Сравнительная характеристика масляных, вакуумных и элегазовых высоковольтных выключателей

Сравнительная характеристика масляных, вакуумных и элегазовых высоковольтных выключателей

В электроустановках применяется несколько типов высоковольтных выключателей – воздушные, масляные, вакуумные и элегазовые.

Выключатели – это важнейший элемент оборудования распределительных устройств подстанций, так как данный коммутационный аппарат осуществляет включение и отключение участков электрической сети под рабочим током нагрузки, а в случае возникновения аварийных режимов – очень большие токи, токи короткого замыкания.

От качества и безотказности их работы зависит надежность электроснабжения потребителей, а также сохранность целостности оборудования в случае возникновения аварийных ситуаций. Следовательно, вопрос выбора высоковольтных выключателей является одним из важнейших. Итак, какому типу выключателей лучше отдать предпочтение? Разберемся в этом более подробно.

Воздушные выключатели, как наименее эффективные, крупные по габаритным размерам и дорогие в обслуживании, в наше время практически не используются, все старые воздушные выключатели постепенно заменяют более эффективными и надежными выключателями. Поэтому выключатели данного типа рассматривать не будем.

Приведем сравнительную характеристику масляных, вакуумных и элегазовых высоковольтных выключателей, рассмотрев их достоинства и недостатки в разных критериях, которые учитывают при выборе выключателей.

Отключающая способность, характерные особенности работы и коммутационный ресурс высоковольтных выключателей

Высоковольтные выключатели всех типов могут быть рассчитаны для работы при разном напряжении и номинальном токе нагрузки. При необходимости можно выбрать любой из типов выключателей, с требуемым номинальным током, током отключения (максимальным значением тока короткого замыкания) и другими характеристиками. Но самыми эффективными, характеризующимися высокой скоростью работы, более высокой отключающей способностью являются элегазовые и вакуумные выключатели.

Очень важным критерием является механическая прочность выключателей. В данном случае, чем проще конструкция, тем выше механическая прочность выключателя. Если рассматривать три типа коммутационных аппаратов, то наиболее простую конструкцию и соответственно более высокую механическую прочность имеет вакуумный выключатель, наименьшую прочность – масляный выключатель.

Что касается механической прочности, коммутационного ресурса и других параметров, то тут все зависит также от качества конструктивных элементов выключателей, а также качества сборки в целом. Поэтому нельзя однозначно сказать, что какой-то выключатель является более надёжным, чем другой.

Очень важным критерием надежности можно считать гарантийный срок обслуживания. Если производитель дает большой гарантийный срок, то это свидетельствует о том, что данная продукция очень надежна. Во всяком случае, возможные нюансы, возникающие при эксплуатации в течение гарантийного срока обслуживания, устраняются представителями завода-изготовителя.

Гарантийный срок обслуживания современных элегазовых и вакуумных выключателей составляет 20-25 лет. То есть это срок, по истечению которого, как правило, должна производиться замена всего оборудования – реконструкция (техническое переоснащение) распределительного устройства.

Электрическая прочность дугогасящей среды – одна из важнейших характеристик выключателей. В данном случае элегаз имеет самую высокую диэлектрическую прочность, особенно на напряжении 110кВ и выше. Дугогасящая среда вакуумных выключателей на напряжение до 110кВ включительно не уступает по электрической прочности элегазовым. Масляные выключатели характеризуются более низкой электрической прочностью дугогасящего промежутка.

Не менее важной характеристикой является коммутационный ресурс выключателя – количество циклов работы выключателя. Количество циклов включений и отключений выключателя зависит от величины коммутируемых токов. В данном случае, чем больше ток, тем быстрее выключатель исчерпывает свой коммутационный ресурс.

Что касается коммутационного ресурса, то выключатель, не зависимо от типа, рассчитан на определенное количество отключений, в зависимости от величины отключаемых токов – номинальных или токах отключения величиной до нескольких десятков кА.

Если это вакуумный выключатель, то после исчерпания коммутационного ресурса он подлежит замене, так как его дугогасящая камера с контактной системой не обслуживаются. Элегазовый выключатель после исчерпания ресурса подлежит капитальному ремонту, в процессе проведения которого оценивается состояние выключателя, устанавливается возможность дальнейшей эксплуатации коммутационного аппарата.

Масляный выключатель имеет значительно меньший межремонтный ресурс. Как правило, после семи автоматических отключений токов короткого замыкания, необходимо выполнять капитальный ремонт коммутационного аппарата. Это обусловлено в первую очередь тем, что дугогасящая среда – трансформаторное масло подлежит замене, так как оно теряет свои изоляционные и дугогасящие свойства.

Что касается веса выключателей, то если рассматривать, к примеру, разные типы выключателей на напряжение 110кВ, то очевидно, что элегазовый и вакуумный даже при более улучшенных эксплуатационных характеристиках, имеют в несколько раз меньший габаритный размер, чем масляные.

Например, масляный выключатель МКП-110 имеет вес почти 17 тонн, в то время как более надежный и имеющий больший коммутационный ресурс, элегазовый выключатель 3AP1DT-126 фирмы Siemens имеет вес всего 3,6 т, при этом габаритные размеры элегазового выключателя в несколько раз меньше масляного.

Очень важный вопрос – это эксплуатация высоковольтных выключателей, их обслуживание – проведение периодических капитальных и текущих ремонтов, а также внеплановых (аварийных) ремонтов.

Как и упоминалось выше, элегазовые и вакуумные выключатели являются более надежными, по сравнению с масляными выключателями. Соответственно, периодические ремонты данных коммутационных аппаратов производятся реже.

Вакуумный выключатель не требует обслуживания дугогасительной и контактной части, в целом он имеет более простую конструкцию, по сравнению с другими выключателями, поэтому его обслуживать достаточно легко и для этого не требуется применение специализированного оборудования и инструмента.

Элегазовый выключатель имеет более сложную конструкцию, по сравнению с вакуумным коммутационным аппаратом. Но проведение периодических технических обслуживаний не вызывает трудностей, объем работы не превышает объем работ с вакуумным выключателем. Единственное, что при снижении давлении элегаза, необходимо произвести его докачку.

Ремонт масляного выключателя предполагает значительно больший объем работ. Если дугогасительная и контактная часть вакуумных и элегазовых выключателей до истечения коммутационного ресурса не обслуживается, то в случае с масляным выключателем капитальный ремонт, как и упоминалось выше, необходимо производить каждые семь отключений токов короткого замыкания.

Для сравнения: обслуживание упоминаемого выше масляного выключателя МКП-110 предусматривает замену 8 тонн трансформаторного масла на каждый выключатель, а если таких выключателей пять и более? В то время как для нескольких элегазовых выключателей потребуется только докачка небольшого объема газа.

Пожарная и экологическая безопасность при эксплуатации высоковольтных выключателей

В электроустановках вопросу пожарной безопасности уделяется достаточно много внимания. Цель – обеспечить наивысший уровень пожаробезопасности на объектах, исключив, по возможности, все факторы, снижающие ее уровень.

Что касается высоковольтных выключателей, то масляные являются опасными с точки зрения пожарной безопасности, так как в них содержится некоторое количество трансформаторного масла – легковоспламеняющейся жидкости. В распределительных устройствах с масляными выключателями предъявляются повышенные требования пожарной безопасности.

Элегазовые и вакуумные выключатели абсолютно безопасны, так как конструктивно они не имеют легковоспламеняющихся жидкостей и материалов.

Вопрос влияния оборудования электроустановок на окружающую среду также очень актуален. Для защиты окружающей среды необходимо минимизировать количество вредных веществ, которое попадает в окружающую среду.

В данном случае масляные выключатели оказывают наиболее пагубное влияние на окружающую среду. Трансформаторное масло, содержащееся в баках данных выключателей, нередко попадает в грунт по причине нарушения герметичности баков, а также в случае возникновения аварийной ситуации, сопровождающейся выбросом масла из бака.

Элегазовые выключатели относительно безвредны для окружающей среды, так как в процессе эксплуатации они не выделяют вредных веществ в окружающую среду. Единственное, на что следует обратить внимание – это элегаз (изолирующая и дугогасящая среда выключателя).

Данный газ является опасным для окружающей среды. Но в связи с тем, что технически исправный и периодически обслуживающийся элегазовый выключатель имеет малый процент утечек элегаза, можно считать, что такой выключатель вреда окружающей среде не наносит. Исключение составляют случаи, когда по причине повреждения бака выключателя элегаз полностью выходит из бака в атмосферу.

Вакуумный выключатель с точки зрения экологии, является самым безопасным, так как он не содержит никаких вредных веществ, его рабочая дугогасящая среда – вакуум, то есть отсутствие каких-либо газов или жидкостей.

Подводя итог, можно сделать вывод, что наиболее эффективными, качественными, надежными и предпочтительными с точки зрения пожаробезопасности и экологии являются элегазовые и вакуумные высоковольтные выключатели. Ведущие производители коммутационных аппаратов данного типа с каждым годом все более совершенствуют продукцию, делая ее более надежной и эффективной. Поэтому в наше время масляные выключатели практически не выпускаются, скоро они уйдут в прошлое вместе с воздушными выключателями.

При строительстве новых объектов и техническом переоснащении старых, отдается предпочтение исключительно элегазовым и вакуумным высоковольтным выключателям. Только такие выключатели способны обеспечить высокую надежность электроснабжения потребителей и в полной мере обеспечить свои эксплуатационные характеристики, при этом они полностью соответствуют нормам безопасности обслуживания, пожаробезопасности и экологичности.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Выключатели переменного тока высокого напряжения — Масляные выключатели

2. Масляные выключатели
Масляные выключатели приблизительно до 1930 г. являлись единственным видом отключающего аппарата в сетях высокого напряжения.
На напряжения 35, 110 и 220 кВ применялись в основном баковые выключатели.
Маломасляные выключатели являлись основными для напряжения 10 кВ.

2.1. Масляные выключатели с большим объемом масла

Масляный выключатель типа У-110-2000-40 показан на рис. 2.1.
В стальном баке 1 на маслонаполненных вводах 2 расположены дугогасительные устройства (камеры) 3. Маслонаполненный ввод в виде проходного изолятора служит для проведения токоведущей цепи, находящейся под высоким напряжением, через металлическую стенку или другие преграды. Горячие ионизированные выхлопные газы, выходящие из камер, могут вызвать перекрытие с камер на бак. Для предотвращения этого явления имеется баковая изоляция 5 (рис.2.1).
Перемещение траверсы 4 происходит под действием штанги 6. движущейся по направляющим 7 под действием пружин механизма и пружин камер 10

Рис.2.1. Баковый масляный выключатель: Uном =110 кВ; 1= 2000 А; 1отк= 40 кА

На выключателе установлены магнитопроводы 8 со вторичными обмотками трансформаторов тока (в данном случае их четыре). Первичной обмоткой трансформаторов являются токоведущие стержни вводов 2. Для сохранения вязкости трансформаторного масла при низких температурах предусмотрен электрический подогрев масла устройством 9.
Наибольшая мощность отключения баковых выключателей 25000 MB* А.
Обычно бак выключателя заполняется маслом примерно на 2/3 объема. При отключении газ, выбрасываемый из камеры, заставляет слои масла, лежащие над камерами, двигаться с большой скоростью вверх. Воздух может свободно выходить в атмосферу. После отключения масло, двигаясь по инерции, ударяет в крышку выключателя. Этот удар может быть столь сильным, что деформируются крепления бака к фундаменту, который должен быть рассчитан на эти нагрузки.
Для предотвращения взрыва бака в его крышке расположены аварийные выхлопные трубы с калиброванными мембранами, которые при избыточном давлении разрушаются и из выключателя выливается масло, благодаря чему давление в баке снижается до безопасных пределов /3/.
Выключатель подлежит установке на бетонном основании высотой 0,5-0,8 м над уровнем земли. Три полюса управляются общим электромагнитным или пневматическим приводом.
При ремонте выключателя необходимо слить масло. С этой целью предусматривают соответствующие трубопроводы и емкости. Для доступа к контактной системе в стенках баков предусмотрены лазы достаточного размера, плотно закрывающиеся крышками на болтах.
Их достоинством являлось наличие встроенных трансформаторов тока. В связи с усовершенствованием конструкций дугогасительных устройств опасность взрыва и пожара практически была исключена. Однако большой
объем масла затрудняет доступ к контактной системе и увеличивает время, необходимое для ремонта. Время отключения выключателя составляет 4 периода.
Достоинства масляных баковых выключателей:

1. Высокая надежность.
2. Простота конструкции камер и механизма.
3. Высокая механическая прочность элементов (камер, бака, механизма, вводов).

1. Использование трансформаторов тока.
2. Не требовался высококвалифицированный персонал для обслуживания.
3. Среда для гашения дуги масло — оно не являлось дефицитным.

Недостатки масляных баковых выключателей: 1. Большие габариты и масса.
2. Необходимость периодической очистки масла.
3. Сложность и трудоемкость ремонта и ревизии выключателей с напряжением 110 кВ и выше.
4. Взрыво- и пожароопасность.

2.2. Масляные выключатели с малым объемом масла

В маломасляных выключателях масло является только газогенерирующим веществом. Для изоляции токоведущих частей используют фарфор, стеклопластик, текстолит и другие изоляционные материалы. Отечественные заводы выпускали маломасляные выключатели для номинальных напряжений от 6 до 220 кВ для внутренней и наружной установки. Они имеют малые размеры и массу по сравнению с баковыми выключателями. Например, в баковом выключателе на 10 кВ и номинальную мощность отключения 250 MB*А
А вес масла 250 кГ, в то время как в маломасляных выключателях на те же параметры вес масла составляет всего 10 кГ. Относительно небольшое количество масла облегчает уход и ремонт.
Меньшие габаритные размеры, а также худшие механические свойства материалов, применяемых для изготовления корпусов маломасляных выключателей, приводят к тому, что механическая прочность корпуса по отношению к давлениям, создаваемым при отключении предельных токов КЗ, у маломасляного выключателя ниже, чем у бакового. Это является основной причиной ограничения отключающей способности маломасляного выключателя. Второй причиной является трудность создания малогабаритного ДУ, обеспечивающего надежное гашение дуги всего диапазона отключаемых токов от малых до предельных.
В выключателях для номинальных напряжений до 35 кВ контактная система и дугогасительные устройства заключены в небольшие бачки, изолированные от заземленного основания фарфоровыми изоляторами. Бачки могут быть металлическими (в ранних конструкциях) или из стеклопластика.
Малообъемные масляные выключатели на напряжение до 20 кВ включительно имеют один или два разрыва в фазе. Каждый разрыв выключателя снабжается отдельным баком со встроенным дугогасительным устройством. Таким образом, выключатель с одним разрывом в фазе имеет три бака, а выключатель с двумя разрывами в фазе шесть баков (по две на фазу).
Эксплуатируемые в настоящее время маломасляные выключатели можно разделить на две группы. Первая, более многочисленная с установкой ДУ в нижней части полюса и движением контакта на включение сверху вниз. Вторая с движением подвижного контакта на включение снизу вверх и установкой ДУ в верхней части полюса. Выключатели второй группы более предпочтительны с точки зрения повышения отключаемого тока 121.
Средний срок службы выключателей до первого среднего ремонта, если до этого срока не исчерпан ресурс по коммутационной износостойкости, 8 лет.
Срок службы выключателя до списания составляет не менее 25 лет.
В настоящее время еще есть в эксплуатации маломасляные выключатели типов ВМУЭ-35, ВМТ-110, -220 кВ и КРУ (комплектные распределительные устройства) с выключателями типов ВМПЭ-10, ВК-10, ВКЭ-10, ВКЭ-Ю-М.
На рис.2.2 показан общий вид подвесного маломасляного выключателя серии ВМПЭ-10-1600-20УЗ (выключатель масляный подвесного типа со встроеннным электромагнитным приводом) на номинальное напряжение 10 кВ, номинальный ток до 1600 А, номинальный ток отключения 20 кА, относящийся к первой группе. Выключатель имеет две разновидности: одна -это выключатель с полюсом и рамой, унифицированный с ранее изготавливаемым выключателем типа ВМПП-10, и другая — это выключатель, отличный от первого рамой и полюсом и в целом имеющий незначительно меньшие габариты по высоте и глубине.
Номинальное напряжение выключателя 10 кВ, номинальный ток в зависимости от сечения токоведущего контура и контактов — от 630 до 1600 А, номинальный ток отключения 20 и 31,5 кА, время отключения включателя с приводом — не более 0,12 с. (6 периодов), время горения дуги при отключении номинальных токов — не более 0,02 с. Масса выключателя без масла 200 ± 10 кГ, масса масла 5,5 ± 0,5 кГ.
При работе выключателей в сетях переменного тока частотой 60 Гц номинальный ток отключения уменьшается на 20%.

