Мир науки

Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Первые масляные выключатели состояли из бака (резервуара) круглой, овальной или прямоугольной формы. Сквозь крышку такого бака проходили изоляторы, на нижних концах которых крепились неподвижные контакты. Подвижной контакт

переключает два неподвижных контактов одного полюса, соединялся с приводным механизмом посредством изоляционной тяги. Бак заполнялся трансформаторной маслом до определенного уровня, но так, чтобы контактная система была полностью погружена в масло. Между поверхностью масла и крышкой бака находилось воздуха, которое отвечало атмосферном давлении (воздушная подушка).

В рассматриваемом выключатели масло (olive tree) служит не только дугогасящий средой, но и изоляцией между разомкнутыми контактами одного полюса (и контактами соседних полюсов, если все полюса находятся в одном баке). Бак масляного выключателя может быть заземлен или изолированный от земли, например, размещением его на изоляторе. Если бак масляного выключателя заземлен, то масло также изоляцией между частями, находящимися под напряжением и заземленными частями. Такие выключатели называются баковых или многообъемных масляных выключателей [13].

Если бак масляного выключателя изолирован, то масло может быть или только дугогасящий средой, или одновременно дугогасящий средой и изоляцией между разомкнутыми контактами одного полюса. Такие выключатели называются выключателя с малым объемом масла (малообъемные или малооливни). Масло в этих выключателях является их основной классификационным признаком по способу тушения (extinguishing) дуги.

В конструкциях масляных выключателей применяют различного рода дугогасильные системы (рис. 1.2). Простой разрыв с елеем (рис. 1.2, а) применяются ют в выключателях без дугогасительных камер. Простая тушильным камера — это металлический корпус с изолированными стенками или из специальной пластмассы, имеет достаточно большую механическую прочность (рис. 1.2, б). В верхнем дне такого корпуса крепится неподвижный (stationary) контакт (contact), а в нижнем имеется отверстие для подвижного контакта цилиндрической формы. Причем кольцевой зазор между подвижным контактом и стенками отверстия в дне незначительный. При размыкании неподвижного и подвижного контактов между ними возникает дуга и образуется газовый пузырь. Вследствие небольшого объема дугогасящего устройства, давление в газовом пузыре существенно больше, чем при простом разрыве в масле. При уходе подвижного контакта из отверстия в дне, вслед за ним дугогасящего устройства вырывается поток газа и паров масла, находящихся под большим давлением в камере. Этот процесс называется газооливного дутья. Такой момент наиболее благоприятен для гашения дуги. Но он может и не совпадать с моментом прохождения тока через ноль, и тогда эффективность гашения дуги существенно уменьшается. При отключении малых токов давление в дугогасительных устройства незначительно повышается и гашения дуги происходит так же, как и при простом разрыве в масле.

В дугогасительных устройства с продольным масляных дутьем (рис. 1.2, в) корпус разделен изоляционной перегородкой с отверстиями на две части. В центре перегородки расположен промежуточный контакт, который может перемещаться на небольшое расстояние. В верхней части корпуса закреплен неподвижный контакт, а в нижней есть отверстие для трубчатого подвижного контакта. При включенном положении масляного выключателя неподвижный контакт касается верхнего конца промежуточного контакта, а нижний — подвижного контакта. При выключении начинается одновременное перемещение подвижного и промежуточного контактов образуется промежуток между промежуточным и недвижимым контактами и между ними возникает дуга, которая называется генерирующей. Она создает давление внутри корпуса. Промежуточный контакт проходит расстояние 15-20 мм и останавливается. Тогда между ним и подвижным контактом продолжает свое движение, возникает вторая дуга, которая называется тушильным. Под действием давления, созданного генерирующей дугой, масло направляется в тушильным дуги, входит в тесное соприкосновение с ней и через полость трубчатого подвижного контакта выходит в бак выключателя, в котором масло находится под атмосферным давлением. Итак, эффективное воздействие газооливовои смеси на дугу происходит внутри дугогасящего устройства еще до выхода из него подвижного контакта, способствует быстрому тушению дуги при переходе тока через ноль.

В дугогасительных устройства с поперечным масляных дутьем (рис. 1.2, г) к корпусу присоединены набор изоляционных пластин с центральными отверстиями. Часть пластин (через одну) имеет прорези (щели), выходящих наружу. При отключения недвижимого и движимого контактов между ними возникает дуга, создает повышенный (increased) давление в камере. Выход масла из камеры через прорези в пластинах закрыт подвижным контактом. После прохождения подвижного контакта первой щели, открывается выход масла с дугогасящего устройства. Поперечный поток масла входит в тесное соприкосновение с дугой, способствуя его тушению. Если после открытия подвижным контактом первой щели не произошло гашения дуги, то откроется вторая щель и на дугу влиять уже две струи масла и т.д.

Дугогасительные устройства с масляной дутьем позволили существенно повысить надежность работы масляных выключателей, увеличить их токи отключения и номинальные напряжения. Эффективность работы дугогасящего устройства с масляной дутьем существенно зависит от тока отключения. При больших токах отключения давление в дугогасительных устройства значительный и гашения дуги происходит успешно. При малых токах давление в камере небольшой и эффективность гашения дуги снижается. Кроме того, давление изменяется и при синусоидальной изменении тока за период: он больше при максимуме тока и меньше при переходе тока через ноль. Для успешного гашения дуги именно при переходе тока через ноль необходимо обеспечить более эффективное воздействие масла на дугу.

Дугогасительные системы (камеры) современных масляных выключателей по принципу действия делятся на три основные группы.

1. Дугогасительные устройства с автодуттям, в которых дутья газопаровой смеси и масла в зону гашения дуги создается за счет энергии, выделяющейся самой дугой.

2. Дугогасительные устройства с принудительным масляных дутьем, в которых масло в зону гашения дуги (к месту разрыва дуги) подается с помощью специальных гидравлических механизмов с помощью постороннего источника энергии.

3. Дугогасительные устройства с магнитным гашением дуги в масле, в которых столб дуги под влиянием поперечного магнитного поля перемещается в узкие, заполненные маслом каналы и щели, образованные стенками из изоляционного материала.

Наиболее распространенными в конструкциях как баковых, так и малооливних выключателей является дугогасительные устройства первой группы, поскольку они обеспечивают большую эффективность тушения сравнительно несложных конструкциях камер. Принципиальные схемы работы простейших дугогасительных камер с автодуттям приведены на рис. 1.3.

Газовый пузырь, который образуется вокруг дуги при размыкании контактов, приводит к существенному повышению давления в ограниченном объеме камеры (состояние I). Масло и продукты ее распада, пытаясь выйти через отверстия в камере, создают интенсивное продольное обдува дуги потоками газопаровой смеси и масла вдоль дуги (рис. 1.3, а) при выходе подвижного контакта с камеры (состояние II), или поперек дуги (рис. 1.3 , б) при наличии выхлопного отверстия, расположенного против места разрыва (состояние II). После гашения дуги камера наполняется маслом (состояние III).

Современные масляные выключатели оборудуются также более сложными камерами, в которых используются показаны принципы в различных комбинациях с одним, двумя и большим количеством разрывов на фазу (phase) или имеют камеры с продольно-поперечным дутьем.

Масляные выключатели с дугогасительными камерами

Значительного увеличения отключающей способности баковых выключателей и повышения их надежности удалось достигнуть, размещая контакты выключателя в небольшой дугогасительной камере, располагаемой в общем объеме масла, находящегося в баке выключателя. На рис. 6 показана схема работы дугогасительной камеры с продольным дутьем. Такие камеры из изолирующего материала укрепляются в нижней части проходного изолятора. В верхней части камеры жестко укреплен неподвижный контакт, в который при включении входит подвижный контактный стержень. В процессе отключения при выходе стержневого контакта из неподвижного, в камере возникает дуга которая испаряя и разлагая масло создает в ней высокое давление. Это давление (6—7 МПа) на порядок больше, чем в выключателях с открытой дугой, благодаря малому объему дугогасительной камеры. Это давление уменьшает сечение дуги и повышает электрическую прочность дугового промежутка после перехода тока через нуль, что ускоряет гашение дуги. После того как стержень покинет камеру, происходит выхлоп газов через освободившееся отверстие, при этом захватывается масло из камеры. Это приводит к интенсивному охлаждению ствола дуги и усиленной его деионизации.

Действие дугогасительной камеры тем эффективней, чем больше отключаемый ток. При отключении малых токов выключатель с дугогасительной камерой действует, как обычный выключатель с открытой дугой.

Рис. 7 Выключатель масляный баковый С-35-630-10:

а) разрез полюса:

1 – ввод; 2 – трансформатор тока ; 3 – корпус приводного механизма; 4 – штанга; 5 – неподвижный контакт; 6 – дугогасительная камера; 7 – внутрибаковая изоляция ;8 – нагревательное устройство; 9 – маслоспускное устройство

б) дугогасительная камера в процессе отключения:

1 – штанга: 2 – металлическая камера с воздушной подушкой; 3,5 – выхлопные отверстия; 4 – дугогасительная камера; 6 – подвижный контакт; 7 – контактные пружины; 8 – неподвижный контакт

Другим преимуществом выключателя с дугогасительной камерой является отсутствие воздействия давления, развивающегося в нем при горении дуги, на стенки бака. Это давление воспринимается только стенками дугогасительной камеры, высокая прочность которой может быть легко обеспечена ввиду ее малых размеров.

Баковые выключатели с дугогасительными камерами удовлетворяют всем современным требованиям по напряжениям, номинальному току, мощностям отключения и быстродействию. Они изготавливаются в широком диапазоне номинальных мощностей отключения (до 25 ГВА) на напряжения до 330 кВ включительно.

В баковых выключателях на 35 кВ типа С-35-630-10 (рис. 7) на каждый полюс имеется двухразрывная подвижная камера. Каждый полюс собран на массивной чугунной крышке, к которой подвешивается бак с маслом и под крышкой приводной механизм с системой рычагов, обеспечивающий прямолинейное движение штанги. Механизмы всех трех полюсов соединены между собой и приводом выключателя. Через отверстие в крышках пропущены вводы, на каждом из них под крышкой установлен встроенный трансформатор тока.

Основные преимущества баковых выключателей: простота конструкции, высокая отключающая способность, пригодность для наружной установки, возможность установки встроенных трансформаторов тока.

Недостатки баковых выключателей: взрыво- и пожароопасность; необходимость периодического контроля за состоянием и уровнем масла в басе и вводах; большой объем масла, что обусловливает большую затрату времени на его замену, необходимость больших запасов масла; непригодность для установки внутри помещений; непригодность для выполнения быстродействующего АПВ; большая затрата металла, большая масса, неудобство перевозки, монтажа и наладки.

Масляные выключатели – обслуживание и ремонт

Масляным выключателем называется устройство, которое предназначается для подключения и отключения отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме. Их включение и отключение может происходить как в ручном режиме, так и в автоматическом, под действием аппаратов защиты и управления. Основной и главной функцией масляного выключателя является своевременное отключение либо включение определенных линий электрической системы в любых нестандартных ситуациях.

Типы выключателей

Все масляные выключатели разделяются на 2 основные группы:

1. Баковые, которые обладают большой емкостью для масла. Основными элементами данной конструкции являются: дугогасительная трубка, ввод и система контактов.
2. Маломасляные, для своей работы которые не нуждаются в большом количестве масла. Их действие осуществляется за счет специальных компонентов с диэлектрическим свойством.

Принцип гашения дуги у обоих видов выключателей заключается в том, что при срабатывании системы разрываются контакты дугогасительной камеры. В случае, когда сеть обладает высоким напряжением при разрыве появляется дуга, которая имеет высокую температуру. Под воздействием высокой температуры начинается процесс разложения масла, что приводит к образованию газового пузыря, внутри которого и находится дуга. Газ, подающийся под давлением, на 70% состоит из водорода, благодаря чему происходит деионализация дуги.

Масляные выключатели 10 кВ

Данный тип масляных выключателей относится к генераторным выключателям и широко используется в цепях электрических машин, таких как генераторы, мощные электродвигатели и др. Они необходимы для пропускания и коммутаций тока в обычных условиях, а также в пусковых режимах и во время коротких замыканий. Многие из моделей таких выключателей можно устанавливать как в открытых, так и в закрытых распределительных устройствах. Благодаря их невысокой стоимости и простой конструкции, а также универсальности многих узлов, их установка происходит при реконструкциях, когда не планируется замена ячеек.

Масляные выключатели 6 кВ

Такие выключатели относятся к сетевым и широко распространены в применении во всевозможных электрических цепях, за исключением цепей электрических машин и электротермических установок. Их работа рассчитана на номинальные токи в 630 — 3150 А и токи отключения 20 и 31,5 кА. Он предназначен для пропускания и коммутирования электрического тока в стандартных условиях работы цепи, а также для пропуска в определенный промежуток времени в заданных нестандартных условиях, таких как например короткое замыкание.

Масляные выключатели 35 кВ

Данный тип выключателей отличается наличием встроенных внутрь трансформаторов тока, которые необходимы для цепей измерения и защиты. Они насажены и закреплены на внутренний участок проходного изолятора, после чего надежно закрыты крышкой. Вся конструкция состоит из 3 баков, при этом каждая фаза располагается в отдельном баке. Токоведущая система таких выключателей состоит из двух дугогасительных устройств с неподвижным контактом, которые присоединены к нижней части токоведущего стержня мастиконаполненного ввода и траверсы с подвижными контактами.

Масляные выключатели 110 кВ

Контактная система данного типа выключателей состоит из дугогасительных камер и контактов отделителя, которые имеют последовательное соединение. При этом дугогасительная камера каждого разрыва находится в непосредственной близости с опорным металлическим фланцем. Она состоит из неподвижных и подвижных контактов. Контакты дугогасительных камер размыкаются на время гашения электрической дуги во время отключения выключателя. При этом контакты отделителя во включенном положении замкнуты, а при отключенном — разомкнуты.

Ремонт и установка масляных выключателей

Состояние работоспособности выключателей нагрузки на любых объектах электроснабжения должно соблюдать все регламентные требования и правила электробезопасности. Все вмешательства в их работу должны выполняться квалифицированными специалистом, имеющими допуск к работе с данным оборудованием. Во время ремонта масляных выключателей при необходимости наши мастера произведут:

• Очистку или замену контактов и дугогасителей.
• Произведут проверку и отрегулируют контакты подвижных частей вала, а также мест соединения деталей.
• Будет произведена приборная проверка скорости замыкания и размыкания выключателя при различны условиях.

Также мы имеем все необходимые разрешения на установку масляных выключателей всех типов напряжения.

Техническое обслуживание

Во время эксплуатации масляных выключателей важно следить, чтобы рабочие напряжение и ток нагрузки не превышали нормированных величин. Также стоит следить и за уровнем масла в полюсах. При этом квалифицированный осмотр выключателя рекомендуется производить не реже 1 раза в месяц. Наши мастера произведут осмотр и вовремя выявит такие неисправности, как:

• Наличие трещин на изоляционных элементах.
• Образование течи масла сквозь уплотнитель в полюсах.
• Произведут проверку уровня масла.

А также осуществят внешний осмотр прибора и контактных соединений на наличие признаков перегрева подводящих шин.

Текущий ремонт

Каждый год масляный выключатель должен проходить текущий ремонт, который включает в себя:

• Заливку прибора чистым трансформаторным маслом.
• Проверку исправности масляного буфера нажатием на шток.
• Выполнение обтяжки болтовых соединений.
• Измерение переходного сопротивления полюсов.
• Мелкий ремонт привода, а также очистка и смазка трущихся элементов.

Кроме этого должна быть произведена полная проверка работоспособности выключателя путем включения и отключения его вхолостую со щита управления.

Капитальный ремонт

Данный вид ремонта необходимо проводить не реже 1 раза в 6 — 7 лет, а также при наработке прибором 3000 циклов включения и отключения. Он включает в себя следующие виды работ:

• Отключение от прибора подводящей шины и полное сливание масла.
• Замена при необходимости крепежных элементов.
• Проверка шарнирных соединений.
• Ремонт подвижных контактных стержней.
• Проведение высоковольтного испытания прибора.

После всех проведенных манипуляций должно производится полное оформление документации о выполненных работах.

Стоимость ремонта и обслуживания

Цена за работу по ремонту и обслуживанию масляных выключателей напрямую зависит от сложности и вида предстоящей работы. Точная конечная стоимость работы рассчитывается индивидуально и озвучивается клиенту только после составления полной сметы.

Электрическая часть электростанций — Масляные выключатели с дугогасительными камерами

Значительного увеличения отключающей способности баковых выключателей и повышения их надежности удалось достигнуть, размещая контакты выключателя в небольшой дугогасительной камере, располагаемой в общем объеме масла, находящегося в баке выключателя. На рис. 5-6 показана схема работы дугогасительной камеры с продольным дутьем.

Рис. 5-6. Дугогасительная камера масляного выключателя с продольным дутьем 1 — неподвижный контакт; 2 — дуга; 3 — подвижный контакт

Рис. 5-7, Конструктивные схемы дугогасительных камер масляных выключателей
1,4 — неподвижный контакт; 2 — рабочий элемент дугогасителя; 3 — подвижный контакт

Такие камеры из изолирующего материала укрепляются в нижней части проходного изолятора. В верхней части камеры жестко укреплен неподвижный контакт, в соприкосновение с которым входит при включении подвижный контактный стержень. В процессе отключения при выходе стержневого контакта из неподвижного в камере возникает дута, которая, испаряя и разлагая масло, создает в ней высокое давление. Это давление (6— 7 МПа) на порядок больше, чем в выключателях с открытой дугой, благодаря малому объему дугогасительной камеры. Это давление уменьшает сечение дуги и повышает электрическую прочность дугового промежутка ; после перехода тока через нуль, что ускоряет гашение дуги. После того как стержень покинет камеру, происходит выхлоп газов через освободившееся отверстие, при этом захватывается масло из камеры. Это приводит к интенсивному охлаждению ствола дуги и усиленной его деионизации.

Рис. 5-8. Дугогасительное устройство с дополнительным механизмом принудительного масляного дутья
Действие дугогасительной камеры тем эффективнее, чем больше отключаемый ток. При отключении малых токов выключатель с дугогасительной камерой действует, как обычный выключатель с открытой дугой.
Другим преимуществом выключателя с дугогасительной камерой является отсутствие давления, развивающегося в нем при горении дуги, на стенки бака. Это давление воспринимается только стенками дугогасительной камеры, высокая прочность которой может быть легко обеспечена ввиду ее малых размеров.
Дугогасительные камеры современных масляных выключателей выполняются с продольным (рис. 5-7, а, в), поперечным (рис. 5-7, б, е, ж) или смешанным дутьем (рис. 5-7, г, д). Конструкции д и е применяются в маломасляных выключателях. В некоторых конструкциях дугогасительная камера снабжается импульсным механизмом, осуществляющим принудительное дутье, усиливающее действие естественного дутья (рис. 5-8).
Конструктивные схемы баковых выключателей с дугогасительными камерами показаны на рис. 5-5, б, в. Эллиптический или чечевицеобразный бак (рис. 5-5, в) применен с целью сокращения объема масла. Например, выключатель 220 кВ с эллиптическим баком с отключающей мощностью 10 ГВ-А имеет массу масла 18 т, в то время как выключатель с цилиндрическим баком типа МКП-220-5 с мощностью отключения всего 5 ГВ-А имеет массу масла 48 т (на три полюса).
Баковые выключатели с дугогасительными камерами удовлетворяют всем современным требованиям по напряжению, номинальному току, мощности отключения и быстродействию. Они изготавливаются в широком диапазоне номинальных мощностей отключения (до 25ГВ-А) на напряжения до 330 кВ включительно.