока БВКЛ-3000/600-Н.
Технические данные выпрямительных агрегатов типов ВАК и
ВАКЛ приведены в табл. 14.
Выпрямительные блоки БВК-1000/600-Н, БВКЛ-1000/600-Н,
БВК-2000/600-Н и БВКЛ-2000/600-Н выполнены в виде металличе-
ских шкафов каркасного типа с двойными дверями спереди и сзади
и съемными боковыми стенками. Внутри шкафов устанавливают
съемные панели из изолирующего материала, на которых крепят
вентили с охладителями.
На каждой панели крепят вентили одной последовательной цепи.
Следовательно, у выпрямительных блоков БВК-1000/600-Н и
БВКЛ-1000/600-Н, у которых по две параллельные ветви вентилей
на фазу, в шкафу установлены 12 панелей (6 спереди и 6 сзади).
У выпрямительных блоков БВК-2000/600-Н и БВКЛ-2000/600-Н, у
которых по три параллельные ветви на фазу, в шкафу установлены
18 панелей (9 спереди и 9 сзади).
Выпрямительные блоки БВК-3000/600-Н и БВКЛ-3000/600-Н
имеют по четыре параллельные ветви вентилей на фазу и состоят
из 24 панелей. Для размещения этих панелей выпрямительные бло-
ки на 3000 а состоят из двух шкафов. В каждом шкафу устанавли-
ваются 12 панелей вентилей, которые присоединяются к трем фазам
одной звезды вторичной обмотки трансформатора.
172
6 (Ю)ко
Рис. 127. Принципиальная схема соединения главных цепей и схема сигнализа-
ции состояния вентилей ВАКЛ-2000/600-Н:
ДТ —-делители тока, 1РУ—12РУ— катушки и контакты указательных реле, ТС —сигналь-
ный трансформатор
ТАБЛИЦА 14
Технические данные кремниево-выпрямительных агрегатов
Тип агрегата
Параметры	ВАК-1000/600-Н	ВАК-2000/600-Н	ВАК-3000/600-Н	ВАКЛ-1000/600-Н	ВАКЛ-2000/600-Н	ВАКЛ-зооо/еоо-н
Напряжение питающей сети, кв . . . Номинальная мощность, кет ....	600	1200	6; 10 I	1800	’	|	600	I	1200 i	।	:		I	1800
Номинальное выпрямленное напря-			1	j i зооо			1
жение, в 	 Номинальный выпрямленный ток, а	1000	2000		[	1000	I	2000 j	1	3000
К. П. д„ %	;	: •	96,5-97	96,5-97 |	96,5-97 |	1	97—98	1	1	97—98	1	97—98
Коэффициент мощности	 Тип вентиля 		В-200-4Б	В-200-4Б	0,93 В-200-4Б	ВЛ-200-8Б	ВЛ-200-8Б	ВЛ-200-8Б
Количество параллельных цепей в фазе		2	3	4	2	3	4
Количество последовательно вклю- ченных вентилей в цепь, шт. . . .	6	6	6	4	4	4
Количество -вентилей в агрегате, шт.	72	108	144	48	72	96
Охлаждение	 Скорость охлаждающего воздуха, м!сек 	 Номинальная мощность трансформа- тора, ква		685	1385	Воздушно1 5—7 2080	э принудительно! 685	е 1385	2080
Напряжение вторичной обмотки трансформатора, в ....... . Схема трансформатора		звезда — дв	565 е обратных	звезды с уравн	[ительным ре акт	ором
Продолжительность перегрузки по току 25% /ном 50% /ном 100% /ном			15 мин (1 раз 2 мин (1 раз 10 сек (1 раз	в течение 2 ч) в течение 1 ч) в течение 2 ч)		
Для обеспечения большей электрической прочности выпрями-
тельного блока, уменьшения вероятности перекрытия между вен-
тилями или их охладителями по воздуху размещение панелей с вен-
тилями в шкафу производят таким образом, чтобы между ними по
возможности была наименьшая разность потенциалов.
Фазе. силобого
трансформатора
Рис. 128. Схема соединения одной фазы
БВКЛ-3000/600-Н
На рис. 129 дана векторная диаграмма напряжений между фа-
зами вентильной обмотки трансформатора. Векторы, обозначен-
ные сплошными линиями, представляют напряжение на выводах
одной звезды (нечетной), а обозначенные пунктирными линиями —
напряжение на выводах другой звезды (четной).
Внутри шкафа, с одной боковой стороны расположены шины пе-
ременного тока, к которым через делители тока подключаются па-
раллельные ветви вентилей. Подвод анодных проводов от трансфор-
матора к шинам может осуществляться как снизу, так и сверху.
На другой боковой стороне расположена катодная шина с шунтом.
Шкаф выпрямительного блока устанавливают таким образом,
чтобы была возможность обслуживать его не только спереди и сза-
ди, но и с боков.
На рис. 130 дан габаритный чертеж шкафа выпрямительного
блока.
При монтаже шкафа выпрямительного блока следует предусмот-
реть хороший приток охлаждающего воздуха и хороший выброс на-
175
Ф2 с насаженной на его ось
*4
Рис. 129. Векторная диаграмма
напряжений на выводах вто-
ричной обмотки трансформа-
тора:
Ль Ь-з, с5 — выводы фаз нечетной
звезды, а4, Ьб, с2 — выводы фаз
четной звезды
гретого воздуха. Обычно приточный канал или канал выброса воз-
духа герметизируется.
Сверху шкафа установлен вентилятор, создающий поток охлаж-
дающего воздуха, имеющего направление снизу вверх. На кожухе
вентилятора установлено воздушное реле, контролирующее наличие
потока охлаждающего воздуха.
Вентилятор состоит из электродвигателя АО-41-4-В3 исполнения
крыльчаткой. Мощность электродвига-
теля 1,7 кет, скорость вращения —
1450 об!мин.
Воздушное реле (рис. 131) пред-
ставляет собой металлическую пласти-
ну-флажок 5, вращающийся вокруг оси
на держащей стойке 6. На флажке ук-
реплена колба ртутного контакта,
электроды которого соединяются с под-
водящими проводами 1 с помощью
двух проводящих пружин 7. При нали-
чии потока воздуха флажок реле под-
нят и ртутный контакт замкнут, об-
мотка реле ПРВ (см. схему управле-
ния § 40) обтекается током. При пре-
кращении потока воздуха флажок реле
опускается и контакты его размыкают
цепь обмотки реле ПРВ, которое про-
изводит отключение масляного вы-
ключателя.
Шкафы управления агрегатов ШУ
представляют собой металлические
шкафы, на лицевой стороне которых
установлены измерительные приборы, сигнальные лампы, ключи и
кнопки управления, а также сигнальные реле сигнализации состоя-
ния вентилей, защиты от замыкания 600 в на землю, газовой защи-
ты, сигнализации прекращения потока охлаждающего воздуха.
Внутри шкафов расположены .клеммные сборки вторичной ком-
мутации, панели защиты.
На рис. 132 приведен габаритный чертеж шкафа управления
ШУ.
Шкафы управления ШУ для агрегата на 1000, 2000 и 3000 а от-
личаются друг от друга количеством указательных реле (бленкеров)
сигнализации состояния вентилей.
Выпрямители во время работы являются источниками шума, ко-
торый в основном создается работающими вентиляторами. Произ-
веденные измерения показали, что уровень звукового давления на
расстоянии 3 м от работающего выпрямителя составляет 82 дб на
частоте 500 гц и 77 дб на частоте 1000 гц, а при работе двух выпря-
мителей соответственно 85 и 81 дб. По санитарным нормам пре-
дельно допустимый уровень звукового давления, создаваемый ра-
ботой оборудования промышленного предприятия на расстоянии
176
2 ле от жилого здания, не должен превышать 44 дб на частоте
500 гц и 40 дб на частоте 1 000 гц.
Проведенные расчеты показали, что выпрямители
БВК-2000/600-Н могут длительно работать без принудительного ох-
лаждения при токе нагрузки до 30% от /н, а выпрямители
Рис. 130. Габаритный
чертеж выпрямительного
блока:
а — вид спереди, б — вид
сбоку, в — вид сверху, К —
катодная шина с шунтом;
1 — клеммники внешних сое-
динений, 2 — воздушное ре-
ле, 3 — вентилятор, 4 — анод-
ные шины, 5 — болт для при-
соединения заземления
БВК-1000/600-Н — при токе нагрузки
до 40% от /н. Испытания, проведенные
кафедрой электрического транспорта
МЭИ, показали, что максимально до-
пустимая длительная нагрузка выпря-
мителя БВКЛ-2000/600-Н в зависимо-
сти от температуры окружающей сре-
ды может быть: при температуре
15° С — 970 а, при температуре 25° С —
S60 а, при температуре 40° С — 690 а.
Рис. 131. Воздушное реле:
1 — провод, 2 — изоляционная
панель, 3 — скоба, 4 — ртутный
контакт, 5 — флажок, 6 — дер-
жащая стойка, 7 — токопрово-
дящая пружина
177
Расчеты и испытания выявили возможность (при определенных
условиях) работы выпрямителей с остановленными вентиляторами,
т. е. в режиме естественного воздушного охлаждения.
Отключение вентиляторов во время работы выпрямителей воз-
можно при .нагрузках, не превышающих указанных выше, при этом
необходимо наличие схемы автоматического включения вентиля-
Рис. 132. Габаритный чертеж шкафа управления ШУ Л-2000/600-Н:
а >ид спереди, б — вид сбоку, в — вид сзади; 1 — измерительный прибор, 2 — указатель-
ные реле (бленкеры) 3 — сигнальная лампа, 4 — кнопки управления, о — ключ управления,
6 — болт заземления, 7 — клеммники внешних соединений
торов, когда нагрузка выпрямителя достигнет заданной величины
или когда охладитель или корпус вентиля нагреются до определен-
ной температуры.
Автоматика управления вентиляторами выпрямителей рассмат-
ривается в главе VIII.
В 1969 г. кафедра электрического транспорта МЭИ совместно с
энергохозяйством г. Москвы разработали, изготовили и включили
в опытную эксплуатацию кремниевый выпрямитель с естественным
воздушным охлаждением на лавинных вентилях на номинальный
ток 2000 а и номинальное напряжение 600 в. В 1970 г. был вклю-
чен в опытную эксплуатацию на одной из подстанций г. Москвы
кремниевый выпрямитель естественного воздушного охлаждения
промышленного изготовления на 1000 а.
В настоящее время начат выпуск кремниево-выпрямительных аг-
регатов на лавинных вентилях с естественным охлаждением
ВАКЛЕ-1000/600-Н и ВАКЛЕ-2000/600-Н. Технические данные этих
агрегатов приведены в табл. 15.
178
ТАБЛИЦА 15
Технические данные выпрямителей с естественным воздушным охлаждением
Технические данные	В АКЛ Е-1000/600-Н	ВАКЛЕ-2000/600-Н
Напряжение питающей сети, кв Номинальный выпрямленный ток, а Номинальное выпрямленное напря- жение, в Схема выпрямления Коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке, % Коэффициент мощности Допустимые перегрузки по току	б( 1000	1 600	I Шестифаз! 97,5 0,93 25% — 15 мин (1 50% — 2 мин (1 100% —20 сек (1 <	Ю) I	2000 600 1ая нулевая 97,5 0,93 раз в 2 ч) раз в 1 ч) раз в 2 мин)
Выпрямительные агрегаты должны выдерживать два коротких
замыкания вблизи шин подстанции, следуемых друг за другом с
интервалом не менее 3 сек, отключаемых быстродействующими вы-
ключателями за время не более 0,025 сек. (Амплитудное значение
тока короткого замыкания для ВАКЛЕ-1000/600-Н—6 ка, для
ВАКЛЕ-2000/600-Н—12 ка).
В состав выпрямительного агрегата ВАКЛЕ-1000/600-Н входит
один выпрямительный блок БВКЛЕ-1000/600-Н, а в состав выпря-
мительного агрегата ВАКЛЕ-2000/600-Н входят два выпрямитель-
ных блока БВКЛЕ-1000/600-Н.
Выпрямительный блок БВКЛЕ-1000/600-Н имет две параллель-
ные ветви вентилей на фазу. При включении двух выпрямительных
блоков БВКЛЕ-1000/600-Н в схеме агрегата ВАКЛЕ-2000/600-Н,
каждый блок подключают к одной звезде трансформатора, а к каж-
дой фазе подключают четыре параллельные ветви вентилей.
Каждая параллельная ветвь состоит из трех последовательно
соединенных вентилей ВЛ-200-8Б4-10Б. Параллельно вентилям
включаются резисторы (цепочка /?ш) ПЭВ-50 с сопротивлением по
5,1 ком мощностью 50 вт.
У выпрямительных блоков БВКЛЕ-1000/600-Н, кроме схемы
контроля состояния вентилей, действующей на сигнал или отключе-
ние агрегата при пробое вентилей (реле Р1—Р6 на рис. 133), при-
меняется еще схема контроля, действующая на сигнал или отклю-
чение агрегата при обрыве вентильной цепи (обрыв вентиля). Для
осуществления этой схемы на магнитопровод индуктивного делите-
ля тока ДТ наматывают две обмотки по восемь витков из провода
ПВМГ-0,35, соединенные последовательно, к которым подключают
указательные реле (реле Р7—Р12). При обрыве последовательно
соединенной вентильной цепочки какой-либо параллельной ветви, в
обмотках делителя возникает небаланс тока, вследствие чего в до-
полнительных обмотках индуктируется э. д. с., которая вызывает
срабатывание указательных реле.
179
Контакты указательных реле Р7—Р12 включены параллельно
контактам реле Р1—Р6 и также замыкают цепь какой-либо вторич-
ной обмотки сигнального трансформатора СТ, вызывая этим сраба-
тывание реле РЗ (см. рис. 127),
которое, в свою очередь, замы-
кает цепь на сигнал или отклю-
чение агрегата.
Выпрямительный блок
БВКЛЕ-1000/600-Н представ-
ляет собой металлический
шкаф каркасного типа с двумя
двухстворчатыми дверьми спе-
реди и сзади, в котором разме-
щаются панели с вентилями и
другие приборы блока. Для
лучшего поступления охлаж-
дающего воздуха нижняя часть
600
Рис. 134. Разрез шкафа
БВКЛЕ-1000/600-Н:
1, 8 — изоляторы, 2 — шунт, 3, 5 — охладители,.
4 — вентиль, 6 — резистор, 7,	13 — лампы
освещения, 9, 10, 12 — катодные шины, И —
клеммник, 14 — анодные шины
Рис. 133. Принципиальная
схема одной фазы
БВКЛЕ-1000/600-Н с сиг-
нализацией пробоя и обры-
ва вентилей
дверей имеет проем, закрытый сеткой. В шкафу расположены 36
вентилей с охладителями, которые крепятся на гетинаксовых план-
ках. С обоих боков шкафа расположены по три шины переменного
180
тока, к которым через индуктивные делители тока подсоединяются
параллельные ветви вентилей. Для удобства доступа к ошиновке
боковые стенки шкафа выполняют съемными.
Параллельные ветви вентилей одной фазы располагаются в шка-
фу друг над другом, но вентили одной фазы смещены по глубине
шкафа относительно вентилей другой фазы (см. рис. 134). Таким
образом, воздух, нагретый вентилями ниже расположенной фазы,
проходит мимо охладителей вентилей фазы, расположенной выше,
не нагревая их. Кроме того, охладители вентилей имеют большие
размеры и соответственно большую активную площадь охлажде-
ния, чем у выпрямительных блоков с принудительным воздушным
охлаждением. Резисторы цепочки /?ш располагаются над охлади-
телями.
Для удобства обслуживания внутри шкафа выпрямительного
блока имеются две лампы освещения, включение и отключение ко-
торых производят выключателем, расположенным на двери.
Шкафы управления ШУЛЕ по своей конструкции и расположе-
нию аппаратуры и приборов такие же, как и у выпрямителей с при-
нудительным воздушным охлаждением. Отличаются они отсутстви-
ем аппаратуры для управления вентилятором и наличием указа-
тельных реле (бленкеров) сигнализации обрыва вентилей.
Описание схемы управления и автоматики выпрямительного аг-
регата дано в главе VIII.
На кафедре электрического транспорта МЭИ был разработан
управляемый преобразователь, который прошел испытания и опыт-
ную эксплуатацию на одной из тяговых подстанций Москвы. Внед-
рение управляемых выпрямителей позволит освободиться от быст-
родействующих выключателей на стороне выпрямленного тока и
значительно упростить распределительные устройства 600 в.
На рис. 135 представлена схема управляемого кремниевого пре-
образователя с питанием от трансформатора с соединением обмо-
ток звезда — две обратные звезды с уравнительным реактором.
Управляемый преобразователь выполнен на базе неуправляемо-
го преобразователя ВАКЛ-2000/600-Н путем замены двух диодов
в каждом вентильном плече преобразователя на тиристоры Т1 и Т2У
с помощью которых происходит отключение преобразователем си-
лового тока при подаче импульсов управления. Для защиты от ком-
мутационных перенапряжений параллельно каждому тиристору
включается цепочка 7?—С.
Схема управления силовыми тиристорами представлена на
рис. 136. Она состоит из шести блоков БУ1-4-БУ6, подающих им-
пульсы управления каждый на свое плечо преобразователя.
Работа блока управления происходит следующим образом. При
появлении на тиристорах данного плеча положительного напряже-
ния в точке естественной коммутации на входной обмотке
трансформатора насыщения TH появляется импульс напряжения.
Это достигается путем подачи на входную обмотку трансформатора
TH напряжения, совпадающего с напряжением данного плеча.
Тиристор Т1 открывается и пропускает часть синусоиды, поданной
181
на клеммы 5—6 на входные обмотки импульсных трансформаторов
ИТ. и ИТ2. Вторичные обмотки импульсных трансформаторов под-
ключены через ограничительные сопротивления R51—RsVI к управ-
Рис. 135. Силовая схема управляемого преобразователя ВАКЛУ-1000/600-Н:
— масляный выключатель, Тр — р — силовой трансформатор, МД — магнитные делите-
ли, Ди Д2 — силовые диоды, 7\, Т2 — силовые тиристоры, Дш.— диоды защиты от пере-
напряжения
ляющим р—«-переходам силовых тиристоров. Появление импульсов
напряжения на них приводит к включению силовых тиристоров дан-
ного плеча. Обратный заброс напряжения на выходных обмотках
импульсных трансформаторов снимается диодами Pg1—PsVI- Со-
противление R3 служит для ограничения тока управления тиристо-
182
ра Г/, а диод D7 для снятия обратного импульса с выходной обмот-
ки TH. Конденсатор С1 и сопротивление R2 исключают возмож-
ность преждевременного включения тиристора Т1 из-за помех.
Рис. 136. Схема управления и защиты управляемого кремниевого выпрямителя
ВАКЛУ-1000/600-Н:
ТПСУ — трансформатор питания системы управления, БЗ — блок защиты, БУ1 — БУ6 —
блоки управления тиристорами каждой фазы
Все блоки управления выполнены одинаково, но подключены к
разным фазам трансформатора питания системы управления. От-
ключение управляемым преобразователем токов коротких замыка-
ний осуществляется блоком защиты БЗ следующим образом. При
коротком замыкании на линии от датчика коротких замыканий по-
дается управляющий импульс на тиристор защиты Тзащ. Тиристор*
183
открывается и подключает обмотки управления №у трансформато-
ра насыщения к источнику постоянного напряжения от выпрямите-
ля Д1—Дб. Протекание тока по обмоткам управления вызывает
намагничивание сердечников трансформаторов насыщения и ведет
к исчезновению импульсов с силовых тиристоров, а следовательно,
и к отключению управляемого преобразователя.
Питание блоков управления и защиты осуществляется от вто-
ричных обмоток силового трансформатора, через трансформатор
питания системы управления ТПСУ.
§ 24. ЭКСПЛУАТАЦИЯ КРЕМНИЕВЫХ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
Перед включением агрегата в работу производится проверка
плотности всех контактных соединений (как болтовых, так и выпол-
ненных на пайке), исправность резисторов и конденсаторов и рас-
пределение тока по параллельным ветвям, электрической прочности
и сопротивления изоляции токоведущих частей, затяжку вентилей
(вентили должны плотно прилегать к охладителям), отсутствие оки-
си на поверхности силуминовых охладителей. В случае обнаруже-
ния окиси следует зачистить поверхности до блеска и смазать тех-
ническим вазелином.
Электрическая прочность изоляции токоведущих частей агрега-
та относительно корпуса испытывается напряжением переменного
тока 50 гц в течение 1 мин\ анодные и катодные цепи — 5 кв (вен-
тили при испытаниях шунтируются), цепи управления — 2 кв.
Сопротивление изоляции токоведущих частей относительно кор-
пуса и между цепями электрически несвязанными должно быть не
менее: в холодном состоянии — 2 Мом, в горячем состоянии —
0,5 Мом.
Следует также проверить схемы первичной и вторичной комму-
тации, правильность работы сигнализации состояния вентилей.
У выпрямительных агрегатов с принудительным охлаждением сле-
дует снять двигатель вентилятора, удалить консервирующую смазку
из подшипников и заложить новую.
Во время работы агрегата необходимо контролировать величину
нагрузки, работу вентилятора, температуру охлаждающего воз-
духа.
Температура охлаждающего воздуха нормально не должна пре-
вышать 40° С. При повышении температуры сверх 40° С на каждый
градус превышения температуры нагрузка на выпрямитель должна
быть снижена на 1 %. При прекращении потока охлаждающего воз-
духа от вентилятора и отсутствии схемы автоматического включе-
ния вентилятора, агрегат должен быть отключен.
При появлении сигнала от схемы контроля состояния вентилей
о пробое вентиля или обрыве последовательной цепи, необходимо
включить резервный агрегат, отключить агрегат с поврежденными
вентилями и произвести проверку вентилей и электрических соеди-
нений в поврежденной фазе, а также исправность резисторов.
184
Ввертывание вентиля и винтов для присоединения вспомогатель-
ных цепей в силуминовый охладитель производят с применением
жирно-графитовой смазки на тощей основе (типа «Циатим»). Пе-
ред ввертыванием вентиля контактное поле силуминового охладите-
ля, имеющее серебряное покрытие, необходимо осторожно очистить
ветошью, пропитанной техническим вазелином, затем протереть
ветошью, смоченной неэтилированным бензином; никелированное
поле вентиля протереть ветошью, смоченной тем же бензином.
В случае выхода вентиля из строя он должен быть заменен вен-
тилем соответствующего класса и группы.
Не реже одного раза в три месяца делают ревизию выпрямите-
ля. Во время ревизии производят чистку от пыли всех блоков, вен-
тилей и других элементов, проверку контактных соединений, целость
резисторов, измеряют обратное сопротивление вентилей, контроли-
руют состояние вентилей (пробит, не пробит), измеряют сопротив-
ление вентилей в прямом направлении (проверяется целостность
контакта внутри вентиля), проверяют затяжку вентилей. Измерение
сопротивлений производят авомметром (тестером) с низковольт-
ным батарейным питанием.
У выпрямительных блоков с принудительным воздушным ох-
лаждением один раз в полгода производят осмотр подшипников
двигателя вентилятора со сменой смазки. Рекомендуется смазка
УТ-1-13.
Смазка для подшипников должна храниться только в закрытых
банках и для того, чтобы вынуть ее из банки, необходимо пользо-
ваться только чистой металлической или текстолитовой пластинкой.
При всех операциях нельзя дотрагиваться до подшипников голыми
руками. Смазка, тряпки, бумага и инструмент, применяемые при
работе с подшипниками, должны быть абсолютно чистыми и сухи-
ми. Тряпки должны быть не ворсистыми.
При замене смазки подшипник предварительно промывают в
чистом сухом трансформаторном масле. Для исключения поврежде-
ния подшипника или вала двигателя в процесе снятия подшипника
с вала, желательно промывку подшипника и смену смазки произво-
дить без снятия его с вала.
При эксплуатации подшипников необходимо следить за тем,
чтобы температура подшипника не была выше 90° С и не наблюда-
лось повышенного шума или вибрации.
При необходимости замены подшипника следует внимательно
осмотреть посадочные места на валу и в подшипниковом щите. За-
боины, заусенцы, наклеп, небольшие вспучивания металла от мест-
ных задиров следует аккуратно зачистить личным напильником,
мелкой наждачной бумагой или снять шабером. После этого поса-
дочное место необходимо тщательно промыть бензином и покрыть
тонким слоем рабочей смазки. До установки подшипник осматри-
вают, чтобы убедиться в отсутствии коррозии и повреждении, рукой
проверяют легкость его хода, а затем его подогревают в чистом су-
хом трансформаторном масле, температура которого должна быть
185
не выше 90—100° С. Для подогрева подшипников пользуются спе-
циальными ваннами.
Посадку подшипника на вал производят при помощи монтажной
трубы легкими ударами молотка до упора в упорные заплечики.
Монтажную трубу изготавливают из мягкого металла, верхнюю
часть ее закрывают пробкой. При ударении молотком по верхней
части трубы сила удара равномерно’ передается на внутреннее
кольцо подшипника.
После посадки необходимо набить подшипниковый узел смаз-
кой.
Резервные подшипники должны храниться в сухих, отапливае-
мых помещениях при температуре от 10 до 30° С и относительной
влажности воздуха не свыше 70%. Хранение подшипников без
смазки и защитных покровов свыше двух часов не допускается.
Для снятия подшипников за внутреннее кольцо, крыльчатки и
крышек двигателя должны быть специальные съемники. ч
При производстве ремонтно-ревизионных работ на оборудовании
выпрямительного агрегата необходимо отключить масляный выклю-
чатель, катодный быстродействующий выключатель, шинный разъе-
динитель 6(10) кв, шинные разъединители положительного и отри-
цательного полюсов агрегата, проверить отсутствие напряжения на
токоведущих частях, на которых должно быть установлено заземле-
ние и установлено заземление.
При работе на масляном выключателе на нем устанавливается
заземление со стороны шин 6 (10) кв. При работе на трансформато-
ре одно заземление устанавливается на ошиновку выводов 6 (10) кв
трансформатора, другое — на ршиновку любых трех выводов 565 в
вентильной обмотки трансформатора. При работе на выпрямитель-
ном блоке одно заземление устанавливается на три специально
обозначенные шины со стороны вентильной обмотки трансформа-
тора в шкафу блока, другое — на положительный вывод агрегата.
При работе в разных местах агрегата одно заземление устанавли-
вается на масляном выключателе со стороны шин 6 (10) кв, дру-
гое— на положительном выводе агрегата.
Контрольные вопросы
1.	Какие схемы выпрямления применяются для однофазного и трехфазного
тока?
2.	Объясните принцип работы полупроводниковых вентилей.
3.	Какова конструкция кремниевых вентилей?
4.	Расскажите о назначении управляемых полупроводниковых вентилей.
5.	Каковы особенности схем кремниевых выпрямителей?
6.	В чем особенность кремниевых выпрямителей с естественным воздушным
охлаждением?
7.	Какие требования предъявляются к эксплуатации кремниевых выпрями-
телей?
ГЛАВА V
ТРАНСФОРМАТОРЫ
ДЛЯ ПИТАНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
§ 25.	УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРОВ
Трансформаторы, питающие преобразователи, преобразуют на-
пряжение и количество фаз поступающего от энергосистемы трех-
фазного переменного тока соответственно необходимой величине
выпрямленного напряжения и принятой схеме выпрямления.
Трансформатор состоит из сердечника (магнитопровода) с об-
мотками высокого и низкого напряжения, заключенного в стальной
бак с трансформаторным маслом.
Магнитопровод трансформатора во избежание больших потерь
на вихревые токи собирают из тонких листов специальной транс-
форматорной стали, обладающей большой магнитной проницае-
мостью. Стальные листы изолируют друг от друга бумагой толщи-
ной около 0,04 мм или теплостойким лаком, собирают в «переплет»
в пакеты в количестве, необходимом для обеспечения требуемого
сечения магнитопровода. Вертикальные части магнитопровода, на
которые насаживается обмотка, называются стержнями, а горизон-
тальные — ярмами.
Во избежание замыкания между изолированными листами
стержни и ярма скрепляют (стягивают) шпильками, изолирован-
ными трубками из бакелизированной бумаги.
Сечения стержней обычно имеют ступенчатую форму. На стерж-
ни надеваются обмотки, имеющие круглую форму. В пустотах, воз-
никающих между обмоткой и стержнем, циркулирует масло, улуч-
шая условия охлаждения трансформатора.
Обмотки в трансформаторах располагаются концентрично.
В отличие от обычных промышленных трансформаторов у транс-
форматоров для питания выпрямителей обмотки высшего напряже-
ния (первичные) располагают непосредственно на стержнях, а об-
мотки низшего напряжения (вторичные)—снаружи. Это объяс-
няется тем, что трансформаторы выпускались ранее для питания
ртутных выпрямителей и вторичные обмотки их чаще подвергались
деформации от воздействия токов обратных зажиганий (т. е. токов
коротких замыканий вторичных обмоток), поэтому они должны
были быть более доступными для ремонтов. В настоящее время,
несмотря на замену ртутных выпрямителей полупроводниковыми,
конструкция трансформаторов не изменилась. Обмотки состоят из
ряда секций с непрерывными переходами между ними. Секции рас-
187
полагаются таким образом, что между ними имеются зазоры, кото-
рые одновременно являются изолирующими и охлаждающими. По
этим зазорам циркулирует охлаждающее масло или воздух (у су-
хого трансформатора).
Первичная обмотка трансформатора имеет ответвления для ре-
гулирования коэффициента трансформации в пределах ±5%.хПод-
водимое напряжение не должно превышать более чем на 5% на-
Рис. 137. Схема ответ-
влений с трехфазным
переключателем:
*1,2,3 *1,2,3 *1,2,3~ ^ветвле-
ния фаз
пряжение данного ответвления, указанное
в паспорте трансформатора.
У трансформаторов старых конструк-
ций каждое ответвление имеет свой вы-
вод через трехклеммовый проходной изо-
лятор на крышку трансформатора; пере-
ключения с одного ответвления на другие
производятся пересоединением подводя-
щей шины или провода с вывода на вы-
вод. У современных трансформаторов пе-
реключение ответвлений производится
при помощи специального переключателя,
рукоятка которого выведена на крышку
трансформатора. Переключатели могут
быть однофазными и трехфазными. Пере-
ключение ответвлений производится на
отключенном трансформаторе. . Сущест-
вуют различные схемы выполнения от-
ветвлений: в начале обмоток, в конце об-
моток и др. На рис. 137 приведена одна
из схем выполнения ответвлений с трехфазным переключателем.
Магнитопровод с обмотками (выемная часть трансформатора)
помещается в бак, который заполнен изолирующим трансформа-
торным маслом. Поверхность бака, с которой тепло отводился в
воздух, должна иметь достаточную величину. Для этого бак транс-
форматора делается волнистым, трубчатым, или с присоединенны-
ми трубчатыми радиаторами. В нижней части бака находится кран
для спуска масла и присоединения фильтр-пресса и болт для при-
соединения заземления, а в днище бака — пробка для спуска осад-
ка и грязного масла. Бак трансформатора устанавливают на раме-
тележке с катками.
На крышке трансформатора расположены проходные изоляторы
для выводов первичной и вторичной обмоток, фланцы для присое-
динения трубопровода к расширителю предохранительной (выхлоп-
ной) трубы, фильтр-пресса и патрона термосигнализатора, привод-
ные рукоятки переключателей напряжения. Крышка трансформато-
ра связана с выемной частью четырьмя металлическими стержнями,
на верхних концах которых имеются кольца (рымы) для подъе-
ма выемной части. Крышку трансформатора крепят 'к верхней раме
бака болтами, расположенными по всему периметру. Между крыш-
кой и рамой прокладывают уплотнение из маслоупорной резины
или пробки.
188
Для обеспечения постоянного заполнения бака маслом при раз-
личной температуре над крышкой трансформатора устанавливают
расширитель, имеющий цилиндрическую форму. Объем его обычно
равен 10% объема масла в баке трансформатора. Наверху у рас-
ширителя имеется отверстие для доливки масла, которое закрыто
специальной пробкой, обеспечивающей вход и выход воздуха при
температурном изменении объема масла.
На боковой стенке расширителя устанавливают маслоуказатель,
снабженный специальным винтом, позволяющим производить чист-
ку или смену стекла маслоуказателя без спуска масла из расшири-
теля. На стенке расширителя около маслоуказателя наносят три
черты, соответствующие уровню масла при температуре —35, +15
и +35° С.
Чтобы загрязненное масло не могло попасть из расширителя в
бак трансформатора, конец трубы, соединяющей расширитель с
баком, выступает внутри расширителя несколько выше его дна.
В нижней части расширителя находится отстойник-грязевик, куда
попадает грязь и сконденсированная влага. Для спуска воды и
грязного масла на дне грязевика имеется пробка.
В рассечке трубопровода, соединяющего расширитель с баком,
у трансформаторов мощностью 630 ква и более устанавливается
газовое реле.
У трансформаторов мощностью 1000 ква и выше на крышке
имеется предохранительная (выхлопная) труба, которая служит
для предупреждения повреждения бака трансформатора от чрез-
мерного внутреннего давления, возникающего вследствие интенсив-
ного разложения масла при серьезных внутренних повреждениях.
Труба находится на крышке трансформатора со стороны расшири-
теля. Для того чтобы газы, направляющиеся через газовое реле в
расширитель, не попали в выхлопную трубу, к нижней поверхности
крышки со стороны масла в месте присоединения трубы привари-
. вается кольцо, служащее барьером для газа. Верхнее выхлопное
отверстие трубы закрывают стеклянной мембраной. В верхней час-
ти трубы имеется пробка для выхода воздуха.
На рис. 138 показан общий вид трансформатора ТМРУ-1200/10
на номинальную мощность 685 ква.
Термометрический сигнализатор 5 состоит из патрона, соединен-
ного капиллярной трубкой с манометром. Патрон, трубка и прибор
заполнены жидкостью, которая с повышением температуры увели-
чивается в объеме и увеличивает давление. Манометр показывает
изменение давления. Шкала прибора отградуирована в градусах
Цельсия. Патрон термометрического сигнализатора устанавливает-
ся в специальном стакане, опущенном в масло сквозь крышку транс-
форматора. Стакан также заполнен маслом.
§ 26.	ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Первичная обмотка трансформатора может быть соединена в
звезду или треугольник. При изготовлении трансформатора на одну
189
Рис. .138. Общий вид трансформатора ТМРУ-1200/10:
п —вид спереди, б — вид сверху; / — указатель уровня масла, 2—кран на трубопроводе
расширителя, 3 — газовые реле, 4 — кран для заливки масла и для фильтр-пресса, 5 — тер-
мометрический сигнализатор, 6 — пробка для взятия пробы масла, 7 — болт для заземле-
ния, 5 —пробка для полного спуска масла и грязи, 9 — кран для спуска масла и фильтр-
пресса, 10 — привод переключателя, 11 — кольцо для подъема выемной части, 12 — пробка
для доливки масла
величину подводимого напряжения (на 6 или 10 кв) первичная
обмотка обычно соединяется в звезду, причем соединение осуществ-
ляется внутри трансформатора, а на крышку его выводятся только
три фазных вывода. Если же предусмотрена возможность включе-
ния трансформатора на две величины подводимого напряжения
(как в сеть 6 кв, так и в сеть 10 кв), то на крышку выводятся все
niecr-ь выводов трехфазной первичной обмотки. В этом случае при
включении трансформатора в сеть 10 кв обмотки соединяются в
звезду, а при включении в сеть 6 кв — в треугольник.
Схема соединения вторичных обмоток трансформаторов зависит
ст принятой схемы выпрямления трехфазного переменного тока
(см. гл. IV).
У трансформаторов для питания выпрямителей различают две
мощности: типовую и номинальную.
Типовой мощностью трансформатора называется мощность экви-
валентного ему по внешним размерам трехфазного трансформатора
обычного исполнения. Число, обозначающее величину этой мощно-
сти, входит в обозначение типа трансформатора. Типовая мощ-
ность намного больше его номинальной мощности. Это объясняется
тем, что трансформаторы конструировались для ртутных выпрями-
телей с более тяжелыми условиями работы из-за относительно час-
тых обратных зажиганий, вызывающих протекание больших токов
и значительные механические воздействия. Кроме того, если у обыч-
ных трансформаторов обмотки всех фаз работают в течение всего
времени, то у трансформатора для питания выпрямителя каждая
фаза работает только часть периода. Эти причины вызывают необ-
ходимость увеличения сечений обмоток, усиления их крепления и
увеличения размеров трансформатора.
За номинальную мощность трансформатора принимается пол-
ная мощность (в ква), потребляемая его первичной обмоткой при
номинальной нагрузке подключенного к трансформатору соответ-
ствующего выпрямителя.
Трансформатор характеризуется также величиной напряжения
короткого замыкания, которое указывается в процентах от номи-
нального напряжения (ек%). Напряжением короткого замыкания
называется напряжение, которое нужно приложить к одной из об-
моток при замкнутой накоротко другой обмотке, чтобы в этих, об-
мотках протекали токи, равные номинальной нагрузке.
Напряжение короткого замыкания характеризует величину со-
противления трансформатора и определяет наклон внешней харак-
теристики выпрямительного агрегата. Чем больше ек, тем больше
сопротивление трансформатора, больше падение напряжения в нем
и круче характеристика. Напряжение короткого замыкания опре-
деляет также величину тока короткого замыкания после трансфор-
матора.
Правилами технической эксплуатации допускается параллель-
ная работа трансформаторов при условии, если:
191
коэффициенты трансформации различаются не более чем на
'±0,5%;
напряжения короткого замыкания (ек%) различаются не более
чем ±10% среднего арифметического значения включаемых в па-
раллельную работу трансформаторов.
Параллельная работа обычных силовых трансформаторов до-
пускается при одинаковых группах соединения обмоток и одинако-
вой их фазировке.
В обозначении типа трансформатора входят начальные буквы
слов и цифр, определяющие характеристику трансформатора. На-
пример, трансформатор ТМРУ-1200/10, 685 ква: Т — трехфазный
(по первичной обмотке); М— масляного охлаждения; Р — для ртут-
ных выпрямителей; У — с встроенным уравнительным реактором;
1200 — типовая мощность; 10 — высшее напряжение, на которое из-
готовляют трансформаторы; 685 — номинальная мощность.
Ранее выпускались трансформаторы для питания ртутных вы-
прямителей по нулевой шестифазной схеме выпрямления ТМР с от-
дельно стоящим уравнительным реактором. В настоящее время
промышленность выпускает трансформаторы ТМРУ со встроенным
в общий бак уравнительным реактором (табл. 16).
ТАБЛИЦА 16
Технические данные трансформаторов для питания ртутных выпрямителей
Тип трансформатора	Номиналь- ная мощ- ность, ква	Номинальное первичное, напряжение, кв	Номинальное фазовое напря- жение вторич- ной обмотки, в	Выпрям- ленное на- пряжение, в	Выпрям- ленный ток, а	Напряже- ние корот- кого замы > кания, %
ТМР-1000/10	685	6—10	560	600	1000	5
ТМР-2400/35	1380	6—10	565	600	2000	6,5—8
ТМР-3200/35	2080	6—10	565	600	3000	7
ТМРУ-1200/10	685	6—10	560	600	1000	6,4
ТМРУ-2600/10	1380	6—10	565	600	2000	6,6
ТМРУ-3500/10	2080	6—10	565	600	3000	8,2
Уравнительный реактор представляет собой стальной сердечник
с двумя обмотками, соединенными последовательно. Каждая из об-
моток располагается на двух стержнях сердечника. Два вывода от
обеих обмоток подключаются к нулевым точкам звезд вторичной
обмотки трансформатора, а от средней точки обмоток взят общий
вывод, являющийся отрицательным полюсом агрегата (см.
рис. 106).
С трансформаторами ТМР применяются отдельно стоящие мас-
лонаполненные уравнительные реакторы КРОМ (катушка разде-
ляющая однофазная с масляным охлаждением).
В трансформаторах ТМРУ уравнительный реактор устанавлива-
ют над магнитопроводом трансформатора и крепят болтами к верх-
ним консолям остова трансформатора. Соединения уравнительного
реактора с обмотками трансформатора выполняют внутри бака.
192
§ 27.	ТРАНСФОРМАТОРНОЕ МАСЛО
Масло применяется в трансформаторах для изоляции обмоток и
охлаждения. В масляных выключателях масло способствует гаше-
нию дуги, а в баковых служит также и для изоляции фаз.
Трансформаторное масло должно удовлетворять нормам, приве-
денным в табл. 17.
ТАБЛИЦА 17
Нормы на трансформаторное масло
Наименование показателей	Свежее масло	Эксплуатационное масло
Электрическая прочность для аппа- ратов до 15 кв 		25 кв	20 Кв
Содержание механических примесей	Отсутствует	Отсутствует
.Содержание взвешенного угля: в масле трансформатора ....	То же	То же
-в масле выключателей			Незначительное количество
Кислотное число в мг КОН на 1 а масла, не более	 Реакция водной вытяжки (наличие водорастворимых кислот и щело- чей) 		0,05	0,25
	Нейтральная	Нейтральная (допускается
Температура вспышки не ниже . . .	135° С	содержание водораство- римых кислот не более 0,01 мг КОН, а для тран- сформаторов мощностью до 630 кеа —0,03 мг КОН). Допускается снижение не
Температура застывания не выше (°C): для местности, где температура воздуха не бывает ниже —20° С	—35° С	более чем на 5° С от пер- воначальной -35° С
для местности, где температура воздуха бывает ниже —20° С . .	—45° С	-45° С
Тангенс угла диэлектрических потерь при напряженности поля 1 кв/мм не более (%): при 20° С		0,4	2
при 70° С		3,5	7
Испытание масла на электрическую прочность производят в спе-
циальном аппарате при помощи электродов диаметром 25 мм, опу-
щенных в масло и находящихся на расстоянии 2,5 мм друг от друга.
За величину пробивного напряжения принимается среднее арифме-
тическое пяти испытаний. Электрическая прочность (величина про-
бивного напряжения) является основным показателем пригодности
масла.
Наличие механических примесей, взвешенного угля, воды, <кислот
и щелочей снижает электрическую прочность масла. Очистка масла
7 И. А. Маринов	193
2
Ри-с. 139. Устройство термосифонного
фильтра и его присоединение к транс-
форматору:
1 — кольцо, 2 — крышка, 3 — корпус, 4 —
труба, 5 — кожух трансформатора, 6 — сет-
ка, 7 — донышко, 8 — колено трубы
от механических примесей и воды может быть осуществлена с по-
мощью фильтр-пресса или центрифуги.
Вследствие окисления (старения) масло делается негодным для
дальнейшей работы, так как снижается электрическая прочность и
образуются водорастворимые ки-
слоты, разрушающе действующие
на изоляцию обмоток и вызываю-
щие коррозию стали магнитопро-
вода и прочих металлических де-
талей. Восстановление (регенера-
ция) первоначальных свойств у
масла с большим кислотным чис-
лом или с кислой реакцией вод-
ной вытяжки осуществляется пу-
тем воздействия на масло различ-
ных материалов.
Широкое применение получили
термосифонные фильтры, осу-
ществляющие непрерывную авто-
матическую регенерацию масла.
Термосифонный фильтр присоеди-
няется снаружи к трансформато-
ру так же, как и радиатор, и за-
полняется активным веществом
(адсорбентом), способным погло-
щать своей поверхностью продук-
ты старения масла. В качестве
адсорбентов обычно применяют
силикагель или алюмогель. Не-
прерывная регенерация осуществ-
ляется путем циркуляции масла
через термосифонный фильтр.
Циркуляция масла через фильтр
происходит автоматически вслед-
ствие разницы температуры мас-
ла в фильтре и в баке трансфор-
матора. Силикагеля берется в
среднем 1 % от веса масла в
трансформаторе. Для небольших трансформаторов это количество
должно быть несколько большим (примерно 1,25%’), а для круп-
ных трансформаторов несколько меньшим (примерно 0,75%). Си-
ликагель для фильтра должен быть размером не более 3—3,5 мм.
При применении алюмогеля вместо силикагеля количество его по
сравнению с силикагелем должно быть взято несколько меньшим,
ввиду большей его активности.
На рис. 139 показано устройство термосифонного фильтра и его
присоединение к трансформатору. Размеры фильтра определяются
количеством закладываемого в сетку адсорбента.
Если масло сильно состарившееся, с выделением шлама, присое-
194
динение фильтра производят после ревизии трансформатора с тща-
тельной очисткой выемной части и бака от шлама и механических
примесей. При сильно пониженной электрической прочности масло
предварительно обезвоживают при помощи фильтр-пресса или
центрифуги.
Смену силикагеля производят при увеличении кислотного числа
до 0,1—0,15 мг КОН.
Сушку силикагеля при необходимости производят нагреванием
до 500—600° С.
Силикагель применяется и в воздухоочистительных фильтрах,
которые служат для очистки воздуха, поступающего в трансформа-
тор, от влаги и газообразных кислых веществ.
Большое значение имеет стабильность температуры вспышки
масла. Снижение температуры вспышки является результатом не-
нормальных химических процессов (крекинг-процесса, т. е. расщеп-
ления молекул), которые большей частью возникают вследствие
местных перегревов («пожара» стали магнитопровода).
Температура нагрева верхних слоев масла в трансформаторе
не должна превышать 85° С.
Температура застывания имеет большое значение для масляных
выключателей, так как при застывании масла снижается скорость
их отключения. У трансформаторов при этом затрудняется кон-
векция масла, и, следовательно, ухудшаются условия охлаждения.
Тангенс угла диэлектрических потерь (tgd) характеризует изо-
ляционные качества масла при переменном токе. Тангенс угла ди-
электрических потерь часто повышается из-за того, что лак, кото-
рым пропитаны обмотки или окрашена внутренняя поверхность ба-
ка, вследствие некачественного покрытия растворяется в масле и
повышает ток утечки через масло.
Изоляционное трансформаторное масло подвергается испытани-
ям в лаборатории. Обычно в условиях эксплуатации производятся
два вида испытания масла: сокращенный химический анализ и ис-
пытание на электрическую прочность.
Масло подвергается сокращенному анализу не реже одного раза
в три года, а также после капитальных ремонтов аппаратов и
трансформаторов. Для трансформаторов, работающих без термоси-
фонных фильтров, сокращенный анализ масла производится 1 раз
в год.
После отключения многообъемным (баковым) масляным выклю-
чателем короткого замыкания величиной более половины паспорт-
ного значения тока короткого замыкания производится проверка
содержания взвешенного угля.
В объем сокращенного анализа изоляционного масла входят
следующие испытания: испытание на электрическую прочность, оп-
ределение кислотного числа, реакции водной вытяжки, температуры
вспышки и качественное определение содержания взвешенного уг-
ля и механических примесей.
В испытание на электрическую прочность входят проверка про-
7*
195
бивного напряжения и .качественное определение взвешенного угля
и механических примесей.
Качественное определение содержания взвешенного угля обычно
производят путем просмотра сквозь слой масла толщиной 100 мм
нанесенных тушью на белый лист ватмана параллельных линий
разной толщины: 0,1; 0,5 и 1 мм. Масло, заливаемое в трансформа-
торы, должно быть прозрачным и все линии должны быть видны.
Для масла, заливаемого в масляные выключатели, допускается со-
держание взвешенного угля, когда линия 0,1 мм не видна, а осталь-
ные видны. Если не видна линия 0,5 мм, масло следует сменить.
Наличие механических примесей определяется также визуально,
при просвечивании стеклянной банки с маслом.
В малообъемных выключателях и у аппаратов, содержащих мас-
ла менее 20 кг, вместо испытания производят замену масла.
Для взятия проб масла применяют стеклянные банки с притер-
той пробкой емкостью 1 л для сокращенного анализа и 0,5 л для
испытания на пробой. Во избежание неправильных результатов ана-
лиза проба берется с соблюдением особой чистоты и аккуратности.
Проба масла берется из нижнего бокового крана трансформато-
ра. Перед взятием пробы кран предварительно вытирают сухой чис-
той тряпкой и промывают маслом, спустив масло из трансформато-
ра. Стеклянные банки и пробки предварительно также промывают
два-три раза маслом из трансформатора, откуда берут пробу.
Проба масла обычно берется в сухую погоду. Банка, в которую
берется проба, должна иметь температуру масла в трансформаторе
с тем, чтобы на ее стенках не образовался конденсат.
Трансформаторы доливают чистым свежим маслом через верх-
нее отверстие в расширителе. Разрешена заливка маслонаполненно-
го оборудования напряжением до 220 кв включительно изоляцион-
ным трансформаторным маслом, изготовленным из восточных сер-
нистых нефтей (как фенольной, так и гидроочистки).
Масла фенольной очистки содержат серы не выше 0,6% и имеют
антиокислительную присадку «Топанол-0» (ДБПК, «Янол»). Мас-
ла гидроочистки содержат серы не более 0,2% и не имеют приса-
док. Заливку таких масел предпочтительно производить во вновь
монтируемые или прошедшие капитальный ремонт аппаратуру и
трансформаторы.
В условиях эксплуатации эти масла могут при необходимости
смешиваться между собой и с другими маслами, при этом следует
определять стабильность смеси, которая должна быть не ниже ста-
бильности одного из смешиваемых масел, обладающего наимень-
шей стабильностью.
§ 28.	ГАЗОВАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ
Газовую защиту устанавливают на трансформатор с масляным
охлаждением, имеющий расширитель. Основным элементом газо-
вой защиты является газовое реле (рис. 140). Газовое реле уста-
196
навливают в маслопроводе, соединяющем кожух трансформатора с
расширителем. Когда трансформатор и расширитель заполнены
маслом, то и газовое реле заполнено маслом и оба его поплавка
(4 и 5) всплывают и будут держать свои контакты, закрепленные
на поплавках, разомкнутыми. При внутренних повреждениях или
недопустимых перегревах трансформатора происходит разложение
масла и изоляции с образованием газа, который поступает в газо-
вое реле. При медленном газообразовании, свидетельствующем о
Рис. 140. Устройство газового реле
ПГ-22:
7 — ртутные контакты, 2 — краник для
спуска масла, 3 — опорная стойка, 4 —
нижний отключающий поплавок, 5 — верх-
ний сигнальный поплавок, 6 — краник для
.выпуска газа, 7 — крышка, 8 — клеммная
коробка, 9 — кожух
Рис. 141. Устройство газового реле
РГЧЗ-66:
А — верхний сигнальный элемент, Б —
нижний отключающий элемент; 1, 7 — изо-
ляционные стойки, 2 — изоляционная пла-
стина, 3 — лопатка, 4 — неподвижный кон-
такт, 5 — ось, 6 — подвижный контакт,
8 — краник, 9 — пружина
небольших повреждениях, газы постепенно заполняют верхнюю
часть реле, вытесняя масло в расширитель.
С понижением уровня масла верхний поплавок 5 опускается и
замыкает свои контакты, действующие на сигнал.
При дальнейшем медленном газообразовании, когда уровень
масла снизится до края отверстия маслопровода, газ уходит в рас-
ширитель. Однако при бурном газовыделении, которое является
следствием коротких замыканий в трансформаторе и больших пов-
реждений, сильный поток масла и газов устремляется в расшири-
тель. При скорости масла около 0,5 м/сек нижний поплавок 4, на-
ходящийся на пути потока масла и газов против отверстия масло-
провода, повернется вниз и замкнет контакт, действующий на
отключение агрегата.
Так устроено и работает газовое реле ПГ-22.
В настоящее время широкое применение нашли газовые реле
197
РГЧЗ-66 (рис. 141), которые конструкцией отличаются от реле
ПГ-22.
Внутри реле расположены два элемента: верхний (Л) —действу-
ющий на сигнал при накоплении газа или воздуха в верхней части
корпуса реле, или при снижении уровня масла; нижний (Б) —дей-
ствующий на отключение трансформатора при появлении потока
масла из трансформатора в расширитель или при полном вытека-
нии масла из реле.
Каждый элемент состоит из широкой плоскодонной чашки, кото-
рая может поворачиваться вокруг оси 5. Внутри чашек помещаются
изоляционные стойки 7 (у верхнего элемента) и 1 (у нижнего эле-
мента), на которых укреплены подвижные контакты 6. На корпусе
реле закреплены изоляционные пластины 2, на которых укрепле-
ны неподвижные контакты 4.
Когда корпус реле заполнен маслом, чашки верхнего и нижнего
элементов подняты кверху при помощи пружин Р, которые одним
концом закреплены на корпусе реле, а вторым — прикреплены к
противоположной от оси вращения стороне чашки. При этом кон-
такты 4 и 6 разомкнуты.
Когда уровень масла в реле понизится, масло, заполняющее
чашку своим весом, создает вращающий момент, который заставит
чашку опуститься и надежно замкнуть контакты 4 и 6.
У нижнего элемента имеется дополнительное устройство в виде
лопатки 3, которое расположено против отверстия, соединяющего
трансформатор с реле. Струя масла от трансформатора к расшири-
телю, возникающая при внутренних повреждениях трансформатора,
своим напором воздействует на лопатку 3, которая поворачивает
стойку 1 и замыкает контакты. При этОлМ чашка может остаться не-
подвижной. Нижний элемент может быть настроен на определен-
ную скорость потока масла, а именно: 0,6 0,9 и 1,2 м)сек, для чего в
комплект поставки реле входят три лопатки 3, отличающиеся друг
от друга своими размерами.
Верхний элемент срабатывает при скоплении под крышкой реле
газа или воздуха в объеме не менее 400 см3.
Газовое реле РГЧЗ-66 может быть установлено для защиты
трансформаторов с диаметром трубы маслопровода 3". Изоляция
токоведущих частей реле от корпуса испытывается напряжением
2000 в переменного тока 50 гц в течение 1 мин. Корпус реле и все
уплотнения выдерживают испытания давлением 1,0 кГ1см? в тече-
ние 20 мин при температуре масла 70—90° С. Ход подвижных кон-
тактов по неподвижным после их касания должен быть не менее
2 мм.
Кроме внутренних повреждений или перегрева трансформатора
работа газового реле вызывается также понижением уровня масла
в трансформаторе, вследствие утечки масла или попадания воздуха
в реле. Воздух обычно попадает в реле, выделяясь из свеженалито-
го масла после нагрева его во время работы трансформатора.
При определении причины срабатывания газового реле необхо-
димо в первую очередь обратить внимание на уровень масла в смот-
198
ровом стекле реле; Если в реле имееется газ, то необходимо опре-
делить его горючесть, цвет и запах. Появление горючего газа и
бурого газа с острым запахом является следствием внутренних пов-
реждений. Появление бесцветного негорючего газа без запаха (или
с легким запахом масла) свидетельствует о проникновении в транс-
форматор воздуха.
Для определения горючести газа к верхнему кранику (6) (см.
рис. 140) и 8 (см. рис. 141) подносят зажженную спичку и откры-
вают краник.
Рис. 142. Схема установки трансформа-	Рис. 143. Проверка подъема (уклона)
тора и газового реле:	крышки трансформатора, рейкой и
1 — газовое реле, 2 — кран, 3 — подкладка под	уровнем:
катки для создания необходимого уклона	у _ уровень 2 — рейка
крышки	к	F
Проверку газа на горючесть производят только у краника газо-
вого реле. Ни к каким другим отверстиям расширителя или транс-
форматора подносить огонь нельзя, так как это может вызвать
воспламенение и взрыв газа. К проверке газа на горючесть допус-
каются только опытные работники.
Могут быть случаи ложной работы газового реле, связанные с
€го настройкой.
Для обеспечения правильной работы газового реле крышка
трансформатора и маслопровод, в который включено газовое реле,
должны иметь подъем в сторону расширителя, как показано на
рис. 142. Величина подъема крышки — 1 — 1,5%, а маслопровода —
2—4%. Это делается для облегчения выхода газа и воздуха из
трансформатора в расширитель и исключения возможности скопле-
ния их в другом месте под крышкой.
Проверку уклона производят уровнем и рейкой (рис. 143). Для
этого рейку длиной 1 м кладут на крышку трансформатора и на ней
устанавливают уровень. Если крышка имеет подъем, то для того
199
чтобы уровень показывал горизонтальное положение, необходимо
подложить под один конец рейки подкладки. Отношение высоты
подкладки к длине рейки, умноженное на 100, и даст процент подъ-
ема.
Провода к клеммной коробке должны иметь маслостойкую изо-
ляцию.
Электрическая схема газовой защиты приведена на рис. 144.
Рис. 144. Схема газовой защиты:
ГЗ — отключающий контакт газового реле, ГС — сигнальный контакт газового реле, РГЗ —
промежуточное реле отключения. РГС — промежуточное реле сигнализации, КГЗ и КГС —
кнопки снятия реле с самоподпитки (деблокирующие), Б В — блок-контакт выключателя,
УГ — указательное реле отключения от газовой защиты, ЭО — отключающий электромагнит,
ЛГС — сигнальная лампа газовой защиты
После срабатывания газовой защиты необходимо выяснить при-
чину срабатывания. Если в газовом реле обнаруживается горючий
газ или газ с острым запахом и цветом; необходимо преобразова-
тельный агрегат отключить до устранения неисправности в транс-
форматоре.
$ 29. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Трансформаторы могут быть установлены открыто или в транс-
форматорных камерах.
При открытой установке (для обеспечения пожарной безопаснос-
ти и сохранности оборудования) под трансформаторы с количеством
масла в одной единице более 1000 кг должен быть уложен крупный
чистый гравий, промытый гранитный щебень или непористый ще-
бень другой породы толщиной слоя не менее 25 см выше поверх-
ности планировки. Слой гравия или щебня должен выступать за
габариты трансформатора не менее чем на 0,6 м при количестве
масла до 2000 кг и не менее 1 м при количестве масла более 2000 кг.
Гравийная подсыпка должна быть ограничена бортовыми-огражде-
ниями. Территория должна быть спланирована таким образом, что-
бы растекающееся масло не могло проникнуть к другому оборудо-
ванию, а отводилось в системы водостока, овраги, сборные ямы,
200
находящиеся на безопасном в пожарном отношении расстоянии от
сооружений и оборудования.
Для уменьшения нагрева прямыми лучами солнца открыто уста-
навливаемые трансформаторы должны быть окрашены в светлые
цвета.
Расстояние открыто устанавливаемых трансформаторов от стен
зданий и от сооружений зависит от степени огнестойкости стен.
Наименьшее допустимое расстояние — 0,8 м. Расстояние в свету
между рядом установленными трансформаторами должно быть не
менее 1,25 м. Если нижняя кромка фарфора изоляторов на крышке
трансформатора находится на высоте менее 2,5 м от уровня плани-
ровки, трансформаторы ограждают (высота ограждения 2 м). Сет-
ки сетчатых ограждений должны иметь отверстия не более
25x25 мм. На ограждении должен быть вывешен плакат «Высокое
напряжение. Опасно для жизни».
При установке трансформатора в камере расстояние в свету
от наиболее выступающих частей трансформатора, расположенных
на высоте менее 1,9 м ст пола, до задней и боковых стен должно
быть: для трансформаторов мощностью до 400 ква — 0,3 м, а для
трансформаторов мощностью более 400 ква — 0,6 м. Со стороны
входа расстояние от трансформатора до полотна двери или высту-
пающих частей стены должно быть: для трансформатора мощностью
до 400 ква — 0,6 м, более 400 ква до 1000 ква—0,8 м, более
1000 ква — 1 м.
Трансформаторы должны устанавливаться в камерах выводами
высшего напряжения к стенке, противоположной входу, или к одной
из боковых стен.
В камерах трансформаторов, расположенных на первом этаже
и имеющих выходящие наружу двери, при количестве масла в баке
менее 600 кг маслосборные устройства не выполняются. При коли-
честве масла более 600 кг должен быть устроен пандус или порог из
несгораемого материала в дверном проеме, рассчитанный на удер-
жание 20% масла трансформатора.
Осмотр трансформаторов должен производиться дежурным пер-
соналом с порога камер, перед барьером. Барьер устанавливается
на уровне 1,2 м. Можно осматривать трансформаторы, заходя в
камеру, при условии, если неогражденные токоведущие части на-
ходятся на высоте не менее 2,5 м. На дверях камер должен быть
укреплен плакат: «Высокое напряжение. Опасно для жизни».
Для отбора проб масла расстояние от уровня пола или поверх-
ности земли до крана трансформатора должно быть не менее
200 мм или должен быть предусмотрен приямок. Максимальная тем-
пература верхних слоев масла — 95° С для трансформаторов с ес-
тественным масляным охлаждением. Силовые трансформаторы
должны иметь устройство для контроля температуры (термометры
и термосигнализаторы). На стенках трансформаторных камер
должны быть надписи, указывающие порядковый номер трансфор-
матора, его мощность и напряжение. На дверях камеры пишется
только порядковый номер.
201
Аварийные перегрузки трансформаторов всех типов с естест-
венным масляным охлаждением, независимо от величины предшест-
вующей нагрузки, температуры окружающей среды и места установ-
ки допускаются: на 30% в течение 2 ч; на 60% — 45 мин; на 100% —
10 мин.
Ревизия и чистка трансформаторов и относящегося к ним обору-
дования с измерением сопротивления изоляции производится не
реже одного раза в год. На тяговых подстанциях Москвы принято
производить ревизию и чистку трансформаторов, установленных в
камерах, один раз в 6 месяцев, а установленных открыто — один
раз в 3 месяца.
Осмотр трансформаторов без их отключения на подстанциях с
постоянными дежурным персоналом производится один раз в сутки.
На подстанциях, не имеющих постоянного дежурства персонала,—
3—4 раза в месяц, но не реже 1 раза в месяц.
При плановых осмотрах проверяют: чистоту и целость изолято-
ров; чистоту и состояние токоведущих частей и контактов; количе-
ство масла в трансформаторе и в газовом реле: температуру транс-
форматора; целость мембраны выхлопной трубы; отсутствие течи
масла; чистоту трансформатора и камеры; нормальный шум транс-
форматора.
При резком снижении температуры окружающей среды, отклю-
чении трансформатора от максимально токовой или газовой защи-
ты или получении сигнала газовой защиты производится внеочеред-
ной осмотр трансформатора.
Измерение сопротивления изоляции обмоток трансформатора
производится мегомметром на напряжение 2500 в в течение 1 мин.
Измерения производят между обмоткой высшего напряжения и ба-
ком трансформатора, обмоткой низшего напряжения и баком и
между обмотками.
Сопротивление изоляции обмоток вновь вводимых в эксплуата-
цию залитых маслом трансформаторов напряжением до 35 кв и
мощностью до 10 000 ква не должно быть менее значений, приве-
денных в табл. 18.
ТАБЛИЦА 18
Наименьшие допустимые значения сопротивления изоляции
обмоток трансформатора в масле
Температура обмотки, °C	10	20	30	40	50	60	70
Сопротивление изоляции, мом		450	500	200	130	90	60	40
Примечание. Указанные величины сопротивления относятся ко всем обмоткам
трансформатора.
В эксплуатации сопротивление изоляции обмоток трансформа-
тора считается недостаточным, если произошло снижение на 50%
и более по отношению к предыдущим или заводским измерениям.
202
Для сравнения результатов измерений сопротивлений обмоток
их следует производить при одной и той же температуре обмоток,
одинаковой величине напряжения прибора и одинаковой длитель-
ности измерения. Если измерения производились не при одной и той
же температуре, то величина сопротивления изоляции обмоток,
измеренная при заводских или предыдущих измерениях, приводится
к температуре последнего измерения умножением на коэффициент
Къ приведенный в табл. 19.
ТАБЛИЦА 19
Величина коэффициента Х2 для пересчета величины сопротивления изоляции
Разность темпера- тур ti—ti*	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60	65	70
Коэффициент «2	1,23	1,5	1,84	2,25	2,75	3,4	4,15	5,1	6,2	7,5	9,2	11,2	13,9	17
* h —— разность температур при предыдущем и настоящем измерениях.
Одним из критериев определения степени увлажнения обмоток
трансформатора является коэффициент абсорбции.
Коэффициент абсорбции представляет собой отношение значе-
ния сопротивления изоляции, измеренного мегомметром и отсчитан-
ного через 60 сек после приложения напряжения ($бо) к значению
сопротивления изоляции, отсчитанному через 15 сек после приложе-
ния напряжения (/?is), т. е. —— . Обычно это отношение при тем-
пературе 10—30° С для неувлажненных обмоток трансформаторов
напряжением до 35 кв включительно составляет не менее 1,3. Если
же обмотки трансформатора увлажнены или имеют дефекты, коэф-
фициент абсорбции приближается к 1.
Изоляция обмоток трансформаторов перед включением в эксплу-
атацию испытывается повышенным напряжением промышленной
частоты. Продолжительность испытаний — 1 мин, величина испыта-
тельного напряжения приведена в табл. 20.
ТАБЛИЦА 20
Величина испытательного напряжения изоляции
обмоток трансформатора промышленной частоты
Номинальное напряжение трансформатора, кв	Ниже 3	3	6	10
Испытательное напряжение, кв . . . |	4.5	1 16	22	31
Контрольные вопросы
1. Каково различие между понятиями «типовая» и «номинальная» мощность
трансформатора?
2. Каковы напряжения между фазами и между фазой и нулем трансформа-
тора выпрямителя?
3. Расскажите о назначении и принципе работы уравнительного реактора.
4. Как устроена и работает газовая защита трансформатора?
5. Какие требования предъявляются к трансформаторному маслу?
6. Для чего применяются термосифонные фильтры?
ГЛАВА VI
ОБОРУДОВАНИЕ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
ПОСТОЯННОГО ТОКА 600 в
§ 30. ШИНЫ, РАЗЪЕДИНИТЕЛИ, ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ
Распределительное устройство постоянного тока 600 в состоит
из сборных положительной и отрицательной шин, запасной шины
и коммутационных аппаратов. Коммутационные аппараты размеща-
ют в камерах или ячейках соответствующих присоединений.
Сборные шины в настоящее время делают из алюминиевых по-
лос. Сечение шин и количество полос, составляющих одну шину,
определяется из условий их нагрева от длительно протекающего
тока. Положительная и отрицательная шины, как правило, разме-
щены в разных помещениях.
Запасная шина служит для возможности замещения линейных
выключателей при их ремонтах и ревизиях, передачи нагрузки ли-
нии на соседние подстанции в ночное время и в аварийных случаях.
При включении в работу запасную шину соединяют с главной поло-
жительной шиной данной подстанции через запасной выключатель
или через соединительные кабели и контактную сеть с положитель-
ной шиной соседней подстанции. Поэтому она всегда имеет потен-
циал положительной шины и так же, как положительная шина,
окрашивается в красный цвет.
Конструктивно запасная шина обычно монтируется параллельно
главной положительной шине в тех же ячейках.
Сборные шины распределительного устройства, как правило,
устанавливают на изоляторах на ребро и крепят к ним с помощью
шинодержателей. Соединение шин осуществляется с помощью бол-
товых соединений или накладок (сжимов). В качестве изоляторов
применяют опорные изоляторы на 6 кв.
В распределительном устройстве постоянного тока 600 в приме-
няются однополюсные разъединители РЛВО, РВО и РВК, выбирае-
мые по длительно допустимой нагрузке.
Управление разъединителями осуществляется ручными рычаж-
ными приводами или с помощью изолирующей штанги.
Для перевода линейных питающих кабелей 600 в на питание от
запасной шины в зависимости от конструкции распределительного
устройства применяются или однополюсные разъединители РЗШ
или переключатели, состоящие из двух однополюсных разъедините-
204
220В
250
Рис. 145. Магнитофугальный электродвигатель:
/ — катушка статора, 2 — стальная шайба статора, 3— медный провод, 4 —деталь крепления, 5 - проходная втулка выводов,
6 — трубка резиновая, 7 — клемма, 8 — предохранительная скоба, 9 — плита клеммника, 10 — гибкий вывод, 11 — корпус
электродвигателя, 12 — ползун
Рис. 146. Электромагнитный привод к переключателю:
/-клемма, 2 — вал переключателя, 3 - рычаг вала переключателя, 4 - пружинный демпфер, 5 - тяга, 6 — катушки включения на глаМ^
ную шину, 7 — сердечник привода, 8 — катушки включения на запасную
шину, 9 — корпус привода
лей, находящихся на одном валу, но включаемых и отключаемых
попеременно ПЗШ.
РЗШ (разъединитель запасной шины) и ПЗШ (переключатель
за пасной Щины) могут управляться дистанционно или, в крайнем
с/вгучае, вручную, с помощью изолирующей штанги.
Дистанционное управление' РЗШ и ПЗШ может осуществляться
на оперативном постоянном токе посредством электромагнитного
привода или на оперативном переменном токе с помощью магнито-
ф^гального электродвигателя (рис. 145).
Магнитофугальный двигатель представляет собой развернутый
асинхронный электродвигатель, статор которого предварительно
разрезан по своей образующей (параллельно оси якоря) и свернут
в трубку перпендикулярно разрезу. Обмотка статора выполнена в
виде набора шайбовых (плоских) катушек, между которыми про-
кладывают стальные шайбы.
В статоре магнитофугального электродвигателя при подключе-
нии его к сети переменного трехфазного тока возникает бегущее
м ^гнитное поле.
Внутри трубки помещают ползун (якорь), выполненный из сталь-
нсго прутка соответствующего диаметра, на поверхности которого
расположена обмотка из медного провода.
Бегущее магнитное поле статора индуктирует в короткозамкну-
t&ix витках ползуна э. д. с. Вторичные токи, взаимодействуя с бегу-
пхим магнитным полем, создают усилие, заставляющее передвигать-
ся ползун (якорь).
Направление движения ползуна можно изменить, поменяв
м_ естами две подводящие фазы, т. е. изменив направление движения
мг агнитного поля.
С помощью конечных выключателей или блок-контактов КСА
ограничивается время включения двигателя и тем самым ход ползу-
h<s, а следовательно, и ход разъединителя или переключателя.
Для производства переключения двигатель должен в начальный
мкэмент развить усилие 35—40 кГ.
Электромагнитный привод (рис. 146) применяется в основном
itjdh наличии на подстанциях источника оперативного постоянного
тока, При отсутствии такого источника можно питать катушки
э-пектромагнитного привода от переменного тока через выпрями-
тельное устройство. Ток в цепи катушек составляет 195 а при напря-
жении 110 в.
Для включения ножа переключателя на главную шину замыка-
ют цепь катушек 6, а для включения на запасную шину — цепь ка-
т^ушек S. Пружинный демпфер 4 служит для смягчения ударов при
выключении.
$ 31. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Автоматические выключатели постоянного тока служат для от-
ключения цепи под нагрузкой.
207
Рис. 146. Электромагнитный привод к (переключателю:
/ — клемма, 2 — вал переключателя, 3 — рычаг вала переключателя, 4 — пружинный демпфер, 5 - тяга, 6 — катушки включения на глатт
ную шину, 7 — сердечник привода, 8 — катушки включения на запасную
шину, 9 — корпус привода
лей, находящихся на одном валу, но включаемых и отключаемых
попеременно ПЗШ.
РЗШ (разъединитель запасной шины) и ПЗШ (переключатель
запасной шины) могут управляться дистанционно или, в крайнем
случае, вручную, с помощью изолирующей штанги.
Дистанционное управление'РЗШ и ПЗШ может осуществляться
на оперативном постоянном токе посредством электромагнитного
привода или на оперативном переменном токе с помощью магнито-
фугального электродвигателя (рис. 145).
Магнитофугальный двигатель представляет собой развернутый
асинхронный электродвигатель, статор которого предварительно
разрезан по своей образующей (параллельно оси якоря) и свернут
в трубку перпендикулярно разрезу. Обмотка статора выполнена в
виде набора шайбовых (плоских) катушек, между которыми про-
кладывают стальные шайбы.
В статоре магнитофугального электродвигателя при подключе-
нии его к сети переменного трехфазного тока возникает бегущее
магнитное поле.
Внутри трубки помещают ползун (якорь), выполненный из сталь-
ного прутка соответствующего диаметра, на поверхности которого
расположена обмотка из медного провода.
Бегущее магнитное поле статора индуктирует в короткозамкну-
тых витках ползуна э. д. с. Вторичные токи, взаимодействуя с бегу-
щим магнитным полем, создают усилие, заставляющее передвигать-
ся ползун (якорь).
Направление движения ползуна можно изменить, поменяв
местами две подводящие фазы, т. е. изменив направление движения
магнитного поля.
С помощью конечных выключателей или блок-контактов КСА
ограничивается время включения двигателя и тем самым ход ползу-
на, а следовательно, и ход разъединителя или переключателя.
Для производства переключения двигатель должен в начальный
момент развить усилие 35—40 кГ.
Электромагнитный привод (рис. 146) применяется в основном
при наличии на подстанциях источника оперативного постоянного
тока. При отсутствии такого источника можно питать катушки
электромагнитного привода от переменного тока через выпрями-
тельное устройство. Ток в цепи катушек составляет 195 а при напря-
жении 110 в.
Для включения ножа переключателя на главную шину замыка-
ют цепь катушек 6, а для включения на запасную шину — цепь ка-
тушек 8. Пружинный демпфер 4 служит для смягчения ударов при
включении.
§ 31. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Автоматические выключатели постоянного тока служат для от-
ключения цепи под нагрузкой.
207
На тяговых подстанциях выключатели применяются для отклю-
чения питающих линий 600 в при перегрузках и токах короткого
замыкания и для отключения обратного тока у выпрямительных аг-
регатов при обратных зажиганиях или пробое вентилей (т. е. внут-
ренних коротких замыканий при параллельной работе агрегатов).
Рис. 147. Осциллограммы тока и на-
пряжения при отключении тока ко-
роткого замыкания:
а — небыстродействующим выключателем,
б — быстродействующим выключателем
Гашение электрической ду-
ги автоматическими выключа-
телями происходит в воздухе
на дугогасительных рогах.
Удлинение дуги может быть
произведено при помощи маг-
нитного дутья или в камерах с
узкими щелями.
Во всех случаях отключе-
ния цепи и образования элект-
рической дуги происходит
естественное движение дуги
вверх вместе с движением на-
гретого ею воздуха, т. е. тепло-
вое дутье.
На тяговых подстанциях
применяются главным образом
быстродействующие автомати-
ческие выключатели.
Полное время Т отключения
тока короткого замыкания или
перегрузки выключателем сла-
гается из трех основных частей
(рис. 147):
Т — to + ti 4- /2,
где tQ— время нарастания тока в отключаемой цепи до величины
тока уставки, т. е. до величины, при которой срабатывает отключаю-
щее устройство выключателя; ti — собственное время отключения
выключателя, т. е. время от момента достижения тока уставки до
момента начала расхождения контактов выключателя; t2 — время
горения дуги.
Время нарастания тока в цепи /0 зависит от параметров цепи и
уставки выключателя.
Собственное время отключения t\ зависит от типа выключателя:
у небыстродействующих выключателей собственное время отключе-
ния находится в пределах 0,1—0,2 сек, у быстродействующих —
0,0015—0,005 сек.
Время горения дуги /2 зависит от величины отключаемого тока и
характеристик дугогасительных устройств выключателя.
Полное время отключения небыстродействующего выключателя
находится в пределах 0,15—0,3 сек, быстродействующего — 0,01 —
0,03 сек.
Благодаря малому собственному времени отключения быстро-
208
действующий выключатель ограничивает максимальное значение
тока короткого замыкания в защищаемой цепи.
На тяговых подстанциях применяются быстродействующие авто-
матические выключатели: ВАБ-2; АБ-2/4; ВАТ-43; ВАБ-20; ВАБ-
20М; ВАБ-28 и ВАБ-36.
Рис. 148. Электромагнитный механизм выключателя ВАБ-2:
а — разрез выключателя, б — границы предельного износа контактов выключателя ВАБ-2,
(А — минимальная толщина неподвижного контакта 6 мм; Б — минимальная толщина под-
вижного контакта 16 мм); / — удерживающая катушка, 2 — магнитопровод, 3 — включаю-
щая катушка, 4 — магнитный якорь, 5 — верхний стальной брус, 6 — якорь, 7 — катушка
главного тока, 8 — калибровочная катушка, 9 — П-образный магнитопровод, 10 — токоведу-
«цнй вывод, 11 — регулировочный винт, 12 — шунтирующая пластина, 13 — гибкая связь,
14 —. упор, 15 — рычаг якоря, 16 — ось рычага якоря, 17 — неподвижный контакт, 18 — под-
вижный контакт, 19 — контактный рычаг, 20 — ось контактного рычага, 21 — ось с роликом,
22— стопорный рычаг, 23 — отключающие пружины, 24 — тяга, 25 — регулирующие винты,
26 — скоба, 27 — сердечник удерживающей катушки
Выключатель ВАБ-2 является поляризованным, т. е.
реагирующим на ток только одного направления — прямого или
обратного, в зависимости от настройки выключателя.
На рис. 148 показан электромагнитный механизм выключателя
ВАБ-2.
Рычаг якоря 15 (рис. 148, а) вращается вокруг оси 16, пропущен-
ной через верхний стальной брус 5. В нижней части рычага 15, со-
стоящего из двух силуминовых щек, зажат стальной якорь 6, а в
верхней части — распорная втулка с осью 20, вокруг которой вра-
щается контактный рычаг 19, выполненный из набора дюралюми-
ниевых пластин.
209
В верхней части контактного рычага укреплен подвижный кон-
такт 18, а снизу — медный башмак с гибкой связью 13, с помощью
которой подвижный контакт соединяется с катушкой главного тока
7 и через нее с выводом 10. К нижней части контактного рычага с
обеих сторон прикреплены упоры 14, а с правой стороны имеется
стальная ось с роликом 21, к которой крепятся одной стороной две
отключающие пружины 23. С другой стороны отключающие пружи-
ны с помощью регулирующих винтов 25 закреплены в скобе 26, не-
подвижно установленной на стальном брусе 5.
В отключенном положении система рычагов (рычаг якоря и кон-
тактный рычаг) повернута отключающими пружинами 23 вокруг
оси 16 до упора якоря 6 в левый стержень П-образного магнито-
провода.
Включающая 3 и удерживающая 1 катушки выключателя полу-
чают питание от собственных нужд постоянного тока.
Для включения выключателя необходимо сначала замкнуть цепь
удерживающей катушки 1, затем— цепь включающей' катушки 3.
Направление тока в обеих катушках должно быть таким, чтобы
магнитные потоки, создаваемые ими, складывались в правом стерж-
не сердечника магнитопровода 9, который служит сердечником
включающей катушки; тогда якорь 6 притянется к сердечнику
включающей катушки, т. е. окажется в положении «Включено». При
этом ось 20 вместе с контактным рычагом 19 повернутся влево,
отключающие пружины 23 растянутся и будут стремиться повернуть
контактный рычаг 19 вокруг оси 20. Когда выключатель отключен,
магнитный якорь 4 лежит на торце сердечника включающей катуш-
ки и при включении выключателя остается притянутым к торцу
сердечника суммарным магнитным потоком включающей и удержи-
вающей катушек. Магнитный якорь 4 с помощью тяги 24 связан со
стопорным рычагом 22, который не позволяет контактному рычагу
повернуться до упора подвижного контакта в неподвижный. Поэ-
тому между главными контактами остается зазор, который может
регулироваться изменением длины тяги 24 и должен быть равен
1,5—4 мм.
Если снять напряжение с включающей катушки, то электромаг-
нитные силы, удерживающие якорь 4 в притянутом положении,
уменьшатся и пружины 23 с помощью стопорного рычага 22 и тяги
24 оторвут якорь от торца сердечника включающей катушки и повер-
нут контактный рычаг до замыкания главных контактов. Следова-
тельно, главные контакты замкнутся только после того, как будет
разомкнута цепь включающей катушки.
Таким образом осуществляется принцип свободного расцепле-
ния у выключателей ВАБ-2. Зазор между магнитным якорем 4 (ина-
че называемым якорем свободного расцепления) и торцом сердеч-
ника включающей катушки во включенном положении выключа-
теля должен быть в пределах 1,5—4 мм.
Схема управления предусматривает подачу на включающую ка-
тушку кратковременного импульса тока, длительность которого
достаточна только для того, чтобы успеть перевести якорь в положе-
210
ние «Включено». После этого цепь включающей катушки автомати-
чески размыкается.
Наличие свободного расцепления может быть проверено следую-
щим способом. Между главными контактами помещают бумажку
и замыкают контакт контактора. Происходит включение выключа-
теля, но пока контакт контактора замкнут, главные контакты не
должны замкнуться й бумажка может быть свободно вынута из
промежутка м'вжду контактами.,. Как только контакт контактора
будет разомкнут, магнитный якорь будет оторван от торца сердеч-
ника включающей катушки и замкнутся главные контакты. При
этом бумажка будет зажата между контактами и ее нельзя будет
вынуть.
При включении выключателя слышен характерный двойной удар:
первый — от соударения якоря и сердечника включающей катуш-
ки, второй — от соударения замкнувшихся главных контактов.
Поляризация выключателя заключается в выборе направления
тока в удерживающей катушке в зависимости от направления тока
в катушке главного тока.
Для того чтобы выключатель отключил цепь при изменении
направления тока в ней, направление тока в удерживающей катуш-
ке выбирается таким образом, чтобы магнитные потоки, создавае-
мые удерживающей катушкой и катушкой главного тока, совпадали
по направлению в сердечнике включающей катушки. Следователь-
но, при протекании тока в прямом направлении ток главной цепи
будет способствовать удержанию выключателя во включенном по-
ложении. В аварийном режиме при изменении направления главно-
го тока на обратное изменится направление магнитного потока, со-
здаваемого катушкой главного тока в сердечнике включающей
катушки, т. е. магнитный поток катушки главного тока будет на-
правлен против магнйшого потока удерживающей катушки и при
определенной величине главного тока сердечник включающей ка-
тушки размагнитится и отключающие пружины отключат выключа-
тель. Быстродействие определяется в большей степени тем, что в то
время, как в сердечнике включающей катушки магнитный поток
уменьшается, в сердечнике катушки главного тока магнитный по-
ток увеличивается.
Для того чтобы выключатель отключил цепь при увеличении
тока выше тока уставки в прямом направлении, выбирают направ-
ление тока в удерживающей катушке таким образом, чтобы маг-
нитный поток удерживающей катушки в сердечнике включающей
катушки был направлен против магнитного потока катушки главно-
го тока при протекании через нее тока прямого направления. В этом
случае с увеличением главного тока увеличивается размагничива-
ние сердечника включающей катушки и при определенной величине
главного тока, равной или превышающей ток уставки, выключатель
отключается.
Ток уставки в обоих случаях регулируется изменением величины
тока удерживающей катушки и изменением зазора 6ь
211
Величина тока удерживающей катушки регулируется изменени-
ем величины добавочного сопротивления, включаемого последова-
тельно катушке.
Изменение зазора 61 изменяет сопротивление магнитному потоку
катушки главного тока. С уменьшением зазора 6j уменьшается маг-
нитное сопротивление и, следовательно, уменьшается величина от-
ключающего тока. Изменение зазора 61 осуществляется при помощи
регулировочного винта 11.
Зазор 62 между упорами 14 и щеками рычага якоря 15 во вклю-
ченном положении выключателя характеризует качество замыкания
главных контактов и должен быть в пределах 2—5 мм. Завод выпус-
кает выключатели с зазором 62 равным 4—5 мм. Величина зазора
62 определяет угол поворота контактного рычага 19 вокруг оси 2(к
Отсутствие зазора 62 (упоры 14 соприкасаются со щеками рычага
якоря 15) говорит о плохом контакте или отсутствии контакта меж-
ду главными контактами. Зазор 62 меньше 2 или !больше 5 мм
свидетельствует о том, что главные контакты соприкасаются лишь
нижним или верхним краем. Зазор 62 может быть мал вследст-
вие большого износа контактов, которые в этом случае заменя-
ются.
Если же размеры контактов достаточны, то регулирование зазо-
ра 62 осуществляется путем передвижения всего включающего меха-
низма по раме выключателя. Для передвижения механизма осво-
бождают два болта, которыми механизм прикреплен к раме.
Расстояние между главными контактами в отключенном положе-
нии должно быть равно 18—22 мм. Нажатие главных контактов
для выключателей на номинальный ток до 2000 а включительно
должно быть в пределах 20—26 кГ, а для выключателей на номи-
нальный ток 3000 а — в пределах 26—30 кГ.
На рис. 148, б показана подвижная система выключателя с обоз-
начением границы предельного износа контактов. Подвижный
контакт считается изношенным, когда размер Б станет меньше
16 мм, а неподвижный контакт — когда размер А станет меньше
6 мм.
На рис. 149 дана развернутая схема управления выключателем
ВАБ-2. Схема предусматривает подачу кратковременного импульса
на включающую катушку и не допускает многократные повторные
включения при длительно нажатой кнопке включения, т. е. осуще-
ствляет защиту от «звонковости». Удерживающая катушка все вре-
мя обтекается током. Для включения выключателя нажимают на
кнопку «Вкл», замыкая этим цепь катушек контактора К и блокиру-
ющего РБ. При этом срабатывает только контактор, который замы-
кает цепь включающей катушки ВК. Как только якорь займет по-
ложение «Включено», замыкающие блок-контакты БА выключателя
замкнутся, а размыкающие—разомкнутся. Один из блок-контактов
шунтирует катушку контактора К, который разорвет цепь включаю-
щей катушки. В этом случае все напряжение сети будет приложено
к катушке блокирующего реле РБ, которое, сработав, своими кон-
тактами еще раз шунтирует катушку контактора.
212
Для повторного включения выключателя надо разомкнуть кноп-
ку включения и вновь ее замкнуть.
Разрядное сопротивление СР, включенное параллельно удержи-
вающей катушке ДК, служит для снижения перенапряжения при
размыкании цепи катушки. Регулируемое сопротивление СД обес-
печивает возможность изменения тока удерживающей катушки.
Номинальный ток удерживающей катушки при напряжении
ПО в равен 0,5 а, а номинальный ток включающей катушки при том
же напряжении и параллельном соединении обеих секций — 80 а.
Рис. 149. Электрическая схема управления выключателем ВАБ-2:
Откл. — кнопка отключения, ДК — удерживающая катушка, СД — добавочное сопротивле-
ние, СР — разрядное сопротивление, БА — блок-контакты выключателя, ЛК, ЛЗ — крас-
ная и зеленая сигнальные лампы, Вкл. — кнопка включения, К — контактор и его контакт»
РБ — реле блокировки и его контакт, ВК — включающая катушка, АП — автоматический
'	переключатель
Допустимы колебания напряжения оперативных цепей от — 20% до
4-10% от номинального напряжения.
Полное время отключения цепи выключателем ВАБ-2 составля-
ет 0,02—0,04 сек.
Гашение дуги при разрыве выключателем цепи под нагрузкой
происходит в дугогасительной камере с помощью магнитного дутья»
Катушка магнитного дутья обычно включена последовательно
главному неподвижному контакту выключателя и представляет со-
бой виток главной токоведущей шины, внутри которого находится
сердечник, выполненный из стальной ленты. Для концентрации маг-
нитного поля в зоне образования дуги на контактах сердечник ка-
тушки магнитного дутья у выключателей имеет полюсные наконеч-
ники.
Камера дугогашения (рис. 150) представляет собой плоскую ко-
робку, выполненную из асбестоцемента, внутри которой сделаны
две продольные перегородки 4. В камере установлен рог /, внутри
которого проходит ось вращения камеры. Этот рог электрически
связан с подвижным контактом. Другой рог 7 укреплен на непод-
вижном контакте. Для обеспечения быстрого перехода дуги с под-
вижного контакта на рог 1 расстояние рога от контакта должно
быть не более 2—3 мм.
213
Возникшая при отключении между контактами 2 и 6 электричес-
кая дуга под действием сильного магнитного поля катушки магнит-
ного дутья 5 быстро выдувается на рога 1 и 7, удлиняется, охлажда-
800
Рис. 150. Камера дугогашения вы-
ключателя ВАБ-2 для напряже-
ния 600 в:
1 и 7 — рога, 2 — подвижный контакт,
3 — наружные стенки, 4 — продольные
перегородки, 5 — катушка магнитного
дутья, 6 — неподвижный контакт
ется встречным потоком воздуха
и стенками камеры в узких щелях
между перегородками и быстро
гаснет. Рекомендуется в стенки
камеры в зоне дугогашения встав-
лять керамические плитки.
Камеры дугогашения выклю-
чателей на напряжение 1500 в и
выше (рис. 151) отличаются от
камеры на напряжение 600 в
большими габаритными размера-
ми и наличием в наружных стен-
ках отверстий для выхода газов и
устройства дополнительного маг-
нитного дутья.
Устройство дополнительного
магнитного дутья представляет
собой два вспомогательных рога
800
а)	б)
Рис. 461. Камера дугогашения выключателя ВАБ-2 для напряжения 1500 в:
>а — устройство камеры, б — схема дугогашения с дополнительным магнитным дутьем;
/ — подвижный контакт, 2 — неподвижный контакт, 3 — катушка магнитного дутья, 4 и 8 —
рога, 5 и 6 — вспомогательные рога, 7 — вспомогательная катушка магнитного дутья, /, /7,
III, IV — положение дуги в процессе гашения
5 и б, между которыми включена катушка 7. По мере удлинения
дуги она начинает замыкаться через вспомогательные рога и ка-
тушку, которая вследствие протекания через нее тока создает до-
полнительное магнитное дутье. Во всех камерах снаружи имеются
металлические полюсные накладки.
214
Для быстрого и устойчивого гашения дуги расхождение контак-
тов должно быть не менее 4—5 мм.
Корпус выключателя выполнен из немагнитного материала —
силумина * 1 — и соединен с подвижным контактом, поэтому во время
работы находится под полным рабочим напряжением.
В эксплуатации необходимо следить за состоянием главных кон-
тактов. Падение напряжения между ними при номинальной нагруз-
ке должно быть в пределах 30 мв.
Зачистку контактов от окиси производят проволочной щеткой
(крацовкой). При появлении наплывов их снимают напильником,
однако опиливать контакты для восстановления их первоначальной
плоской формы не следует, так как это приводит к быстрому их из-
носу.
Необходимо периодически очищать стенки камеры дугогашения
от медных и угольных налетов.
При ревизии выключателя производят проверку изоляции дер-
жащей и включающей катушек по отношению к корпусу, а также
сопротивления изоляции стенок камеры дугогашения. Изоляция ка-
меры дугогашения проверяется приложением напряжения между
главными подвижным и неподвижным контактами при закрытой ка-
мере.
Перед вводом выключателя в эксплуатацию после ремонта или
длительного хранения камера его должна подвергнуться сушке в
течение 10—12 ч при температуре 100—110° С.
После сушки камера устанавливается на выключатель и измеря-
ется сопротивление изоляции между двумя точками камеры, распо-
ложенными против подвижного и неподвижного контактов, когда
они разомкнуты. Это сопротивление должно быть не менее 20 мом.
Калибровка уставок выключателей производится в лаборато-
рии током, получаемым от низковольтного генератора номиналь-
ным напряжением 6—12 в.
На подстанции калибровка выключателей производится током
нагрузки или при помощи нагрузочного реостата при номинальном
напряжении 600 в.
Может быть рекомендован способ калибровки выключате-
лей ВАБ-2 и АБ-2/4 при помощи калибровочной катушки (см.
рис. 148, а) из 300 витков провода ПЭЛ диаметром 0,6 мм, наса-
женной на сердечник катушки главного тока. Пропуская через ка-
тушку постоянный ток, по количеству ампервитков в момент отклю-
чения выключателя устанавливают величину токовой уставки.
Выключатели первого исполнения, выпускавшиеся ранее, отли-
чаются от выключателей второго исполнения наличием масляного
демпфера.
Выключатель АБ-2/4 по устройству и принципу действия по-
добен выключателю ВАБ-2 и отличается от него только конструкци-
ей контактов (рис. 152), узла магнитного дутья и камеры дугогаше-
ния.
1 Силумин — сила®, состоящий из 85—90% алюминия, 10—43% кремния к
1 % железа, меди и цинка.
215
Магнитное дутье осуществляется сильно развитыми полюсами,
устанавливаемыми на магнитопроводе дугогасительных катушек,
которые примыкают к камере снаружи, с обеих ее сторон. На рис.
153 показан съемный развитый полюс. Лучи полюса состоят из пуч-
ков стальных пластин. Магнитные полюса концентрируют магнит-
ный поток в зоне размыкания контактов.
На выключателе АБ-2/4 установлена дугогасительная камера
лабиринтно-щелевого типа (рис. 154).
Рис. 153. Полюс системы маг-
нитного дутья выключателя
АБ-2/4
Рис. 152. Контактная часть выключа-
теля АБ-2/4:
/ — контактный рычаг, 2 — отключающая
пружина, 3 — рычаг якоря, 4 — неподвиж-
ный контакт, 5 — подвижный контакт,
Р — натяжение пружины
Стенки камеры расходятся кверху. На внутренней стороне сте-
нок имеются клинообразные перемежающиеся перегородки 4. Эти
перегородки образуют зигзагообразную щель-лабиринт, которая по-
степенно удлиняется и расширяется кверху.
Внутри камеры размещены дугогасительные рога. Один рог
представляет одно целое с шарниром, с помощью которого камера
устанавливается на выключателе. Другой рог 3 закреплен на пласт-
массовом держателе 2 и изолирован от стенок и деталей камеры.
Для входа дуги внизу оставлено небольшое окно. В верхней части
камеры установлены пламегасительные решетки 5, представляющие
собой пакеты из тонких стальных пластин. Они служат для охлаж-
дения и деионизации пламени дуги.
Электрическая дуга в таких камерах растягивается до возмож-
ной при данном напряжении и токах длины. Наибольшая длина ду-
ги составляет около 4,5 м. Дуга подвергается интенсивному деиони-
зирующему воздействию в самом начале ее развития. Сопротивле-
ние движения дуги вверх облегчено, а выход ионизированных газов
вниз затруднен. Такая камера имеет повышенную разрывную спо-
собность по сравнению с камерой выключателя ВАБ-2.
216
Li8
Рис. 154. Дугогаоительная камера выключателя АБ-2/4:
/ И 3 —рога, 2 — пластмассовый держатель, 4 - перегородки, 5 - пламегасительная решету
Рис. 155. Схема устройства
а — общий вид, б — механизм выключателя; 1 — гибкие связи, 2 — корпус, 3 — удерживаю-
7 — магнитопровод выключателя, 8 — шинка, проходящая через отверстие магнитопровода,
дутья с неподвижным главным контактом, 12 — полюса катушки магнитного дутья, 13 —
ми, 16 — полюсные наконечники, 17 — дополнительное магнитное дутье, 18 — дугогаситель-
изоляционная тяга, 23 — блок-контакты, 24 — клеммы удерживающей катушки, 25 — полу-
якорь свободного расцепления, 30 — тяга,
Электрическая схема управления выключателем АБ-2/4 такая
же, как у выключателя ВАБ-2.
Выключатели АБ-2/4 рассчитаны на номинальный ток 2000 а и
218
выключателя ВАБ-28:
щая катушка, 4 — изоляторы, 5 — шпилька крепления магнитопровода к корпусу, 6 — якорь,
9 — ось вращения подвижного контакта, 10 — изоляционная плита, 11 — катушка магнитного
выводная шина, 14—дугогасительный рог, 15 — разделительный щит между двумя камера-
ная камера, 19 — ось дугогасительной камеры, 20 — подвижный контакт, 21 — рычаг, 22 —
оси, 26 — толкатель, 27 — главная отрывная пружина, 28 — тяга для блок-контактов, 29 —
31 — пружины, создающие давление контактов
номинальное напряжение 4000 в. Нажатие контактов у этих выклю-
чателей находится в пределах 30—35 кГ. Подвижный контакт не
должен касаться стенок камеры. Зазор между стенкой камеры и
219
контактами должен быть не менее 1,5 мм. Расхождение главных
контактов при отключенном положении выключателя около 19—
.21 мм.
Выключатели ВАБ-2 8. Выключатели ВАБ-28 выпуска-
ются серией, состоящей из восьми исполнений, которые отличаются
друг от друга:
по назначению — катодные (отключающие обратные токи) и ли-
нейные (защита линий при перегрузках и коротких замыканиях);
по номинальному току — на 1500, 3000 и 6000 а;
по номинальному напряжению — на 825, 1650 и 3300 в.
Выключатели на номинальное напряжение 3300 в имеют две па-
ры главных контактов с общей магнитной системой и рамой. Каж-
дая пара главных контактов закрыта отдельной камерой дугогаше-
ния и имеет катушку магнитного дутья. У выключателей на номи-
нальные токи 1500 и 3000 а главные контакты соединены последо-
вательно, у выключателей на 6000 а — параллельно.
Выключатели на номинальные напряжения 825 и1650 в имеют
одну пару главных контактов.
Катодные выключатели отличаются от линейных по типу устрой-
ства, воздействующего на автоматическое отключение выключателя.
Катодные выключатели отключаются при помощи размагничи-
вающего витка, представляющего собой токоведущую шину, про-
пущенную через отверстие в магнитопроводе выключателя.
Линейные выключатели отключаются при срабатывании реле
РДШ (реле дифференциальный шунт).
Катодный выключатель имеет в конце обозначения типа бук-
ву К, а линейный — букву Ф.
Устройство выключателей ВАБ-28 в основном одинаковое.
Рассмотрим устройство выключателя ВАБ-28-3000/30-К (рис.
155).
Корпус 2 связывает все узлы выключателя и устанавливается на
изоляторах 4. Неподвижные контакты с катушками магнитного
дутья 11 крепятся к изоляционной плите 10, которая устанавливает-
ся на корпусе на изоляторах.
Якорь 6 связан с подвижными контактами 20 посредством пру-
жин 31, которые служат для создания давления между контактами.
К якорю 6 крепятся полуоси 25 с толкателями 26, которые при от-
ключении ударяют по подвижному контакту, обеспечивая быстрое
их размыкание. Отключение выключателя осуществляется главны-
ми отрывными пружинами 27. Во включенном положении между
толкателями 26 и подвижными контактами 20 должен быть зазор 6,
равный 1,4—2 мм.
Магнитная система выключателя, состоящая из магнитопровода
7 и якоря 6, крепится к корпусу 2 тремя шпильками 5. На магнито-
проводе 7 расположена удерживающая катушка 3.
У катодных выключателей шинка 8, связанная гибкими связя-
ми 1 с подвижными контактами, проходит через отверстие в магни-
топроводе и образует размагничивающий виток. У линейных выклю-
чателей нет шинки 8, и подвижные контакты соединяются осью 9,
220
которая в этом случае выполняется из посеребренной меди. Втулки,
через которые проходят оси, также делаются из меди и покрывают-
ся внутри серебром.
Во включенном положении якорь выключателя удерживается
магнитным потоком удерживающей катушки. У катодного выклю-
чателя при протекании прямого тока магнитный поток (рис. 156, а),
создаваемый размагничивающим витком, направлен в одну сторону
с потоком удерживающей катушки (в широкой части магнитопрово-
да, слева от отверстия).
Рис. 156. Магнитная система выклю-
чателя ВАБ-28: -
а — прямое направление тока, б — обрат-
ное направление тока; 1 — магнитный по-
ток главного тока, 2 — якорь, 3 — удержи-
вающая катушка, 4 — магнитный поток
удерживающей катушки
Рис. 157. Реле РДШ:
/ — планка, 2— скоба, 3 — шкала, 4 —
указатель уставки, 5 — регулирующая
пружина, 6 — якорь, 7 — магнитопро-
вод, 8— шина, 9 — пластина из элек-
тротехнической стали, 10 — размыкаю-
щий контакт

При обратном зажигании ток, протекающий через размагничи-
вающий виток, изменяет свое направление, изменяется направление
магнитного потока и в магнитопроводе вокруг шины витка, поток
удерживающей катушки будет вытеснен в узкую часть магнитопро-
вода справа от отверстия (рис. 156, б). Вследствие местного насы-
щения увеличивается магнитное сопротивление для потока удержи-
вающей катушки и этот поток резко уменьшается. Главные пружи-
ны отрывают якорь, который толкателями ударяет по подвижным
контактам, и контакты размыкаются.
Линейные выключатели ВАБ-28 отключают токи перегрузки и
короткого замыкания при помощи реле РДШ (индуктивный диффе-
ренциальный шунт), которое выполняет функции максимального ре-
ле.
Реле РДШ имеет два исполнения: РДШ-I на номинальный ток
3000 а и РДШ-П на номинальный ток 6000 а.
На рис. 157 изображено реле РДШ. Токоведущая шина 8 разде-
лена на две параллельные ветви неравного сечения. На ветвь мень-
шего сечения насажены пластины из электротехнической стали 9, К
шине 8 крепится магнитопровод 7 с якорем 6. На магнитопроводе 7
установлена планка 1 со скобой 2. К скобе 2 крепится шкала 3 зна-
чений уставки. Уставка регулируется натяжением пружины 5,
Реле имеет один размыкающий контакт 10. Подвижный контакт
жестко связан с якорем 6, что обеспечивает бытродействие реле.
Проходящие через магнитопровод токи двух ветвей шины 8 на-
правлены навстречу друг другу. Разность токов в обеих ветвях, ко-
торая определяется разностью их сопротивлений, создает в магнито-
проводе магнитный поток, который при достижении током величи-
ны уставки притягивает якорь и размыкает контакты реле, этим са-
мым произведя отключение выключателя.
Рис. 158. Схема управления катодным выключателем ВАБ-28:
УШ4- УП4 — контакты универсального переключателя, ДК — удерживающая катушка, ДС —
добавочное сопротивление, К — контактор и его контакт, РБ — блокировочное реле и его
контакт, БК — блок-контакты выключателя
При медленном нарастании тока разность токов определяется
разностью активных сопротивлений двух ветвей шины S.
При коротком замыкании происходит быстрое ‘нарастание тока
и в этом случае разность токов в ветвях шины 8 определяется в ос-
новном разностью индуктивных сопротивлений ветвей. Индуктивное
сопротивление ветви со стальными пластинами будет велико и раз-
ность токов резко возрастет. При этом реле сработает гораздо рань-
ше, чем ток в защищаемой цепи достигнет величины тока уставки,
т. е. снижается величина уставки реле. Это обстоятельство дает
возможность осуществить селективность защиты линий (по отноше-
нию к защите агрегата).
Управление выключателем производится постоянным током на-
пряжением ПО или 220 в. На рис. 158 приведена схема управления
катодным выключателем, а на рис. 159 — схема управления линей-
ным выключателем. Схемы отличаются друг от друга тем, что уп-
равление катодным выключателем осуществляется при помощи уни-
версального переключателя УП, а линейного выключателя — кноп-
ками. Это обусловлено тем, что катодный выключатель при
определенной величине главного тока может удерживаться во
включенном положении главным током прямого направления даже
222
при отключенной удерживающей катушке. Поэтому для оперативно-
го отключения такого выключателя необходимо менять направление
тока в держащей катушке.
Нормально контакт УПЗ (см .рис. 158 ) замкнут и через удержи-
вающую катушку ДК и добавочное сопротивление ДС протекает
ток величиной 1 а. Для включения выключателя поворачивают ру-
коятку УП © положение «Вкл». При этом контакт УПЗ остается
замкнутым и замыкается контакт УП2, включая катушку контакто-
ра К и блокировочного реле РБ. Сначала срабатывает контактор К,
шунтируя сопротивление ДС. По удерживающей катушке начинает
Рис. 159. Схема управления линейного выключателя ВАБ-28:
ДК — удерживающая катушка, РДШ — контакт реле, К — контактор и его контакт, РБ -
блокирующее реле и его контакт, БК — блок-контакты выключателя, С — конденсаторы
протекать большой ток (50 а при ПО в и 100 а при 220 в) и якорь
выключателя притягивается, переходив положение «включено».Од-
нако контакты еще не замкнутся, так как якорь свободного расцеп-
ления 29 (см. рис. 155),*покапо катушке ДК протекает большой ток,
с помощью тяги 30 удерживает контакты от замыкания. Но как
только якорь 6 притянется, замкнутся блок-контакты БК\ и БКъ и
разомкнется блок-контакт БК2-
Блок контакт БК\ шунтирует катушку контактора К, контакт
его размыкается и по цепи удерживающей катушки ток снижается
до 1 а, что достаточно для удерживания якоря во включенном поло-
жении. Пружины 31 (см. рис. 155) отрывают якорь свободного рас-
цепления, и контакты замыкаются. После шунтирования катушки
контактора К срабатывает реле РБ, контакт которого повторно шун-
тирует катушку контактора, предотвращая этим «звонковость».
Замкнувшийся блок-контакт БКг зажигает красную лампу, а ра-
зомкнувшийся блок-контакт БКъ гасит зеленую лампу.
При отпускании рукоятки УП возвращается в нулевое положе-
ние, контакт УП2 размыкается и разрывает цепь реле РБ, а кон-
такт УПЗ, остается замкнутым.
Для отключения выключателя рукоятку УП поворачивают в по-
ложение «Откл». При этом контакт УПЗ разомкнется, а контакты
223
УП1 и УП4 замкнутся. Ток в катушке ДК изменит свое направле-
ние и достигнет величины около 2 а. Выключатель отключается.
При отпускании рукоятки УП возвращается в нулевое поло-
жение.
Включение линейного выключателя происходит таким же обра-
зом после нажатия на кнопку «Вкл». Отключение выключателя
Рис. 160. Подвижный контакт выключателя
ВАБ-28-3000/15:
1, 8 — гибкие связи, 2 — шина, 3 — ось, 4 — пла-
стинка из серебра, 5 — наконечник из дугостой-
кого материала, 6 — дугогасительный контакт,
7 — пружина, 9 — подвижный контакт, 10 — под-
шипники, 11 — втулки
производится разрывом
цепи удерживающей ка-
тушки кнопкой «Оттсд.»
или контактом релеРДД/.
На рис. 160 показан по-
движный контакт выклю-
чателя ВАБ-28-3000/15.
В отключенном поло-
жении зазор между глав-
ными контактами выклю-
чателя должен быть ра-
вен 9—10 мм. Дугогаси-
тельный контакт должен
замыкаться с опережени-
ем на 2—3 мм относитель-
но главного контакта. При
зазоре между контактами
9—10 мм контактные ры-
чаги должны доходить до
упора.
Зазор между якорем и
нижним полюсом магни-
топровода по средней ли-
нии должен быть 12 ± 1 мм
и при этом щеки якоря должны касаться упора. Во включенном
положении зазора быть не должно. Натяжение каждой из главных
пружин -во включенном положении должно быть 'равно 130 кГ. На-
тяжение контактных пружин должно обеспечить давление между
контактами выключателя на 1500 а— 18—20 кГ, для выключателя
на 3000 и 6000 а — 23—25 кГ.
Выключатель ВАТ-43 (выключатель автоматический
токоограничивающий). Поляризованные выключатели постоянного
тока ВАТ-43 выпускаются двух исполнений: для защиты линий
от токов короткого замыкания и перегрузок (линейные
ВАТ-43-2000/10-Л) и для защиты преобразователей и их трансфор-
маторов при пробое полупроводниковых вентилей (катодные
ВАБ-43-4000/10-К и ВАБ-43-6300/10-К и анодные 6ХВАТ-43/1-3000
и 6ХВАТ-43/1-6000).
В отличие от ранее рассмотренных поляризованных выключа-
телей, выключатель ВАТ-43 не имеет удерживающей катушки и
удерживается во включенном положении постоянным магнитом.
В связи с этим для работы выключателя не требуется непрерывно-
го питания оперативным током и, следовательно, при исчезно-
224
вении оперативного тока выключатель ВАТ-43 самопроизвольно
не отключится. Оперативный ток (нужен только для дистанцион-
ного включения и отключения выключателя.
Линейный выключатель отличается от катодного выключателя
техМ, что у линейного выключателя имеется магнитный шунт, с по-
мощью которого регулируется уставка по току линейного выключа-
теля, и электрический шунт, который служит для увеличения ско-
рости отключения выключателя при коротких замыканиях. У катод-
ных выключателей этих шунтов нет.
На рис. 161 дан разрез выключателя ВАТ-43-2000/10-Л. Вы-
ключатель показан во включенном положении. Он состоит из бло-
ка быстродействующего привода, контактного блока и дугогаси-
тельной системы.
Блок привода состоит из постоянного магнита 12, на который
надета катушка намагничивания 11, П-образного сердечника
4, на правом стержне которого находится катушка дистанционного
включения и отключения 41, верхнего 16 и нижнего 8 брусьев маг-
нитопровода, якоря 34, отключающей пружины 15, магнитного
шунта 13, размагничивающего витка главного тока 6, шины 5 с
электрическим шунтогд 7.
Для включения выключателя замыкают цепь катушки 41, кото-
рая создает магнитный поток, притягивающий якорь 34 к правому
стержню П-образного магнита. При этом якорь воздействует на
тягу 30, которая поворачивает подвижный контакт 25 вокруг оси
26 в сторону неподвижного контакта. Но подвижный контакт сра-
зу не замкнется с неподвижным, так как тяга 30 связана с рыча-
гом 35, а рычаг 35, при подъеме тяги кверху, зацепляется за
защелку 36 и удерживает подвижной контакт на определенном
расстоянии от неподвижного. Одновременно с якорем 34 к сердеч-
нику 1 притягивается якорек 3. При обесточении катушки 41
якорь 34 остается притянутым и удерживается постоянным маг-
нитом, а якорек 3 под действием пружины 2, возвращается в исход-
ное положение, ударяет по защелке 36 и сбивает ее с рычага 35,
При этом тяга 30 освобождается и подвижный контакт замыкает-
ся с неподвижным. Этим достигается свободное расцепление вык-
лючателя. Нажатие главных контактов осуществляется контакт-
ной пружиной 31, которая одним концом упирается в ось 32 тяги
30, проходящей через прорези рычага якоря 34, а другим — в
гайки 29, с помощью которых можно регулировать силу нажатия
контактов.
Для дистанционного отключения выключателя в катушку 41
подается импульс тока обратного направления, при этом создает-
ся магнитный поток, ослабляющий действие магнитного потока
постоянного магнита, и под воздействием отключающей пружины
15 и контактной пружины 31 выключатель отключается. При от-
ключении якорь 34 проходит путь 61 и ударяет по упору 33 на тя-
ге 30, способствуя этим отрыву контактов.
У линейного выключателя направление магнитного потока, со-
здаваемого размагничивающим витком, должно быть направлено
8 И. А. Маринов	225
Рис. 161. Выключатель ВАТ-43-2000/10-Л:
/ — сердечник, 2 — пружина, 3— якорек, 4 — П-образный сердечник, 5 — шина, 6 — размаг-
ничивающий виток, 7 — электрический шунт, 8 — нижний брус, 9, 17 — выводные, шины,
10 — шкала, 11 — катушка намагничивания, /2 — постоянный магнит, 13 — магнитный шунт,
14 — регулировочный винт, 15 — отключающая пружина, 16 — верхний брус, 18— катушка
магнитного дутья, 19 — камера дугогашения, 20 — П-образный магнитопровод, 21 — рога,
22 — внутренняя перегородка камеры, 23 — дугогасительный контакт, 24 — изоляционный
экран, 25 — подвижный контакт, 26 — ось подвижного контакта, 27, 33 — упоры, 28 — гибкая
связь, 29 — гайки регулировки контактной пружины, 30 — тяга главного контакта, 3/— кон-
тактная пружина, 32 —ось, 34 — якорь, 35 —рычаг, 35 — защелка, 37 — тяга к блок-контак-
там, 38 - рычаг с механическим указателем, 39 — блок-контакты, 40 — магнитопроводящая
скоба, 41 — катушка включения и отключения (кв)
•+
2К

-?RK -РВ
r- 2bi\ г-



Рис. 162. Схема управления выключателем
ВАТ-43:
1К — контактор отключения и его контакты, 2К —
контактор включения и его контакты, КУ — катушка
управления (включения и отключения), РБ— реле
блокировки и его контакты, 1БК и 2БК — блок-кон-
такты выключателя, Вкл. — кнопка включения,
Откл. — кнопка отключения
навстречу магнитному потоку постоянного магнита, и, чем больше
ток в силовой цепи, тем больше поток размагничивающего витка.
Противодействующий магнитный поток не уничтожает поток по-
стоянного магнита, а вытесняет его в параллельный участок маг-
нитной цепи, тем самым усиливая отключающую силу.
Выключатели ВАТ-43-2000/10-Л могут быть со шкалой уставок
по току в пределах от 1000 до 2000 а или в пределах от 2000 до
4000 а. У выключателей со шкалой 1000—2000 а электрический
шунт 7 устанавливается последовательно узкой полосе шины 5, а
у выключателя со шка-
лой на 2000—4000 а —
последовательно широ-
кой полосе шины 5,
Регулирование тока
уставки выключателя в
пределах данной шка-
лы осуществляется под-
нятием или опусканием
магнитного шунта, т. е.
изменением зазора 6Ш.
Чем меньше зазор дш,
тем при меньшем токе
отключится выключа-
тель.
При включении вы-
ключателя ток протека-
ет по шине 17, катушке
магнитного дутья 18, неподвижному контакту, подвижному контак-
ту 25, гибкой связи 28, по шине 5 (широкой или узкой полосе ее)
и размагничивающему витку, шине 9.
Для предохранения главных контактов, имеющих серебряные
накладки, от обгорания у выключателя имеется дугогасительный
контакт 23.
Электрическая дуга, возникающая на дугогасительных контак-
тах, выдувается катушкой магнитного дутья 18 в дугогасительную
камеру. В узкой щели между У-образными перегородками камеры
горящая дуга создает высокое давление газов, которые, устрем-
ляясь кверху, увлекают за собой дугу. Дуга растягивается также
собственным магнитным полем, усиленным магнитопроводом 20.
После растяжения дуга гаснет.
Переключение блок-контактов 39 осуществляется рычагом 38,
который одновременно служит механическим указателем включен-
ного иЛи отключенного положения выключателя, и тягой 37, свя-
занной с якорем 34.
На рис. 162 приведена схема управления выключателем
ВАТ-43.
При 'Нажатии на кнопку «Вкл» замыкается,цепь катушки кон-
тактора 2К, который своими контактами 2# замыкает цепь ка-
тушки управления КУ. Якорь 34 переходит во включенное положе-
8*
227
Нйё и тягой 57 переключает блок-контакты выключателя. Блок-
контакт. 1БК размыкается, разрывая цепь контактора 2К, и,
следовательно, катушки ХУ, а блок-контакт 2БК замыкает цепь
блокировочного реле РБ, которое становится на самоподпитку и
своим контактом повторно размыкает цепь катушки КУ. Для по-
вторного включения выключателя следует разомкнуть контакт
«Вкл», а затем снова его замкнуть.
Для оперативного отключения выключателя нажатием кнопки
<Откл» замыкают цепь контактора 1К. Контакты контактора 1К
замыкают цепь катушки КУ и ino катушке потечет ток, обратный
по направлению току включения. На выключателе показана по-
лярность присоединения катушки КУ для. тока отключения.
Цепи управления линейного выключателя ВАТ-43 получают
питание от источника постоянного тока напряжения НО или 220 в.
Величина тока, потребляемого катушкой управления КУ при вклю-
чении, равна: при напряжении 110 в — 73 а, при напряжении
220 в — 35 а, а при оперативном отключении, соответственно, 5 и
2 а. Длительность протекания тока включения через катушку КУ —
около 0,3 сек, максимально допустимая длительность не более
4 сек.
Максимальный отключаемый выключателем ток в безындуктив-
ной цепи 50 000 а. .
При установке выключателя необходимо выдержать расстояние
от дугогасительной камеры до заземленных конструкций во избе-
жании перекрытия дуги на землю. Расстояния 'между дугогаси-
тельной камерой и заземленными конструкциями должны быть
следующими: с боковых сторон камеры и спереди со стороны ком-
мутатора— по 500 мм, сзади — 400 мм, сверху— 1000 мм (при
токах короткого замыкания в защищаемой цепи до 18 000 а эти
расстояния могут быть уменьшены: с боковых сторон — др 350 мм,
спереди — до 400 мм, сзади — до 340 мм и сверху — до 700 мм).
При монтаже выключателя необходимо правильно присоеди.-
нить полюса защищаемой силовой цепи к выводам выключателя.
У линейного выключателя ВАТ-43 направление главного силового
тока —от неподвижного контакта к подвижному. На верхней вы-
водной шине стрелкой указывается направление силового тока.
Защитное покрытие выводных шин перед присоединением к ним
подводящих шин следует удалить при помощи растворителя; на-
ждачное полотно или напильник применять для этого нельзя.
После монтажа перед включением выключателя в работу долж-
на быть произведена проверка его регулировки и калибровка
уставки. Для выполнения этих работ необходимо иметь следую-
щий инструмент: рычаг для ручного включения, динамометр, по-
стоянный магнит с обозначением полюсов, ось с петлей для замера
контактного давления, набор щупов для замера зазоров, специаль-
ные гаечные ключи.
Зазор между главными контактами в отключенном положении
выключателя должен быть равен 10—14 мм, а зазор между под-
вижным контактом и упором 27 должен быть 2—3 мм.
228
Отключающая /пружина 15 (см. рис. 161) во включенном поло-
жении выключателя растягивается на 46—18 мм. Давление глав-
ных контактов должно быть равно 35—40 кГ, а дугогасительного
контакта — 12—14 кГ, при этом зазор 6г должен быть 2—2,5 мм.
Удерживая якорь 4 прижатым к сердечнику 2, включают вы-
ключатель и убеждаются в том, что рычаг 35 удерживается за-
щелкой 36, т. е. осуществляется свободное расцепление. При этом
зазор между рогом и дугогасительным контактом должен быть в
пределах 2,5—4 мм. Этот зазор регулируется изменением длины
тяги 30. Зазор между упором 33 на тяге 30 и осью, проходящей че-
рез тягу и пазы рычага якоря 34, должен быть 1,5—2 мм. Тяга 37
к блок-контактам должна быть отрегулирована так, чтобы во
включенном положении выключателя она имела свободный ход
2—2,5 мм.
При регулировании, а также при ревизиях, производимых в
процессе эксплуатации, проверяется крепление всех элементов вы-
ключателя и качество контактных соединений. Падение напряже-
ния на главных контактах не должно превышать 15 мв при токе
1000 а. Особое внимание следует обратить на контактные соедине-
ния электрического индуктивного шунта, так как малейшее изме-
нение переходного сопротивления контактных соединений влияет
на изменение тока уставки, ибо это сопротивление соизмеримо со-
противлению медной шины размагничивающего витка.
При ревизиях проверяется отсутствие металлического контак-
та между неподвижным контактом, полюсами магнитного дутья и
шпильками магнитного дутья.
Ось вращения подвижного контакта 26, а также зуб рычага 35
и защелки 36 смазывается смазкой Циатим-203. Плоскость сопри-
косновения якоря 34 и сердечника 5 протирают чистой ветошью и
смазывают смазкой Циатим-203.
Калибровку выключателя ВАТ-43-2000/10-Л производят сле-
дующим образом: магнитный шунт поднимают в крайнее верхнее
положение и оперативным током включают выключатель. После
этого по калибровочной кривой (рис. 163) определяют величину то-
ка в катушке управления КУ, соответствующую заданному току
уставки выключателя, и при отсутствии тока в главной цепи через
катушку управления КУ пропускают ток найденной величины. За-
тем постепенно опускают магнитный шунт до тех пор, пока выклю-
чатель отключится. Проверку отключения выключателя при задан-
ной уставке, т. е. при протекании по катушке КУ величины тока,
определенной по калибровочной кривой для этой уставки, произ-
водят несколько раз, после чего закрепляют шунт и наносят вели-
чину уставки на шкале.
При наличии низковольтного генератора постоянного тока ка-
либровку можно производить пропусканием тока в главной цепи,
при этом рекомендуется зашунтировать главные контакты.
Намагничивание постоянного магнита производится при вклю-
ченном положении выключателя и заклиненном якоре. Процесс
намагничивания заключается в том, что три раза по катушке на-
229
магничивания (поз. 11 на рис. 161) пропускают ток не менее 82 а
при ПО в и 38 а при 220 в. После намагничивания проверяют по-
лярность магнита при помощи компаса или постоянного магнита.
Концы катушки намагничивания закорачивают.
Полярность постоянного магнита у линейного выключателя
следующая: -вверху — южный полюс (S), -внизу — северный по-
люс (N).
Для обеспечения постоянства уставки выключателя при его ра-
боте после намагничивания проводится стабилизация постоянного
магнита.
Рис. 163. Калибровочные кривые выключателя ВАТ-43-2000/10-Л:
л— для тока уставки выключателя 1000 —2000 а, б — для тока уставки выключателя 2000—
4000 а; 1 — катушка управления на 220 в, 2 — катушка управления на ПО в
Стабилизация постоянного магнита линейного выключателя
производится следующим образом:
а)	через катушку управления КУ (поз. 1 на рис. 161) пропуска-
ют ток в направлении отключения и определяют -величину тока, при
которой выключатель отключится. Величина тока должна быть не
менее 1,05 а для выключателя на 220 в и не менее 2,1 а для выклю-
чателя на 110 в. Если величина тока меньше, то выключатель еще
раз намагничивают;
б)	по графику (рис. 164) определяют величину тока стабилиза-
ции (размагничивания). Ток стабилизации пропускают через на-
магничивающую катушку (поз. 11 на рис. 161) в направлении, про-
тивоположном току намагничивания, в течение 2—3 сек\
в)	производят повторно измерение величины отключающего
тока, пропускаемого через катушку управления КУ. Величина это-
го тока должна быть в пределах 0,8—0,9 а для выключателя на
220 в и 1,6—1,8 а для выключателя на ПО в. Если ток отключения
230
будет больше 0,9 а или 1,8 а, повторяют стабилизацию, несколько
увеличив ток стабилизации. Если ток отключения будет меньше
0,8 а или 1,6 а, производят повторное намагничивание и стабилиза-
цию выключателя, пропуская при этом через катушку КУ несколь-
ко «меньший ток стабилизации.
После окончания намагничивания и стабилизации выключателя
катушка намагничивания (поз. 11 на рис. 161) отсоединяется от
источника питания, выводы ка-
тушки закорачиваются и про-
изводится калибровка уставки
выключателя, как было описа-
но выше.
Изоляцию частей выключа-
теля на номинальное напряже-
ние 600 в подвергают испыта-
нию напряжением 3000 в пере-
менного тока частоты 50 гц в
течение 1 мин.
Выключатели обратного тока
(катодные) ВАБ-43-4000/10-К
и ВАБ-43-6300/10-К, полюсы
шестиполюсных анодных вы-
ключателей 6х В АТ-43/1-3000 и
6хВАТ-43/1-600 и выключатели
максимального тока (линей-
ные) ВАТ-42-4000/10-Л по кон-
струкции механизма привода,
контактного блока и системы
дугогашения такие же, как рас-
смотренный выше выключатель
ВАТ-43-2000/10-Л и отличают-
Рис. 164. Кривая стабилизации маг-
нитной системы выключателя
ВАТ-43-2000/10-Л размагничивающим
током в катушке намагничивания:
/, 2 — ориентировочные пределы разброса
величины тока стабилизации, 3 — среднее
значение
ся от него следующим:
а) у полюсов шестиполюс-
ных анодных выключателей нет магнитного и электрического шун-
тов;
б) выключатели обратного тока (катодные) не имеют магнит-
ного и электрического шунтов и катушки намагничивания;
в) -выключатели максимального тока (линейные)
ВАТ-42-4000/10-Л не имеют магнитного и электрического шунтов,
постоянного, магнита и катушки намагничивания. Включение, удер-
жание во включенном положении и оперативное отключение этих
выключателей осуществляется одной катушкой управления КУ.
Поэтому указанные выключатели нуждаются в беспрерывном пи-
тании оперативным постоянным током. Автоматическое отключение
линейных выключателей ВАТ-42 от токов перегрузки и короткого
замыкания осуществляется максимальным токовым реле РДШ.
Выключатель В АБ-20-1500/10. Выключатель ВАБ-20-1500/10
рассчитан на номинальный ток 1500 а и номинальное напряжение
1000 в, управляется на оперативном переменном токе. Этот выклю-
231
чатель не поляризованный и применяется для защиты питающих
линий 600 в от недопустимых перегрузок и токов коротких замы-
каний.
На рис. 165 показан общий вид выключателя ВАБ-20.
Рис. 165. Общий вид выключателя ВАБ-20-,1500/10:
а — вид сбоку, б — вид сзади; 1— подвижный контакт, 2 — защелка, 3, 4—боек и якорь
включающего механизма, 5 — якорь отключающего электромагнита, 6 — пружина, 7 — кор*
пус, 8 — максимальное токовое реле (РМТ), 9— магнитная система, 10 — неподвижный кон*
такт, 11 — камера дугогашения, 12 — якорь подвижного контакта; КВ — катушка включаю-
щего электромагнита, КС — сигнальные контакты, КО — катушка отключающего электро-
магнита
Неподвижный контакт 10 с катушкой магнитного дутья крепит-
ся к силуминовому корпусу с помощью изолированных стержней.
Рычаг подвижного контакта /, выполненный из медной шины, про-
ходит между полюсами магнитопровода магнитной системы 5, из-
готовленной из листов электротехнической стали. На рычаг жестко
укреплен якорь. В отключенном положении подвижный контакт
удерживается защелкой. (На рис. 165 выключатель показан в от-
ключенном положении).
232
Для включения замыкают цепь катушки включающего электро-
магнита КВ, в результате чего якорь 4 быстро притягивается к по-
люсам электромагнита КВ, и толкает боек 3. После того как якорь
остановится, притянутый к полюсам боек двигается дальше по
инерции и за счет кинетической энергии подбивает защелку.
Такой механизм включения обеспечивает свободное расцепле-
ние, так как энергия включения действует только на освобождение
ет отключение выключате-
защелки и не задержива-
ли при включении его на
короткое замыкание. Кро-
ме того, этот же механизм
включения обеспечивает
отсутствие «звонковости».
При длительном замыка-
нии цепи катушки вклю-
чающего электромагнита
якорь 4 притянут к полю-
сам, а боек 3, который в
начальный момент подби-
Рис. 166. Устройство максимального реле
РМТ-2:
1 — подвижная система, 2 - токоведущая шина,
3 — шкала уставок, 4 — регулировочный винт, 5 —
пружина, 6 — ось, 7 — магнитопровод, 8 — якорь,
9 — контакты реле
вает защелку, двигаясь по
инерции, не достигает за-
щелки, и выключатель
повторно не выключается.
Для включения необходи-
мо отпустить кнопку вклю-
чения и опять замкнуть ее.
После того как подвижный контакт перестает удерживаться
защелкой, замыкание контактов осуществляется главной пружи-
ной 6, которая обеспечивает также необходимое нажатие кон-
тактов.
Для дистанционного отключения замыкают цепь катушки от-
ключающего электромагнита КО, в результате чего якорь 5 при-
тягивается к полюсам этого электромагнита, а рычаги, связанные
с якорем 5, отводят подвижный контакт до тех пор, пока не про-
изойдет фиксирование подвижного контакта защелкой в отклю-
ченном положении.
Автоматическое отключение выключателя происходит от дей-
ствия магнитной системы выключателя или максимального токово-
го реле.
Магнитная система производит отключение при больших токах
(около 3000—3500 а), когда главный ток защищаемой линии, про-
текающий по рычагу подвижного контакта, создает в магнитопро-
воде 9 магнитный поток, который преодолевает натяжение пружи-
ны 6 и притягивает якорь 12 к полюсам мапнитопровода до за-
щелкивания подвижного контакта.
При меньших токах отключение выключателя происходит с
помощью реле максимального тока, которое при нагрузке в
защищаемой линии, достигшей величины тока уставки реле,
233
замкнет своими контактами цепь катушки отключающего электро-
магнита.
Устройство реле максимального тока РМТ показано на рис. 166.
Все детали реле крепятся на токоведущей шине, включаемой по-
следовательно выключателю в цепь защищаемой линии.
Магнитопровод из полосовой стали 7 охватывает шину и жест-
ко крепится к ней. На оси 5, укрепленной в шине, вращается под-
вижная система 1 с якорем 8. Под действием пружины 5 подвиж-
ная часть повернута по часовой стрелке до упора в регулировоч-
ный винт 4. С помощью этого винта, поднимая или опуская
подвижную систему 1 и изменяя этим зазор между полюсами и
якорем, можно менять ток уставки реле. При токе, равном или
большем тока уставки реле, якорь притягивается к полюсам и под-
вижная система поворачивается против часовой стрелки до замы-
кания контактов реле.
Скорость отключения выключателя от реле РМТ несколько
меньше, чем от магнитной системы. Полное время отключения вы-
ключателем ВАБ-20 тока короткого замыкания (отключение от
магнитной системы) около 0,025 сек. Полное время отключения
тока перегрузки посредством реле РМТ — около 0,18 сек.
Давление между контактами выключателя ВАБ-20-1500/10 на
1500 а устанавливается в пределах 12—16 кГ. Якорь с контактным
рычагом имеет свободный ход в сторону полюсов в запертом за-
щелкой положении. Свободный ход, измеренный на защелке, ра-
вен 1,5—2 мм. Включающая катушка при напряжении 220 в по-
требляет ток 4 а, а отключающая — 8 а.
Выключатель ВАБ-20-1500М. Выключатель ВАБ-20-1500М
в основном отличается от выключателя ВАБ-20 наличием дополни-
тельных полюсов у магнитопровода и расположением отключаю-
щей катушки непосредственно на магнитопроводе.
На рис. 167 показан электромагнитный механизм и схема уп-
равления, на рис. 168 — магнитная система выключателя
ВАБ-20-1500М.
Магнитопровод 5 (см. рис. 167) выполнен в виде пакета из тон-
ких стальных пластинок, с которым скреплены массивные допол-
нительные полюса 6 с насаженными на них короткозамкнутыми
кольцами 2.
Якорь 4 жестко связан с подвижным контактом 11. При упоре
подвижного контакта в неподвижный зазор 61 меньше зазора 62
(рис. 168).
Когда тока в цепи нет, давление между контактами определяет-
ся натяжением главной пружины 1 (см. рис. 167). По мере увели-
чения тока главной цепи результирующая сила притяжения яко-
ря 4 главными и дополнительными полюсами из-за неравенства
зазоров 61 и 62 будет направлена в ту же сторону, что и сила глав-
ной пружины, обеспечивая этим надежное давление между кон-
тактами. При некотором значении тока в цепи выключателя допол-
нительные полюса 6 насыщаются, и дальнейшее увеличение тока
повлечет за собой увеличение силы притяжения главных полюсов
234
магнитопровода 5 и резкое падение давления (между контактами.
При коротком замыкании, когда ток в цепи.резко возрастает, ко-
роткозамкнутые витки ограничивают рост потока дополнительных
полюсов и почти весь магнитный поток замыкается через якорь и
Рис. 167. Электромагнитный механизм и схема управления выключателем
ВАБ-20-4500М:
1 - главная пружина, 2 — короткозамкнутые кольца, 3 — катушка отключения, 4 — якорь
магнитопровода, 5 — магнитопровод, 6 — дополнительные полюса, 7 — пружина защелки,
8 — защелка, 9 — катушка магнитного дутья, 10 — неподвижный контакт; 11 — подвижный
контакт, 12 — боек, 13 — рычаг якоря включающего электромагнита, 14 — катушка включе-
ния (стрелки Л и Б указывают направление протекания главного тока)
Рис. 168. Магнитная система выклю-
чателя ВАБ-20-1500М:
1 — короткозамкнутые кольца, 2 — основ-
ные полюса, 3 — якорь магнитопровода,
4 — дополнительные полюса, 5 — подвиж-
ный контакт, 6 — магнитопровод
главные полюса, что приводит к снижению уставки и быстрому
отключению выключателя.
Однако опыт эксплуатации показал, что как у ВАБ-20-1500/10,
так и у ВАБ-20-1500М при определенных толчках тока нагрузки,
близких к величине тока отключения выключателя, давление меж-
ду контактами становится равным нулю и происходит сваривание
контактов, что является большим недостатком этих выключателей.
235
ным на рычаге подвижного контакта,
2	1
Рис. 169. Изменение связи якоря с под-
вижным контактом у выключателя
ВАБ-20-1500М:
1 — магнитопровод, 2 — дополнительные по-
люса, 3 — якорь, 4 — направляющие планки,
5 — рычаг подвижного контакта, 6 — болт яко-
ря, 7 — добавочные пружины, 8 — вкладыши
Для ликвидации этого явления работники Московского «Энер-
гохозяйства» инж. Л. Н. Ефретов и техник 3. С. Кудинова предло-
жили вместо жесткого крепления якоря на рычаге подвижного
контакта соединить их через дополнительные пружины 7 (рис. 169)
с натяжением 4—5 кГ.
Пружины 7 крепятся одним концом к вкладышам S, укреплен-
а другим концом к направ-
ляющим планкам 4, укреп-
ленным на якоре 3.
Пружинная связь и нали-
чие зазора б3 благоприятно
сказываются на балансе уси-
лий, воздействующих на от-
ключающую систему выклю-
чателя в различных режи-
мах нагрузки.
При больших токах, ког-
да происходит насыщение
дополнительных полюсов 2,
и токах короткого замыка-
ния увеличивается электро-
магнитная сила притяжения
главных полюсов магнито-
провода /. Когда эта сила
превысит силу натяжения
пружин 7 (4—5 /сГ), якорь
начнет перемещаться к ос-
новным полюсам магнито-
провода А При этом про-
изойдет перераспределение
воздушных зазоров 61 и 62.
Зазор 61 увеличится, а ,б2—
уменьшится.
Якорь будет воздейство-
вать на рычаг подвижного
контакта 5, когда зазор меж-
ду ними станет равен нулю.
К этому времени дополни-
тельные полюса 2 практиче-
ски не будут действовать на якорь из-за образовавшегося большого
воздушного зазора бь а сила притяжения главных полюсов магни-
топровода 1 резко возрастет и превысит натяжение главной пру-
жины, удерживающей контакты во включенном положении, что га-
рантирует четкое отключение выключателя. Увеличение воздушного
зазора в два раза увеличивает силу притяжения главных полюсов
магнитопровода примерно в 4 раза.
Кроме того, при своем движении якорь ударяет по рычагу под-
вижного контакта и отбрасывает его, что также способствует чет-
кому размыканию контактов.
236
Эластичная связь якоря с подвижным контактом ликвидирует
возможные вибрации подвижного контакта из-за вибрации якоря,
которые также могут вызывать сваривание контактов.
Описанное конструктивное изменение выключателя практиче-
ски не отражается на его быстродействии и позволяет несколько
уменьшить пределы токов, вызывающих отключение от магнитной
системы (с 3000—4000 а до 2000 а) за счет уменьшения давления
главных пружин до 7 кГ, а дополнительных — до 3 кГ. Выключа-
тель с внесенными изменениями условно назван ВАБ-20-1500ММ.
В табл. 21 приведены регулировочные параметры выключателя
ВАБ-20-1500ММ.
ТАБЛИЦА 21
Таблица регулировки выключателя ВАБ-20-1500ММ
Давление кон- тактов, к Г	Расхождение контактов, мм	5t, мм	S2i мм	53, мм	Натяжение пружин якоря, кГ	Ток трогания якоря, а
10	8	2	10	5	6,5	1670
7	8	2	10	5	4,5	1100
10	6	2	9	5	5,5	1120
7	6	2	9	5	4,5	900
Выключатель ВАБ-36-1500/15. Выключатель ВАБ-36 уп-
равляется оперативным переменным током и имеет замыкающие
контакты. Номинальный ток выключателя— 1500 а, номинальное
напряжение — 1650 в.
Устройство выключателя ВАБ-36 показано на рис. 170. .
Подвижный контакт 4 выполнен в виде шины и проходит меж-
ду полюсами магнитопровода 6. Подвижный контакт и рычаг яко-
ря 21 вращаются на одной оси 0ь Якорь 20 жестко укреплен на
рычаге 21. Рычаг 21 связан с подвижным контактом 4 пружиной 5,
которая во включенном положении создает давление между кон-
тактами.
Для включения выключателя замыкают цепь включающей ка-
тушки 8. При этом якорь 9 притягивается к полюсам магнитопро-
вода 6 и тягой 10 заводит рычаг 21 до защелкивания зацепа 19 с
защелкой 18. Однако замыканию контактов 3 и 4 препятствует
тяга 7. После снятия напряжения с катушки 8 якорь 9 освобож-
дается и под действием пружины 5 контакты замыкаются. Таким
образом осуществляется свободное расцепление выключателя.
Для оперативного отключения замыкают цепь катушки 15 от-
ключающего электромагнита и якорь 16 своим бойком освобожда-
ет зацеп 19. Рычаг якоря 21 под действием отключающей пружины
приходит в движение и, пройдя небольшой путь (3—4 мм), ударя-
ет по подвижному контакту и контакты разомкнутся. Возникшая
дуга выдувается катушками магнитного дутья 2 в камеру дугога-
шения.
При перегрузке, когда ток в главной цепи достигнет величины
237
тока уставки реле РМТ-2, реле сработает, замкнет цепь катушки
отключающего электромагнита 1и выключатель отключится.
При коротком замыкании быстро возрастающий ток в защи-
щаемой цепи создает магнитный поток в магнитопроводе 6, кото-
рый притянет якорь 20 к полюсам магнитопровода. Сумма электро-
магнитной силы и сил натяжения пружины 5 и // при некотором
значении тока в защищаемой цепи станет больше силы пружины
/7, приложенной к защелке 18, и поворачивает ее по часовой стрел-
Рис. 170. Механизм выключателя ВАБ-36-1500/15:
/ и 13 — выходные шины, 2 — катушка магнитного дутья, 3— неподвижный контакт, 4 —
подвижный контакт, 5, /7 — пружины, 6 — магнитопровод, 7 — тяга, свободного расцепления»
8 — включающая катушка, 9 — якорь включающей катушки, 10 — включающая тяга, 11 —
отключающая пружина, 12 — гибкая связь, 14 — пружина зацепа, 15 — отключающая катуш-
ка, 16 — якорь отключающей катушки с бойком, 18 — защелка, 19 — зацеп, 20 — якорь,
21 — рычаг якоря
ке вокруг оси. Незначительный поворот защелки 18 приводит к
освобождению зацепа 19 и отключению выключателя.
В отключенном положении подвижный контакт 4 удерживает-
ся пружиной 11.
Схема управления выключателем ВАБ-36-1500/15 (рис. 171)
аналогична схемам управления выключателем ВАБ-20-1500/10 и
ВАБ-20-1500ММ. Однако в этой схеме реле блокировки РБ вклю-
чено не последовательно, а параллельно контактору и не шунтиру-
ет, а разрывает цепь контактора. Эта схема также обеспечивает
отсутствие звонковости.
Питание цепей управления осуществляется от источника пере-
менного тока напряжением 220 в. Ток катушки включающего эле-
238
ктромагнита при напряжении 220 в равен 50—80 а, ток катушки
отключающего электромагнита — 7,3—10 а (при последовательном
соединении секций).
Полное время отключения выключателя при перегрузке с уче-
том времени действия реле РМТ-2 составляет 0,08—0,1 сек, а при
коротком замыкании — 0,02—0,03 сек.
Зазор между главными контактами в отключенном положении
выключателя должен быть равен 10± 1 мм. При этом якорь дол-
жен полностью доходить до магнитопровода, а подвижный контакт
до упора.
Рис. 171. Схема управления выключателем ВАБ-36-1500/15:
КВ — включающая катушка, КО — отключающая катушка, К — контактор и его контакты,
РБ — блокирующее реле и его контакты, БА — блок-контакты выключателя
Зазор между главными контактами в момент включения, когда
катушка включающего электромагнита обтекается током (момент
свободного расцепления), должен быть 2—3 мм.
Зазор между якорем и магнитопроводом по средней линии во
включенном положении выключателя должен быть 9—10 мм, а
между ударным болтом якоря и подвижным контактом — 4—5 мм.
Якорь должен освобождаться от защелки в тот момент, когда меж-
ду ударным болтом якоря и подвижным контактом еще остается
зазор не менее 1,5 мм.
Давление между контактами должно быть равно 12—15 кГ.
Зуб защелки смазывается смазкой Циатим-201. Выключатель
должен надежно включаться при изменении напряжения в преде-
лах от НО до 80% номинального, а отключаться при изменении
напряжения от ПО до 60% номинального.
§ 32. ВЫБОР УСТАВОК ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ 600 в.
ТОКОВРЕМЕННАЯ ЗАЩИТА. ИСКАТЕЛЬ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Ток уставки линейных выключателей зависит от величины рас-
четного тока нагрузки линии, а также от величины тока короткого
замыкания в конце линии.
239
В настоящее время, в связи с внедрением энергоемкого 'подвиж-
ного состава и увеличением частоты движения, ток уставки линей-
ных выключателей в зависимости от расчетного тока нагрузки вы-
бирают следующим образом:
а)	для трамвая /уСТ = 2 /рас+ (10004-2000) а,
где /рас — расчетный ток нагрузки; 1000— постоянная величина
при одиночных вагонах типа Г; 2000 — то же при 2-вагонных соста-
вах типа Т;
б)	для троллейбуса /уст = 2 /рас+ (6004-800) а.
Рис. 172. Схема токовременной защиты питающих
линий 600 в
^.2206
и
т
Откп.
В/7-17
0
'2206
Ток отключения выключателей ВАБ-20, ВАБ-20М и ВАБ-36 от
магнитной системы выбирается -порядка 4500—5000 а.
На практике встречаются 'много линий, у которых уставка, вы-
бранная по расчетному току нагрузки, превышает ток короткого
замыкания в конце линии, что может привести к неотключенному
короткому замыканию и отжигу контактного провода. Снижение в
связи с этим тока уставки выключателей вызывает многочислен-
ные ложные отключения выключателей от нормальных токов на-
грузки, которые плохо отражаются на выключателях, ускоряя их
износ и увеличивая количество их ремонтов, ухудшают качество
электропитания линии и увеличивают потери электроэнергии от
вынужденных пусков подвижного состава.
Для того чтобы возможно было увеличить уставки выключате-
лей и одновременно обеспечить отключение ими токов короткого
замыкания, меньших тока уставки, были разработаны несколько
типов защиты линий от коротких замыканий. В настоящее время на
тяговых подстанциях Москвы широкое применение получила наи-
более простая токовременная защита питающих линий 600 в ТВЗ.
240	f
На рис. 172 «приведена схема токовременной защиты. К шунту,
находящемуся в цепи защищаемой линии, подключается реле
РТ-40. При протекании в линии тока, равного или большего тока
уставки реле, контакт Т замыкает цепь реле
времени ВЛ-17, которое с заданной выдерж-
кой времени замкнет свой контакт в цепи
отключения линейного выключателя. Если
нагрузка линии снизится раньше, чем реле
времени замкнет цепь отключения, разомк-
нувшийся контакт токового реле Т отклю-
чит реле времени, отключение выключателя
не произойдет.
Реле времени ВЛ-17 может быть вклю-
чено двумя способами: с предварительной
подачей напряжения питания (рис. 173, а)
с подачей напряжения питания при замы-
кании управляющего контакта у (рис.
173, б).
На рис. 174 приведена функциональная
схема реле ВЛ-17. Работа реле заключает-
ся в следующем. При включении его по схе-
ме с предварительной подачей питания на-
пряжение подается на клеммы 1 и 3, а цепь
Размыкающий контакт Р1 держит конденсатор С в разряженном
состоянии, а триод Тр в положении 0. При этом выходное реле Р2
б)
Рис. 173. Схемы
включения реле
ВЛ-17:
а — с предварительной
подачей напряжения пи-
тания, б — с подачей на-
пряжения питания при
замыкании управляюще-
го контакта У
реле Pl разомкнута.
Рис. 174. Функциональная схема реле ВЛ-17:
обесточено. При замыкании контакта у (см. рис. 173) срабатывает
реле Р1, размыкается контакт Р1 и начинается заряд конденсато-
ра С. Заряд конденсатора происходит через регулируемый резис-
тор R, величина сопротивления которого определяет выдержку вре-
мени реле. Величина сопротивления резистора R устанавливается
переключателями П. Когда напряжение на конденсаторе С достиг-
нет определенной величины, откроется диод Д и с генератора ГИ
через конденсатор С, диод Д, конденсатор С1 пройдет импульс то-
ка на триод Тр, который перейдет в положение 1 и включит выход-
ное реле Р2, контакты которого замкнут оперативную цепь.
241
При размыкании контакта у реле Р1 перестает обтекаться то-
ком, контакт Р1 замкнется и реле времени придет в исходное поло-
жение. Напряжение открытия диода Д устанавливается на заводе
с помощью регулируемого резистора R2.
При включении реле времени по 'схеме с подачей напряжения
при замыкании управляющего контакта у переход триода в поло-
жение О происходит при подаче напряжения на схему реле.
4
2000- \\\
2200- \х\
2000 	V\\
1800 -	\\\.
1600 -
юоо -	—	1
1200 -	'	г
1000 -	J
800 -
600 -
ООО -
200 -
О ------1----!-----!----1-----1----1--
100	200	300 000	5,00 500 t}ceK
Рис. 175. Кривые термической устойчивости контактного провода
(кривые сняты при / =800 а — длительная нагрузка на два провода сечением S=85 мл&
и предельной температуре нагрева провода 100° С)
1 — t ° =5° С, 2 — t° =20° С, 3 — t° =40° С
ос	ос	ос
Реле времени ВЛ-17 изготавливаются на напряжение 127 или
220 в и на различный диапазон выдержек времени в пределах от
0,1 до 200 сек.
Для создания выдержки времени можно применять и другие
типы реле времени, удовлетворяющие по диапазону выдержек вре-
мени.
Уставка токового реле токовременной защиты определяется из
выражения:
/ = ^к_3_мин_ но не 'Менее юоо а,
у 1,3
где /кз.мин — минимальный ток короткого замыкания линии;
1,3 — коэффициент надежности.
Выдержка времени токовременной защиты определяется по
кривой нагрева контактного провода в зависимости от тока устав-
ки выключателя (рис. 175).
Достоинства описанной защиты — простота монтажа и эксплуа-
тации и небольшая стоимость.
Основным недостатком этой защиты является то, что выдержка
времени у нее независимая, т. е. не изменяется в зависимости от
242
изменения температуры контактного ’Провода и величины тока на-
грузки. Поэтому бывают -случаи ложного 'срабатывания защиты.
Избежать этого можно при увеличении времени срабатывания за-
щиты, что может привести к отжигу контактного провода. Поэтому
на некоторых линиях необходимо установить несколько комплектов
защиты: одну с большей выдержкой времени при меньшем токе
срабатывания, другую — с меньшей .выдержкой времени при боль-
шем токе срабатывания.
При установке двух комплектов ТВЗ уставки по току и време-
ни выбираются следующим образом:
уставка по тону первого комплекта выбирается из выражения
т	J /кз.МИН
'уст.выкл Н ------
г ___
7уст.1 —	~	,
а уставка по времени первого комплекта находится по кривой на-
грева контактного провода, в зависимости от тока уставки выклю-
чателя (/уст.выкл),
уставка по току второго комплекта ТВЗ выбирается из выра-
жения
J	I КЗ.МИН
/усТ.2 = —Ц- ’
уставка по времени второго комплекта берется по кривой нагрева
контактного провода в зависимости от тока уставки первого комп-
лекта (/уСТ.1) •
Так как обмотка РТ-40 присоединяется непосредственно к шун-
ту и находится под потенциалом 600 в, изоляция между обмоткой
и контактами, между обмоткой и каркасом (землей) испытывается
напряжением 5 кв промышленной частоты. Сопротивление соеди-
нительных проводов от шунта до реле РТ-40 должно быть мини-
мальным.
Работниками Мосгортранспроекта было разработано устрой-
ство интегратора токовременной защиты — ИТВЗ. У этой защиты
вместо реле к шунту подключается одна обмотка магнитного уси-
лителя. Выходная обмотка магнитного усилителя подключается к
реле времени ВЛ-17.
Достоинством этой защиты является то, что она имеет зависи-
мую характеристику, т. е. время ее срабатывания зависит от вели-
чины тока, протекающего в силовой цепи. Эта защита косвенно,
по току в защищаемой цепи, следит за температурой нагрева кон-
тактного провода.
Защита регулируется таким образом, чтобы форма кривой за-
висимости была аналогична форме кривой нагрева контактного
провода и в тех же ординатах была бы ниже .кривой нагрева.
Недостатки этой защиты — относительно большая стоимость и
сложность, как в монтаже, так и в наладке и эксплуатации по срав-
нению с ТВЗ.
243
В Академии коммунального хозяйства разработана тепловая
защита линий 600 в, которая в настоящее -время проходит эксплуа-
тационные испытания. Защита эта состоит из отрезка контактного
провода, включаемого на подстанции последовательно в цепь пита-
ющей линии. В проводе делается отверстие, в которое вставляется
терморезистор, обладающий релейным эффектом. При определен-
ной температуре сопротивление терморезистора резко снижается и
при этом срабатывает реле, действующее на отключение «выключа-
теля. При остывании провода до определенной температуры, тер-
морезистор восстанавливает свое сопротивление и реле отпадает.
Рис. 176. Принципиальная схема испытателя коротких замыканий ИКЗ
Кроме защиты линий от малых токов короткого замыкания, в
целях уменьшения износа выключателей и увеличения надежности
электроснабжения линий, необходимо исключить возможность
включения линейного выключателя, если в линии не исчезло корот-
кое замыкание. Для этого применяется специальное устройство ис-
пытания линии, разработанное Мосгортранспроектом,— искатель
(дискриминатор) коротких замыканий ИКЗ.
При отключении линейного выключателя, его блок-контакт за-
мыкает цепь первичной обмотки трансформатора ТР — р (рис. 176)
и со вторичной его обмотки, через вентили ВКЛ в линию посылает-
ся импульс испытательного тока однополупериодного выпрямления.
Кроме того, замыкается цепь питания выпрямительного моста 1
(И-36в).
Величина испытательного тока, посылаемого устройством ИКЗ в
линию, зависит от величины сопротивления линии. Искатель корот-
ких замыканий регулируется таким образом, что при сопротивле-
нии линии более 1 — 1,2 ом реле ИКЗ дает разрешение на автома-
тическое повторное включение линейного выключателя, а при со-
244
противлении линии менее 0,8—0,6 ом. реле ИКЗ разрывает цепь
автоматического повторного включения выключателя. Падение на-
пряжения на резисторах Р7 и Р8, параллельно которым подключен
выпрямительный мост 2, зависит от величины испытательного тока..
Взаимодействие магнитных потоков в магнитном усилителе МУГ
создаваемых катушками усилителя, подключенными к выпрями-
тельным мостам 1 и 2, определяет работу реле ИКЗ.
§ 33. СИГНАЛИЗАЦИЯ В РУ 600 в.
ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ.
СХЕМА ПИТАНИЯ С ИЗОЛИРОВАННЫМИ ПОЛЮСАМИ
Основное требование к работе тяговых подстанций — надежное
и бесперебойное электроснабжение подвижного состава. Из этого
следует, что необходим постоянный контроль за напряжением на
Рис. 177. Схема сигнализации НЛ:
01, 02 и 03 - номера питающих кабелей, НЛ1, НЛ2 и НЛЗ —
реле сигнализации наличия напряжения соответствующих
кабелей
линии. Для этой цели на подстанциях применяется так называе-
мая сигнализация «напряжения линии» или сокращенно НЛ (рис.
177). Эта сигнализация устанавливается на каждом питающем ка-
беле. При наличии напряжения на питающем кабеле реле НЛ обте-
кается током и контакты реле разомкнуты. При исчезновении на-
пряжения или снижении его больше допустимой величины реле от-
падает, контакты его замыкаются и подают световой и звуковой
сигналы (на рис. 177показан контакт одного реле). Для сигнализа-
ции НЛ обычно применяются реле МКУ-48 и РП на 220 в с доба-
вочным сопротивлением. Реле выбирается таким, чтобы снижение
напряжения на питающем кабеле примерно до 300 в вызывало его*
отпадание и действие сигнализации.
245
Сигнализация НЛ устраивается как на подстанции, так и на
диспетчерском пункте.
На тяговых цодстанциях применяются также кабельные сигна-
лизаторы, предназначенные для подачи звукового и светового сиг-
налов при повреждении контрольных жил положительных кабелей
постоянного тока, исчезновении напряжения на шинах постоянного
тока или перегорания предохранителей схемы сигнализации. На
рис. 178 приведена одна из применяемых схем кабельного сигнали-
затора.
Рис. 178. Схема кабельного сигнализатора
Контрольные жилы всех кабелей, а также лампы Л1 и Л2, со-
противления R и реле РЛ и Р2 включены последовательно между
положительной и отрицательной шинами подстанции. При исправ-
ном состоянии кабелей обе лампы горят в полнакала.
Кабельный сигнализатор срабатывает при следующих неисправ-
ностях:
замыкании контрольной жилы на токоведущую жилу кабеля, на-
ходящегося под напряжением 600 в. В этом случае лампа Л1 и реле
Р1 оказываются включенными между точками одного потенциала,
лампа Л1 гаснет, и реле Р1 перестает обтекаться током. Лампа Л2
горит полным накалом, так как вместе с реле Р2 оказывается под
полным напряжением 600 в;
замыкании контрольной жилы на оболочку кабеля (на землю).
В этом случае лампа Л1 и реле Р1 оказываются под полным на-
пряжением 600 в и лампа Л1 горит полным накалом. Лампа Л2
гаснет;
обрыве контрольной жилы. В этом случае цепь разомкнута и обе
лампы гаснут.
246
При срабатывании кабельного сигнализатора контакты Р1 и PZ
включают звуковую сигнализацию.
При понижении напряжения в схеме сигнализации при наличии
неотключенного короткого замыкания на линии характер накала
ламп может быть несколько отличным от указанных ранее.
Если сработал кабельный сигнализатор и одновременно от-
ключился автоматический выключатель, дежурный подстанции дол-
жен проверить с помощью переключателей, какой из кабелей пов-
режден, и определить характер повреждения. Если поврежден
кабель, у которого отключился автоматический выключатель, де-
журный не включает выключатель, так как поврежденный кабель
должен быть разгружен и выведен в ремонт.
Если сработал кабельный сигнализатор, а выключатель повреж-
денного кабеля не отключился, дежурный оставляет выключатель
поврежденного кабеля включенным до разгрузки кабеля.
Для отыскания поврежденного кабеля при помощи переключа-
телей закорачивают одну за другой цепи контрольных жил кабелей
(см. рис. 178). При закорачивании контрольных жил поврежден-
ного кабеля восстанавливается нормальный накал ламп.
При производстве работ на кабелях 600 в контрольные жилы
ремонтируемых кабелей, кроме отключения переключателем, долж-
ны отключаться вилками, установленными непосредственно на ка-
белях, для создания видимого разрыва.
Применяемые схемы кабельных сигнализаторов обладают изби-
рательностью, дифференцируют виды повреждений и на их работу
не влияют замыкания на контактной сети. Однако эти схемы име-
ют существенный недостаток, заключающийся в том, что при неко-
торых аварийных ситуациях (при понижении напряжения в схеме)
они могут не сработать. Кроме того, они контролируют контроль-
ные жилы, а основные жилы — косвенно и, как правило, исполь-
зуют только для сигнализации, а не для защиты.
На основании проведенных Мосгортранспроектохм совместно с
Энергохозяйством г. Москвы теоретических и экспериментальных
исследований рекомендуется применять на тяговых подстанциях
комбинированную защиту кабелей постоянного тока, состоящую
из двух защит: защиты, осуществляемой с помощью контрольных
жил кабелей (модернизированный групповой кабельный сигнализа-
тор) и потенциальной защиты. При срабатывании одного вида за-
щиты приходит сигнал повреждения кабеля. При одновременном
срабатывании обоих комплектующих видов защиты происходит
отключение линейного выключателя. Для кабелей длиной выше
1500 м рекомендуется применять защиту с помощью одного кабель-
ного сигнализатора, так как при более длинных кабелях потенци-
альная защита имеет мертвую зону.
На рис. 179 приведена схема комбинированной защиты питаю-
щих кабелей 600 в, в которую входят модернизированный кабель-
ный сигнализатор и потенциальная защита.
Потенциальная защита состоит из реле РПЗ (реле РН-54/160)^
включенного между контуром заземления переменного тока и отри-
247
дательной шиной «подстанции. Так как оболочка и броня кабелей
соединены с контуром заземления переменного тока, то пробой
кабеля на «землю» влечет появление потенциала на оболочке и
броне и, следовательно, на контуре заземления переменного тока.
При определенной величине этого потенциала срабатывает реле
потенциальной защиты РПЗ и загорается лампочка потенциальной
защиты ЛПЗ.
Групповой модернизированный кабельный сигнализатор получа-
ет питание от источника переменного тока 220 в через изолирую-
щий трансформатор Тр-р. Срабатывает он при тех же неисправ-
С 5/7/C 5/7jC 5/72
РКСг
РКС<
Переключатель Переключатель
24 в 2М 2М
Рис. 179. Схема комбинированной защиты кабелей 600 в (потенциальная защита
и групповой модернизированный кабельный сигнализатор)
костях, как и описанный выше сигнализатор. Контрольные жилы
всех кабелей 600 в также соединяются последовательно через
пакетные переключатели. При включении питания сигнализатора
(АПс) загорается лампа Л1 и через все контрольные жилы и ре-
зисторы R1 и R2 замыкается цепь реле PRC\.
При обрыве контрольной жилы какого-либо кабеля реле PRCX
•отпадает, загорается лампа Л2 и размыкается цепь реле РКСХ\>
которое включает звуковую сигнализацию и производит запуск ТУ.
При замыкании контрольной жилы кабеля на оболочку, реле
PRC\ также отпадает, так как создается шунтирующая цепь через
конденсатор С, контур заземления и переходное сопротивление
между контрольной жилой и, оболочкой в месте пробоя' Действие
сигнализации такое же, как при обрыве контрольной жилы.
При замыкании контрольной жилы на основную реле PKCi шун-
тируется сопротивлением схемы выпрямительного агрегата и кон-
денсатором С. Одновременно в результате попадания напряжения
600 в на контрольную жилу срабатывает реле РКС% и загорается
лампа ЛЗ.
248
При исчезновении напряжения питания сигнализатора лампа
Л\ гаснет и, вследствие отпадания реле РК,С\, срабатывает звуко-
вой сигнал и происходит запуск ТУ,
Для определения наличия обрыва контрольной жилы включают
пакетный выключатель ОКЖ.
Номер поврежденного кабеля определяется с помощью пере-
ключателей, включенных в цепь контрольных жил каждого кабеля
так же, как и у ранее описанного сигнализатора.
Таким образом, с помощью ламп и переключателей можно диф-
ференцировать характер повреждения и определить номер повреж-
денного кабеля.
Действия оперативного персонала при срабатывании модернизи-
рованного кабельного сигнализатора аналогичны действиям при
срабатывании описанного ранее сигнализатора.
Величина тока замыкания положительного полюса РУ 600 в на
землю зависит от характера замыкания и от того, соединена ли
отрицательная шина с землей. Замыкание на землю может быть
глухим, металлическим или через электрическую дугу.
Отрицательная шина может быть соединена с землей через
отсасывающие кабели и рельсы, если подстанция питает трамвай
и троллейбус, или через отсасывающие кабели, отрицательный
контактный провод и отрицательную шину трамвайной подстан-
ции.
Возможно заземление отрицательной шины непосредственно на
контур заземления подстанции.
В зависимости от этих условий ток замыкания на землю может
иметь величину от нескольких сот до нескольких тысяч ампер. Ток
замыкания на землю может, следовательно, быть меньше тока сра-
батывания максимальной защиты агрегатов, которая в этом случае
не произведет отключения.
Оборудование и аппаратура РУ 600 в защищаются специаль-
ной защитой от замыканий на землю, которая действует на отклю-
чение всех преобразовательных агрегатов. Для этого па тяговой
подстанции устраивается отдельный внутренний контур заземления
для распределительного устройства постоянного тока.
К заземляющему контуру постоянного тока присоединяются
каркасы, несущие металлические конструкции и кожухи аппаратов
и приборов, металлические ограждения и щиты на стороне посто-
янного тока.
Заземляющий контур постоянного тока присоединяется в двух
наиболее удаленных друг от друга точках к общему контуру зазем-
ления через два токовых реле (рис. 180) РЭ-71М на 80 а или
РЭ8-571 на 100 а с одним замыкающим контактом.
В зависимости от места замыкания и величины тока замыкания
на'землю срабатывают одно или оба реле и замыкают цепь проме-
жуточного реле. Промежуточное реле замыкает цепи отключения
преобразовательных агрегатов.
Включение агрегатов производится после осмотра и устранения
замыкания па землю.
249
Для обеспечения надежной и безотказной работы защиты необ-
ходимо, чтобы все элементы, заземляемые на контур постоянного
тока, не имели бы связи с общим контуром заземления, т. е. чтобы
не создавались цепи для протекания тока замыкания на землю
помимо реле.
Контур заземления постоянного тока и элементы, заземляемые
на этот контур, должны иметь сопротивление по отношению к обще-
му контуру (при отсоединении от'него) не менее 10 ом.
Рис. 180. Защита от замыкания 600 в на землю:
1 — реле, 2 — контур постоянного тока, 3 — общий внутренний контур, 4 — внеш-
ний контур
При параллельной работе нескольких подстанций защита от за-
мыкания 600 в на землю не сможет прекратить протекание тока
через поврежденный участок от соседних, параллельно работаю-
щих подстанций. В этом случае необходимо предусмотреть связь,
которая обеспечит отключение линейных выключателей соседних
подстанций, питающих участки линий параллельно с подстанцией,
где произошло повреждение.
Широкое развитие троллейбусного транспорта сделало возмож-
ным применение системы электроснабжения линий троллейбуса с
изолированными от земли полюсами, которая имеет следующие
преимущества:
1)	уменьшается вероятность электрических пробоев кабелей
600 в, так как разность потенциалов между токоведущей жилой и
землей уменьшается в два раза — с 600 ДО' 300 в;
250
2)	при повреждении какого-либо кабеля (положительного или
отрицательного полюсов) электроснабжение линии продолжается»
что уменьшает вероятность простоя движения (система автомати-
чески переходит в систему с заземленным полюсом);
3)	нарушение изоляции какого-либо кабеля не вызывает значи-
тельного повреждения его и соседних кабелей;
4)	увеличивается надежность параллельной работы подстанции;
5)	в два раза снижается потенциал по отношению к земле, под.
которым может оказаться человек (пассажир или пешеход);
6)	исключается шаговое напряжение при замыкании положи-
тельного полюса на землю.
Недостатки этой системы следующие:
1)	повышается опасность в случае пробоя изоляции между пер-
вичной и вторичной обмотками трансформатора выпрямительного
агрегата;
2)	повышается опасность при работе на секционных изоляторах
контактной сети, установленных между изолированной и заземлен-
ной системами;
3)	ввиду того, что оба полюса находятся под потенциалом па
отношению к земле, вероятность повреждения изоляции какого-
либо полюса увеличивается;
4)	требования по технике безопасности по устройству и обслу-
живанию оборудования и аппаратуры отрицательного полюса по-
вышаются, они становятся одинаковыми с требованиями, предъяв-
ляемыми к устройству и обслуживанию оборудования и аппарату-
ры положительного полюса.
По ПУЭ допускается эксплуатация электроустановок, постоян-
ного тока напряжением до 1000 в с изолированной средней точкой.
При этом следует применять повышенные требования безопасно-
сти и обеспечить контроль изоляции сети и целости пробивных пре-
дохранителей, быстрое обнаружение персоналом замыкания на
землю и быструю их ликвидацию либо автоматическое отключение
участков при замыканиях на землю. По ПУЭ сети напряжением до
1000 в должны быть защищены от опасности, возникающей при пов-
реждении изоляции между обмотками высшего и низшего напря-
жения трансформатора, пробивными предохранителями, установ-
ленными в нейтрали или фазе на стороне низшего напряжения
трансформатора.
В связи с этим, при эксплуатации системы с изолированными
полюсами необходимо установить пробивной предохранитель, кото-
рый устанавливается между отрицательным полюсом и землей, и
схему контроля изоляции сети. В качестве пробивного предохрани-
теля можно применить предохранитель ПП-1/3 на максимальный
ток 200 а и с увеличенным примерно до 2800 в пробивным напря-
жением.
На рис. 181 приведена схема контроля изоляции сети.
Кроме того, все токоведущие части отрицательного полюса
должны быть ограждены и недоступны случайному прикосновению.
Персонал, обслуживающий систему с изолированными полюса-
251
ми и водители троллейбуса должны быть обучены эксплуатации
этой системы и должны быть разработаны технические мероприя-
тия по технике безопасности при ее эксплуатации.
$ 34. КОНСТРУКЦИИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ 600 в
устройства управления и
Положительный полюс
отрицательный полюс
Рис. 181. Схема контроля
изоляции системы с изоли-
рованными полюсами
Распределительные устройства постоянного тока 600 в комплек-
туются из отдельных ячеек, в которых смонтировано оборудо-
вание, предназначенное для оперативного включения, отключе-
ния и защиты арегата или линии, измерительные приборы и
сигнализации.
Существуют несколько конструк-
ций ячеек распределительного уст-
ройства 600 в. На рис. 182 изобра-
жена конструкция двухъярусной
ячейки прислонного типа. В нижнем
ярусе ячейки устанавливают сбор-
ную положительную шину 5, шин-
ный разъединитель 2 и быстродей-
ствующий выключатель 1. В верх-
нем ярусе расположены запасная
шина 3 и переключатель запасной
шины 4, Панель управления и руч-
ные приводы разъединителя и пере-
ключателя устанавливают на ограж-
дении нижнего яруса ячейки. Для
удобства осмотров и ревизий на вто-
ром ярусе имеется балкон, огоро-
женный барьером.
На рис. 183 изображена конструкция ячейки комплектного рас-
пределительного устройства 600 в свободностоящего типа с выкат-
•ными выключателями. Ячейка состоит из двух отсеков. В переднем
(более глубоком) отсеке располагается сборная положительная
шина 2 и быстродействующий выключатель 6. Выключатель уста-
навливают на тележке 7 и вместе с панелью управления, которая
является одновременно ограждением ячейки, его можно вкатить и
выкатить из ячейки. Для присоединения выключателя к сборной
положительной шине и к шине подходящего кабеля применяют си-
ловые штепсельные разъемы 1. Цепи вторичной коммутации вы-
ключателя также соединяются штепсельными разъемами с источ-
ником питания и цепями сигнализации и управления подстанции.
В заднем отсеке ячейки размещены запасная шина 5, управляемый
разъединитель запасной шины РЗШ 4 и кабельный ввод.
В настоящее время применяют сборные распределительные
устройства 600 в промышленного изготовления РУ-600, РУ-600М и
РУО-600.
Распределительные устройства РУ-600 и РУ-600М применяются
для установки на многоагрегатных (свыше двух агрегатов) тяговых
подстанциях и состоят из ячеек с катодным, линейным и запасным
252
выключателями. Количество ячеек в распределительных устройст-
вах РУ-600 и РУ-600М зависит от количества агрегатов на подстан-
пии и количества отходящих от -подстанции питающих линий 600 в.
Распределительное устройство РУ-600М (модернизированная
Рис. 182. Двухъярусная ячейка распределительного устройства 600 в:
а — вид спереди, б — вид сбоку; 1 — выключатель, 2 — шинный разъединитель, 3 — запасная
шина, 4 — переключатель запасной шины, 5 — положительная шина, 6 — кабель, 7 — барьер
балкона
модификация) отличается от РУ-600 наличием схем автоматики с
применением ИТВЗ (интегратор токовременной защиты) —защиты
питающих линий от малых токов короткого замыкания, и ИКЗ (ис-
пытатель коротких замыканий) — схемой обнаружения коротких
замыканий на контактной сети после автоматического отключения
линейного выключателя.
На рис. 184 изображена ячейка линейного выключателя РУ-600
или РУ-600М.
Распределительное устройство РУО-600 предназначено для од-
ноагрегатных тяговых подстанций и может быть применено в систе-
253
5
Рис. 183. Ячейка комплектного распределительного устройства 600 в с выкатным
выключателем:
а — вид сбоку, б — вид сверху; 1 — штепсельные разъемы, 2 — положительная шина, 3 —
щит, огораживающий положительную шину при выкатке выключателя, 4 — разъединитель
запасной шины, 5 — запасная шина, 6 — выключатель, 7 — тележка, 8— КСА
мах децентрализованного .питания. Оно состоит из четырех ячеек
{рис. 185): ячейки катодного переключателя, двух ячеек линейных
Рис. 184. Ячейка линейного выключателя РУ-600 и РУ-600М:
а —вид спереди, б — боковой разрез; / — кнопки управления, 2 — отсек сигнализации НЛ,
3 — предохранители, 4 — сигнальные лампы, 5 — шинный разъединитель, 6 — переключатель
запасной шины, 7 — привод переключателя, 8 — выключатель
выключателей и ячейки секционного выключателя. На двухатрегат-
ной подстанции возможна установка двух комплектов РУО-600.
Каждая ячейка представляет со-бой металлический шкаф одно-
стороннего обслуживания, в котором установлены быстродейству-
ющий-выключатель, разъединители, шины. Аппаратура управления,
измерения, защиты, как правило, размещена на лицевых панелях
ячеек. Исключение составляет аппаратура ИТВЗ и ИКЗ, которая
располагается внутри ячейки, на задней ее стороне.
255
В передней верхней части ячеек линейных выключателей и
запасных выключателей РУ-600 и РУ-600М имеется отсек, в кото-
ром располагается переключатель запасной шины ПЗШ со своим
приводом.
В ячейках линейных выключателей и секционного выключателя
РУО-600 нет переключателей запасной шины, как и самой запасной
шины.
Рис. 185. Распределительное устройство РУО-600:
1 — ячейка секционного выключателя, 2 — ячейки линейных выключателей,
3 — ячейка катодного переключателя
В ячейках катодных выключателей и катодных переключателей
всех серий предусмотрены места для крепления панели защиты
выпрямительного блока от перенапряжения со стороны выпрямлен-
ного напряжения.
Габаритные размеры ячеек всех серий одинаковы, за исключе-
нием ячейки катодного переключателя серии РУО-600, которая име-
ет меньшие размеры по ширине (700 мм вместо 1050 мм).
В 1971 г. промышленностью был начат выпуск ячеек для ком-
плектации отрицательной шины подстанции ЯОШ (600 в). Ячейки
отрицательной шины изготовляют в двух исполнениях. В одном
исполнении имеются шунты и амперметры. Эти ячейки применяют-
ся для присоединения к отрицательной шине линейных отсасываю-
щих кабелей. В ячейках другого исполнения, предназначенных для
присоединения к отрицательной шине отрицательного полюса
агрегата, шунты и а-мперметры не устанавливаются.
256
Ячейка отрицательной шины (рис. 186) представляет собой ме-
таллический шкаф, разделенный внутри асбоцементным листом на
два отсека. В каждом отсеке размещается разъединитель
РВК-10/2000 5, соединительные шины 6 и скоба для крепления кабе-
ля 7. В ячейке для присоединения отсасывающего кабеля последо-
вательно с соединительными шинами устанавливается шунт. С'бор-
Рис. 186. Ячейка отрицательной шины Я ОШ:
а — вид спереди, б — боковой разрез; 1 — опорный изолятор, 2 — панель для приборов, 3 —
маленькая дверь, 4 — дверь, 5 — разъединитель, 6 — соединительные шины, 7 — скоба для
кабеля
ная отрицательная шина монтируется на опорных изоляторах 1,
устанавливаемых наверху на боковых стенках ячейки, и к ней при-
соединяются соединительные шины.
Ячейка имеет спереди двухстворчатые двери, над которыми
находится панель 2 для установки амперметра. В верхней части обе-
их створок дверей имеются маленькие дверцы 3, через которые про-
изводят оперативные переключения разъединителей с помощью изо-
лирующей штанги, а также осмотр присоединения к отрицательной
шине, не входя во внутрь ячейки.
Электрическая прочность силовых цепей ячейки по отношению
к корпусу испытывается напряжением 5 кв переменного тока 50 гц
9 И. А. Маринов
257
в течение 1 мин. Величина сопротивления изоляции силовых цепей
ячейки по отношению к корпусу, измеренная мегомметром на
1000 в, должна быть не менее 10 Мом.
Контрольные вопросы
1.	Для чего нужны запасная шина и запасной выключатель?
2.	Каковы устройство и принцип работы электромагнитного и магнито-
фугального приводов?
3.	Как происходит гашение дуги у выключателей постоянного тока?
4.	Каковы особенности выключателей разных типов?
5.	В каких случаях применяется токовременная защита и как она работает?
6.	Для чего служит и как работает искатель коротких замыканий?
7.	Каково назначение кабельного сигнализатора и сигнализации НЛ и по
какому принципу они работают?
8.	Как осуществляется защита от замыкания на землю в системе 600 в?
ГЛАВА VII
СОБСТВЕННЫЕ НУЖДЫ
ПОДСТАНЦИИ
§ 35. СОБСТВЕННЫЕ НУЖДЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Совокупность потребителей, обеспечивающих нормальную ра-
боту преобразовательных агрегатов и всей подстанции, называется
собственными нуждами подстанции.
К потребителям собственных нужд переменного тока относятся:
двигатели вентиляторов и водяных насосов, зарядные устройства
для зарядки аккумуляторных батарей, выпрямительные устройства
для питания электромагнитов приводов и выключателей, электри-
ческое освещение подстанции, электрическое отопление подстанции,
некоторые устройства автоматики.
Потребители собственных нужд переменного тока получают
обычно питание от трансформатора собственных нужд напряжени-
ем 220/127 или 380/220 в. Наиболее широко1 применяется напряже-
ние 220 в.
Трансформаторы собственных нужд, в свою очередь, получают
питание от сборных шин 6 или 10 кв подстанции. На подстанции
предусматривается также резервный источник питания в виде вто-
рого трансформатора собственных нужд или резерный ввод 220 в
от городской сети (см. § 4).
На рис. 187 приведена схема собственных нужд переменного
тока подстанции с питанием от двух трансформаторов, из которых
один является рабочим и первичная обмотка его подключена к
сборным шинам 6—10 кв (Тр— р № 1), а второй резервным, и
первичная обмотка его подключена к резервному вводу 6—10 кв
до выключателя. Если вместо одного из трансформаторов собствен-
ных нужд на подстанции монтируется резервный ввод от город-
ской сети напряжением 220 в, цепи отопления получают питание
непосредственно от трансформатора собственных нужд и при пере-
ходе на питание от резервного ввода отопление не действует.
Мощность резервного ввода ограничивается обычно величиной
5—10 кет.
Трансформатор собственных нужд представляет собой трехфаз-
ный силовой трансформатор, снижающий величину напряжения с 6
или 10 кв до напряжения питания потребителей. Обмотки транс-
форматора обычно соединены по схеме звезда — звезда.
Мощность трансформатора собственных нужд определяется
суммарной максимальной мощностью потребителей переменного
9*	259
Освещение
Рис. 187. Схема собственных нужд переменного тока подстанции
тока с учетом одновременности их включения и обычно не •превыша-
ет 100 ква. Наибольшее применение получили трансформаторы
мощностью 20—50 ква.
В качестве трансформаторов собственных нужд применяются
трансформаторы ТМ, ТМА, ТСМ и ТСМА. Обозначение типа тран-
сформатора расшифровывается следующим образом: Т — трехфаз-
ный трансформатор; М — с естественным масляным охлаждением;
С —• сухой; А — обмотки из алюминиевого провода. (При наличии
буквы М, буква С обозначает «силовой»). После буквенного обозна-
чения через тире пишется цифровая дробь: в числителе — номи-
нальная мощность трансформатора в киловольтамперах (ква); в
знаменателе — номинальное напряжение обмотки высшего напря-
жения.
Допустимый перегрев верхних слоев масла у трансформаторов
ТМ и ТМА — 60° С, а у трансформаторов ТСМ и ТСМА — 55° С.
Допустимая температура обмоток соответственно 70 и 65° С.
Трансформатор собственных нужд, как правило, подключает-
ся к шинам 6 или 10 кв через разъединители и плавкие предохра-
нители ПК (см. § 10).
Нулевая точка вторичной обмотки трансформатора заземляется
через пробивной предохранитель, который служит для обеспечения
безопасности обслуживающего персонала, в случае появления высо-
кого напряжения в низковольтной сети вследствие нарушения изо-
ляции в трансформаторе. При появлении высокого напряжения в
цепи вторичной обмотки происходит пробой пробивного предохра-
нителя и вторичная обмотка оказывается заземленной наглухо.
Пробой пробивного предохранителя происходит при напряже-
нии 400—500 в.
Вторичная обмотка трансформатора собственных нужд присое-
диняется к сборным шинам низкого напряжения через плавкие пре-
дохранители, трансформаторы тока, трехполюсный рубильник и
контактор.
Плавкие вставки предохранителей выбираются на номиналь-
ный ток вторичной обмотки трансформатора.
Контакты контакторов Кп и (см. рис. 187) служат для ав-
томатического включения резервного трансформатора собственных
нужд и отключения рабочего трансформатора при исчезновении на
нем напряжения. Контроль напряжения на всех трех фазах осуще-
ствляют реле 1РНТ1 и 1РНТ2 (реле обрыва фаз Е-511) и частично
реле повторители 2РНТ.
На вторичной стороне трансформаторов собственных нужд
обычно устанавливают трансформаторы тока ТК.-20, служащие для
питания счетчиков и амперметров. Такие же трансформаторы уста-
навливают и на присоединении резервного ввода от городской сети.
Контроль целости пробивного предохранителя и изоляции фаз
от земли осуществляется реле КИЮ и КИФ.
Цепи собственных нужд переменного и постоянного тока защи-
щаются от токов перегрузки и короткого замыкания плавкими пре-
дохранителями и автоматическими выключателями.
261
Освещение
Рис. 187. Схема собственных нужд переменного тока подстанции
тока с учетом одновременности их включения и обычно не 'Превыша-
ет 100 ква. Наибольшее применение 'получили трансформаторы
мощностью 20—50 ква.
В качестве трансформаторов собственных нужд применяются
трансформаторы ТМ, ТМА, ТСМ и ТСМА. Обозначение типа тран-
сформатора расшифровывается следующим образом: Т — трехфаз-
ный трансформатор; М — с естественным масляным охлаждением;
С — сухой; А — обмотки из алюминиевого провода. (При наличии
буквы М, буква С обозначает «силовой»). После буквенного- обозна-
чения через тире пишется цифровая дробь: в числителе — номи-
нальная мощность трансформатора в киловольтамперах (ква); в
знаменателе — номинальное напряжение обмотки высшего напря-
жения.
Допустимый перегрев верхних слоев масла у трансформаторов
ТМ и ТМА — 60° С, а у трансформаторов ТСМ и ТСМА — 55° С.
Допустимая температура обмоток соответственно 70 и 65° С.
Трансформатор собственных нужд, как правило, подключает-
ся к шинам 6 или 10 кв. через разъединители и плавкие предохра-
нители ПК (см. § 10).
Нулевая точка вторичной обмотки трансформатора заземляется
через пробивной предохранитель, который служит для обеспечения
безопасности обслуживающего персонала, в случае появления высо-
кого напряжения в низковольтной сети вследствие нарушения изо-
ляции в трансформаторе. При появлении высокого напряжения в
цепи вторичной обмотки происходит пробой пробивного предохра-
нителя и вторичная обмотка оказывается заземленной наглухо.
Пробой пробивного предохранителя происходит при напряже-
нии 400—500 в.
Вторичная обмотка трансформатора собственных нужд присое-
диняется к сборным шинам низкого напряжения через плавкие пре-
дохранители, трансформаторы тока, трехполюсный рубильник и
контактор.
Плавкие вставки предохранителей выбираются на номиналь-
ный ток вторичной обмотки трансформатора.
Контакты контакторов KTi и КТ2 (см. рис. 187) служат для ав-
томатического включения резервного трансформатора собственных
нужд и отключения рабочего трансформатора при исчезновении на
нем напряжения. Контроль напряжения на всех трех фазах осуще-
ствляют реле 1РНч\ и 1РН-Г2 (реле обрыва фаз Е-511) и частично
реле повторители 2РНТ.
На вторичной стороне трансформаторов собственных нужд
обычно устанавливают трансформаторы тока ТК-20, -служащие для
питания счетчиков и амперметров. Такие же трансформаторы уста-
навливают и на присоединении резервного ввода от городской сети.
Контроль целости пробивного предохранителя и изоляции фаз
от земли осуществляется реле КИО и КИФ.
Цепи собственных нужд переменного и постоянного тока защи-
щаются от токов перегрузки и короткого замыкания плавкими -пре-
дохранителями и автоматическими выключателями.
261
Выбор плавких вставок определяется следующими условиями:
1.	Номинальный ток плавкой вставки /н должен 'быть не меньше
расчетного тока нагрузки /р защищаемого участка цепи
/ц > /р.
Обычно для спокойных нагрузок (освещение) ток плавкой вставки
выбирается равным току нагрузки.
Если расчетный ток нагрузки /р не совпадает со стандартной
шкалой номинальных токов /н плавких вставок, ПТЭ разрешают
выбрать ближайшую большую по величине плавкую вставку.
Номинальные токи стандартных плавких вставок предохраните-
лей в амперах: 4; 6; 10; 15; 20; 25; 35; 60; 80; 100; 125; 160; 190; 225;
260; 300; 350; 430; 500; 600; 700; 850; 1000.
2.	Плавкая вставка не должна отключать защищаемый участок
цепи при кратковременных токах перегрузки (например, пусковые
токи электродвигателей и т. д.).
Для электродвигателя с малым пусковым током /п ток плавкой
вставки выбирается из выражения
Для двигателей с 'большими пусковыми токами
3.	Плавкие вставки должны отключать отдельные участки цепи
селективно при всех возможных в данной установке токах пере-
грузки и короткого замыкания.
Плавкие вставки изготовляют из меди, свинца, цинка, серебра.
Для надежной селективности отключения ток плавкой вставки,
находящейся вблизи от места повреждения, должен быть меньше
на две ступени по шкале тока «более удаленной плавкой вставки.
Номинальный ток плавкой вставки /н 'берется несколько мень-
ше тока предохранителя /пред, при котором плавкая вставка пере-
горает в течение часа
/н == (0,75 -г" 0,8)/пред.
Включающие электромагниты электромагнитных приводов мас-
ляных выключателей потребляют -большие токи и рассчитаны на
кратковременную работу.
Номинальный ток плавкой вставки для включающих электро-
магнитов определяется по формуле
/н === 0,35/нэ,
где /пэ — номинальный ток электромагнита.
Предохранитель НПН состоит из неразборно-го патрона, запол-
ненного сухим и чистым кварцевым песком (наполнитель) с плав-
262
кой вставкой, и двух -контактных стоек. Патрон предохранителя
выполнен из изоляционной трубки, армируемой .по -концам медными
контактными колпачками.
Плавкая вставка состоит из нескольких медных проволочек с
напаянными оловянными шариками. Проволочки располагают вну-
три патрона на равном расстоянии друг от друга по окружности
отверстия колпачка и натягивают между колпачками параллельно
оси патрона. Концы проволочек припаивают к контактным колпач-
кам. Отверстия в колпачках закрыты крышками .с асбестовыми про-
кладками. Патрон предохранителя не перезаряжается и после сра-
батывания заменяется новым.
Рис. 188. Плавкий предохранитель Рис. 189. Плавкий предохранитель
НПР	ПР:
/ — контактные ножи, 2 — латунные кол-
пачки, 3 — латунные втулки, 4 — плавкая
вставка, 5 — фибровая трубка
Предохранитель НПР (рис. 188) также содержит наполнитель в
виде кварцевого песка, однако имеет разборную конструкцию. Изо-
ляционная трубка армирована металлическими колпачками с кон-
тактными ножами.
Перезарядку предохранителя производят путем смены перего-
ревшей плавкой вставки и замены отработавшего кварцевого
песка.
Трубчатый предохранитель ПР-2 (рис. 189) состоит из толсто- .
стенной фибровой трубки, на концах которой плотно насажены ла-
тунные втулки. На втулках навинчены колпаки, которые закрепля-
ют плавкую вставку, привинченную к ножам до установки в патрон.
Предохранители ПР — разборные без наполнителя. Гашение дуги
достигается за счет выделяющихся из фибры под влиянием высокой
температуры тазов и возникающего при этом повышенного давле-
ния в корпусе.
Для защиты цепей собственных нужд применяют также автома-
тические выключатели АП-25 (рис. 190) с тепловыми и электромаг-
нитными расцепителями (отключающими устройствами).
Автоматические выключатели выбирают по следующим усло-
виям:
263
номинальный ток расцепителя не должен быть менее расчетного
тока цепи, т. е. /н^/р; ток уставки регулируемого теплового эле-
мента (защита от перегрузки) должен быть равен 125% /р (расчет-
ного тока) цепи, а ток уставки регулируемого электромагнитного
элемента (мгновенное отключение при токе к. з.) должен -быть ра-
вен 125% наибольшей кратковременной перегрузки, возможной в
условиях нормальной эксплуатации (пусковой ток, ток нагрузки
и т. д.).
Рис. 190. Автоматический выключатель АП-25:
а — вид спереди, б — боковой разрез; 1 — болт для присоединения к источнику тока, 2 —
указатель установки тока срабатывания электромагнитного расцепителя, 3 — болт для при-
соединения к приемнику тока
Технические данные выключателей приведены в табл. 22.
Автоматические выключатели из-за практически не осуществи-
мой отстройки селективности срабатывания рекомендуется приме-
нять для защиты ответвления к индивидуальным потребителям.
Малые автоматические выключатели ЛП-25, кроме защиты эле-
ктрических цепей и короткозамкнутых асинхронных двигателей от
перегрузки, и коротких замыканий, служат также для нечастых
включений и отключений этих цепей и двигателей.
В маркировке автоматического выключателя цифра после тире
обозначает число полюсов, буква М — наличие максимального
(электромагнитного) расцепителя, производящего отключение без
выдержки времени, буква Т — наличие теплового расцепителя,
производящего отключение с выдержкой времени, имеющей обрат-
ную зависимость от тока. Выключатели с тепловым и электромаг-
нитным расцепителями имеют в обозначении обе буквы.
264
ТАБЛИЦА 22
Технические данные выключателей А-25
‘Исполнение	Числю полюсов	Род тока	Напряжение, в	Номинальный ток, а	Расцепитель					Время остывания теплового элемента, мин
					тепловой		электромагнитный			
					номинальный ток, а	пределы регу- лировки, а	номинальный ток, а	пределы регу- лировки, а		
Ш-25-ЗМТ Ш-25-2МТ	3 2	Переменный Постоянный	380 220	25	1 ,6 2,5 4 6,4 10 16 25	1 — 1,6 1,6—2,5 2,5—4 4—6,4 6,4—10 10—16 16—25	1,6 2,5 4 6,4 10 16 25	10—15 15—25 25—40 40—60 60—100 100—160 160—250		1,5
АП-25-3 М АП-25-2 М	3 2	Переменный Постоянный	380 220	25	Отсутствует		1,6 2,5 4 6,4 10 16 25	10—15 15—25 25—40 40—60 60—100 100—160 160-250		
АП-25-ЗТ
АП-25-2Т
Переменный 380	1,6
2,5
Постоянный 220 25 4
6,4
10
16
25
1—1,6
1,6—2,5
2,5-4
4-6,4
6,4—10
10—16
16-25
Отсутствует 1,5
АП-25-3
АП-25-2
Переменный 380
Постоянный 220
Отсутствует
3
2
Коммутационная способность автоматов с электромагнитными
^расцепителями приведена в табл. 23.
Г Автоматические выключатели АП-25 изготовляют с блок-кон-
•тактами и без них. Исполнение блок-контактов может быть различ-
ным: 2 замыкающих или 2 размыкающих.
Допустимая нагрузка блок-контактов при напряжении 220 в
^юстоянного тока и индуктивной нагрузке составляет 1 а. Комму-
тационная способность ’— 0,5 а.
Выключатель АП-25 выдерживает 20 000 включений и отключе-
ний номинального тока при номинальном напряжении.
265
ТАБЛИЦА 23
Коммутационная способность автоматов с электромагнитными расцепителями
Номинальный ток расцепителя, а	Допустимое значение тОка короткого замыкания ЛедсТВ, а			Полное время отключения короткого замыкания, сек		Допустимое количество отключений не менее
	—380 в	= 220 в		~380 в	= 220 в	
1,6	250	250				35
2,5	300	300				25
4,0	450	450				15
6,4	700	700		0,017	0,02	10
10	1000	1000				5
16	1500	1500				3
25	1500	1000				3
						
На каждые 10° С увеличения (снижения) температуры окру-
жающей среды ток срабатывания снижается (увеличивается) не бо-
лее чем на 6%. Соответственно 'может быть пересчитан номиналь-
ный ток расцепителя для температуры окружающей среды, отлич-
ной от 35° С.
§ 36. АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ
Потребителями собственных нужд постоянного тока являются:
включающие и держащие катушки быстродействующих выключа-
телей постоянного тока, включающие и отключающие катушки
электромагнитных приводов, релейная защита на оперативном по-
стоянном токе, некоторые устройства автоматики и телемеханики,
сигнализация, аварийное освещение.
В качестве независимого источника постоянного тока приме-
няется аккумуляторная батарея.
Наиболее широкое применение на тяговых подстанциях полу-
чили стационарные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи.
Аккумуляторная батарея состоит из последовательно соединен-
ных аккумуляторных элементов. Количество элементов в батарее
определяется требуемой величиной напряжения.
Аккумуляторный элемент состоит из сосуда, заполненного раст-
вором серной кислоты в дистиллированной воде, в который погру-
жены положительные и отрицательные электроды (пластины).
Положительные пластины (рис. 191, а) изготовляют из чистого
свинца. Они имеют ребристую поверхность для увеличения пло-
щади.
Отрицательные пластины (рис. 191, б) выполняют в виде ре-
шетки из свинца с примесью сурьмы (для увеличения прочности).
Решетку с обеих сторон закрывают тонкими свинцовыми листами
с мелкими отверстиями, образующими коробку, которая запол-
няется массой из губчатого свинца.
266
Обе пластины, опущенные в электролит, под воздействием сер-
ной кислоты покрывают тонким слоем сернокислого свинца, т. с.
становятся одинаковыми по составу.
При заряде на положительной пластине, присоединенной к по-
ложительному полюсу источника тока, выделяется кислород, а на
отрицательной пластине, присоединенной к отрицательному полю-
Рис. 191. Пластины свинцовых аккумуляторных элементов
С и СК:
а — положительная, б ~ отрицательная
су, — водород. При этом положительная пластина окисляется и по-
степенно покрывается слоем перекиси свинца РЬОг темно-корич-
невого цвета. На отрицательной пластине, где выделяется водород,
происходит восстановление чистого свинца из сернокислого свин-
ца в виде тонкого рыхлого слоя губчатого свинца.
После того как сернокислый свинец полностью перейдет в пе-
рекись свинца на положительной пластине и в губчатый свинец на
отрицательной пластине, при дальнейшем протекании тока будет
выделяться кислород и водород, которые не будут вступать в ре-
акцию с материалом пластин. Происходит «кипение» электролита.
Если же отключить зарядный ток и подключить к элементу ка-
кой-то потребитель, то под влиянием разности потенциалов, кото-
рая возникает при наличии в электролите пластин разного хими-
ческого состава, потечет ток и начнется разряд элемента. При этом
на положительной и отрицательной пластинах начнется образова-
ние сернокислого свинца. В этом случае ток пойдет в обратном на-
правлении и химическая реакция также будет протекать в обрат-
ном направлении. Пластины постепенно становятся одинаковыми
по составу и при этом уменьшается разность потенциалов между
ними.
267
В элементе аккумуляторной батареи происходит обратимая хи-
мическая реакция
PbO2+2H2SO4+Pb^PbSO4+2H2O+PbSO4
Положительная Электролит Отрица-
пластина	тельная
пластина
Положи-
тельная
пластина
Вода из
электро-
лита
Отрица-
тельная
пластина
Аккумуляторный элемент заряжен
Рис. 192. Зависимость емкости
стационарного . аккумулятора от
Аккумуляторный элемент
разряжен
Таким образом, аккумуляторный элемент в процессе заряда
накапливает (аккумулирует) электрическую энергию, превращая
ее в химическую. В процессе разряда аккумуляторный элемент
отдает накопленную им энергию,
превращая химическую энергию
снова в электрическую.
Напряжение аккумуляторного
элемента после заряда в среднем
равно 2 в независимо от размера
элемента.
Аккумуляторный элемент ха-
рактеризуется емкостью, т. е. ко-
личеством электричества, которое
может отдать полностью заряжен-
ный элемент при одном разряде
его до определенного конечного
напряжения. Емкость измеряется
в ампер-часах.
Емкость аккумуляторного эле-
мента в основном зависит от раз-
решима разряда	меров поверхности положитель-
ных и отрицательных пластин,
участвующих в реакции. Чем больше поверхность, тем больше ем-
кость элемента. Емкость элемента зависит также от величины раз-
рядного тока. Чем больше разрядный ток, тем меньшую емкость
можно отбирать от аккумулятора. На рис. 192 показан пример за-
висимости емкости аккумуляторного элемента от режима разряда.
Номинальной емкостью стационарных аккумуляторных батарей
считается емкость при разряде в течение 10 ч. Не рекомендуется
разряжать батарею более чем на 75% ее номинальной емкости.
Емкость аккумуляторов зависит также от температуры элект-
ролита. При уменьшении температуры емкость аккумулятора
уменьшается, так как при этом увеличивается вязкость электроли-
та и уменьшается диффузия его в толщу пластин. Аккумуляторы
должны работать при температуре 15—20° С, но не ниже 10° С.
Стационарные свинцово-кислотные аккумуляторы изготовляют
двух типов: С — для продолжительных разрядных режимов и
СК— для кратковременных разрядных режимов. Аккумуляторы
СК отличаются от аккумуляторов С только большим сечением
соединений между элементами в батарее. Из-за больших толчков
268
разрядного тока при 'включении электромагнитных приводов и
быстродействующих выключателей на тяговых подстанциях в ос-
новном применяют стационарные аккумуляторные батареи СК.
Положительные и отрицательные пластины выпускают трех
типов: И-1, И-2, И-4. Пластины И-2 в два раза, а И-4 — в четыре
раза больше пластин И-1. Положительные пластины имеют в
обозначении типа знак «плюс», а отрицательные — знак «минус».
Чтобы использовать в работе аккумулятора поверхность обеих
сторон положительных пластин, их помещают в элементе между
отрицательными пластинами. Поэтому боковые отрицательные
пластины имеют активную массу только с одной стороны, и их
принято обозначать: 1/2И-1; 1/2И-2; 1/2И-4.
Аккумуляторные элементы различаются по номерам. Номер
аккумуляторного элемента определяет его емкость, количество и
тип пластин.
Аккумулятор СК-1 состоит из одной положительной и двух от-
рицательных пластин и емкость его равна 36 а-ч. Аккумулятор
СК-2 состоит из двух положительных и трех отрицательных плас-
тин и емкость его равна 72 а-ч, т. с. в два раза больше емкости
аккумулятора СК-1. Номер типа аккумулятора (до СК-5 включи-
тельно) соответствует количеству положительных пластин. Коли-
чество отрицательных пластин больше положительных на одну
пластину. Емкость аккумулятора равна емкости аккумулятора
СК-1, умноженной на номер данного типа аккумулятора. Аккуму-
лятор СК-6 состоит из трех пластин типа И-2, следовательно, пло-
щадь пластин и емкость аккумулятора в 6 раз больше, чем у ак-
кумулятора СК-1.
На тяговых подстанциях городского, электротранспорта обычно
применяются аккумуляторные батареи не выше СК-5, технические
данные которых приведены в табл. 24.
ТАБЛИЦА 24
Характеристики стационарных свинцово-кислотных
аккумуляторных батарей С и СК
Типовой номер аккумулятора	Максимальный ток (а) и емкость (а ч)							Допускаемые толчки нагруз- ки длительностью до 5 сек
	при заряде в течение, ч	при разряде в течение						
		для типов С и СК				для типа СК		
			10 ч			3 ч			1 ч		
		О	емкость 		и о и	емкость	О	емкость	
1	11	3,6	36	9	27	18,5	18,5	46
2	22	7,2	72	18	54	37	37	92
3	33	10,8	108	27	81	55,5	55,5	138
4	44	14,4	144	36	108	74	74	184
5	55	18	180	45	135	92,5	92,5	230
10—И. А. Маринов
269
Элементы стационарных свинцово-кислотных батарей до номе-
ров С-16 или СК-16 имеют стеклянные сосуды. Пластины подвеши-
вают непосредственно на стенки сосуда; однополярные пластины
в элементе соединяются соединительными полосами с помощью
сварки. Для того чтобы пластины разной полярности в аккумуля-
торах не замкнулись, между ними устанавливают специальные
Рис. 193. Сепаратор из фанеры,
пропущенной через палочки
сепараторы (разделители). В ка-
честве сепараторов применяют
стеклянные трубочки или специ-
ально обработанную однослойную
ольховую фанеру толщиной 1,5 мм
(рис. 193). Фанера должна обла-
дать достаточной пористостью и
кислотоустойчивостью.
Между крайними пластинами
и стенками сосуда (рис. 194) уста-
навливают свинцовые пружины
или пружины из пластмассы, фик-
сирующие положение пластин в
сосуде.
Аккумуляторные элементы
устанавливают на стеллажах, из-
готовленных из выдержанной су-
хой древесины, покрытых кисло-
тоупорными материалами (смо-
лой, олифой, красками). Стелла-
жи бывают одно- и двухъярус-
ные и обычно устанавливаются на полу на стеклянных изоляторах.
Сами элементы устанавливаются на стеллажи также на стеклян-
ных изоляторах.
Аккумуляторные элементы обычно закрывают покровными
стеклами, предохраняющими от уноса электролита пузырьками
газа при заряде батареи. При наличии покровных стекол электро-
лит, увлекаемый пузырьками газа, оседает на нижней стороне сте-
кол и стекает обратно в сосуд.
При формировании (первом заряде) новой аккумуляторной
батареи ей нужно сообщать 10-кратную номинальную емкость.
Длительность первого заряда составляет 65—75 ч.
Плотность электролита в элементах должна быть равна 1,18.
Залитая электролитом батарея отключается на 2—4 ч.
Величина тока первого заряда в расчете на одну положитель-
ную пластину И-1 равна 7 а. Заряд производится несколькими цик-
лами с перерывами.
Признаками окончания заряда служат следующие показатели:
напряжение элемента достигло 2,5—2,75 в и не изменяется в
течение 2—3 ч;
плотность электролита стала равной 1,2—1,21 и не изменяется
в течение 2—3 ч;
при включении батареи в заряд после часового перерыва во всех
270
элементах батареи начинается обильное выделение газов («кипе-
ние») на положительных и-отрицательных пластинах.
Температура электролита не должна быть выше 40° С. Если
температура электролита недопустимо повышается, необходимо
снизить ток заряда или на некоторое время отключить батарею от
зарядного устройства.
Аккумуляторные батареи могут эксплуатироваться в режиме
заряда — разряда или в режиме постоянного подразряда.
Рис. 194. Элемент СК-2:
1 — положительные пластины, 2 — отрицательные пластины, 3 — соединительные полосы,
4 — пружина, 5 — стеклянный сосуд, 6 — стеклянные сепараторы
Работа батареи в режиме заряда — разряда заключается в том,
что полностью заряженную батарею отключают от зарядных уст-
ройств и включают на питание потребителей, т. е. на разряд. После
того как с батареи будет снято не более 75% номинальной емко-
сти, батарея включается снова в заряд. Во время заряда зарядное
устройство питает и нагрузку.
Признаками разряда батареи служат: количество полученных
амперчасо-в, снижение напряжения на элементах, которое допу-
скается не ниже 1,98 в при разряде (более 10 ч и 1,75 в при разряде
током 1—2-часового режима; снижение плотности электролита до
1,17—1,15.
Во время заряда батарея должна получить на 18—20% больше
емкости, чем с .нее было снято при разряде.
Один раз в три месяца аккумуляторные батареи подвергаются
уравнительному заряду, во время которого батарее сообщается не
менее чем 3-х кратная номинальная емкость.
Уравнительный заряд служит для поддержания пластин в нор-
мальном состоянии, т. е. удаления сульфата, который появляется
на поверхности и внутри активной массы пластин.
Перед уравнительным зарядом батарея разряжается током
10-часового режима до получения напряжения 1,8 в на элемент.
10*	271
Уравнительный заряд производится несколькими циклами с ча-
совыми перерывами.
Режим постоянного подзаряда заключается в том, что парал-
лельно аккумуляторной батарее, находящейся в полностью заря-
женном состоянии, на шины собственных нужд постоянного тока
включается зарядный агрегат, который питает всю нагрузку и од-
новременно подзаряжает малым током батарею, компенсируя ее
самозаряд.
Режим постоянного подзаряда улучшает условия эксплуатации
аккумуляторной 'батареи, увеличивает срок ее службы, значитель-
но 'Повышает надежность работы электроустановки, обеспечивая
полноценный резерв питания оперативным током потребителей, так
как батарея в любой момент находится в полностью заряженном
состоянии.
Толчковые нагрузки воспринимаются главным образом бата-
реей.
В режиме постоянного подзаряда напряжение на каждом эле-
менте должно быть равно 2,15±0,05 в, а ток подзаряда должен
быть не менее значения, определяемого по формуле
0.03Сн
где /ц — ток подзаряда; Сп — номинальная емкость аккумулятора,
а-ч.
Плотность электролита должна соответствовать плотности за-
ряженного элемента, т. е. 1,2—1,21 г1см3.
Заметное выделение газов и значительный осадок, выпадающий
из пластин (шлам), а также повышение напряжения на элементе
выше 2,35 в свидетельствуют о перезаряде элементов.
Признаками недозаряда являются снижение плотности ниже
1,20—1,21 на 0,01—0,02 и более единиц и снижение напряжения на
элементе ниже 2,1 в.
В соответствии с инструкцией помимо уравнительных переза-
рядов батареи, эксплуатируемые в режиме постоянного подзаряда,
подвергаются ежемесячно тренировочным разрядам током 10-ча-
сового разряда со снятием 75% номинальной емкости. После этого
батарея нормально заряжается. При производстве уравнительного
перезаряда тренировочный разряд не производится.
По последним рекомендациям можно не производить трениро-
вочный разряд. Для выравнивания плотности электролита по высо-
те элемента необходимо дистиллированную воду доливать в ниж-
нюю часть каждого элемента. Для этого применяется длинная труб-
ка с воронкой.
Правильная эксплуатация и тщательный уход за аккумулятор-
ной батареей обеспечивают надежную и длительную ее работу.
Для контроля за состоянием батареи регулярно производят из-
мерение напряжения и плотности электролита в контрольных эле-
ментах с записью в аккумуляторном журнале. На подстанциях с
постоянным дежурным персоналом эти измерения производятся
272
один раз в сутки, а на автоматических и телеуправляемых подстан-
циях — один раз в неделю.
Ежемесячно проводят проверку плотности электролита и напря-
жения на всех элементах, обтирку стеллажей, изоляторов, сосудов
и промывку покровных стекол.
Сосуды, стеллажи, изоляторы должны быть всегда чистыми и
сухими, так как их состояние влияет на саморазряд батареи. Са-
моразряд происходит и вследствие электрохимических процессов
внутри элемента, например, вследствие наличия разности
потенциалов между активным веществом и свинцовой основой пла-
стины. Но саморазряды по таким причинам невелики.
Причинами повышенного саморазряда, кроме утечек из-за пло-
хой изоляции батареи, являются короткие замыкания внутри эле-
мента и наличие вредных примесей в электролите. Наиболее опас-
ными и часто встречающимися примесями в электролите являются:
железо, хлор, соединения азота, медь, марганец.
Ошиновку аккумуляторной батареи, независимо от того, окра-
шена ли она кислотоупорной краской, нужно смазывать нейтраль-
ным вазелином или машинным маслом. Смазка должна периоди-
чески меняться. Ошиновка на высоту 30—50 мм от места впайки
в наконечник и вся поверхность наконечников должны -быть зачи-
щены до блеска и покрыты тонким слоем вазелина.
Уровень электролита в каждом элементе должен быть не менее
чем на 10 мм выше верхнего края пластин, а уровень слоя шлама
не должен приближаться к пластинам на расстояние менее
10—15 мм.
Если плотность электролита выше 1,21 г! см3, то элементы до-
ливают дистиллированной водой. Если плотность ниже 1,2 г!см6,
то элементы доливают электролитом плотностью 1,18 г!см*.
Для получения электролита плотностью 1,18 г!см6 смешивают
1000 см3 дистиллированной воды с 179,2 см3 серной кислоты плот-
ности 1,84 г!см3.
При необходимости доливку элементов дистиллированной во-
дой или электролитом производят или до заряда или после заряда.
Если доливку производят после заряда, то батарею следует вклю-
чить в заряд после доливки еще на полчаса для перемешивания
электролита.
Помещение аккумуляторной батареи взрыво- и пожароопасное,
так как при заряде на пластинах выделяются кислород и водород,
смесь которых представляет собой гремучий газ. Поэтому на две-
рях помещения аккумуляторной батареи должны быть надписи:
«Аккумуляторная», «Огнеопасно», «С огнем не входить», «Курить
воспрещается».
Лампы освещения должны быть в полугерметической арматуре,
а выключатели — вне помещения аккумуляторной батареи.
В окнах помещения должны быть матовые или покрытые белой
краской стекла.
При работе с серной кислотой следует соблюдать следующие
основные требования безопасности:
273
все работы должны выполняться двумя лицами, обученными ра-
боте с кислотой;
приготовление раствора и доливку элементов следует произво-
дить в защитных прозрачных очках, резиновых перчатках, галошах
и резиновых фартуках (или грубошерстных костюмах);
при составлении электролита следует кислоту вливать в воду
тонкой струей (ни в коем случае не лить воду в кислоту) при не-
прерывном перемешивании раствора. Лить кислоту в воду из боль-
ших бутылей запрещается;
при случайном попадании брызг кислоты или электролита на
лицо, руки или одежду следует быстро смочить это место 5%-ным
раствором соды или, при отсутствии раствора соды, обмыть силь-
ной струей воды из-под крана.
Можно также погрузить обожженную конечность в чистую воду
и совершать ею частые движения.
§ 37. ЗАРЯДНЫЕ И ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Для заряда и подзаряда аккумуляторных батарей могут быть
использованы двигатель-генераторы и полупроводниковые выпря-
мители.
Двигатель-генератор состоит из асинхронного электродвигате-
ля и генератора постоянного тока с параллельным возбуждением,
смонтированных на общей фундаментной плите. В табл. 25 приве-
дены технические данные применяемых на подстанциях двигате-
лей-генераторов.
ТАБЛИЦА 25
Технические данные двигатель-генераторов
для заряда аккумуляторных батарей
Генератор		Эл ектро двигатель				Вес агрегата, кг
тип	мощность, кет	тип	мощность, Квт	напряжение, в	число оборотов в минуту	
ПН-28,5	1,5	АД-31/4	1,9	127/220	1500	187
ПН-45	2,5	АД-41/4	3,2	220/380	1500	223
ПН-68	4,1	АД-42/4	5,1	500	1500	275
ПН-85	6,5	АД-52/4	7,9	—	1500	347
Примечание. Напряжение генераторов регулируется в пределах 115—160 и 230—
320 в.
Из полупроводниковых выпрямителей для заряда и подзаряда
аккумуляторных батарей применяют селеновые выпрямители ВСА,
технические данные которых приведены в табл. 26, и зарядные по-
лупроводниковые выпрямители ЗУК на кремниевых вентилях, тех-
нические данные которых приведены в табл. 27.
На рис. 195 приведена схема включения аккумуляторной бата-
реи, работающей в режиме заряд—разряд с двойным элементным
274
ТАБЛИЦА 26
Технические данные селеновых выпрямительных устройств
для зарядки аккумуляторных батарей
Тип	Выпрям- ленный ток, а	Выпрям- ленное напряже- ние, в	Напряжение питающей сети, в	Способ регулирования напряжения	Схема соединения
ВСА-4	1-2	240—120	110,127,220	Саморегулирование в процессе заряда	Однофазная мо- стовая
ВСА-5	0—12	0-64	НО, 127,220	Регулировочный авто- трансформатор	То же
ВСА-111	0,25-8	0-80	127/220	—	——
Рис. 195. Схема включения аккумуляторной батареи с двойным элементным ком-
мутатором:
/ — аккумуляторная батарея, 2 — зарядный ползунок элементного коммутатора, 3 — разряд-
ный ползунок элементного коммутатора; Д — двигатель, Г — генератор (зарядный агрегат)
коммутатором. Разрядный ползунок служит для поддержания по-
стоянного напряжения на шинах в процессе разряда, путем вклю-
чения на шины необходимого количества последовательно соеди-
ненных элементов. Зарядная ручка служит для равномерного
заряда элементов. Обычно последние элементы батареи меньше
разряжаются, и, следовательно, они должны меньше заряжаться,
и с помощью зарядной ручки их выводят из заряда.
На рис. 196 приведена схема включения аккумуляторной бата-
реи с двумя зарядными агрегатами. Один зарядный агрегат, напри-
мер двигатель-генератор, служит для полного заряда батареи, а
275
ТАБЛИЦА 27
Технические данные зарядных устройств ЗУК
Наименование параметра	Единица измерения	ЗУК—75/120	ЗУК—155/230
Выпрямленный ток . . Выпрямленное напряже- ние 	 Напряжение питающей сети	 Коэффициент мощности К- п. д	 Стабилизация тока . . Перегрузка	 Охлаждение	 Габариты 	 Вес		а в в % % % % ММ кг	75 120 380/660 ±10% 0,82 86 ±5 25 (5 мин) Воздушное естествен- ное 620X684X1130 235	155 230 380/660—10% от 0,82 до 0,88 от 88 до 93 —5 25 (5 мин) Воздушное естествен- ное 750X764X1722 542
Рис. 196. Схема включения аккумуляторной батареи с двумя зарядными агрега-
тами:
Р — разрядное сопротивление, ВСА — селеновый выпрямитель для подзаряда, ДГ — двига-
тель-генератор для полного заряда, ж, з, к — фазы переменного тока
276
второй, например селеновый выпрямитель, для постоянного под-
заряда.
В связи с внедрением на подстанциях оперативного переменно-
го тока и ликвидацией в связи с этим аккумуляторных батарей,
большое распространение получили выпрямительные устройства
для питания электромагнитных приводов выключателей. Выпрями-
PiHC. 197. Схема включения выпрямительных устройств:
ВУ-1, ВУ-2 — выпрямительные устройства, РК\ — РК4, РКХ—реле контроля напряжения и
их контакты, К нв — контактор резервного ввода, Пр — переключатель, /71 и П2 — пакетные
выключатели ПВК 2—25 а
тельные устройства выполняют из кремниевых вентилей, соединяе-
мых по мостовой схеме и подключенных к сети переменного тока
220 в непосредственно или через вспомогательный трансформатор.
На рис. 197 дана схема включения выпрямительных устройств.
При наличии на -подстанции резервного источника питания
собственных нужд переменного тока — резервного ввода от город-
ских сетей 220 в -или трансформатора, подключенного к резервно-
му вводу 6—10 кв, устанавливают два выпрямительных устройства.
Питание одного выпрямительного устройства берется от рабочего
трансформатора, а второе выпрямительное устройство подклю-
чается к резервному трансформатору или резервному вводу 220 в.
На стороне выпрямленного тока оба выпрямительных устройства
включаются параллельно.
277
ТакИхМ образом обеспечивается бесперебойное питание потреби-
телей выпрямленным током.
Для защиты выпрямительных устройств от повреждений при
пробое вентилей в каком-либо устройстве, параллельное их вклю-
чение осуществляется через запорные кремниевые вентили.
Выпрямительное устройство, подключенное нормально к ре-
зервному источнику питания с помощью переключателя ПР, может
быть подключено к шинам собственных нужд в случае исчезнове-
ния напряжения на резервном источнике питания или выхода из
строя выпрямительного устройства, подключенного к основному
рабочему источнику питания. Реле PKi—РК4 и РКХ служат для
контроля наличия напряжения на стороне переменного и выпрям-
ленного тока.
§ 381 ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ СОБСТВЕННЫХ НУЖД
Освещение. Освещение подстанции делится на три вида:
рабочее, аварийное и освещение безопасности.
Рабочее освещение обеспечивает освещенность помещений тя-
говой подстанции в соответствии с утвержденными нормами осве-
щенности.
Осветительные приборы обычно получают питание переменного
тока напряжением 220 в от трансформаторов собственных нужд
подстанции. В случае исчезновения напряжения от трансформато-
ров собственных нужд питание осветительных приборов, как и пи-
тание других ответственных потребителей, автоматически переклю-
чается на резервный ввод 220 в.
При определении необходимой мощности трансформатора соб-
ственных нужд или резервного ввода, мощность, необходимая для
целей освещения, подсчитывается ориентировочно из расчета 15 вт
на 1 м2 освещаемой площади помещений подстанции.
Аварийное освещение на подстанции применяется при исчезно-
вении напряжения от трансформаторов собственных нужд и долж-
но обеспечить освещенность не менее 10% освещенности рабочего
освещения. Аварийное освещение обычно получает питание от не-
зависимого источника тока: аккумуляторной батареи или резерв-
ного ввода 220 в.
Аварийное освещение включается автоматически при исчезно-
вении напряжения питания рабочего освещения.
В случае отсутствия независимого источника тока аварийное
освещение не выполняется, но на подстанции должны быть пере-
носные аккумуляторные фонари или, в крайнем случае, свечи и
спички.
Освещение безопасности применяется обычно как местное осве-
щение рабочих поверхностей на месте производства работ в ме-
стах, представляющих повышенную опасность.
Такими местами являются, например, металлические заземлен-
278
ные камеры КС0-2УМ, камеры распределительного устройства
600 в.
Освещение безопасности получает питание от источника напря-
жением не .выше 36 в. От сети освещения безопасности обычно
получают питание и переносные лампы, применяемые при ревизии
или ремонте оборудования и аппаратов.
Отопление. На тяговых подстанциях с постоянным дежур-
ством персонала независимо от типа выпрямителя (ртутный или
полупроводниковый) -в зимнее время должна поддерживаться тем-
пература от 10 до 16° С как при работающих, так и при отключен-
ных выпрямителях.
Для подстанций без постоянного дежурства персонала темпе-
ратура в помещениях в зимнее время должна соответствовать
ГОСТу или Техническим условиям на установленное оборудование.
На тяговых подстанциях предусматривается отопление помеще-
ний выпрямителей, аккумуляторной батареи, насосов, водопро-
водного ввода и тех помещений, где длительно может находиться
обслуживающий персонал.
В помещениях тяговых подстанций должно предусматриваться
водяное или электрическое отопление. Установка водяного отопле-
ния экономически целесообразна при наличии поблизости от тяго-
вой подстанции теплофикационной сети или котельной установки
какого-либо жилого дома или предприятия. При отсутствии такого
источника тепла в условиях автоматической подстанции с малой
кубатурой экономически более целесообразно применять электриче-
ское отопление.
Электроотопителыные приборы обычно получают питание от ре-
зервного трансформатора собственных нужд напряжением 220 в.
В случае выхода из строя рабочего трансформатора собственных
нужд и перехода питания вспомогательных цепей выпрямительных
агрегатов на резервный трансформатор, предусматривается авто-
матическое отключение отопления, если мощности трансформатора
недостаточно для обеспечения питания всех потребителей.
Установленная мощность электронагревательных приборов
ориентировочно может быть принята равной 20—25 вт на кубиче-
ский метр отапливаемых помещений.
Электроотопительные приборы соединяются в несколько само-
стоятельных групп.
В аккумуляторном помещении электронагревательные приборы
не устанавливают, а отопление осуществляется с помощью кало-
риферной установки.
На подстанциях предусматривается установка термодатчиков,
которые производят включение и отключение электронагреватель-
ных приборов в зависимости от температуры отапливаемых поме-
щений и автоматически поддерживают заданную температуру.
Вентиляция. Устройство вентиляции помещений тяговых
подстанций определяется в основном условиями охлаждения вы-
прямителей. Как уже было сказано выше, для выпрямителей приме-
няется обычно естественные вытяжка и приток (не считая вентиля-
279
тора самого выпрямителя). Принудительная приточно-вытяжная
вентиляция в основном применяется для вентиляции помеще-
ний аккумуляторных батарей. Кратность обмена воздуха в помеще-
нии аккумуляторной батареи зависит от величины наибольшего
зарядного тока и числа элементов аккумуляторной батареи и оп-
ределяется формулой
V = 0,07-/зарП, м3/ч,
где v — потребный объем чистого воздуха, ж3; 7зар — наибольший
зарядный ток, а; п— число элементов аккумуляторной батареи.
Двигатели вентиляторов получают питание трехфазного пере-
менного тока напряжением 220 в от сети собственных нужд под-
станции.
Контрольные вопросы
1.	Перечислите потребители собственных нужд подстанции.
2.	Какие существуют источники питания потребителей собственных нужд
подстанции?
3.	Чем защищаются цепи собственных нужд и как выбираются уставки за-
щиты?
4.	Каковы устройство и принцип работы аккумуляторной батареи?
5.	Какие существуют режимы эксплуатации аккумуляторной батареи и ка-
ковы их особенности?
6.	Какие устройства применяются в качестве зарядных агрегатов?
7.	Расскажите о выпрямительных устройствах, их назначении и принципе
работы?
ГЛАВА VIII
АВТОМАТИКА И ТЕЛЕМЕХАНИКА
Автоматикой называются устройства, с помощью которых осу-
ществляется контроль, защита, сигнализация, а также регулирова-
ние и управление производственным процессом без постоянного
вмешательства человека («аутоматос» по-древнегречески — само-
движущийся, самодействующий).
Телемеханикой называются устройства, позволяющие осуще-
ствлять контроль, сигнализацию (ТС), измерение (ТИ), а также
регулирование и управление (ТУ) производственным процессом и
работой оборудования на расстоянии («теле» по-гречески — уда-
ленность. Отсюда «телемеханика» — действие на расстоянии).
Применение а-втоматики повышает надежность работы тяговых
подстанций и улучшает режим работы оборудования за счет не-
прерывного контроля.
Кроме того, применение автоматики и телемеханики позволяет
снизить эксплуатационные расходы за счет сокращения количества
обслуживающего персонала и повышения производительности тру-
да, улучшить условия труда и снизить вероятность несчастных слу-
чаев.
Схемы автоматики и телемеханики должны соответствовать
следующим основным требованиям: надежности в работе, просто-
те и экономичности схемных решений, применению однотипных ре-
ле и аппаратов промышленного изготовления.
Схемы автоматики должны обеспечить возможность выбора
способа управления: ручное, местное автоматическое или телеуп-
равление. После выбора способа управления остальные способы
исключаются. Это не относится к цепям отключения, которые дей-
ствуют всегда, независимо от способа управления.
§ 39.	АППАРАТУРА АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ
Устройства автоматики и телемеханики в общем случае состо-
ят из следующих основных элементов:
датчиков, реагирующих на изменение режима работы оборудо-
вания, изменение физического или химического его состояния;
усилителей сигналов, вырабатываемых датчиками;
реле, контакторов, переключателей, служащих для включения
аппаратов и приборов управления, измерения и сигнализации.
281
В качестве датчиков на тяговых подстанциях применяются:
термодатчики, реагирующие на изменение температуры среды.
С помощью термодатчиков измеряют температуру трансформато-
ров, выпрямителей. Термодатчиками служат контактные ртутные
термометры и приборы, работа которых основана на тепловом рас-
ширении жидкости (керосина, лигроина, бензина) или твердого
вещества;
ветровое реле, контролирующее наличие потока воздушного ох-
лаждения;
реле, реагирующие на изменение тока, напряжения, мощности.
Одним из датчиков температуры является термосигнализатор
СТ-ЦНИИ, предназначенный для контроля температуры ртутного
выпрямителя, который может применяться и в других устройствах
и схемах автоматики.
Термосигнализаторы выпускаются на один из трех диапазонов
регулирования температуры: от 0 до 40° С, от 20 до 60° С и от 50
до 90° С и могут быть настроены на любую температуру в соответ-
ствующем диапазоне.
Устройство термосигнализатора СТ-ЦНИИ показано на
рис. 198. Термопатрон 5, в который налита жидкость (лигроин),
Рис. 198. Общий вид (а), разрез (б) термосигнализатора СТ-ЦНИИ:
/ — шкала, 2 —прозрачный кожух, 3 — термопатрон, 4 — поршень, 5 - сильфон, 6 — накид-
ная гайка, 7 — шток, 8 и 10 — регулировочные винты, 9 — крестовина, 11 — контактные груп-
пы, 12 — основание, 13 — рычаг
282
опускается в среду, температуру которой необходимо измерять и
регулировать. Внутри термопатрона находится -сильфон 5 с порш-
нем 4, непосредственно связанным со штоком 7.
При повышении или понижении температуры среды жидкость
в термопатроне расширяется или сжимается и при этом воздейст-
вует на сильфон и поршень. Это вызывает перемещение вверх или
вниз штока вместе с крестовиной 9, которая с ним связана. При
перемещении крестовина производит переключение контактных
групп 11, которые замыкают цепь на открытие или закрытие вен-
тилей или на подачу сигнала.
Одновременно шток 7 при своем перемещении при помощи ры-
чага 13 поворачивает стрелки, показывающие температуру контро-
лируемой среды по шкале 1. Черная стрелка является указателем
температуры, а белая стрелка — отбойная, фиксирующая верхний
предел, до которого дошла температура контролируемой среды.
Погрешность термосигнализатора составляет 1,5—2° С. На-
стройку термосигнализатора производят с помощью нижних 8 и
верхних 10 регулировочных винтов, имеющихся на крестовине.
Точность настройки достигает 0,25° С. Термосигнализатор
СТ-ЦНИИ имеет четыре замыкающих и четыре размыкающих кон-
такта.
Ветровое реле рассмотрено в главе IV, а реле, реагирующие на
изменение тока, напряжения, мощности, рассмотрены в главе III.
Датчики, применяемые в схемах автоматики и телемеханики-
тяговых подстанций, непосредственно воздействуют на реле, кон-
такторы и исполнительные устройства. Энергия, получаемая на
выходе датчика, достаточна для срабатывания указанных элемен-
тов и обычно не требует усиления.
В схемах автоматики на тяговых подстанциях применяются
промежуточные электромагнитные реле МКУ-48, РП-23Ч-26, реле
времени ЭВ, РЭ, РП-250, моторные реле Е-52, ВС-10, электронные
реле времени ВЛ, термореле ТГ, реле обрыва фаз Е-511.
В схемах телемеханики применяются в основном реле МКУ-48,
телефонные реле РПН и РКН, шаговые искатели.
Реле МКУ-48 (многоконтактное универсальное) выпускаются
на напряжения до 220 в постоянного тока и до 380 в переменного
тока. Конструктивно реле выполнены одинаково, только у реле
постоянного тока между якорем и ярмом проложена полоска брон-
зовой фольги для предотвращения прилипания якоря.
Реле МКУ-48 изготовляют в двух исполнениях: закрытое — на
основании и в кожухе (рис. 199) и открытое — без основания и без
кожуха (бескаркасное).
Закрытые реле применяются для открытой установки на пане-
лях пультов и не требуют дополнительной защиты от пыли и меха-
нических воздействий. Эти реле могут иметь до четырех контакт-
ных групп. Наибольшее распространение получили реле с двумя
замыкающими и двумя размыкающими контактами и реле с че-
тырьмя замыкающими контактами.
283
Открытые реле применяются большей частью в выходных це-
пях телеуправления и устанавливаются в закрытых шкафах. Эти
реле имеют меньшие габаритные размеры и большее количество
контактов. Присоединение к ним проводов производится при по-
мощи пайки.
Мощность, .потребляемая катушкой реле МКУ-48, невелика —
3—5 вт. Длительно допустимый ток через контакты реле — 5 а, а
разрывная мощность контактов, включенных на индуктивную на-
грузку: на постоянном токе — 50 вт, на переменном токе — 500 ва.
Рис. 199. Реле МКУ-48 в кожухе
Рис. 200. Схема включения
реле РЭ через выпрями-
тельное устройство:
а — с двумя диодами в плече,
б — с одним диодом в плече
и разрядным диодом
Реле РП-23-:-26 изготовляются с пятью контактными группами
и имеют один размыкающий и четыре замыкающих контакта. При
необходимости путем перестановки неподвижных контактов мож-
но получить другие сочетания контактов.
Потребляемая мощность и длительно допустимый ток через
контакты этих реле такие же, как у реле МКУ-48. Разрывная мощ-
ность контактов при размыкании индуктивной нагрузки составля-
ет: на постоянном токе—120 вт, на переменном токе— 1000 ва.
Увеличение разрывной мощности контактов реле РП по сравнению
с контактами реле МКУ-48 объясняется тем, что контакты реле
РП создают по два разрыва в каждой цепи.
Реле РЭ-500 имеют несколько исполнений, которые различают-
ся по количеству, расположению и мощности контактных групп
и создаваемой ими выдержкой времени на замыкание или размы-
кание контактов. Исполнение реле указываются последними двумя
цифрами в обозначении типа, например РЭ-511, РЭ-513.
Реле РЭ имеют на магнитной системе короткозамкнутые витки
284
(демпферные шайбы). При прекращении протекания тока через
катушку реле .наличие короткозамкнутых витков задерживает спад
магнитного потока в магнитной системе и якорь некоторое время
удерживается в притянутом положении. Выдержка времени опре-
деляется натяжением пружины якоря и составляет 5—8 сек. Недо-
статком реле является наличие разброса по времени, однако из-за
простоты конструкции оно нашло широкое применение в схемах
автоматики.
Реле РЭ выполняется без кожуха и имеет два или три кон-
такта.
Реле РЭ обладает большой индуктивностью, что необходимо
учитывать при включении его через выпрямительное устройство,
собранное на полупроводнико1вых диодах, так как возникающие
при отключениях перенапряжения могут вывести из строя диоды.
Включать реле РЭ рекомендуется по одной из приведенных
схем (рис. 200).
Промежуточные электромагнитные реле РП-250 применяются
в качестве вспомогательных реле в цепях постоянного (реле
РП-251; РП-252; РП-253; РП-254 и РП-255) и переменного (реле
РП-256) тока, когда необходимо увеличить количество контактов
основных реле автоматики или защиты, или блок-контактов обо-
рудования, или требуется замедление срабатывания.
Используемые в схемах автоматики реле РП-251 применяются,
когда требуется создание выдержки времени при срабатывании,
а реле РП-252 и РП-256, — когда требуется создание выдержки
времени при снятии напряжения с обмотки реле.
На рис. 201 дан общий вид реле РП-256.
Реле РП-250 имеют Ш-образную магнитную систему клапанно-
го типа. На среднем сердечнике магнитной системы находятся ра-
бочая катушка 1 и медные демпферные шайбы S, создающие вы-
держку времени при отпадании якоря. У реле РП-251 демпферные
шайбы располагаются в передней части сердечника, у реле РП-252
и РП-256 каркасы катушек медные.
Реле РП-250 смонтированы в прямоугольном пластмассовом
корпусе, состоящем из цоколя 4 и кожуха 3. Рассматриваемые ре-
ле имеют пять замыкающих контактов. Поворотом неподвижных
контактных угольников 16 на 180° можно получить различные ком-
бинации контактных групп (из замыкающих и размыкающих кон-
тактов) .
Реле РП-251, РП-252 работают на напряжении от 24 до 220 в
постоянного тока. Реле РП-256 включается в сеть переменного то-
ка через встроенный выпрямительный мост 7, набранный из полу-
проводниковых диодов.
Максимальный ток размыкания контактов при безындуктивной
нагрузке — 5 а при ПО в и 1 а при 220 в. Длительно допустимый
ток через контакт 'реле — 5 а. Мощность, потребляемая обмоткой,
у реле РП-251 и РП-252—6—8 вт, и у реле РП-256—8 ва. Время
срабатывания реле РП-251 от 0,07 до 0,11 сек, а реле РП-252 и
РП-256 от 0,5 до 1 сек. Время срабатывания реле РП-251 и от-
285
пускания реле РП-252 и РП-256 зависит от количества демпфер-
ных шайб. С уменьшением количества шайб это время умень-
шается.
Рис. 201. Общий вид реле РП-256:
а —разрез, вид сбоку, б — вид сверху; 1 — рабочая катушка, 2— магнитная система, 3 — ко-
жух, 4 — цоколь, 5 — крепящие винты, 6 — винт неподвижного контакта, 7 — выпрямитель-
ный мост, 8 — демпферные шайбы, 9 — регулировочные винты, 10 — крепящий угольник,
// — скоба, 12 — якорь, 13 — возвратная пружина, 14 — траверса, /5 — подвижные контакты,
16 — неподвижные контакты, /7 — контактная пружина, 18 — изоляционная колодка, 19— на-
правляющая пластинка
Напряжение и время срабатывания или отпускания реле зави-
сит также от величины зазора между якорем и сердечником, кото-
рое изменяется регулировочными винтами 9.
Реле постоянного тока должны включаться таким образом,
чтобы разрыв ('кнопка, контакт) был со стороны положительного
полюса. Это вызвано тем, что при глухом присоединении к поло-
жительному полюсу и наличии разрыва со стороны отрицательного
286
полюса за счет токов утечки возникает электрокоррозия меди ка-
тушки.
Основными элементами термобиметаллического реле времени
(рис. 202) являются: биметаллическая пластина 2 (две спаянные
вместе пластины из разных металлов), обмотка 1 из провода с
Рис. 202. Термобиметаллическое реле времени:
а — с регулировочным винтом, б — с термокомпенсацией, / — обмотка, 2 — биметаллическая
пластина, 3 — контактные пружины, 4 — регулировочный винт
большим удельным сопротивлением и контактная пружина 3. У не-
которых реле биметаллическая пластина одновременно является
контактной.
При включении обмотки выделяющееся тепло нагревает биме-
талл, пластина 2 изгибается вверх и замыкает или переключает
контакты. Время срабатывания непостоянно (может колебаться в
пределах 20—40%) и зависит от расстояния между контактами и
от тока, протекающего по обмотке.
Реле имеют два исполнения: с регулировочным винтом, с по-
мощью которого можно менять зазор между контактами для уче-
та температуры окружающей среды; с компенсацией температуры
окружающей среды (в пределах +15±5°С), которая достигается
применением двух биметаллических пластин.
287
Реле имеют одну контактную группу, действующую на замы-
кание при переключение. Термобиметаллическое реле, устанавли-
ваемое на корпусе реле РКН, называется термогруппой ТГ.
Рис. 203. Реле Е-52:
а — устройство реле, б — электрическая схема;
1 — храповик, 2 — редуктор, 3 — двигатель, 4 —
контактная система, 5 — звездочка, 6 — визир,
7 — шкала, 8 и 11 — рычаги, 9 — возвратная пру-
жина, 10 — гайка фиксации шкалы, /2 —пружи-
на, 13 — электромагнит, /-/ — обмотка выходного
Реле, выпускаемые в
виде отдельной конструк-
ции, обозначаются: РТС-1
с контактной группой на
замыкание и РТС-2 с
контактной группой на
переключение.
Контакты реле пере-
ключаются медленно и
размыкать цепь поэтому
не могут, за исключением
активной нагрузки, не
превышающей 0,2 а:
Для создания выдер-
жек времени более 15—
20 сек применяются реле
моторные, электронные и
с часовым механизмом.
Для получения боль-
ших выдержек времени
применяются реле с синх-
ронными двигателями.
Реле Е-52 состоит из
синхронного двигателя
СД-2 с гистерезисным мо-
ментом, редуктора с элек-
тромагнитом, устройства
регулирования выдержки
времени и выходного реле
РПТ-100.
Принцип действия это-
го реле поясняется рис.
203, а. При замыкании це-
пи двигателя 3 вращение
его через понижающий
редуктор 2 при помощи
торцевого храповика 1 пе-
редается звездочке 5,
жестко связанной с рыча-
гом 5, приводящим в дей-
рслс	ствие контактную систе-
му 4. Зацепление между
звездочкой и храповиком осуществляется с помощью рычага 11
электромагнита 13.
Выдержка времени устанавливается поворотом шкалы 7 отно-
сительно визира 6. Со шкалой жестко связан упор, к которому ры-
288
Р2
1 0-------- г—----------------2Г-------02
Рйс. 204. Принципиальная электрическая схе-
ма *реле Е-511 на напряжение 220 в:
Р1 — обмотка основного реле и его контакты, Р2 —
обмотка вспомогательного реле и его контакты, С1 —
конденсатор 0,5 мкф 400 в; R1 - резистор сопротив-
лением 20 ком 2 вт, гх и г? — резисторы сопротивле-
нием 2,2 ком 0,5 вт, С2 — конденсатор 0,25 мкф
400 в, Р2 — резистор сопротивлением 6,2 ком 2 вт
чаг 8 прижат возвратной пружиной 9. При повороте шкалы ры-
чаг 8 поворачивается относительно контактной системы на угол,
соответствующий требуемой выдержке времени.
Возврат реле в исходное положение происходит в момент пре-
кращения тока в цепи управления реле. При этом пружина 12
выводит звездочку из зацепления с храповиком 1, а возвратная
пружина 9 поворачивает рычаг до упора на шкале.
На рис. 203, б дана
электрическая схема
реле. Клеммы 1—4 —
это выводы цепей уп-
равления, клеммы 5—
10 — выводы контактов
встроенного реле 14.
Реле Е-52 исполь-
зуется для переменного
тока напряжением
220 в. По заказу оно
может быть исполнено
на напряжение 127 и
12 в. Выдержки време-
ни устанавливаются в
пределах от 1 до
60 сек. Потребляемая
мощность реле 26 ва\
разрывная мощность
контактов при напря-
жении 220 в переменного тока — 800 ва, при напряжении 220 в по-
стоянного тока—100 вт. Реле имеет два замыкающих и один раз-
мыкающий контакт.
На этом же принципе построена работа реле Е-58, Е-512, Е-513,
ВС-10, которые отличаются от реле Е-52 диапазоном создаваемой
выдержки времени и количеством независимых друг от друга по
времени замыкающих или размыкающих контактов. Реле Е-58
может создавать выдержку времени от 2 до 60 сек и имеет три
независимые друг от друга по времени контакта. Реле ВС-10 (про-
граммное реле) может создавать выдержки времени до 30 мин,
в зависимости от модификации реле, и имеет шесть контактов с
независимой регулировкой выдержки времени. При помощи реле
ВС-10 можно задать программу последовательного включения и
отключения объектов через заданные интервалы времени.
Выдержку времени до 200 сек с высокой степенью точности
можно получить с помощью электронного реле ВЛ-17 (см. § 32).
На тяговых подстанциях существует схема автоматического пе-
реключения питания потребителей собственных нужд, которая в
случае выхода из строя одного источника питания производит пе-
реключение на другой, резервный источник.
Органом, контролирующим наличие напряжения во всех трех
фазах, является реле обрыва фаз Е-511.
289
Реле обрыва фаз Е-511 (рис. 204) состоит из двух электромаг-
нитных реле напряжения 'клапанного типа (основного и вспомога-
тельного) и фильтра напряжения отрицательной последователь-
ности (ФНОП). Фильтр напряжения состоит из двух цепей после-
довательно включенных конденсаторов и сопротивлений. Одна
цепь подключена к линейному напряжению фаз А и В (выводы 2
и 4), другая—к линейному напряжению фаз В и С (-выводы 4
и 5). Нагрузкой фильтра является вспо1могательное реле напряже-
ния Р2, которое подключается на выход фильтра к точкам соеди-
нения конденсатора и сопротивления. Основное реле напряжения
Р1 включено через нормально замкнутые контакты реле Р2 на ли-
нейное напряжение фаз А и С (выводы 2 и 6).
При нормальном режиме (симметрии напряжений трехфазной
системы) напряжение на выходе фильтра равно нулю, тока в об-
мотке вспомогательного реле нет и его контакт Р2 замкнут. Ре-
ле Р1 обтекается током и его замыкающий контакт замкнут, а
размыкающий контакт — разомкнут.
При обрыве одной фазы на выходе фильтра возникает напря-
жение, вспомогательное реле напряжения Р2 сработает и разом-
кнет своим контактом цепь основного реле. Основное реле произво-
дит переключение контакторов собственных нужд и подает сигнал.
При обрыве двух или трех фаз непосредственно срабатывает
основное реле.
Реле исполняется на номинальное линейное напряжение 100,
220 и 380 в и нормально работает при колебании напряжения
±10% номинального.
Потребляемая мощность реле в зависимости от напряжения
находится в пределах 6—10 ва. Разрывная мощность контактов
основного реле составляет 30 вт при 220 в постоянного тока или
100 ва при 220 в напряжения переменного тока и индуктивной на-
грузке.
При включении реле следует установить правильный порядок
чередования фаз. Переменные сопротивления г2 в схеме фильтра
служат для настройки реле для каждой конкретной схемы собст-
венных нужд.
В схемах телемеханики применяются телефонные реле РКН
(реле круглое нормальное) и РПН (реле плоское нормальное)
(рис. 205). Существует несколько разновидностей реле: для по-
стоянного и переменного тока; одно-, двух-, трех- и четырехобмо-
точные; с одной, двумя и тремя контактными группами; нормаль-
ные и замедленные.
Реле переменного тока имеют не более четырех контактных
пружин и не более одной обмотки. Если требуется реле с большим
количеством контактов и обмоток, то применяют реле постоянного
тока, включенные через полупроводниковый выпрямитель.
Двух-, трех- и четырехобмоточные реле применяются в слож-
ных схемах для регулирования времени действия реле, разделения
питания и избежания ложных цепей и т. д. Время отпускания яко-
ря у нормально действующих реле составляет 8—50 мсек, а у реле
290
замедленного действия (с гильзой) — 55—300 мсек. Контакты раз-
мыкают ток до 0,2 а при напряжении 60 в.
При монтаже реле РПН устанавливают боком (если смотреть
с монтажной стороны, катушка должна быть справа, а контактные
группы слева). Такая установка уменьшает загрязнение контактов
пылью.
Реле РКН (рис. 206). отличается от реле РПН формой магнит-
ной системы и способом крепления контактов.
1 — контактные пружины, 2 — плоский сердечник, 3 — якорь, 4 — латунная пластинка от за-
липания, 5 — катушка, 6 — корпус, 7 — плоская пружина, 8 — направляющий угольник
Шаговый искатель (рис. 207) имеет контактное поле, состоящее
из отдельных ламелей (контактных пластин), щеток, скользящих
по контактному полю, и приводного механизма щеток, который под
воздействием электрических импульсов замыкает поочередно раз-
личные контакты.
Привод состоит из электромагнита постоянного тока и движу-
щего механизма. При замыкании цепи электромагнита 12 якорь 11
притягивается и собачкой 4 поворачивает храповое колесо 1 на
один зуб, и щетка 17 переходит с одной пластины 18 на другую.
При отпускании якоря 11 собачка 4 входит в зацепление со сле-
дующим зубом храпового колеса. При следующем импульсе тока
на электромагните щетка перейдет на следующую ламель.
Таким образом для движения щеток на электромагнит шагово-
го искателя следует подавать импульсы тока. Для этого можно
использовать какой-либо источник импульсов, например пульс-
291
пару. Шаговые искатели могут иметь самопрерывающисся контак-
ты 9 и работать без источника импульсов -по принципу звонка.
Рис. 206. Реле РКН:
1 — опорная колодка, 2 — контактная группа, 3 — уш-
ки, 4 — винт, 5 — якорь с пружиной (под винтом 4),
6 — корпус, 7 — регулировочный винт, 8 — полюсный
наконечник сердечника, 9 — катушка
Скорость движения
щетки по ламелям при ра-
боте самопрерывающего-
ся контакта — около 70 ла-
мелей в секунду.
В схемах телемехани-
ки применяются различ-
ные типы шаговых иска-
телей, отличающиеся друг
от друга количеством ла-
мелей и контактных по-
лей. Эти данные фикси-
руются цифрами в обо-
значении типа шагового
искателя, например:
ШИ-11/5 — искатель име-
ет 5 полей по 11 ламе-
лей; ШИ-25/4 — искатель
на 4 поля по 25 ламелей.
Рис. 207. Шаговый искатель ШИ-25/4:
/ — храповое колесо, 2 — головная контактная группа, 3 — изолирующий штифт, 4 — движу-
щая собачка, 5 — пружина движущей собачки, 6'— переключающий штифт, 7—изолирую-
щий боек, 8 — рычаг якоря, 9 — самопрерыватель, 10 — винт для регулировки самопрсрыва-
тсля, 11 - якорь, 12 — электромагнит, 13 — упор рычага якоря, 14 — упор движущей собач-
ки, 15 — движущая пружина, 16 — токопроводящая пластина, 17 — щетка, 18 — контактная
пластина
292
§ 40.	АВТОМАТИКА ВВОДОВ 6—10 кв
И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ
Схема управления вводами 6—10 кв предусматривает возмож-
ность включения и отключения масляного выключателя вручную, с
местного управления и по телеуправлению и автоматическое от-
ключение от релейной защиты. Кроме того, схема управления пре-
дусматривает сигнализацию положения масляного выключателя и
сигнализацию при срабатывании релейной защиты.
При раздельной работе кабелей вводов, когда один находится
в работе, а другой в резерве, на вводах устанавливается, помимо
максимальной токовой защиты, защита минимального напряжения,
действующая на отключение масляного выключателя. Эта защита
предусматривает автоматическое отключение масляного, выключа-
теля рабочего ввода при исчезновении или резком снижении
величины напряжения, так как это обычно связано с повреждением
в схеме питания.
В этом случае может быть применено автоматическое включе-
ние резервного ввода АВР. Схемы АВР могут быть односторонние
и двухсторонние и, как правило, однократного действия. Односто-
роннее АВР предусматривает включение МВ резервного ввода
только при отключении МВ рабочего ввода от защиты минималь-
ного напряжения и наличии напряжения на резервном вводе. При
отключении МВ рабочего ввода от токовой защиты или при опера-
тивном его отключении схема АВР блокируется и включения МВ
резервного ввода не происходит.
Схема двухстороннего АВР предусматривает возможность
включения МВ резервного ввода при срабатывании защиты мини-
мального напряжения на рабоче^м вводе и отключении рабочего
ввода (как при одностороннем АВР), а также включение МВ ре-
зервного ввода без отключения МВ рабочего ввода при исчезнове-
нии напряжения на резервном вводе (подача напряжения в сторо-
ну питающего центра). Так как причина исчезновения напряжения
на резервном .вводе неизвестна, возможно включение МВ резерв-
ного ввода на поврежденный кабель. Схема предусматривает од-
нократное включение МВ с последующей блокировкой при любом
повторном его отключении.
При параллельной работе вводов 6—10 кв на каждом вводе
устанавливается максимальная направленная защита, которая от-
ключает поврежденный кабель, после чего нагрузка продолжает
получать питание по исправному кабелю. В этом случае защита
минимального напряжения не нужна.
Схемы автоматики агрегатов различны, в зависимости от типа и
конструкции преобразователей.
Общими условиями для всех типов преобразователей являются:
возможность включения и отключения выпрямительного агрегата,
как на ручном, та.к и на местном управлении и телеуправлении,
отключение агрегата при срабатывании максимальной токовой за-
щиты, газовой защиты трансформатора, защиты от замыкания на
293
63
29 0j-	-Jfr . ...—0ЗО
Сигнал общего состояния под-
станции w
МУг45о/$0<
804-
РИА
^PKH
88
/ 4Z
В СШЦ
Включения МВ <	°—F
л I	J—\п
3, АП^'-ZZOe * 5
т
^гт [u!/rj
в-¥-^
gins
О’----
Сигнал состояния агрегата
РВР
РКН S3 1 'ркн вп
BZ0-----ir——у"
Запуск звуковой сигнал
"№7, ^ЯТГЖ
Г,»
РЬА	•
' РНА^
101*-----
Г
30 МВ(КБО)\
f48^~~l1	।
50 •

КРОмз'^т^^.
РВР
ЧГрвП
-0102
58 57 56
БА POA
50 RZ I ^00
РВА
53 Р^МУ-35°^ТУ^5
54
POA
If
В схему Выбора резервного агрегата
1$АПс ^ЗбВ
J/J

PBP 63
PBP
/7XXJ7
PTC
P3
ЛК^_
МВ включён
МВотключен
БВ включен
БВ отключен
Контроль
напряжения
HZ
115
PS R9B62
ПРВ1ВК-
116
70S
11Z
Тч
/Л^_
мп
Г Г Г РГ2(МП)Г-1 румп)
<		+F”1 < I—-Н- ~
3846° 120^ МВ
125
4
o°?n7
B-
С(75А ПА '-В^Г-
'08^10
=fAHB
42Z
МП
рвр №ршооГ
“ir-tfZ РБА
65
РПА
Jl^.
64 POA
67
BA
66
63
MB-
ТЗ
---fin----И
prl2^sC2L~
(—О—Q1D—
11 r~i """*
721 РГС ШТ?
----“0--1 f—
ЛС"ПГкгс
EZ 0 Ф1П7
РНА\ РГТ 76 РГС 77 РЗ
r;
---<М/»>---------------
_____4f^---W---
РИА АЛв~ ]шр KP
ТЗ Г 2^W?_
-2206
£
Д? Л Лг Sj
~380/2206
J
Lfezz
&8Z
ПА
КРВбА рцл$°АУО°
86 Ф“° 0—0--Lo//Z7/o4^-
1кРОБА4 г •!	---
1—
MB
PBA
ПВ^~О°,
.. Г_2+#*
-483
В схему управления быстродействуюи^им
выклю чателем БА
землю в распределительном устройстве 600 в, отключение при пре-
кращении потока охлаждающего воздуха у преобразователей с
принудительным воздушным охлаждением. Схемы автоматики пре-
дусматривают сигнализацию, при прочих неисправностях, как на-
пример: высокая температура трансформатора, пробой или обрыв
цепи вентиля.
На одноагрегатных подстанциях, когда отсутствует возможность
передачи нагрузки на соседние подстанции, может быть предусмот-
рено одно- или двухкратное автоматическое повторное включение
агрегата (АПВ). Если заданное число АПВ не приводит к устойчи-
вому включению, то агрегат блокируется, т. е. дальнейшие АПВ не
допускаются. В этом случае агрегат может быть включен лишь
вручную после устранения неисправности.
При отключении агрегата от максимальной или газовой защиты
АПВ не производится.
На подстанциях, имеющих более одного агрегата, вместо АПВ
предусматривается автоматическое включение резервного агрегата
(АВР) при перегрузке работающих агрегатов и при автоматическом
отключении любого из них. АВР не происходит только при сраба-
тывании защиты от замыкания на землю в распределительном уст-
ройстве 600 в. В этом случае дежурный может произвести вручную
пробное включение.
Схема управления преобразовательным агрегатом (рис. 208)
предусматривает возможность автоматического или ручного управ-
ления. Автоматическое управление может быть местным МУ, либо
осуществляться при помощи телемеханических устройств ТУ. Вы-
бор способа управления (автоматическое или ручное) производится
переключателем ПА. Вид автоматического управления (местное или
телеуправление) выбирается переключателем ПУ. При установке
переключателя ПУ в положение МУ агрегат лишается возможности
телеуправления и контакт переключателя ПУ подает на пульт теле-
управления сигнал неисправности агрегата.
При местном автоматическом управлении включение агрегата
осуществляется замыканием кнопки КМВ. При этом создается цепь
на реле включения агрегата РВА через замкнутые контакты реле
РОА, РВА и РГЗ. Реле РВА становится на подпитку через свой
контакт и замыкает цепь магнитного пускателя двигателя вентиля-
тора. После включения вентилятора поток охлаждающего воздуха
поднимает флажок воздушного реле РВ, которое замыкает цепь ре-
ле-повторителя ПРВ. Реле ПРВ замыкает свой контакт в цепи кон-
тактора включения масляного выключателя и, так как контакт РВА
в этой цепи уже замкнут, масляный выключатель включается. Пос-
Рис. 208. Схема управления и автоматики преобразовательного агрегата:
РВА — реле включения агрегата, РЦ — реле цикла включения агрегата, РОА — реле
отключения агрегата, РВР — реле включения резерва, РВА — реле блокировки агрегата,
РВА — реле положения агрегата, РГЗ — реле газовой защиты трансформатора, РГС — реле
газовой сигнализации, РТТ — реле нарушения температурного режима трансформатора,
РИА — реле неисправности агрегата, РКН — реле контроля напряжения, РВЛ — реле вре-
мени перегрузки
295
ле включения масляного выключателя, его блок-контакт МВ через
замкнутый контакт РВА создает цепь на включение быстродей-
ствующего катодного выключателя. Блок-контакты масляного вы-
ключателя МВ и быстродействующего выключателя БВ замыкают
цепь катушки реле блокировки агрегата РБА. Контакт реле РБА
размыкает цепь реле РВА и отключает его.
При включении агрегата блок-контакты масляного и быстродей-
ствующего выключателей (МВ и БВ) размыкают цепь зеленых
ламп, сигнализирующих об отключенном положении выключателей,
и замыкают цепь красных ламп, сигнализирующих о включенном
положении выключателей и агрегата.
При отключении агрегата на местном автоматическом управле-
нии нажатием кнопки КМО замыкают цепь реле отключения агрега-
та РОА, которое своими контактами замыкает цепь электромагни-
та отключения масляного выключателя и разрывает цепь реле РВА
и реле включения резерва РВР. Одновременно через свой контакт
и контакт реле РБА реле РОА становится на самоподпитку. Отклю-
чившийся масляный выключатель своими блок-контактами МВ от-
ключает двигатель вентилятора и разрывает цепь держащей ка-
тушки катодного быстродействующего выключателя.
После отключения агрегата блок-контакты масляного и быстро-
действующего выключателей размыкают цепь реле блокировки
РБА и реле положения агрегата РПА, а также красных сигнальных
ламп, и замыкают цепи зеленых сигнальных ламп, сигнализируя об
отключении агрегата.
Отключившееся реле РБА своими контактами отключает реле
РОА и подготовляет цепь включения реле РВА.
На электромагнит отключения масляного выключателя, кроме
контакта реле РОА, непосредственно воздействуют контакты реле
защиты от замыкания 600 в на землю (РПЗ 600), реле газовой за-
щиты РГЗ и реле-повторителя воздушного реле ПРВ.
При перегрузке работающего агрегата срабатывает токовое ре-
ле с ограниченно-зависимой характеристикой РТ)В, которое через
какое-то время, в зависимости от величины и длительности пере-
грузки, включает реле времени перегрузки РВП. Реле РВП своим
мгновенным контактом в схеме выбора резервного агрегата вклю-
чает резервный агрегат.
Включение резервного агрегата при отключении рабочего агре-
гата от действия защиты происходит с помощью реле включения
резерва РВР. В этом случае отключившиеся масляный и быстро-
действующий выключатели своими блок-контактами разрывают
цепь реле РБА и РПА и контакт реле РПА мгновенно замкнет цепь
реле РВР (контакт реле РБА размыкается с выдержкой времени),
которое, в свою очередь, замкнет свой контакт в схеме выбора ре-
зервного агрегата.
Реле неисправности агергата РНА подает сигнал неисправности
при срабатывании: реле газовой защиты на сигнал РГС, реле конт-
роля состояния вентилей РЗ, реле нарушения температуры транс-
форматора РТТ, реле времени перегрузки РВП. Кроме того, свето-
296
вой и звуковой сигналы поступают от срабатывания реле РКН—
реле контроля напряжения в системе собственных нужд агрегата.
В схеме управления установлено еще реле цикла РЦ, которое
производит отключение реле РВА, если по какой-либо причине про-
изошла задержка включения масляного или быстродействующего
выключателей.
Для телеуправления агрегатом необходимо переключатель ПУ
поставить в положение ТУ. В этом случае включение агрегата про-
исходит через контакты В и ОВ (вместо кнопки ЮМВ), а отключе-
ние— через контакты В и 00 (вместо кнопки КМО).
При ручном управлении переключатель ПА переводится в поло-
жение РУ. В этом случае масляный и быстродействующий выклю-
чатели, двигатель вентилятора управляются отдельно кнопками руч-
ного включения КРВ и ручного отключения КРО.
Включение агрегата производят так: включается вентилятор, за-
тем масляный выключатель, а затем быстродействующий выклю-
чатель. Отключение арегата производят следующим образом: от-
ключается масляный выключатель, затем быстродействующий вы-
ключатель, а затем вентилятор.
Схема управления агрегата с естественным воздушным охлаж-
дением ВАКЛЕ отличается от описанной выше схемы отсутствием
элементов управления двигателем вентилятора и контроля наличия
потока охлаждающего воздуха.
Автоматика управления вентиляторами выпрямителей может
быть осуществлена по различным схемам. Имеются схемы с приме-
нением аппаратуры температурной встроенной защиты и сигнали-
зации АТВ-229. Аппаратура АТВ-229 состоит из температурного ре-
ле РТ-230у и терморезисторов ТР-33. Аппаратура предназначена
для длительной работы при температуре окружающей среды от
—10 до +35° С и относительной влажности воздуха до 80%.
Температура срабатывания исполнительного реле (расположен-
ного внутри температурного реле РТ-230у) может регулироваться
в диапазоне от +70 до +115°С с интервалом 5—10°С. Погреш-
ность срабатывания не превышает ±6°С.
Уставка температуры срабатывания определяется величиной
напряжения на терморезисторе: чем выше напряжение, тем ниже
температура срабатывания, так как от напряжения зависит ток,
подогревающий терморезистор.
На рис. 209 приведена принципиальная схема включения аппа-
ратуры АТВ-229.
Уставка по температуре производится переключателем, рас-
положенным внутри реле РТ-230у. Для схемы управления вентиля-
торами выпрямителей переключатель устанавливается в положении
12—8, 12—7 или 12—6. В положении 12—8 напряжение на термо-
резисторе будет 65±2 в, температура срабатывания примерно 70° С
в положении 12—7 напряжение на терморезисторе 60±2 в, темпера-
тура 75°С; в положении 12—6 напряжение на терморезисторе 55±
±2 в, температура 80° С.
Терморсзистор ТР-33 обладает «релейным эффектом», т. е. при
297
достижении температуры окружающей среды величины уставки тем-
пературного реле, сопротивление терморезистора резко (в сотни
раз) снижается, что приводит ,к срабатыванию исполнительного ре-
ле Р. Феррорезонансный стабилизатор напряжением Тр обеспечива-
ет неизменность температурной уставки реле РТ-23'0у при снижении
напряжения сети до 50%. Один контакт исполнительного ре-
560/220V	____________________________
Рис. 209. Принципиальная схема вклю-
чения аппаратуры АТВ-229:
Тр — феррорезонансный стабилизатор напря-
жения, Р — исполнительное реле
ле при его срабатывании
шунтирует терморезистор
для предохранения его от
протекания большого тока.
К одному температурному
реле могут быть подключены
параллельно до десяти тер-
морезисторов, имеющих при-
мерно одинаковые характе-
ристики.
Тзрморёзисторы ТР-33
монтируются в охладители
вентилей, по два терморези-
стора на один выпрямитель-
ный блок. После монтажа
изоляция терморезистора по
отношению к охладителю
испытывается напряжением
5 кв промышленной час-
тоты.
Применяют две схемы ав-
тематики отключения и
включения вентиляторов с
применением аппаратуры
АТ В.
Первую схему (рис. 210)
рекомендуется применять на подстанциях, на которых ток нагрузки
в часы пик превышает 30% номинального тока работающих выпря-
мителей. Схема дает возможность оперативному персоналу отклю-
чить вентиляторы при малых нагрузках и включить их при боль-
ших. Если при отключенных вентиляторах нагрузка увеличится
больше допустимой величины, вентиляторы включаются автомати-
чески от действия токового датчика. Если токовый датчик не сра-
ботает, то произойдет автоматическое включение вентиляторов от
срабатывания аппаратуры АТВ. Применение аппаратуры АТВ и
токового датчика в этой схеме вызывается необходимостью обеспе-
чения надежности работы схемы. Так как аппаратура АТВ рассчи-
тана на небольшое количество срабатываний (порядка 400), чтобы
она работала редко, параметры уставок датчика и реле времени
выбираются таким образом, чтобы первым срабатывал токовый
датчик и если только он не сработает и вентиль нагреется до тем-
пературы срабатывания аппаратуры АТВ, тогда вентилятор вклю-
чится от воздействия АТВ.
298
Схема работает следующим образом. Отключение вентиляторов
осуществляется оперативным персоналом вручную кнопкой КОВ
или по телеуправлению (через контакты 00 и У). Кнопка КОВ
замыкает цепь реле РОВ, которое, сработав, становится на подпит-
ку через свой контакт РОВ и замкнутые контакты реле времени
ВТ и исполнительного реле АТВ. Другой конта-кт реле РОВ замы-
кает цепь реле IPn-^nPTI, реле АТВ и выпрямительного устрой-
ства питания счетчиков срабатывания и подготовляет цепь на реле
времени ВТ.
Рис. 210. Первая схема управления вентиляторами крем-
ниевых выпрямителей
При срабатывании токового датчика РМТ его контакт замыкает
цепь реле времени ВТ, которое через заданную выдержку времени
разомкнет свой контакт в цепи реле РОВ. Контакт реле РОВ разом-
кнет цепь реле 1РП-±-пРП, которые своими контактами включают
вентиляторы.
При срабатывании аппаратуры АТВ размыкающий контакт
АТВ также разомкнет цепь реле РОВ.
Включение вентиляторов оперативным персоналом осуществля-
ется вручную кнопкой КВВ или по телеуправлению контактами ОВу
и Уту.
В качестве датчиков тока может быть примерно реле РТ-40, под-
ключаемое к измерительному трансформатору тока, или реле РМТ-2,
включенное в разрез положительного или отрицательного полюса аг-
регата.
Регулировочные параметры первой схемы следующие: уставка
температурного реле РТ-230у 70—75° С, уставка токового датчика
(по постоянному току) для выпрямителя на номинальный ток 1000—
400 а, для выпрямителя на номинальный ток 2000—800 а. Устав-
ка времени включения вентилятора 15—20 сек. В зависимости от
характера толчков нагрузки уставки токового датчика или реле
времени могут быть несколько увеличены.
Вторую схему (рис. 211) рекомендуется применять на подстан-
циях, на которых ток нагрузки в часы пик не превышает 30% но-
минального тока работающих агрегатов. Схема предусматривает
возможность отключения и включения вентиляторов оперативным
персоналом и автоматическое включение и отключение вентилято-
299
ров по температуре от аппаратуры АТВ. Для увеличения надежно-
сти работы по этой схеме на подстанции устанавливают два комп-
лекта аппаратуры АТВ. Температурное реле первого комплекта
(ATBi) настраивается на температуру 70—75°С, а второго комп-
лекта (АТВ2) — на 80° С.
Схема работает следующим образом. Нажатием кнопки КОВ
замыкаем цепь реле РКС, которое становится па подпитку через
свой контакт РКС и замкнутый контакт АТВ2 и одновременно за-
мыкает контакт РКС на питание остальной части схемы. При этом
обтекаются током реле АТВ\ через замкнутый контакт ВВ, реле
Рис. 211. Вторая схема управления вентиляторами крем-
ниевых выпрямителей
1РП—2РП и счетчик через замкнутый контакт ЛГВ1 и реле АТВ2.
Реле 1РП—2РП срабатывают и своими контактами отключают
вентиляторы выпрямителей.
При увеличении нагрузки и, следовательно, повышении темпера-
туры вентилей и охладителей, первым срабатывает исполнительное
реле АТВЬ которое замкнет свой контакт АТВ{ на питание реле Р и
разомкнет контакт АТВ\, обесточив реле 1РП—2РП. Реле 1РП—
2РП своими контактами включают вентиляторы.
Реле Р замкнет два своих контакта: один — на подпитку через
замкнутый контакт ВВ, другой — на питание реле времени ВВ.
Реле времени устанавливается на 20—30 мин, после чего оно ра-
зомкнет свои контакты в цепи АТВ\ и реле Р. Один контакт АТВ\
размыкает параллельную цепь на реле Р, а другой контакт АТВ\
замкнет цепь реле 1РП—2РП и вентиляторы отключатся. Одновре-
менно контакт реле Р разомкнет цепь реле времени ВВ.
Если за время работы вентилятора вентили не успели остыть,
то опять повторится тот же процесс. Если же вентили еще сильнее
нагреются, т. е. не сработает аппаратура АТВ\, сработает аппара-
тура АТВ2, которая разомкнет свой контакт в цепи реле РКС.
Реле РКС разомкнет цепь реле 1РП—2РП и вентиляторы включат-
ся. В этом случае вентиляторы повторно автоматически не отклю-
чатся и последующее их отключение произойдет принудительно,
нажатием кнопки КОВ. Другой контакт АТВ2 замкнет цепь указа-
тельного реле.
300
Проверка срабатывания исполнительного реле производится за-
корачиванием зажимов температурного реле (зажимов 4 и 5 реле
РТ-230у). При этом должен включиться вентилятор.
Для проверки целости цепей терморезистора следует включить в
рассечку провода, идущего от терморезистора, миллиамперметр
(авометр) и убедиться в наличии тока в этой цепи. В зависимости
от характеристики терморезистора и температуры его нагрева при
замере ток может изменяться в пределах от единиц до сотен мик-
роампер. Поэтому миллиамперметр сначала включают на 1 ма и,
если стрелка не отклонится — на 0,2 ма. Проверка производится
при разобранной схеме агрегата с соблюдением правил безопас-
ности.
Обычно на подстанции устанавливается одно (для первой схе-
мы) или два (для второй схемы) температурных реле РТ-230у, к
которым параллельно подключаются терморезисторы, вмонтирован-
ные в охладители всех установленных на подстанции выпрямите-
лей, поэтому для обеспечения безопасности производства работ не-
обходимо, чтобы была возможность отключить цепи, идущие от
терморезисторов агрегата, отключаемого для ремонта от реле
РТ-230у, т. е. обезопасить работающих от возможного попадания
напряжения со стороны оставшихся в работе агрегатов в случае
пробоя изоляции. Для этого, как правило, цепи, идущие от термо-
резисторов, заводятся через контакты КСА, устанавливаемые у ка-
тодных разъединителей агрегата.
Существуют схемы управления вентиляторами кремниевых вы-
прямителей с одним токовым датчиком, без аппаратуры АТВ. В этих
схемах предусмотрено, что после каждого автоматического включе-
ния вентиляторов от токовых датчиков, повторное их отключение
производится принудительно, от кнопки. Уставки по току и времени
у этих схем такие же, как и у первых схем с аппаратурой АТВ.
В качестве токовых датчиков в этих схемах, как правило, при-
меняются реле РМТ-2.
$ 41. АВТОМАТИКА ЛИНЕЙНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ 600 в
Схема управления и автоматики линейного выключателя преду-
сматривает включение и отключение с местного управления и теле-
управления;
АПВ выключателя при автоматическом его отключении с опре-
деленной выдержкой времени;
многократность АПВ при перегрузках и блокировку АПВ в слу-
чае короткого замыкания на линии;
подачу сигналов об изменении положения или состояния выклю-
чателя;
возможность ручного и дистанционного перевода питания линей-
ного кабеля через запасной выключатель;
11 И. А. Маринов
301
2	4 4а 46 6 8 10 12 14	16	18 20 22 24
Наименование аппаратов	Трансфор- матор понижаю- щий	Катуш- ка в кто чения	Магнии пускам. Оключ.	Реле блоки ровки	Реле включи ния	Реле от ключе- ния	Магнитный пускатель отключен	Реле;'- повто ри- тель	Кшпуш ка от- ключе- ния
Тип и техничес- кие данные	ТП6-50 220/35		ПМЕ- -211	РП-25	ПЗ-21	РП-25	ЛМ6-211	РП-25	
Коричелтво за- аеистоованных контактов		43	23	43,1 р	43,2р	23,1р	23	З3,2р	4р
В каких цепях они задействованы		40,12,17, 67	5,6	8Л29, 53,47	2,4,46, 8,31,65	20,21,31	19,24	53.69Д 89,91	7,25,32 45,65
Схема управления ПЗШ
1МЛА А^ПЗШ
ЧМПВ
1МПС
ОвЗ
"1Г"
пвг
‘М\Л8Г
РКН\
59
ЗОН
ВМП
лез
-----|Г~
?п. |wi
+45°~45
ТУ\_ W9
57
%пв
блв
М'
61
63
\ВЗ ЦлВЗ^ПВГ
\ВГ I
В схему
запасного
Выключателя
65
Световая
сигнализация
МСа лир
*ф££67 6¥ 7!
РВ
ВВ
7
ЛО
<±Р6А
МСб
лв. ,
С) С) С)
(К)
ЛН
(3)
Рис. 212. Схема управления и автоматики



т
невозможность управления переключателем запасной шины
(ПЗШ) при включенном положении выключателя;
непрерывный контроль наличия напряжения на питающем кабе-
ле 600 в.
На рис. 212 приведена схема управления и автоматики линейно-
го выключателя 600 в.
При включении линейного выключателя, как на местном управ-
лении (кнопкой КМВ), так и по телеуправлению (.контактами ВЛв
302
21 22 25 27 29 31 33 35 37 39 91 93 95	97 99 51 53 55
Телесигнализация Сигнализация НЛ
МТ2	1МНЛ
EgJ 73 75 77 79 81 83 qp 85 87
НЛ
>в
,нл
£
2МНЛ пнд\
сзрт”-
ЗВукоВая
сигнализация
89 91 93 95 97
&
£
C5J

линейного выключателя 600 в
и ОВ), замыкается цепь реле включения РВ, которое одним контак-
том подготовляет цепь магнитного пускателя МПВ, а другим — за-
мыкает цепь искателя коротких замыканий ИКЗ. При отсутствии
на линии короткого замыкания, реле ИКЗ замкнет свой контакт в
цепи магнитного пускателя МПВ и выключатель включится.
При оперативном отключении выключателя (кнопкой местного
управления КМО или по телеуправлению через контакты ВЛв и 00)
замыкается цепь реле отключения РО, которое своими контактами
замыкает цепь магнитного пускателя МПО и цепь реле БИВ, кото-
рое в дальнейшем удерживается на самоподпитке. Контакт реле
БПВ при этом размыкает цепь АПВ и выключатель блокируется.
При автоматическом отключении линейного выключателя от
реле РМТ (контакт РМ, цепь 18), цепь на реле БПВ не замыкается,
II*	303
а блок-контакты выключателя замкнут цепь ИКЗ и реле РБА. Кон-
такты реле РБА и, при отсутствии короткого замыкания на линии»
реле ИКЗ произведут автоматическое повторное включение выклю-
чателя.
При первом включении выключателя контакт реле РБ замкнет
цепь реле Ртапв, которое будет удерживаться на самоподпитке до
размыкания контакта реле РБА (цепь 32). Если выключатель по-
вторно отключится за время, меньшее времени размыкания контакта
РБА, то реле Piahb, остается включенным и своими контактами
замыкает цепь реле БПВ (цепь 23) и реле ВПВ (цепь 39). Реле
ВПВ включает реле повторитель ПВПВ, которое своим контактом
размыкает цепь реле БПВ, т. е. дает возможность АПВ выключате-
ля. В случае, если выключатель еще раз отключится за время, мень-
шее времени размыкания контакта РБА, замкнется цепь реле
Рпапв (по цепи 33), которое станет на 'самоподпитку и своим
контактом поставит под ток реле БПВ и выключатель блоки-
руется.
Если выключатель при первом или втором АПВ удержится во
включенном положении дольше времени размыкания контактов ре-
ле РБА, схема приходит в исходное состояние. При дальнейших от-
ключениях описанный цикл повторяется.
При отключении выключателя от токовременной защиты (ТВЗ
или ИТВЗ) срабатывает реле РО, что вызывает блокировку выклю-
чателя (как при оперативном отключении). Но одновременно по
цепи 43 замыкается цепь реле ВПВ, а затем по цепи 45 — реле
ПВПВ и с выдержкой времени указанных реле выключатель дебло-
кируется и включается. При срабатывании реле ПВПВ замыкается
цепь реле РОП (цепь 47), которое становится на самоподпитку
и по цепи 41 вновь включает реле ВПВ.. Если выключатель повтор-
но отключится пока идет набор времени реле ВПВ, то контакт реле
РОП по цепи 35 включает реле Рцапв и выключатель блокируется.
Если выключатель не отключился, то контакт реле ВПВ по цепи
40—45 шунтирует реле РОП и схема приходит в исходное со-
стояние.
Реле РКН обеспечивает невозможность ложного включения от-
ключенного выключателя после кратковременного исчезновения
напряжения питания схемы управления выключателем. При крат-
ковременном исчезновении напряжения в схеме управления выклю-
чателем реле БПВ отпадает и его контакт в цепи 7 замыкается и
дает возможность АПВ выключателя, но при исчезновении напря-
жения в схеме управления отпадает реле РКН и контакт РКН в
цепи 7 разомкнется. Реле РКН включается только при включении
выключателя, после чего становится на самоподпитку.
Во избежание неправильных действий при операциях с пере-
ключателем запасной шины (ПЗШ), размыкающие блок-контакты
выключателя данной линии и запасного выключателя вводятся в
цепь управления приводом переключателя ПЗШ. Управлять пере-
ключателем можно лишь при условии, что оба выключателя от-
ключены.
304
$ 42. СХЕМЫ ЗВУКОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
И ЗАПУСКА ТЕЛЕСИГНАЛИЗАЦИИ
О каждом изменении состояния или положения управляемых
объектов дежурному подается звуковой сигнал, который может
быть отключен (заквитирован) независимо от того, осталась неис-
правность или ликвидирована. Отключение звукового сигнала осу-
ществляется, как правило, общей кнопкой.
При применении контактных систем телемеханики звуковая сиг-
нализация может являться датчиком запуска телемеханики.
Рис. 213. Схема звуковой сигнализации и запуска ТУ с контактами безразрывного
переключения:
РЗСТХ, РЗСТг — ръле звукового сигнала и запуска ТС и их контакты, РПА — контакты реле
положения, РКН — контакты реле контроля напряжения, РНА — контакты реле неисправностей
Наибольшее распространение получили три схемы звуковой сиг-
нализации:
1. Схема на реле, имеющих контакты безразрывного переключе-
ния РПН, РКН (см. рис. 213).
Все сигнальные реле имеют по два контакта — замыкающий и
размыкающий, соединенные последовательно и отрегулированные
таким образом, что при срабатывании реле оба контакта оказыва-
ются кратковременно замкнутыми. Все эти парные контакты под-
ключаются параллельно к сигнальным реле РЗСТ (реле звукового
сигнала или запуска ТС).
В момент, когда оба контакта сигнальных реле замкнуты, реле
звукового сигнала срабатывает и остается во включенном состоя-
нии через собственный контакт. Контакты реле РЗСТ замыкают
цепь звонка или дают запуск устройства телемеханики.
Отключение реле РЗСТ осуществляется либо разрывом цепи
вручную кнопкой квитирования звукового сигнала КДЗС, либо кон-
тактами реле отмены телеуправления СБТУ.
Для повышения надежности срабатывания реле РЗСТ парал-
лельно их катушкам включают конденсаторы, которые при импуль-
сах тока от объектных реле заряжаются, а затем разряжаются на
305
катушки реле РЗСТ. Схема может работать на переменном и посто-
янном токе в зависимости от типа реле.
2. Схема на реле с нормальными контактными группами (рис.
Сигнальные реле имеют по два контакта — замыкающий и раз-
мыкающий, соединенные между собой параллельно. Все парные
Рис. 214. Схема зву-
ковой сигнализации с
нормальными кон-
тактными группами:
РК — контакты реле,
сигнализирующих о со-
стоянии положения конт-
ролируемых аппаратов
контакты соединены последовательно и че-
рез самоподпитывающий контакт реле РЗ
удерживают под током реле РЗ. При сра-
батывании какого-либо сигнального реле
кратковременно размыкается цепь питания
реле РЗ, которое, обесточившись, размы-
кает свой самоподпитывающий контакт и
размыкающим контактом включает звуко-
вой сигнал. Для прекращения звукового сиг-
нала кнопкой Д шунтируется самоподпиты-
вающий контакт и реле РЗ срабатывает.
Так как при нарушении цепи звонок не кви-
тируется для контроля и уменьшения лиш-
них запусков при ревизии какого-либо объ-
екта, все сигнальные контакты каждого
объекта шунтируются одной кнопкой (вы-
ключателем).
3. Схема сигнализации со специальным
реле импульсной сигнализации РИС.
В этой схеме используется по одному
контакту сигнальных реле. Контакты всех
реле последовательно со своими резистора-
ми присоединяются параллельно к входу
реле РИС. РИС реагирует на изменение то-
ка в цепи при срабатывании контакта любо-
го сигнального реле. Реле РИС поляризо-
ванное, т. е. оно реагирует только на увели-
чение (или уменьшение) тока реле, поэтому
для получения сигнала о ликвидации неис-
правности приходится ставить второй комп-
лект схемы сигнализации.
Кроме схем с общим квитированием, на
особо ответственных объектах применяют
схему с индивидуальным квитированием
(например схема НЛ). Эта схема фиксиру-
ет какое-то состояние объекта, при измене-
нии которого она подает звуковой сигнал.
При отключении звукового сигнала схема
фиксирует новое состояние объекта и при его изменении снова по-
дает звуковой сигнал.
На тяговых подстанциях обычно применяются две системы сиг-
нализации— с общим и индивидуальным квитированием. Примене-
ние двух систем позволяет вести контроль за их исправным состоя-
306
нием, так как реле контроля первой сигнализации воздействует на
вторую и, наоборот, т. е. при выходе из строя одной сигнализации,
вторая сигнализация будет подавать звуковой сигнал без квити-
рования до восстановления схемы первой сигнализации.
§ 43. ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЕ И ТЕЛЕСИГНАЛИЗАЦИЯ
При управлении на расстоянии оператор должен получать ин-
формацию о состоянии объектов, передавать команды на объекты и
получать ответы об их исполнении.
Приказ или сообщение должны быть преобразованы в какую-
либо физическую величину, которую можно передать по линиям
связи.
В телемеханике тяго-вых подстанций для передачи приказа и
получения сообщения используются электрический импульс или се-
рия электрических импульсов, которые передаются по проводам
или по радиоканалу связи. В настоящее время в основном приме-
няются проводные каналы связи.
Место, где находится оператор (диспетчер), называется диспет-
черским пунктом (ДП), а место, где расположены объекты управ-
ления,— контролируемым пунктом (КП). Импульсы, проходящие
в линии связи, называются сигналами. Сигналы, идущие от ДП к
КП, называются приказом, а сигналы, идущие от КП и ДП, — со-
общением.
Различают три способа управления на расстоянии: местное, дис-
танционное, телеуправление. На тяговых подстанциях применяются
все три способа управления.
Местное управление характеризуется тем, что каждый
приказ или сообщение передаются по своему проводу связи. При
этом применяется одноимпульсный код. Мощность сигнала должна
быть достаточной для непосредственного управления объектами.
В связи с этим сечение проводов линий связи должно быть доста-
точным для тока, требующегося для непосредственного управления
объектом.
Местное управление применяется, когда расстояние между мес-
том, откуда управляют, и объектами управления исчисляется не-
сколькими метрами. Применять местное управление на большие
расстояния экономически невыгодно из-за большого количества
проводов большого сечения. Но местное управление является со-
ставной частью других способов управления, так как непосредствен-
ное управление объектами осуществляется и при других способах,
через провода местного управления.
Дистанционное управление также требует для каждо-
го приказа или сообщения отдельного провода, но мощность сигна-
ла может быть небольшой, достаточной для компенсации потерь в
линии связи и приведения в действие промежуточного аппарата
(реле), установленного в приемном устройстве на КП. Приемное
307
устройство принимает приказ и передает его по системе местного
управления непосредственно к управляемым объектам.
Дистанционное управление применяется в случае расположения
ДП и КП в одном здании, но в разных помещениях, когда расстоя-
ние между ними исчисляется десятками метров. Применение дис-
танционного управления на большие расстояния также экономиче-
ски не выгодно из-за большого количества проводов связи и возни-
кающих технических трудностей, вызываемых появлением помех в
длинных линиях, порой соизмеримых по величине с рабочими сиг-
налами.
Телеуправление характеризуется тем, что количество про-
водов в линии связи меньше количества объектов управления.
Уменьшение числа проводов в линии связи достигается различными
методами, как, например: разделением каналов связи, приданием
импульсам характерных отличительных свойств.
Процесс преобразования приказа или сообщения в сигналы на-
зывается кодированием. В зависимости от того, сколькими импуль-
сами выражается приказ, различают одно- и многоимпульсные
коды.
Телеуправление применяется на больших расстояниях. При ис-
пользовании проводной линии связи, дальность телеуправления
достигает 20 км. При использовании линейных усилителей или ра-
диорелейных линий связи это расстояние можно значительно уве-
личить.
Для создания возможности передачи по одной линии связи не-
скольких сигналов, ее делят на каналы связи.
Элементарным каналом связи является отдельный провод при
многопроводной линии связи или интервал времени, отведенный для
передачи сигнала.
Применяются несколько способов различения сигналов, напри-
мер: придание импульсам характерных признаков, пространственное
разделение каналов связи, разделение каналов связи по времени.
Различие сигналов при передаче одним импульсом можно осу-
ществить путем посылки импульсов разной амплитуды, полярности,
частоты, длительности и т. д. Возможно сочетание различных приз-
наков между собой.
Однако схемы телеуправления, работа которых основана на раз-
личии сигналов по характерным импульсным признакам, практи-
чески не применяются, так .как число возможных различающих
признаков невелико, а схемное решение при сочетании различных
признаков усложняется. Кроме того, в линии связи происходит за-
тухание импульсов и возможны различные помехи.
На рис. 215 показан принцип работы схемы телеуправления с
различением сигналов по импульсным признакам.
При нажатии на ключ /СУ2 батарея подключается к линии свя-
зи и с ДП на КП посылается импульс положительной полярности
/, ограниченный сопротивлением R. На КП срабатывает реле Р2
и своим замыкающим контактом Р2 через размыкающий .контакт
Р4 произведет включение объекта № 2.
308
При замыкании ключа КУ а к линии связи подключается та же
батарея, но без сопротивления R. В линию пойдет импульс той же
полярности, но с большей амплитудой 3. В этом случае на КП
сработают два реле Р2 и Р4. Замыкающие контакты этих реле замк-
нут цепь на включение объекта № 4, а размыкающий контакт Pi
в цепи объекта Л® 2 разомкнет эту цепь и, хотя контакт Р% замкнет-
ся, объект № 2 не включится.
Рис. 215. Способ различения сигналов по импульсным признакам:
а — схема, б — диаграмма
Реле Р1 и РЗ в обоих случаях не сработают, так как диод, уста-
новленный в цепи этих реле, не пропустит импульсы положитель-
ной полярности. Реле Р1 и РЗ сработают при замыкании соответ-
ствующих ключей КУ1 и КУз по тому же принципу, что и реле Р2
и Р4, но при этом в линию будут посланы импульсы отрицательной
полярности. В рассмотренной схеме применены два импульсных
признака: полярный и амплитудный.
Для управления по способу пространственного разделения кана-
лов связи применяется линия связи из нескольких проводов и мно-
гоимпульсный код сигнала. Сигнал различается сочетанием им-
пульсов в -многопроводной линии связи.
На рис. 216 показана схема с четырьмя проводами линии связи,
по которым можно передать семь различных команд. Для получе-
ния определенной команды ключи управления подключают к источ-
нику питания различное количество проводов линии связи и по
каждой подключенной линии посылается импульс.
Для включения объекта № 1 замыкают ключ КУ\, посылая им-
пульс по проводу (каналу) Л® 1. На КП сработает реле Р1, кото-
рое своим замыкающим контактом Р\ через размыкающие контак-
ты Р2 и Рз включит объект № 1. Таким же образом включаются
объекты № 2 и 3 при замыкании соответствующих ключей.
Для включения объекта № 4 надо замкнуть уже два ключа:
КУ\ и КУ2, т. е. послать импульсы по двум проводам (каналам)
309
№ 1 и 2. Замыкающие контакты Pi и Рг через размыкающий кон-
такт Р3 включат объект № 4.
Таким же образом происходит включение объектов № 5 и 6.
Для включения объекта № 7 надо замкнуть уже все три ключа:
ЛУ1, ЛУ2 и КУз, т. е. послать импульсы по трем проводам. При этом
сработают все три реле (Pl, Р2 и РЗ) и замкнут свои контакты.
Рис. 216. Способ пространственного разделения каналов связи:
а — диаграмма, б — схема
На ДП обычно собирается специальная схема из ключей, кото-
рая позволяет подключить различное число линий к источнику пи-
тания нажатием одного ключа управления. Способ пространствен-
ного разделения каналов связи применяется редко, так как требует-
ся многопроводная линия связи, что ведет к удорожанию
устройства.
Для сокращения количества проводов в линии связи можно объ-
единить пространственное разделение каналов связи с различны-
ми импульсными признаками. Обычно пространственное разделе-
ние каналов связи сочетается с разделением каналов связи по вре-
мени. Это сочетание снижает количество проводов линии связи до
трех, реже, четырех проводов.
Способ разделения каналов связи по времени получил наиболь-
шее применение, так как позволяет по двум проводам линии связи
передать большое количество сигналов. В этом случае канал связи
определяется отрезком времени. Для передачи приказа или сооб-
щения отводится определенный, постоянный для всех сигналов, от-
резок времени Т (рис. 217), который разбивается на элементарные
отрезки А/. Длительность импульса должна быть меньше отрезка
времени АЛ
Каждый приказ или сообщение различается по месту располо-
жения импульсов в пределах отрезка Г и по количеству импульсов.
Аппараты, производящие распределение импульсов, называются
310
распределителями. Работа их сводится к тому, что они поочередно
подключают органы управления и управляемые объекты к линии
связи и, если в этот момент ключ управления или контакт реле за-
пуска сигнала будут замкнуты, по цепи будет послан импульс, т. е.
будет передан приказ или сообщение.
Для правильной четкой работы необходимо, чтобы распредели-
тели, находящиеся на ДП и Л77, работали синхронно и синфазно.
Рис. 217. Диаграмма разделения каналов связи по времени
Рис. 218. Блочная функциональная схема телеуправления
Это достигается созданием зависимости работы одного распредели-
теля от другого или устройством контроля за их работой. Приме-
ром аппаратного распределителя может служить шаговый искатель.
Недостатком разделения каналов связи по времени является
длительность передачи (чем больше приказов и сообщений, тем
больше времени Т). Для уменьшения времени передачи всех сигна-
лов в схемах телеуправления и телесигнализации применяют соче-
тание способов пространственного разделения каналов связи с раз-
делением их по -времени и с приданием импульсам характерных
признаков.
Рассмотрим блочную (функциональную) схему телеуправления
(рис. 218).
Устройство телеуправления состоит из двух полукомплектов:
диспетчерского ДП и подстанционного КП.
Для передачи приказа на КП оператор (диспетчер) использует
вводное (пусковое) устройство ВУ.
зи
С помощью вводного устройства приказ передается в распреде-
литель, который распределяет импульс по времени (шаговый рас-
пределитель, или ШР).
Для работы шагового распределителя необходим генератор им-
пульсов ГИ, под воздействием которого осуществляется переход
щетки с ламели на ламель у шагового искателя или поочередное
перемагничивание ферритовых элементов бесконтактного распреде-
лителя. Эти импульсы называются тактовыми, или импульсами
движения. Генератор импульсов в релейно-контактной системе те-
леуправления запускается оператором на время передачи приказа,
а в бесконтактной системе работает непрерывно.
Приказ, посланный оператором и распределенный по времени
распределителем, попадает в устройство, которое преобразует его
в электрические импульсы определенной формы и длительности,
удобные для передачи по линии связи, т. е. зашифрует (закодиру-
ет) приказ оператора. Этот узел называется шифрующим устрой-
ством ШУ. Зашифрованный приказ (код) принимается и передает-
ся в линию связи линейным устройством ЛУ.
В некоторых установках телеуправления линейное устройство
воспринимает и передает импульсы от генератора импульсов, кото-
рые служат для управления распределителем на КП.
Линия связи между ДП и КП может иметь два, три или четыре
провода связи.
В подстанционном полукомплекте также имеются линейное уст-
ройство ЛУ и шаговый распределитель ШР, которые выполняют
те же функции, что и в диспетчерском полукомплекте. Распредели-
тель подстанционного полукомплекта работает либо от импульсов
движения, полученных с ДП (как на нашей схеме), либо от своего
генератора импульсов.