Рис. 2.2. Маломасляный выключатель серии ВМПЭ-1

Выключатели рассчитаны на эксплуатацию при температуре окружающего воздуха в условиях умеренного климата от -25 до + 50° С. При наличии подогрева в КРУ допускается эксплуатация выключателей при температуре окружающего воздуха до минус 40° С /4/.

Оперативное включение выключателя происходит за счет энергии включающего электромагнита, а отключение — за счет энергии отключающих пружин и пружинного буфера, которые срабатывают при воздействии отключающего электромагнита или кнопки ручного отключения на защелку привода, удерживающую выключатель во включенном положении.
Выключатель состоит из рамы 1, к которой с помощью опорных изоляторов 3 крепятся полюсы выключателя 2. Полюсы с помощью изоляционных тяг 4 связываются с валом 5, общим для трех полюсов и установленным в раме выключателя. Включение выключателя осуществляется подачей напряжения на встроенный электромагнитный привод через контактор.
Со стороны привода рама закрыта металлической крышкой, в которой имеются окна для наблюдения за уровнем масла в полюсах и для указателя, который фиксирует включенное и отключенное положения выключателя.
Маломасляные выключатели с номинальным напряжением 110 и 220 кВ серии ВМТ.
Выключатель типа ВМТ-110-25/1250У1 с номинальным напряжением 110 кВ, номинальным током 1250 А и номинальным током отключения 25 кА состоит из стального основания, на котором установлены три фарфоровые колонны, рис.2.3. Нижняя часть каждой колонны представляет собой полый фарфоровый изолятор, внутри которого размещены стеклопластиковые тяги для передачи движения от привода к контактам. Верхняя часть колонны заполнена маслом. Здесь расположено дугогасительное устройство в эпоксидном цилиндре, воспринимающем механические напряжения при работе выключателя.
Гашение дуги происходит в камере встречно-поперечного дутья. Чтобы обеспечить отключение емкостных токов, контакты размыкаются с большой скоростью. Высокие скорости включения и отключения выключателя обеспечиваются за счет снижения массы его подвижных частей. Воздушная

Рис. 2.3. Маломасляный выключатель серии ВМТ:
а)— на напряжение 110 кВ;
б) — на напряжение 220 кВ
полость ДУ выключателя заполнена сжатым азотом, который обеспечивает избыточное давление, способствующее поддержанию высокой электрической прочности межконтактного промежутка, повышению износостойкости контактов и сохранению высокого уровня внутренней изоляции вне зависимости от внешних атмосферных условий.
Выключатель снабжен пружинным приводом, время отключения составляет 3 периода. У выключателей предусмотрено устройство для подогрева масла в зимних условиях. С обычным трансформаторным маслом выключатели могут работать при температуре до -45° С, а с низкотемпературным маслом при температуре до -60° С.

Достоинства маломасляных выключателей по сравнению с баковыми:
1. Имеют меньшую массу и габаритные размеры.
2. ДУ всегда готово к работе независимо от наличия сжатого воздуха. 2. Осмотр и ремонт дугогасительных камер и контактов возможен без слива масла, что обеспечивает удобство эксплуатации.

Недостатки маломасляных выключателей по сравнению с баковыми:
1. Менее надежны в работе, чем баковые.

1. Ограниченное количество операций из-за быстрого загрязнения масла.
2. Номинальный ток отключения ниже, чем у баковых.
3. Не допускают установки встроенных трансформаторов тока.
4. Трудность осуществления подогрева масла.

