Воздушные выключатели

Назначение и классификация

Воздушные выключатели применяют как:

· сетевые, на напряжение б - 1150 кВ, номинальный ток до 4000 А и ток отключения до 63 кА;

· генераторные, на напряжение 6 - 20 кВ, номинальный ток до 20 кА и ток отключения до 160 кА:

· как выключатели нагрузки на напряжение 6 - 500 кВ;

· как выключатели КРУ на напряжение до 35 кВ

Вне зависимости от области применения ВВ состоят из трех основных частей:

· дугогасительного устройства с отделителем или без него;

· системы снабжения сжатым воздухом;

· системы управления.

Гашение дуги в ВВ осуществляется сжатым воздухом, подаваемым в зону горения дуги под давлением 0,6 - 8 МПа, с использованием различных видов дутья и конструктивного исполнения дугогасительных камер.

Различают следующие виды воздушного дутья:

1. Продольное воздушное дутье:

· вдоль двух сплошных контактов (рис.4.14а);

· вдоль контактов, один из которых сплошной, а второй - полый (через полый контакт воздух выходит в атмосферу), рис.4.146;

· между двумя полыми контактами - симметричное дутье (рис.4.14в);

· между двумя полыми контактами с различными внутренними диаметрами - несимметричное дутье (рис. 4.15).

Для наилучшего гашения дуги, необходимо, чтобы при продольном симметричном дутье расстояние между контактами было немного больше половины, а при одностороннем продольном, дутье составляло четверть от внутреннего диаметра полого контакта. Фактически это расстояние составляет от 25 до 50 мм в зависимости от номинального напряжения ВВ.

Поскольку расстояние между контактами мало, то при гашении дуги напряжение, приложенное к контактам, не должно превышать 35-60 кВ при давлении воздуха 2 МПа и 80-125 кВ - при давлении 4 МПа. В связи с этим дугогасительное устройство ВВ на номинальное напряжение ПО кВ и выше имеет несколько контактных промежутков, соединенных последовательно.

Воздушные выключатели с продольным дутьем выпускаются на все классы напряжения вплоть до 1150 кВ.

2. Поперечное воздушное дутье (рис. 4.16).

При этом способе дутья загоревшаяся при расхождении контактов 1 и 2

дуга поперечной струей сжатого воздуха сдувается с рабочих поверхностей контактов и одновременно вдувается в первую щель, образованную из изоляционных перегородок 5. При дальнейшем ходе подвижного контакта вниз открывается вторая изоляционная щель, в которую вдувается дуга и т.д.

В результате дуга растягивается и эффективно охлаждается сжатым воздухом. Для защиты изоляционных перегородок они полностью или частично (в зоне контакта с дугой) выполняются из газогенерирующего материала - фибры или подобного ей. При выделении газа происходит дополнительное охлаждение дуги.

На практике данный вид дутья нашел ограниченное применение из-за наличия органической изоляции, соприкасающейся с дугой, больших габаритных размеров и сложности дугогасящего устройства.

Основные схемы воздушных выключателей

Схема 1

В этой схеме (рис. 4.17) сжатый воздух располагается в заземленном резервуаре 1, служащем основанием выключателя. На резервуаре установлен изоляционный воздухопровод 3 (высота которого зависит от номинального напряжения ВВ), по которому сжатый воздух через дутьевой клапан 2, расположенный в нижней части воздухопровода, подается к дугогасительным устройствам 4, расположенным в изоляционном корпусе в верхней части выключателя.

Недостатком данной схемы является рост высоты воздухопровода при повышении номинального напряжения ВВ. Увеличение высоты воздухопровода ведет к потере давления в нем. Это негативно сказывается на качестве гашения дуги. В связи с этим данная схема не используется на сверхвысокие напряжения.

Схема 2

В данной схеме (рис. 4.18) резервуар со сжатым воздухом 1 вместе дутьевым клапаном 2 располагается в непосредственной близости о дугогасительных устройств 4 и имеет на своем корпусе высокий потенциал.

Достоинства такой схемы, по сравнению с предыдущей:

· отсутствие потерь давления в воздухопроводе при любом класс> рабочего напряжения;

· отсутствие необходимости в длинных воздуховодах;

· большее быстродействие.

Недостатком данной схемы является возрастание габаритов и массь частей ВВ, находящихся под высоким напряжением.

Схема 3

В этой схеме (рис.4.19), применяемой начиная с напряжения 110 кВ и вплоть до 1150 кВ, дугогасительное устройство 4 помещено непосредственно в металлический бак со сжатым воздухом 1. Обдув дуги сжатым воздухом начинается с момента открытия дутьевого клапана 2, расположенного в выхлопной части камеры.

При использовании дугогасительных устройств с двухсторонним дутьем может возникнуть необходимость в дополнительных дутьевых клапанах 5.

В таких выключателях обычно устанавливают два дугогасительных разрыва в одном резервуаре.

К достоинствам данной схемы можно отнести еще более высокое

быстродействие по сравнению с предыдущей схемой.

К недостаткам - очень тяжелые условия работы специальных проходных изоляторов 6:

· сильно неоднородное электрическое поле;

· высокое давление на стенки изолятора.

Схема 4

В этой схеме (рис.4.20) сохраняются достоинства предыдущей и одновременно исключаются ее недостатки - за счет исключения из конструкции вводных изоляторов 6 (рис.4.19).

У этих выключателей дугогасительная камера 1 изготавливается из высокопрочного стеклопластика, что и позволяет обойтись без специальных вводов, поскольку сама камера изготовлена из изоляционного материала.

В конструкциях современных воздушных выключателей заложены следующие принципы:

· модульный принцип построения;

· напряжение, приходящееся на один двухразрывный модуль, 150 -250 кВ;

· давления сжатого воздуха 6 - 8,5 МПа;

· выское быстродействие;

· снижение коммутационных перенапряжений за счет использования встроенных шунтирующих резисторов;

· высокая надежность механической части.

Для надежной работы выключателей с многократным разрывом цепи необходимо, чтобы восстанавливающееся после гашения дуги напряжение

равномерно распределялось между разрывами. В противном случае возможно повторное зажигание дуги при пробое какого либо разрыва.

Фактически напряжение распределяется между разрывами (представляющими в разомкнутом состоянии емкости С₂) не равномерно. Это связано с наличием емкостей фарфоровых опорных колонок относительно земли (С. на рис. 4.21).

Для обеспечения равномерного распределения напряжения между разрывами на любой частоте восстанавливающегося напряжения разрывы шунтируют дополнительными конденсаторами, включенными параллельно разрывам (рис. 4.22а).

Выключатели, чувствительные к скорости восстановления напряжения, обычно снабжают дополнительными шунтирующими резисторами, включенными параллельно каждому разрыву (рис. 4.226). При этом добавляются также небольшие вспомогательные дугогасительные устройства (1’, 2', 3', 4'), служащие для отключения сопровождающего тока.

Конструкция воздушного выключателя

Рассмотрим конструкцию ВВ на примере выключателя типа ВВБ, построенного по третьей схеме.

Этот тип выключателей (рис. 4.23) разработан на напряжения от 110 до 750 кВ. Его дугогасительный модуль с двумя разрывами и односторонним дутьем рассчитан на напряжение 110 кВ и номинальный ток отключения 31,5 и 40 кА. У выключателей с номинальным напряжением 110, 220, 330, 500 и 750 кВ число таких модулей составляет соответственно 1, 2, 4, 6 и 8.

Модули устанавливаются на колоннах из фарфоровых изоляторов.

Начиная с 220 кВ на одной колонне устанавливается по два модуля, расположенных один над другим и соединенных последовательно шинной перемычкой.

Давление воздуха при гашении дуги составляет, для выключателей, рассчитанных на различный уровень напряжения, от 2 до 2,6 МПа.

Дополнительно, в выключателях на ПО и 220 кВ, установлены шунтирующие резисторы с сопротивлением 50-100 Ом.

В металлическом резервуаре 6, находящемся под высоким потенциалом и заполненном сжатым воздухом, размещено дугогасительное устройство (рис.4.24) с двумя разрывами. Это подвижные контакты 8 и неподвижные 9. В дугогасительном устройстве используется одностороннее продольное дутье через сопла 4. Напряжение к неподвижным контактам 9 подводится через

выводы 13 с эпоксидной изоляцией 14, защищенные снаружи фарфоровыми рубашками 12. Основные контакты (8 и 9) шунтированы резисторами 10, что облегчает гашение дуги на них. Сопровождающий ток отключается вспомогательными дугогасительными контактами (неподвижным 15 и подвижным полым 17 с кожухом 1). Камеры на напряжение свыше 220 кВ выпускаются без дополнительных контактов и шунтирующих резисторов.

Делительные конденсаторы 11 служат для выравнивания напряжения по разрывам в отключенном положении выключателя.

Контакты камер управляются пневмоэлектрическими механизмами 18. При подаче воздуха в цилиндр 2, поршень 3, связанный с траверсой 7. размыкает основные контакты. Одновременно открываются выхлопные клапаны 19 выхлопных каналов сопел. Сжатый воздух вырывается наружу, гасит дугу в соплах. Аналогичным образом происходит гашение дуги и на вспомогательных контактах.

После гашения дуги выхлопные клапаны сопел закрываются. Давление

внутри резервуара несколько снижается.

В целом объем резервуара и давление в нем рассчитаны так, что камера способна совершить несколько отключений.

В отключенном положении контакты удерживаются давлением в

цилиндре 2.

Для включения выключателя воздух из цилиндра выпускается через клапан 16. Возвратный механизм 5 замыкает контакты. Таким же образом управляются и вспомогательные контакты.

Дугогасительный модуль устанавливается на изоляционную опору 20, через которую проходят воздуховоды - основной высокого давления 22 и управления 21.

Поиск по сайту: