Масляные баковые выключатели с большим объемом масла

Примерно до 1930 года масляные выключатели являлись единственным видом выключателей в сетях высокого напряжения.

В настоящее время данный вид выключателей постепенно сходит на нет,

хотя достаточно большое количество подобных выключателей находите» в эксплуатации, и некоторое количество серийно выпускается и в настоящее время. Областью их применения является диапазон напряжений от 6 до 220 кВ и номинальных токов от 200 до 11 200 А. Токи_; отключаемые данными выключателями, достигают 90 кА.

Классификация масляных баковых выключателей:

1. по месту расположения полюсов:

· однобаковые (когда токоведущие части трех полюсов находятся в одном общем баке);

· трехбаковые (когда токоведущие части каждого полюса находятся в отдельном баке).

2. по наличию (отсутствию) дугогасительной камеры:

· с простым разрывом контактов в масле (без дугогасительной камеры) (рис.4.1);

· с простой дугогасительной камерой;

· с дугогасительной камерой и принудительным масляным дутьем
до выхода подвижного контакта из камеры (продольным, поперечным или смешанным).

Способы дугогашения у баковых выключателей

Первым способом является простой разрыв контактов в масле (рис. 4.1).

У такого выключателя имеется подвижный контакт, перемыкающий два неподвижных контакта одного полюса, соединенный с приводным механизмом посредством изоляционной штанги. Эти контакты помещены в металлический бак, заполненный трансформаторным маслом. При помощи масла и вводных изоляторов контакты изолируются от корпуса, который заземляется. Между поверхностью масла и крышкой бака находится воздух под атмосферным давлением. Это способствует уменьшению давления на стенки бака при отключении и возможность выброса масла из бака, снижая тем самым опасность взрыва. При отключении под действием высокой температуры дуги окружающее ее масло разлагается, образуя вокруг дуги газовый пузырь, состоящий в среднем на: 60 -66 % водорода, 17 - 20 % ацетилена, 9 - 15% метана, 5 - 8% гидроуглерода этилена.

Процесс газообразования при гашении дуги столь быстр, что масло не успевает отвести давление из зоны горения дуги и оно поднимается до значении порядка 0,5 - 1,0 МПа. При расхождении контактов длина дуги увеличивается и при некоторой длине (при переходе тока через нуль) гаснет.

Гашению дуги при данной конструкции выключателя способствуют следующие факторы:

· горение дуги в среде водорода обладающего высокой

деионизирующей и охлаждающей способностью;

· повышенное давление в зоне горения дуги, увеличивающее степень деионизации дуги;

· интенсивное перемещение продуктов распада трансформаторного
масла около ствола дуги, охлаждающее ее;

· растяжение дуги в пространстве, при расхождении контактов,
улучшающее условия охлаждения.

Для улучшения работы баковых выключателей были предложены специальные дугогасительные устройства - дугогасительные камеры.

Конструкция простейшей дугогасительной камеры представлена на рис.4.2.

Такая камера представляет собой металлический (с изолированными стенками) или из специальной пластмассы корпус, обладающий высокой

механической прочностью. В верхней части корпуса закреплен неподвижный контакт. Внизу имеется отверстие для подвижного контакта цилиндрической формы. Подвижный контакт плотно, с незначительным зазором, входит в это отверстие.

При размыкании контактов между ними загорается дуга, и вокруг образуется газовый пузырь. Поскольку объем масла в камере невелик, то давление в газовом пузыре значительно выше давления при простом разрыве контактов в масле. Кроме того, при выходе подвижного контакта из камеры вслед за ним с большой скоростью вырывается поток газа, обеспечивая газомаслянное продольное дутье. Этот момент наиболее благоприятен для гашения дуги, однако, он может не совпадать с моментом перехода тока через ноль, что существенно снижает эффективность гашения дуги.

Если в такой камере происходит отключение малых токов, то давление в камере повышается незначительно и процесс отключения протекает подобно простому разрыву контактов в масле.

Дальнейшим развитием концепции дугогасительной камеры явилась конструкция с принудительным масляным дутьем до выхода подвижного контакта из дугогасительной камеры.

Рассмотрим далее дугогасительную камеру с продольным масляным дутьем, представленную на рис.4.3.

Данная камера разделена на две части изоляционной перегородкой с отверстиями. В центре перегородки расположен промежуточный контакт, который может передвигаться на небольшое расстояние. В верхней части камеры закреплен неподвижный контакт, а в нижней имеется отверстие для подвижного полого трубчатого контакта. Во включенном положении верхний торец подвижного контакта соприкасается с нижним торцом промежуточного контакта. Верхний торец последнего соприкасается с нижним торцом неподвижного контакта, образуя замкнутую электрическую цепь.

При отключении выключателя начинается одновременное движение вниз подвижного и промежуточного контактов и в промежутке между неподвижным и промежуточным контактом загорается дуга, называемая генерирующей, поскольку она создает давление внутри корпуса камеры.

Промежуточный контакт, пройдя расстояние 15-20 мм, останавливается. В возникшем промежутке между ним и подвижным контактом загорается вторая дуга, называемая гасимой.

Под действием давления, создаваемого первой дугой, масло через отверстия в изолирующей перегородке устремляется к гасимой дуге, обдувает ее и через подвижный полый трубчатый контакт выходит в бак масляного выключателя. За счет этого осуществляется эффективное гашение дуги еще до выхода подвижного контакта из дугогасительной камеры.

Другим примером дугогасительной камеры является камера с поперечным масляным дутьем, представленная на рис. 4.4.

У этой камеры к корпусу присоединен набор изоляционных пластин с центральными отверстиями. Часть пластин (через одну) имеет по прорези (щели), ведущей наружу.

При размыкании контактов между ними загорается дуга, создающая повышенное давление в дугогасительной камере.

При движении вниз подвижный контакт открывает первую щель в корпусе дугогасительной камеры (которая до этого была им закрыта) и открывает выход маслу из камеры. При этом масло обдувает дугу в поперечном направлении. Если после открытия первой щели не происходит гашения дуги, то вскоре открывается вторая щель и на дугу воздействует уже две струи масла и т.д.

Рассмотрим конструкцию бакового масляного выключателя с подобной дугогасительной камерой на примере аппарата типа У-110-2000-50У1 на 110 кВ представленного на рис.4.5.

Это трехбаковый выключатель. На рисунке представлен один из его баков в разрезе. У выключателя три бака 1 цилиндрической формы. На крышке бака смонтированы маслонаполненные вводы 2, приводной механизм 3, предохранительный клапан, коробки со встроенными трансформаторами тока 4 и патрубки для заливки масла.

На каждом баке имеются лазы для доступа внутрь бака и к устройству для подогрева масла, расположенному под днищем бака. Изнутри стенки бака в несколько слоев изолированы электрокартоном или пластиком 5.

Приводной механизм 3 сочленен с изоляционной тягой 6, перемещающейся в вертикальном направлении и с соединительной тягой (предназначенной для одновременного воздействия на все три полюса выключателя), движущейся в горизонтальном направлении. Все три полюса управляются одним электромагнитным или пневматическим приводом типа ПЭ-44, установленном на первом полюсе.

Два дугогасительных устройства 7 (с дугогасительными камерами подобными приведенным на рис.4.4) вместе с шунтирующим резистором 8 закреплены на нижних концах вводов 2.

Конструкция дугогасительного устройства представлена на рис. 4.6.

В изоляционном корпусе дугогасительного устройства установлены две дугогасительные камеры продольного масляного дутья 7. Они соединены последовательно посредством перемычки 6 с токосъемными контактами. Токосъемные контакты обеспечивают контакт перемычки с подвижным контактом 5, с одной стороны, и с подвижным контактом 10 посредством неподвижного контакта 9, с другой стороны.

В корпусе 4 закреплены торцевые неподвижные контакты 8 и 11. Подвижная контактная система состоит из корпуса 1, в который ввернуты нижний цилиндрический подвижный контакт 10 и изоляционный стержень 3. В верхней части корпуса 1 закреплен верхний подвижный контакт 5.

При включении выключателя подвижная траверса 9 с двумя цилиндрическими контактами (рис.4.4) поднимается и входит в соприкосновение с корпусом 1. В ходе дальнейшего движения вместе с ней поднимаются подвижные контакты 5 и 10 и входят соответственно в неподвижные контакты 8 и 9, осуществляя замыкание электрической цепи выключателя.

При отключении выключателя подвижная траверса вместе с контактами 5 и 10 опускается вниз, чему также способствует пружина 2. В некоторый момент контакты 5, 8 и 9, 10 размыкаются. Между ними загораются две дуги, которые гасятся в дугогасительных камерах 7 поперечного масляного дутья. При этом, газы, выходящие из дугогасительного устройства сообщают слою масла большую кинетическую энергию. Разогнавшееся масло ударяет о крышку бака. Скорость масла в момент удара может достигать 10-20 м/с. В результате удара масла о крышку возникает усилие (для данного выключателя 100 кН), направленное вверх, а при падении масла - усилие (для данного выключателя 120 кН), направленное вниз.

К достоинствам данного вида выключателей следует отнести высокую надежность из-за:

· простоты конструкций дугогасительных устройств и привода;

· высокой механической прочности элементов конструкции (бака, вводов, камер, привода).

К недостаткам масляных баковых выключателей относят их взрыво- и пожароопасность. Если уровень масла в баке будет по каким либо причинам понижен, то при отключении может произойти прорыв продуктов разложения трансформаторного масла под крышку бака. При определенном соотношении газов может образоваться гремучая смесь, что приведет к взрыву выключателя.

Кроме того, в баковых выключателях, существует возможность пробоя изоляции между токоведущими и заземленными частями при понижении изоляционных свойств трансформаторного масла и из-за отложения на внутренних элементах конструкции токопроводящих продуктов разложения трансформаторного масла. Вдобавок выключатели, начиная со 110 кВ, сложны в ревизии.

Сюда же можно отнести большие габариты и массу выключателя,

необходимость периодической очистки масла, влекущее за собой содержание специализированного масляного хозяйства.

Поиск по сайту: