Конструкции на маслени прекъсвачи
В зависимост от предназначението на маслото могат да се разграничат две основни групи маслени превключватели:
- резервоарни (многообемни) маслени прекъсвачи, в които маслото се използва за гасене и изолиране на тоководещи части от заземен резервоар;
- нискомаслени (малообемни) маслени прекъсвачи, при които маслото се използва само за гасене на дъгата и изолация между отворените контакти на единия полюс.
Маслените прекъсвачи, поради простия си дизайн, бяха първите прекъсвачи за високо напрежение. Но споменатите по-горе технически трудности при тяхната работа, както и повишената опасност от експлозия и пожар, необходимостта от комплексно управление на маслото, доведоха до значително изместване на тези видове превключватели. В момента могат да се намерят в експлоатация резервоарни превключватели за напрежение 220 и 110 kV.
Проектиране на превключватели на маслени резервоари.Предмет на изследването
Превключвателите за резервоари на подстанции за 35, 110 и 220 kV обикновено се монтират в откритата част на подстанциите. Комплект трифазен прекъсвач се състои от три еднакви полюса. Включването и изключването се извършва от задвижване (електромагнитно или пневматично), монтирано на един от резервоарите. В този случай и трите резервоара са здраво свързани в едно цяло, в което задвижващата сила се разпределя към трите полюса. При превключватели с фазово управление задвижването е инсталирано на всеки резервоар (110 и 220 kV).
Превключвателите за масло в резервоара са подредени по следния начин. През капака на резервоара преминават две втулки 5, към долните краища на които са прикрепени две дъгови улеи 8. На всеки вход над камерата са разположени два измервателни токови трансформатора 4. Стените на резервоара 2 са защитени от вътрешната кухинаизолационни прегради 8, които не позволяват на газовете, отделяни при спиране от камерите, да нарушат маслената изолация между преградата и стената на резервоара. В прекъсвачите 110 и 220 kV всяка камера е шунтирана с активно съпротивление 7, за да се улесни гасенето на дъгата. Във включено положение камерите са свързани помежду си със специален траверс, който се издига, когато
1- контактен държач на уреда за нафта, 2- стоманен резервоар, 3- задвижващ механизъм, 4- измервателен токов трансформатор, 5- вход, 6- изолационен прът, 7- съпротивление, 8- дъгообразен улей, 9- изолационни прегради от електрокартон, 10- електронагревател.
включване и спускане, когато прекъсвачът е изключен с помощта на изолационен прът 6, свързан към задвижващия механизъм 3 на прекъсвача. Във включено положение тече ток
през входа, контактите на едната камера, траверсата, контактите на втората камера и втория изход.
За гасене на електрическата дъга се използват газови взривни камери и маслени взривни камери, а в прекъсвачи 110 и 220 kV камерите са многоразрядни. В резервоарните прекъсвачи от серията "U" се използват камери с автоматично издухване на газ. В тях, след като контактите се разминават във всяка междина, се образува дъга, под въздействието на която маслото се разлага на смес от газ и пара. В рамките на стотни от секундата налягането в камерите се увеличава до няколко МПаскала. Когато тялото отвори подвижния контакт на въздушните процепи, започва интензивно продухване на дъгата с изходящи газове. Дъгата се охлажда интензивно и изгасва, когато токът премине през нула след отварянето на първия слот. Наличието на втория слот осигурява надеждна работа на камерите в целия диапазон на изключените токове.
Когато е деактивирано, траверсът се движи надолу. Заедно с него, под действието на пружини 13 и 14, се движи изолиращ прът с контакт 12. След 8 mm ход на пръта (ход в контактите) се отварят контакти 5-9 и 8-9. Между тях се появяват генериращи и гасени дъги.
След като дъгата в камерата изгасне, превключвателят все още трябва да отвори токовата верига през шунтовото съпротивление. Този токподдържа дъга между l2 контактите на камерата и контактите на траверса. Тази дъга се гаси лесно, тъй като през нея протича малък активен ток, приблизително 0,5 A.
Прекъсвачи с ниско ниво на маслото
Нискомаслените превключватели (гърне) се използват широко в затворени и отворени разпределителни уредби за всички напрежения. Маслото в тези прекъсвачи служи главно като среда за гасене на дъгата и само отчасти като изолация между отворените контакти.
Изолацията на тоководещите части една от друга и от заземени конструкции се извършва с порцелан или други твърди изолационни материали. Контактите на превключвателите за вътрешен монтаж са разположени в стоманен резервоар (гърне), откъдето е запазено наименованието на превключвателите "гърне".
Нискомаслените прекъсвачи с напрежение 35 kV и повече имат порцеланово тяло. Най-широко използваните превключватели са тип окачване 6-10 kV (VMG-10, VMP-10). При тези прекъсвачи корпусът е монтиран върху порцеланови изолатори към обща рамка за всичките три полюса. Всеки полюс има една контактна междина и дъгообразен улей.
При високи номинални токове е трудно да се управлява с една двойка контакти (които действат като работни и дъгови контакти), следователно работните контакти са осигурени извън прекъсвача, а дъговите контакти са вътре в металния резервоар. За високи токове на прекъсване има две прекъсвания на дъгата на полюс. Съгласно тази схема прекъсвачите от серията MGG и MG са направени за напрежение до 20 kV включително. Масивните външни работни контакти 4 позволяват прекъсвачът да бъде проектиран за високи номинални токове (до 9500 A). При напрежения от 35 kV и повече тялото на превключвателя е направено от порцелан, серията VMK е колонен превключвател с ниско съдържание на масло). В превключватели 35,110 kV има едно прекъсване на стълб, при високи напрежения - две или повече прекъсвания.
Недостатъци на прекъсвачите с ниско съдържание на масло: опасност от експлозия и пожар, макар и много по-малка от прекъсвачите на резервоара; невъзможността за внедряване на високоскоростно автоматично повторно затваряне; необходимостта от периодичен мониторинг, доливане, сравнително честа подмяна на маслото в резервоарите за гасене на дъга; трудността при инсталиране на вградени токови трансформатори; относително ниска мощност на прекъсване.
Обхватът на нискомаслените прекъсвачи е затворени разпределителни уредби на електроцентрали и подстанции 6, 10, 20, 35 и 110 kV, комплектни разпределителни уредби 6, 10 и 35 kV и отворени разпределителни уредби 35 и 110 kV.
Прекъсвачите за високо напрежение са предназначени за превключване на електрически вериги с високо напрежение както в нормален, така и в авариен режим , В тази статия ние изследваме нискомасления превключвател VMP-10 (V-превключвател, M-ниско масло, P-висящ), в който трансформаторното масло служи само за гасене на електрическа дъга (изолационните функции се изпълняват главно от части, изработени от твърди диелектрици). Това е триполюсно устройство, предназначено за работа в затворено помещение с общо отделно разположено задвижване, свързано към превключвателя чрез предавателен механизъм.
Фигура 1 показва общ изглед на прекъсвача VMP - 10. Прекъсвачът е монтиран върху заварена заземена рамка 3. Вътре в рамката са монтирани отварящи пружини, маслен буфер "изключен" 9 и пружинен буфер "включен", както и задвижващ механизъм, който предава движение от задвижването към коригиращите механизми на полюсите. Задвижващият механизъм се състои от вал с лостове 5 и изолационни пръти 4, индикаторите за положение са фиксирани на вала. Трите полюса на прекъсвача са окачени на рамката посредством изолатори 2. Захранванеизвършено чрез заключенията 8.
Дъгата се гаси в камерата поради ефективното й охлаждане в потока на парогазовата смес, който се образува в резултат на разлагането и изпаряването на трансформаторното масло под действието на висока температура на дъгата, т.е. за гасене се използва енергията на самата дъга. Този поток получава определена посока в специално устройство за гасене на дъгата, разположено в зоната на изгаряне на дъгата. Дъговият улей на надлъжно-напречното взривяване 8 е разположен в долната част на изолационния цилиндър. Това е набор от изолационни плочи, събрани в пакет с изолационни шпилки. Камерата има три напречни взривни канала с отделни изходи нагоре и маслени джобове. Отлетият долен фланец 13 е снабден с въздушна кухина 23, така наречената "въздушна възглавница". „Въздушната възглавница” е акумулатор на енергия и същевременно изравнява налягането в подкамерното пространство, като по този начин предпазва прекъсвача от прекомерни налягания в него. След изгасването на дъгата, поради свръхналягането във въздушната възглавница, в дъговия улей се създава маслен поток, който, измивайки продуктите на разлагане от каналите, по този начин увеличава възстановителната якост на контактната междина.
Механизмът за изправяне на смесения тип 18, който преобразува въртеливото движение на вала в транслационно движение на подвижния контакт, е разположен в корпуса 1. В горната част на корпуса е монтиран центробежен маслен сепаратор 2.
 |
Прекъсвачите с ниско ниво на масло могат да бъдат разделени на две групи. Първо, повечемногобройни, - с инсталиране на дистанционно управление в долната част на фазата и преместване на подвижния контакт за включване отгоре надолу (виж фиг. 5.8, c). Вторият - с преместване на подвижния контакт за включване отдолу нагоре и монтиране на дистанционното управление в горната част на стълба. Прекъсвачите от втората група са по-ефективни, тъй като увеличават прекъснатите токове и подобряват динамичните процеси при изключване.
На фиг. 5.10 показва една фаза (полюс) на нискомасления превключвател на колоната VK-10. Произвежда се за напрежение 10 kV, номинални токове 630, 1000 и 1600 A, номинални токове на прекъсване 20; 31,5 kA. Автоматичните прекъсвачи VK-10 с пружинно задвижване са предназначени за работа в разпределителни шкафове за вътрешен и външен монтаж, както и в режим AR.
Трите полюса на прекъсвача са монтирани върху лята основа, в която са разположени лостовете на механизма, свързани с интегрирано пружинно задвижване. Полюсът на превключвателя (фиг. 5.10, а) се формира от изолационен цилиндър 1, вътре в който има тоководещи елементи, свързани към горния неподвижен контакт на гнездото 2 и скоба 3, прикрепена към водещите пръти 4. Захранването на ток към подвижния контакт 5 от водещите пръти се осъществява от ролково устройство 6. Подвижният контакт 5 е свързан към лоста на управляващия механизъм 11 с помощта на изолационен прът 7. На държача 3 отгоре е монтиран дистанционен цилиндър 8 и върху него е монтирано дъгогасително устройство 9. Маслените индикатори 10 от типа на поплавъка са разположени в горната част на стълба.
На фиг. 5.10, b показва конструкцията на дъговия улей на комбинирания маслен взрив, състоящ се от пакет от изолационни плочи с различни конфигурации, издърпани заедно с шпилки. Горната преграда има пръстен 12, изработен от устойчив на дъга материал (PTFE). Камерата има централен отвор за преминаванедвижещ се прът. В горната част на камерата изолационните плочи образуват три напречни, разположени една под друга, продухващи гнезда 13 за големи токове, свързани с вертикален канал 14 с подкамерното и надкамерното пространство.
В долната част на камерата има два слепи маслени джоба 15 за гасене на малки токове. При гасене на ниски токове, поради недостатъчното налягане на сместа газ-пара, създадена по време на първия етап, дъгата не изгасва, когато прътът се движи по процепите за взривяване 13 и достига слепи джобове 15. В този случай, поради незначителните обеми на тези кухини, маслото, съдържащо се в тях, дори и с лек ток на изключване, се изпарява експлозивно. Това води до опит за прекъсване на стълба на дъгата поради импулсно увеличаване на налягането от токопроводящия прът, тъй като сместа от газ и пари ще бъде изхвърлена нагоре в зоната, свободна от контактната свещ. Конична втулка, монтирана в средната част на камерата, служи за предотвратяване на прекомерно ускорение на подвижния прът под въздействието на високо налягане, което възниква в камерата, когато токовете на късо съединение са изключени.
Понастоящем маслените прекъсвачи практически не се произвеждат в чужбина, но все още се намират във вътрешните мрежи.