Полученные с ДП закодированные импульсы поступают после
распределителя в устройство, которое преобразует код в приказ.
Это устройство называется дешифрующим устройством ДШУ. Рас-
шифрованные импульсы поступают на выходное исполнительное
устройство ИУ. Одновременно контрольное устройство КУ произво-
дит проверку правильности полученного линейным устройством сиг-
нала и, если сигнал передан правильно, передает в исполнительное
устройство импульс разрешения исполнения.
Выходное исполнительное устройство осуществляет управление
объектом по цепям местного управления.
Передача сообщения с КП на ДП происходит аналогичным об-
разом.
В системах телеуправления и телесигнализации могут приме-
няться как общие, так и отдельные распределители для передачи
приказа и для приема сообщения. Для упрощения схемы контроля
принято все приказы передавать одинаковым постоянным количе-
ством импульсов. Обычно приказы передают тремя импульсами.
Первый импульс определяет род операции — включение или от-
ключение— и выдается на первом или втором элементе (ламели),
распределителя.
312
Второй импульс определяет номер управляемого объекта. Этот
импульс выдается каким-либо элементом распределителя, начиная
с третьего до предпоследнего, в зависимости от номера управляемо-
го объекта.
Третий импульс — разрешение исполнения — выдается послед-
ним элементом распределителя. Схема контроля считает количество
импульсов и проверяет местоположение первого и последнего им-
пульсов. При применении других кодов число импульсов может
быть иным, но количество их в приказах всегда постоянно.
Сообщение с КП на ДП может быть передано различным чис-
лом импульсов, так как эта операция менее ответственна и в случае
получения ложного сообщения его можно проверить повторным за-
просом с ДП. В ответственных схемах число импульсов в сообще-
нии тоже всегда постоянное.
Телеуправление и телесигнализация (ТУ и ТС) могут быть вы-
полнены как на релейно-контактных, так и на бесконтактных эле-
ментах.
Устройства телемеханики, построенные на релейно-контактных
элементах, работают во время передачи приказа или сообщения,
так как реле рассчитаны на ограниченное число срабатывания.
Так как устройства ТУ и ТС, построенные на релейно-контакт-
ных элементах, работают эпизодически, то и контроль состояния
объектов тоже производится эпизодически и, в случае неисправно-
сти схемы запуска, оператор не получит сигнала изменения.
Устройства телемеханики, построенные на бесконтактных эле-
ментах, работают непрерывно (циклически) и схема запуска на КП
не нужна. Непрерывная работа устройства телемеханики обеспечи-
вает непрерывный контроль положения и состояния контролируе-
мых объектов. Обычно выходные элементы этих устройств релейно-
контактные, но они работают только при передаче приказа или из-
менении положения или состояния объекта.
Запуск ТУ на диспетчерском пункте осуществляется вводным
устройством. На контролируемом пункте существует схема запус-
ка, которая запускает распределитель КП в случае изменения со-
стояния или положения контролируемого объекта.
Вводное устройство на ДП представляет собой набор ключей
или кнопок, контакты которых включаются во входные цепи распре-
делителя. На КП схема запуска состоит из сигнальных блок-кон-
тактов управляемых и контролируемых объектов.
На панели управления на ДП (рис. 219) обычно имеется мнемо-
ническая схема. Ключи управления и сигнальные лампы размеща-
ются на панели там, где расположен управляемый объект на мне-
мосхеме. Такая конструкция пульта управления позволяет легко
ориентироваться при передаче приказа и получении сообщения.
Применение бесконтактных схем телеуправления и телесигнали-
зации стало возможным с появлением полупроводниковых прибо-
ров и магнитных элементов с сердечниками из феррита или пермал-
лоя, обладающих прямоугольной петлей гистерезиса. Срок службы
313
этих элементов большой, они обладают малыми габаритами и по-
требляют небольшую мощность.
Для примера рассмотрим в общем виде контактную систему те-
лемеханики УТБ-3 и бескон-
Рис. 219. Пульт телеуправления на
ДП с мнемосхемой, ключами управ-
ления и сигнальными лампами
тактную систему телемеханики
«Радиус».
Особенностью этих систем
телемеханики является нали-
чие укороченного распредели-
теля. С каждой ячейки распре-
делителя передаются сигналы
не на один, а на несколько вы-
ходных элементов, поочередно»
для чего в устройстве имеются
специальные блоки, подклю-
чающие поочередно выходные
элементы к ячейкам распреде-
лителя. К каждой ячейке рас-
пределителя поочередно под-
ключаются: в УТБ — до 8 групп,
а в «Радиусе» — до 3 групп вы-
ходных элементов. Укорочен-
ный распределитель для кон-
тактных систем дает ускорение
работы (можно передать на
весь цикл сигнализации, а толь-
ко ту часть, где произошло из-
менение), а для бесконтакт-
ных— более устойчивую рабо-
ту распределителя.
Обе системы блочные. За
счет укороченного распредели-
теля и принятого блочного
принципа возможно, без нару-
шения структуры схемы, толь-
ко за счет уменьшения коли-
чества блоков выходных эле-
ментов распределителя изме-
нять емкость устройства.
Система УТБ-3 Ленинград-
ского завода «Электропульт»
выпускается нескольких моди-
фикаций различной емкости.
Максимальная емкость устрой-
ства: 40 объектов управления
(ТУ), 80 объектов сигнализации (ТС) и 20 объектов измерения
(ТИ). Продолжительность телесигнализации по всем блокам при
общем запросе достигает 25—35 сек.
При нормальной работе устройства изменение состояния или
314
положения объекта вызывает запуск устройства и опрос только того
блока, где находится объект, при этом остальные блоки сохраняют
прежнюю сигнализацию. За счет этого, время передачи одного из-
менения сигнала сокращается до 2,5—3,5 сек. Передача команды
осуществляется также одним блоком и занимает промежуток вре-
мени в 2,5 сек.
Управление и сигнализация осуществляется по одной паре про-
водов при напряжении питания устройства и линейного блока 60 в
постоянного тока.
В работе устройства используется временной принцип разделе-
ния сигналов. Цикл передачи состоит из одинакового числа им-
пульсов различной длительности. Для синхронной работы распреде-
лителей передаются тактовые импульсы, которые воспринимаются
на приемной стороне и синхронно передвигают распределитель. Ра-
бочие импульсы имеют большую длительность. При приходе рабо-
чего импульса срабатывает временной дешифратор, который вклю-
чает соответствующее реле управления или сигнализации. При ис-
пользовании временного принципа разделения сигналов, время
цикла зависит от количества рабочих импульсов: чем больше им-
пульсов, тем больше времени занимает цикл.
Обычно на подстанции объекты управления находятся во вклю-
ченном положении, поэтому для ускорения цикла передачи рабо-
чим импульсом фиксируется отключенное положение объекта.
В устройстве выдержан принцип преимущества передачи сиг-
нала перед передачей приказа. Если во время передачи команды
произошло изменение состояния или положения объектов на под-
станции, то команда не исполняется, а по линии происходит переда-
ча сообщения. После окончания передачи сообщения (сигнала) ко-
манду следует повторить.
Устройство УТБ-3 является современным релейно-контактным
устройством телемеханики, способным конкурировать с бесконтакт-
ными устройствами, так как имеет сокращенное время передачи со-
общений. Обслуживание контактных устройств телемеханики про-
ще и требует меньшего количества сложной измерительной аппа-
ратуры.
Бесконтактная система телемеханики типа «Радиус» собрана на
феррит-транзисторных элементах. Устройство телемеханики «Ради-
ус» имеет несколько модификаций различной емкости. Максималь-
ная емкость устройства: 45 объектов управления, 60 объектов сигна-
лизации и 5 объектов измерения. Сигналы ТУ, ТС и ТИ передаются
одновременно по одной паре проводов. Продолжительность переда-
чи сигнализации по всем трем группам составляет 3 сек, продол-
жительность передачи команды управления 1,2 сек. Одновремен-
но с ТУ и ТС могут передаваться до пяти непрерывных телеизме-
рений.
Передача команд управления происходит по время-импульсному
признаку разделения сигналов. Передача сигнализации осуществ-
ляется по простому распределительному признаку разделения сиг-
налов.
315
Устройство телемеханики «Радиус» — циклическое, т. е. рас-
пределители работают непрерывно. Ведущим является распредели-
тель диспетчерского пункта ДП, .который запускается генератором
с частотой 37 гц. Импульсы ДП и КП (контролируемого пункта)
сдвинуты относительно друг друга и перевернуты на 180°. Таким
образом в линии, не мешая друг другу, одновременно проходят им-
пульсы командной и сигнальной серии.
На рис. 220 приведена блочная схема устройства «Радиус».
Рис. 220. Блочная схема устройства ТМ «Радиус»:
ДП— диспетчерский пункт, КП — контролируемый пункт, ЦС, ЦУ— цепи сигнализации,
управления, ЛУ — линейный узел, PC, РУ — реле сигнализации, управления, СНП — схема
наличия информации, ВЭС, ВЭУ — выходные элементы сигнализации управления, 3 — за-
щита, ГрПК, ГрПС — групповой прием команд, сигнализации, СПдК, СПдС, СПдСИ,
СПдТ, СПдТИ— схема передачи команд, сигналов, синхроимпульса, тактов, тслеинформа-
ции, СПрК, СПрС, СПрСИ, СПрТ, СПрТИ — схема приема команд, сигнала, синхроимпуль-
са, тактов, телеизмерения, Р — распределитель, ФТ — формирователь тактов, ПС — пере-
счетная схема, Г — генератор. АЗ — авюматический запуск, СЗ — схема запуска, ГрВК,
ГрВС — групповой выбор команд сигнализации. ПНТ — преобразователь напряжения, ВИП —
время — импульсный преобразователь. ДС, ДГИ —датчик сигнализации, телеизмерения,
КУ — ключи управления, ВПТ — выходной прибор телеизмерения
Ведущий генератор ДП посылает в линию тактовые импульсы
длительностью 1,5 мсек, которые синхронизируют генератор КП,
Синфазность работы распределителей достигается за счет посылки
с ДП в конце цикла распределителя синхроимпульса (длитель-
ностью 24 мсек), .который запускает распределитель КП.
Передача команды осуществляется четырьмя импульсами, дли-
тельность которых вдвое превышает длительность тактовых импуль-
сов (6 мсек). Импульсы команды воспринимаются временным де-
шифратором и вызывают срабатывание соответствующих выходных
реле.
Передача сигнализации определяется наличием импульсов в дан-
ном цикле, которые через дешифратор воздействуют на выходные
сигнальные реле. Все три группы сигнальных импульсов передают-
ся последовательно.
Бло-к телеизмерения ТИ посылает в линию импульсы по длитель-
ности меньше импульсов сигнализации. Интервалы между импуль-
сами пропорциональны нагрузке контролируемого объекта. Прием-
316
яое устройство на ДП фиксирует время прихода импульсов ТИ
и преобразует интервалы между ними в ток прибора телеизме-
рения.
Устройство «Радиус» является примером бесконтактного цикли-
ческого устройства телемеханики общего назначения. Оно доста-
точно надежно в работе. Блочное построение устройства позволяет
упростить его ремонт, так как при наличии резервных блоков воз-
можно произвести простую замену неисправного блока в установке,
а ремонт его произвести в специально оборудованной лаборатории.
Ленинградский завод «Электропульт» выпускает также бескон-
тактные устройства телемеханики ТМЭ и ВРТФ.
Устройство ТМЭ построено на феррит-диодных элементах и по
принципу работы аналогично устройству «Радиус» за исключением
того, что в ТМЭ нет переключателя групп, каждая ячейка распре-
делителя воздействует на один выходной элемент, а синхронизация
распределителей осуществляется за счет того, что генераторами за-
пуска их является общая сеть переменного тока 50 гц. Особенностью
устройства ТМЭ является также отсутствие усилителей сигналов
в связи с чем мощность первичного сигнала должна быть достаточ-
ной для работы выходного элемента. Амплитуда линейных импуль-
сов достигает 80 в.
Устройство ВРТФ циклического действия, разделение сигна-
лов— частотное, что затрудняет его применение по цепям город-
ской телефоной линии.
ПрохМышленность выпускает бесконтактную систему телемехани-
ки дискретного действия ТМ-300. Это устройство собирается на
стандартных логических элементах. Максимальная емкость уст-
ройства для одного КП: 45 ТУ, 60 ТС и 5 ТИ. С одного ДП могут
управляться до 25 КП. Устройство построено на блочном принци-
пе и в зависимости от заказа может быть выпущено на различное
количество объектов управления. Это устройство может работать
в сочетании со счетно-решающими машинами.
Для повышения надежности работы подстанций без постоянного
оперативного персонала, управляемых по системам телемеханики,
желательно применение резервной системы телемеханики. В каче-
стве резервной системы может быть применена любая простейшая
система с минимальным количеством получаемых сигналов и пере-
даваемых приказов. В виде примера можно рассмотреть применяе-
мую в Москве систему (рис. 221), по которой на ДП можно полу-
чить один сигнал наличия напряжения на питающих кабелях 600 в
и передать одну команду на включение всех отключенных линейных
выключателей.
Система работает на принципе разделения полярности импуль-
сов сигнализации и управления. Питание схемы осуществляется на
ДП от сети 220 в через понизительный трансформатор 220/24 или
.220/36. Уровень напряжения выбирается в зависимости от сопротив-
ления линии связи. В качестве линии связи могут служить конт-
рольные жилы отрицательных кабелей с перемычкой, проложенной
по воздуху, специально проложенные провода, провод — земля, а
317
также линия связи основной системы телемеханики, переключаемая
на резервную систему при выходе из строя основной системы.
Система работает следующим образом: от источника питания
через выпрямительный мост выпрямленный ток определенной по-
лярности проходит через диод реле PC, по линии связи, через диод,
контакт реле НЛ и по второму проводу возвращается к источнику
питания. При наличии напряжения на питающих кабелях 600 в за-
мыкающие «контакты всех реле НЛ замкнуты и реле PC обтекается
током и через его замыкающий контакт горит лампочка, сигнализи-
Рис. 221. Одна из'схем резервной системы телемеханики («Робот»)
рующая о наличии напряжения на питающих кабелях 600 в. При
исчезновении напряжения на каком-либо питающем кабеле 600 в
происходит разрыв цепи и реле PC отпадает, гаснет лампа и зво-
нит звонок.
Для передачи команды необходимо нажать кнопку КУ и пере-
ключить полярность питания схемы переключателем полярности 77.
В этом случае встанет под ток реле РУ на контролируемом пункте
и замкнет цепь промежуточного реле ПРУ, установленного с целью
увеличения количества контактов. Реле ПРУ своими контактами
подает «команду на включение отключенных линейных выключате-
лей.
§ 44. ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЕ
Для измерения величин тока и напряжения на расстоянии (те-
леизмерение) измеряемые величины преобразуются к виду, удоб-
ному для передачи по линиям связи, причем должно быть сохране-
но соответствие изменений преобразованной величины изменениям
измеряемой величины.
По линиям связи наиболее удобно передавать постоянный ток и
318
напряжение, на которые не оказывают влияние индуктивность и ем-
кость линии связи.
На тяговых подстанциях обычно применяется телеизмерение на-
пряжения кабелей вводов 6—10 кв и тока нагрузки выпрямитель-
ных агрегатов со стороны переменного тока.
Для преобразования переменного тока и напряжения применя-
ются датчики тока ВПТ и датчики напряжения ВПН (выпрямитель-
ные преобразователи тока и напряжения).
Первичная обмотка датчика (рис. 222) присоединяется к вто-
ричной обмотке трансформатора тока ВПТ или трансформатора
напряжения ВПН. Вторичная обмотка трансформатора датчика
имеет средний вывод и вместе
с вентилями образует схему
двухполупериодного выпрям-
ления. При изменении тока
или напряжения в первичной
обмотке получается пропорцио-
нальное изменение этих вели-
чин на стороне выпрямленного
тока.
Измерительный прибор под-
ключается к стороне ВЫПрЯМ-	Рис. 222. Принципиальная схема дат-
ленного тока через провода ли-	чика телеизмерения тока типа ВПТ-2
нии связи. Для измерений ис-
пользуется специальный прибор, у которого полное отклонение
стрелки происходит при токе 1 ма.
Прибор, применяемый с датчиком, изготовляется со шкалой, не
имеющей градуировки. Шкала градуируется на месте в зависимо-
сти от измеряемой величины.
Трансформаторы преобразователей подобраны таким образом,
что при протекании в первичной обмотке трансформатора тока 5 а
(ВПТ) или при наличии на первичной обмотке напряжения 100 в
(ВПН) через прибор потечет ток, равный 1 ма.
В цепи датчика устанавливается переменное сопротивление, с
помощью которого можно регулировать сопротивление всей цепи,
компенсируя сопротивление линии.
Для сглаживания пульсации выпрямленного тока и резких толч-
ков измеряемой величины устанавливается фильтр RC.
Так как напряжение на кабелях вводов 6—10 кв в нормальных
условиях изменяется в небольших пределах, а снижение напряже-
ния на 40—50% от номинальной величины недопустимо и измере-
ние точного значения пониженного напряжения не имеет практиче-
ского значения, в датчиках напряжения ВПН предусмотрен дрос-
сель насыщения, позволяющий увеличить цену деления в конце
шкалы прибора за счет уменьшения ее в начале.
Телеизмерение может производиться как по отдельным линиям
связи, так и по линиям связи ТУ и ТС, если применяемое устройство
ТУ и ТС по своей конструкции предусматривает такую возмож-
ность.
319
Контрольные вопросы
1.	Какая аппаратура применяется в схемах автоматики и телемеханики?
2.	В каких случаях применяется АПВ, в каких случаях АВР у агрегатов?
3.	Какова схема автоматики линейного выключателя?
4.	Расскажите о назначении и принципе работы схем автоматики управле-
ния вентиляторами КВ.
5.	Какие системы телемеханики применяются на подстанциях и чем они от-
личаются друг от друга?
ГЛАВА IX
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ
И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
§ 45. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ
Тяговые подстанции должны быть построены и оборудованы в
соответствии с требованиями Правил устройства электроустано-
вок (ПУЭ). Правила устройства электроустановок содержат обя-
зательные требования по выбору оборудования и проверке его на
электрическую и механическую прочность по току короткого замы-
кания, выбору сечения кабелей, шин и проводов, размещению обо-
рудования, обеспечивающему безопасное его обслуживание и на-
дежную работу.
Эксплуатация тяговых подстанций должна производиться в со-
ответствии с Правилами технической эксплуатации электроустано-
вок потребителей и Правилами техники безопасности при эксплуа-
тации электроустановок потребителей, Правилами технической
эксплуатации троллейбуса (трамвая), Правилами пожарной безо-
пасности, а также действующими должностными инструкциями и
инструкциями по эксплуатации отдельных видов оборудования и
устройств, разработанными применительно к специфическим усло-
виям и особенностям работы тяговых подстанций трамвая и трол-
лейбуса.
Перечисленные выше правила и инструкции определяют режим
работы оборудования подстанций, сроки и технологию профилак-
тических, текущих и капитальных ремонтов, объем и нормы испыта-
ния электрооборудования, порядок производства оперативных пе-
реключений и насения дежурства, безопасность работы персонала.
На каждой тяговой подстанции должен быть комплект следую-
щей технической документации:
генеральный план участка подстанции с нанесением всех соору-
жений и подземных коммуникаций;
принципиальные и исполнительные схемы первичной и вторич-
ной коммутации всех присоединений;
технические акты на скрытые работы по строительной части под-
станции, по подземным сооружениям й коммуникациям;
паспортные карты или журнал с описью технических данных
оборудования, устройств защиты, заземления, измерительных при-
боров;
журнал ремонтов, в который систематически заносятся записи о
321
произведенных осмотрах, выявленных дефектах, ремонтах и испы-
таниях оборудования, сооружений и устройств.
Паспортный журнал может быть объединен с журналом ремон-
тов в общий паспортно-ремонтный журнал. Записи в журнале дол-
жны производиться своевременно и полностью отражать техничес-
кое состояние оборудования на каждый данный момент.
Профилактические и капитальные ремонты оборудования, а так-
же его испытания производят в соответствии с утвержденными пла-
нами. Периодичность ремонтов устанавливается в соответствии с
требованиями Правил технической эксплуатации, заводских инст-
рукций и местных условий эксплуатации.
Организация эксплуатации и производства ремонтов, а также
административно-техническое руководство тяговыми подстациями
определяются в основном количеством тяговых подстанций и техни-
ческой их оснащенностью.
Оперативное руководство эксплуатацией тяговых подстанций
в крупных городах осуществляется электродиспетчерами, которые
отдают распоряжения оперативному персоналу подстанций о про-
изводстве оперативных переключений на присоединениях распре-
делительных устройств 6—10 кв и 600 в и разрешение на производ-
ство ремонтных работ на оборудовании и сооружениях, когда это
может отразиться на бесперебойности электроснабжения линии
трамвая и троллейбуса.
Списки лиц оперативного персонала электродиспетчерского от-
дела, имеющих право выдавать оперативные распоряжения и вести
оперативные переговоры, и списки оперативного персонала подстан-
ций, имеющего право производить переключения и вести оператив-
ные переговоры, должны подписываться руководящими лицами. Все
изменения в составе оперативного персонала должны немедленно
вноситься в эти списки.
В городах, где отсутствует электродиспетчерский отдел, право
выдачи оперативных распоряжений присваивается определенным
лицам административно-технического персонала подстанций.
В эксплуатацию подстанций'входят надзор и поддержание уста-
новленного режима работы оборудования, обеспечение бесперебой-
ного электропитания линий трамвая и троллейбуса, поддержание
чистоты’ и порядка в помещениях и на территории подстанции,
осмотр и ремонт оборудования, зданий и сооружений, устранение
неисправностей и повреждений, производство оперативных переклю-
чений.
По условиям эксплуатации подстанции делятся на подстанции с
постоянным присутствием персонала, на которых ведется кругло-
суточное дежурство дежурных электромонтеров, и подстанции без
постоянного присутствия персонала, обслуживание которых осуще-
ствляется оперативно-ремонтным персоналом, приезжающим на
подстанции для осмотра, производства ремонтов и оперативных пе-
реключений.
Оперативно-ремонтный персонал в отличие от ремонтного пер-
сонала имеет право производства оперативных переключений, до-
322
пуска бригад к работам, выполнения обязанностей производителя
работ.
Перечень лиц, имеющих оперативные права, с указанием их ква-
лификации, объема прав и по каким подстанциям им даны опера-
тивные права оформляются приказом за подписью ответственного
за электрохозяйство.
Основными обязанностями оперативного персонала являются:
наблюдение за работой подстанции и обеспечение нормального*
режима работы оборудования и нормального электроснабжения
линий трамвая и троллейбуса;
производство оперативных переключений и допуск к работам на
подстанции ремонтного и обслуживающего персонала энергохозяй-
ства и других организаций и контроль за выполнением ими правил
техники безопасности;
быстрое определение и ликвидация возникших на подстанции
аварий, неполадок и повреждений с соблюдением требований пра-
вил безопасности;
производство профилактических и текущих ревизий оборудова-
ния по плану или по заданию;
контроль за выполнением правил внутреннего распорядка и пра-
вил техники безопасности, противопожарных правил всеми, кто на-
ходится на территории или в помещении подстанции;
ведение необходимых записей в суточном отчете, оперативном
журнале и другие записи;
ведение наблюдения за работой вентиляции, освещения, отопле-
ния, за исправным состоянием защитных средств, инструмента, за-
пасных частей и инвентаря, за чистотой и порядком во всех поме-
щениях.
Каждый дежурный, придя на работу, должен принять дежурство*
от предыдущего дежурного, а после окончания работ сдать дежур-
ство следующему по графику дежурному.
Оперативный персонал, обслуживающий подстанции с постоян-
ным дежурством и выполняющий оперативные обязанности (дежур-
ные), не имеет права самостоятельно оставлять дежурство без пере-
дачи оперативных обязанностей следующему по графику дежурно-
му или специально назначенному лицу.
Оперативный персонал, обслуживающий подстанции без посто-
янного дежурства, имеет право переезда в течение своего рабочего
дня с одной обслуживаемой подстанции на другую, т. е. с одного ра-
бочего места на другое.
При одновременном нахождении на подстанции нескольких лиц.
оперативного персонала (два электромонтера, электромонтер и мас-
тер и т. д.) одно из них,-согласно графику или по назначению стар-
шего инженерно-технического работника, выполняет оперативные
обязанности. Лицо, выполняющее оперативные обязанности, ведет
оперативные переговоры, производит записи в оперативной доку-
ментации и выполняет оперативные переключения. Оперативный
персонал, находящийся на подстанции, но не выполняющий опера-
тивные обязанности, имеет право производить переключения толь-
323
ко по указанию и под руководством лица, выполняющего оператив-
ные обязанности.
При дежурстве на диспетчерском пункте нескольких лиц в сме-
ну, одпо из них является старшим дежурным, выполняющим опера-
тивные обязанности по всему диспетчерскому пункту, т. е. по всем
подстанциям, управляемым с данного диспетчерского пункта, и ему
в это время подчинен оперативный персонал, работающий в данную
смену на подстанциях, управляемых с этого РДП. По разрешению
старшего дежурного лица, оперативный персонал, находящийся на
управляемых подстанциях, может принять на себя выполнение опе-
ративных обязанностей по всей подстанции или по отдельному при-
соединению данной подстанции.
Кроме технической документации, на подстанциях имеется опе-
ративная документация, часть которой ведет мастер или вышестоя-
щее лицо, а часть — оперативный персонал.
В ведении мастера должна быть следующая документация:
журнал инструктажа и проверки знаний по технике безопаснос-
ти;
журнал учета и содержания защитных средств;
журнал измерения изоляции цепей собственных нужд;
месячные отчеты.
В ведении оперативного персонала должна быть следующая опе-
ративная документация:
оперативный (эксплуатационный) журнал для записи в хроноло-
гическОхМ порядке о приеме и сдаче смены, оперативные перегово-
ры, оперативные переключения и порядок их производств; измене-
ние режима работы оборудования, защиты, автоматики; допуск к
работе ремонтных бригад; выдача ключей; респоряжения руководя-
щего административно-технического персонала по оперативной ра-
боте; о неполадках, авариях и повреждениях оборудования и уст-
ройств подстанций и их ликвидации; о нахождении и состоянии за-
щитных средств и переносных заземлений и т. д.; бланки нарядов
на производство работ в электроустановках; бланки переключений;
суточная ведомость показаний контрольно-измерительных приборов
и счетчиков; журнал дефектов оборудования (при наличии большо-
го количества оборудования); журнал аккумуляторной батареи;
комплект инструкций по эксплуатации всей подстанции и отдельных
ее элементов; списки лиц, имеющих право единоличного осмотра в
электроустановках и право отдавать оперативные распоряжения.
Все записи в документации должны вестись по установленной
•форме чернилами (пастой) четко, аккуратно и кратко. Подтирки
в документации не допускаются. Форма и объем записей устанав-
ливается единой для всех подстанций.
Оперативную документацию периодически должен просматри-
вать вышестоящий административно-технический персонал.
Для качественного выполнения своих обязанностей оперативный
персонал должен иметь практические навыки по производству опе-
ративных переключений, по ликвидации возможных аварий и по-
вреждений и должен знать:
324
устройство и принцип работы оборудования и правила техни-
ческой эксплуатации и эксплуатационные инструкции;
электрические схемы подстанции;
правила безопасности, противопожарные правила, правила по-
дачи первой помощи;
должностные инструкции и уметь вести оперативные переговоры.
& 46. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
К работе на тяговых подстанциях допускаются лица, прошедшие
медицинское освидетельствование, не имеющие болезней и увечий,
мешающих производственной работе, прошедшие обучение безопас-
ным методам работы, приемам освобождения человека, попавшего
под напряжение, приемам искусственного дыхания и правилам ока-
зания помощи пострадавшим, успешно выдержавшие проверку зна-
ний квалификационной комиссией с присвоением определенной
квалификационной группы. Кроме того, обслуживающий персонал
должен хорошо знать правила тушения пожара в электроустанов-
ках.
Квалификационная группа подтверждается именным удостове-
рением, которое выдается каждому работнику и должно находиться
при нем во время работы.
Персонал, обслуживающий тяговые подстанции, подвергается
периодическим медицинским освидетельствованиям и проверкам
знаний правил техники безопасности и правил тушения пожара в
электроустановках с отметкой в именном удостоверении.
Дежурство оперативного персонала в зависимости от сложности
устройства, особенностей схемы, конструкции и других местных ус-
ловий может осуществляться одним или двумя лицами.
Квалификация старших дежурных и одиночных дежурных в ус-
тановках напряжением выше 1000 в должна быть не ниже груп-
пы IV, а в установках до 1000 в — не ниже группы III.
Дежурство одним лицом может осуществляться на автоматичес-
ких и полуавтоматических подстанциях, где все токоведущие части
напряжением 600 в и выше надежно ограждены в соответствии с
требованиями ПТБ и нет токоведущих частей указанного напряже-
ния, доступных случайному прикосновению, где выполнена блоки-
ровка разъединителей с выключателями, исключающая ошибочные
действия персонала.
Осмотр электроустановок, не имеющих частей, доступных слу-
чайному прикосновению, разрешается производить единолично без
наряда оперативному персоналу, обслуживающему эту установку
и имеющему квалификационную группу III, и административно-тех-
ническому персоналу имеющему квалификационную группу V (в
установках напряжением выше 1000 в) и IV (в установках напря-
жением до 1000 в) по списку, утвержденному главным инженером
энергохозяйства. При осмотре не разрешается производить какие-
325
либо работы, снимать ограждения или заходить за ограждения или
барьеры.
Оперативные переключения в РУ 6—10 кв производятся по блан-
кам переключения в устройствах, не оборудованных блокировкой
разъединителей с выключателями, а также при сложных переключе-
ниях, независимо от наличия блокировки, например, при переклю-
чениях секционных разъединителей, или при переключениях по од-
ному заданию на нескольких присоединениях.
Без бланков переключений производят операции в распредели-
тельных устройствах при наличии действующих блокировок, исклю-
чающих неправильные действия с разъединителями и заземляющи-
ми ножами в процессе всех операций; при установке и снятии
переносных заземлений с токоведущих частей и переключении
станционарных заземляющих ножей или операции по включению и
-отключению выключателя в распределительных устройствах, не обо-
рудованных блокировкой разъединителей с выключателями.
Оперативные переключения в РУ 600 в производят также без
бланков переключения, за исключением случаев, когда эти операции
входят в комплекс переключений, по которым составляется бланк
переключений, например, переключения на присоединениях преоб-
разовательных агрегатов.
Все переключения, как по бланкам, так и без бланков переклю-
чений записываются в оперативный журнал. Запись® журналео пе-
реключениях при ликвидации аварии может быть произведена пос-
ле выполнения переключений.
Оперативные переключения по бланку переключения выполняют-
ся, как правило, двумя лицами, из которых одно является контроли-
рующим, а второе — производящим операции.
Наложение и снятие переносных заземлений во всех случаях
должно производиться двумя лицами.
Все работы в действующих электроустановках в отношении мер
безопасности разделяются на четыре категории:
при полном снятии напряжения с установки;
при частичном снятии напряжения с установки;
без снятия напряжения с установки вблизи и на токоведущих
частях, находящихся под напряжением;
без снятия напряжения с установки вдали от токоведущих час-
тей, находящихся под напряжением.
Отнесение работы к той или иной категории определяется
Правилами техники безопасности.
Работы в электроустановках и на оборудовании напряжением
выше 1000 в допускаются при выполнении следующих условий:
на работы должно быть выдано разрешение уполномоченного на
это лица (наряд, устное или телефонное распоряжение);
работа должна производиться не менее чем двумя лицами;
должны быть выполнены технические и организационные меро-
приятия, обеспечивающие безопасность персонала.
В электроустановках напряжением до 1000 в работы, выполняе-
мые дежурным и оперативно-ремонтным персоналом по плану или
326
графику в порядке текущей эксплуатации, не требуют специального
разрешения. При этих работах не требуется наличия двух лиц.
Для подготовки рабочего места при работах с частичным или
полным снятием напряжения с установки должны быть выполнены
следующие технические мероприятия:
производство необходимых отключений и принятие мер, препят-
ствующих подаче напряжения к месту работы вследствие ошибочно-
го или самопроизвольного включения коммутационных аппаратов
(механический запор, снятие предохранителей и т. д.);
вывешивание плакатов и установка временных ограждений;
присоединение переносных заземлений к земле, проверка отсут-
ствия напряжения на токоведущих частях, на которые должно быть
наложено заземление;
наложение заземления (непосредственно после проверки отсут-
ствия напряжения)— включение заземляющих ножей или наложе-
ние переносного заземления.
Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопас-
ность работы в электроустановках, являются оформление работы
нарядом или устным распоряжением; оформление допусков к рабо-
те; надзор во время работы; оформление перерывов в работе, пере-
ходов на другое место работы и окончания работы.
К мероприятиям, обеспечивающим безопасность работ без сня-
тия напряжения вблизи и на токоведущих частях, находящихся под
напряжением, относятся безопасное расположение работающих лиц
по отношению к находящимся под напряжением токоведущим час-
тям; организация беспрерывного наблюдения за работающими; при-
менение основных и дополнительных изолирующих' защитных
средств.
Порядок и правила выполнения технических и организационных
мероприятий и требования, предъявляемые к производству работ в
зависимости от категории работ, подробно освещены в Правилах
техники безопасности.
При выполнении работ с частичным снятием напряжения на мес-
те производства работ должны быть отключены:
токоведущие части, на которых производятся работы;
токоведущие части, к которым при выполнении работы не исклю-
чено случайное прикосновение или приближение на расстояние ме-
нее 0,7 м для номинального напряжения до 15 кв включительно.
Если эти токоведущие части не могут быть отключены, то они долж-
ны быть ограждены и расстояние* между ограждениями и токоведу-
щими частями должно быть не менее 0,35 м.
Для защиты персонала при производстве работ на тяговых под-
станциях от поражения электрическим током применяются различ-
ные защитные средства.
К защитным средствам относятся такие изолирующие средст-
ва как шальтштанги, клещи, диеэлектрические перчатки, рукавицы,
боты и галоши, резиновые коврики и дорожки, изолирующие под-
ставки, изолирующие ручки у инструмента. К защитным средствам
327
также относятся переносные указатели напряжения и токоизмери-
тельные клещи, защитные заземления, переносные ограждения и
плакаты.
Изолирующие защитные средства делятся на основные и допол-
нительные.
Основными называются такие защитные средства, изоляция ко-
торых выдерживает рабочее напряжение установки и которыми до-
пускается касаться токоведущих частей, находящихся под напряже-
нием. К ним относятся шальтштанги, изолирующие клещи, указате-
ли напряжения.
Дополнительными называются такие защитные средства, кото-
рые сами по себе не могут обеспечить безопасность от поражения
током и предназначены для усиления действия основных защитных
средств, а также для защиты от напряжения прикосновения, шаго-
вого напряжения, от ожогов электрической дугой. К дополнитель-
ным защитным средствам относятся диэлектрические перчатки, ру-
кавицы, боты и галоши, резиновые коврики и дорожки, изоляцион-
ные подставки.
Защитные средства должны полностью удовлетворять требова-
ниям Правил пользования и испытания защитных средств, приме-
няемых в электроустановках.
Контрольные вопросы
1.	Каковы правила устройств и эксплуатации преобразовательных подстан-
ций?
2.	Какая документация должна быть на подстанциях?
3.	Каковы обязанности у дежурного и оперативно-ремонтного персонала
подстанций?
4.	Какие условия должны быть соблюдены при производстве работ в уста-
новках до 1000 в и выше 1000 в?
5.	Какой инвентарь по технике безопасности должен быть на подстанции и
какие требования предъявляются к этому инвентарю?
ЛИТЕРАТУРА
Правила устройства электроустановок. М., «Энергия», 1965.
Правила техники эксплуатации электроустановок потребителей и правила
техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. М.,
<Энергия», 1970.
Загайнов Н. А. Тяговые подстанции городского электрического транс-
порта. М., «Высшая школа», 1970.
Каганов И. Л. Промышленная электроника. М., «Высшая школа», 1968.
Ситник Н. X. Силовая полупроводниковая техника. М., «Энергия», 1968.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр,
Введение ............................................................... 3
Глава	I.	Общие сведения............................................... 6
§ 1.	Системы тока. Назначение и классификация тяговых подстанций.
Источники и схемы	питания................................. 6
§	2.	Токи короткого замыкания............... 9
§	3.	Электрические схемы	и условные	обозначения. 10
§	4.	Однолинейная схема	тяговой	подстанции........12
Глава II. Оборудование распределительных устройств переменного тока
6—10 кв..........................................................17
§ 5.	Кабели, шины, изоляторы........................................17
§ 6.	Разъединители и приводы к ним..................................27
§ 7.	Выключатели переменного тока...................................33
§ 8.	Приводы к масляным выключателям................................62
§ 9.	Блок-контакты..................................................73
§ 10.	Предохранители..........................80
§ 11.	Измерительные трансформаторы............83
§ 12.	Конструкции распределительных устройств.......................90
§ 13.	Заземляющие устройства.......................................100
Глава III. Релейная защита.............................................105
§ 14.	Назначение релейной защиты и требования, предъявляемые
к ней .........................................................105
§ 15.	Реле, применяемые в схемах релейной защиты...................105
§ 16.	Оперативный ток .............................................119
§ 17.	Защита питающих кабелей и сборных шин 6—10 кв................123
§ 18.	Защита преобразовательных агрегатов..........................133
Глава IV. Преобразователи тока.........................................135
§ 19.	Назначение преобразователей тока и их классификация .... 135
§ 20.	Основные сведения из теории выпрямления тока.................135
§ 21.	Физические основы и принцип работы полупроводниковых вен-
тилей ........................................................ 149
§ 22.	Кремниевые вентили. Конструкция и технические данные ... .160
§ 23.	Выпрямительные агрегаты .....................................165
§ 24.	Эксплуатация кремниевых выпрямителей.........................184
Глава V. Трансформаторы для питания преобразователей...................187
§ 25.	Устройство трансформаторов...................................187
§ 26.	Технические данные трансформаторов...........................189
§ 27.	Трансформаторное масло.......................................193
§ 28.	Газовая защита трансформаторов...............................195
§ 29.	Эксплуатация трансформаторов.................................200
Глава VI. Оборудование распределительных устройств постоянного тока
600 в...........................................................204
§ 30.	Шины, разъединители, переключатели...........................204
§ 31.	Автоматические выключатели постоянного	тока..................207
§ 32.	Выбор уставок защиты линий 600 в. Токовременная защита.
Искатель короткого замыкания.................................. 239
§ 33.	Сигнализация в РУ 600 в. Защита от замыкания на землю. Схема
питания с изолированными полюсами..............................245
330
Стр.
§ 34.	Конструкции распределительных устройств 600 в.............252
Глава VII. Собственные нужды подстанции..............................259
§ 35.	Собственные нужды переменного тока.........................259
§ 36.	Аккумуляторная батарея ....................................266
§ 37.	Зарядные и выпрямительные устройства......................274
§ 38.	Вспомогательные потребители собственных нужд..............278
Рлава VIII. Автоматика и телемеханика................................281
§ 39.	Аппаратура автоматики и телемеханики......................281
§ 40.	Автоматика вводов 6—40 кв и преобразовательных агрегатов 293
§ 41.	Автоматика линейных выключателей 600 в..........’ . . . .301
§ 42.	Схемы звуковой сигнализации	и	запуска телесигнализации . . . 305
§ 43.	Телеуправление и телесигнализация..........................307
§ 44.	Телеизмерение..............................................318
Глава IX. Техническая эксплуатация и техника безопасности............321
§ 45.	Техническая эксплуатация...................................321
§ 46.	Техника безопасности.......................................325
Литература...........................................................329
Маринов Исаак Абрамович
УСТРОЙСТВО
И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ
ПОДСТАНЦИЙ
ГОРОДСКОГО
ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА
Редактор М. И. Сорокина
Переплет художника В. М. Лукьянова
Художественный редактор Т. В. Панина
Технический редактор Н. В. Яшукова
Корректор И. А. Хлебникова
Т-03573.	Сдано в набор I6/X—73 г-
Поди, к печати 12/1II—74 г.	Формат 60Х90’/1б-
Бум. тип. № 2. Объем 20,75 печ. л. Уч.-изд. л. 22,45-
Изд. № ЭГ—192.	Тираж 4500 экз. Цена 73 коп.
План выпуска литературы для профтехобразования
изд-ва «Высшая школа» на 1974 г. Позиция № 116.
Москва К-51, Неглинная ул., 29/14,
издательство «Высшая школа»
Московская типография № 8 «Союзполиграфпрома»
при Государственном комитете Совета Министров СССР'
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли,
Хохловский пер., 7. Зак. 3729.