Благодаря своим преимуществам маломасляные выключатели нашли широкое распространение в установках с напряжением 6-10 кВ.
При напряжении 10-220 кВ масляные выключатели вытесняются вакуумными и элегазовыми.

Выключатель У-110

Выключатель масляный баковый типа У-110-2000-50 У1 предназначен для оперативного включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме, в нормальных или аварийных режимах, при ручном или автоматическом управлении. Выключатель рассчитан на номинальное напряжение 110 кВ, номинальный ток 2000 А и номинальный ток отключения 50 кА. Выключатель управляется электромагнитным приводом типа ШПЭ-46 или пневматическим приводом типа ШПВ-46. Снабжен встроенными трансформаторами тока типа ТВ110-II У2 и вводами категории А или Б по длине пути утечки внешней изоляции по ГОСТ 9920-75.

• Описание
• Характеристики
• Документация
• Видеообзор

Структура условного обозначения

У-110-Х-2000-50 У1:
У — серия;
110 — номинальное напряжении, кВ;
Х — категория по длине пути утечки внешней изоляции (А и Б) по
ГОСТ 9920-75;
2000 — номинальный ток, А;
50 — номинальный ток отключения, кА;
У1 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ
15150-69 и ГОСТ 15543-70.

Описание выключателя У-110

Выключатель высоковольтный трех полюсный У-110-2000-40 У1 предназначен для коммутации рабочих токов и токов короткого замыкания в электрических сетях. Управление выключателем осуществляется одним общим для трех полюсов подвесным электромагнитным приводом ШПЭ-44У-1.

Конструкция выключателя У-110

Выключатель состоит из трехполюсов, соединенных в единый агрегат с помощью шпилек и соединительных тяг и заполненных трансформаторным маслом по ГОСТ 982-68 или ГОСТ 10121-76. Каждый полюс (см. рис) состоит из бака 1 цилиндрической формы с лазами для производства монтажа, ремонта и регулирования выключателя и для обслуживания электронагревателей. На крышке каждого бака смонтированы вводы 8, механизм 10, трансформаторы тока 9, предохранительный клапан и патрубки для заливки баков маслом. К верхней части бака приварены угольники для подъема и для соединения баков между собой. Внутри бака 1 находятся дугогасительные камеры 5, закрепленные на маслонаполненных вводах, и шунтирующие резисторы 6, крепящиеся к камерам. Камеры отделены от металлического бака внутри баковой изоляцией 2 из листов древесно-слоистого пластика (ДСП), закрепленных на изоляционных шпильках. С механизмом соединена штанга 4, которая движется в направляющей 7 и на которой закреплена траверса 3 с контактами.

Условия эксплуатации

Высота над уровнем моря не более 1000 м.
Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли в концентрациях, нарушающих нормальную работу выключателя.
Эффективное значение температуры воздуха, окружающего выключатель, 35°С по ГОСТ 8024-84.
Выключатель соответствует требованиям ТУ 16-520.227-80.
Требования техники безопасности по ГОСТ 12.2.007.3-75. ТУ 16-520.227-80.

Масляные выключатели — выключатели переменного тока выше 1 кВ

Масляные выключатели появились в конце девятнадцатого столетия и приблизительно до 1930г. являлись единственным видом отключающего аппарата в сетях высокого напряжения. Различают масляные выключатели двух видов — баковые и маломасляные. Методы деионизации дугового промежутка в этих выключателях одинаковы. Различие заключается лишь в изоляции контактной системы от заземленного основания и в количестве масла.

Баковые выключатели

В выключателях этого вида дугогасительные устройства полюсов помещены в заземленный бак, заполненный маслом, которое используется в качестве газогенерирующего вещества, а также для изоляции контактной системы от заземленного бака. Ниже в качестве примера приведено описание выключателя типа У-220-40 с номинальным напряжением 220 кВ и номинальным током отключения 40 кА производственного объединения «Урал-электротяжмаш» (рис.1).

Рис.1. Полюс трехбакового масляного выключателя типа У-220-40

Выключатель предназначен для наружной установки. Каждому полюсу соответствует особый бак 1 цилиндрической формы с расширяющейся верхней частью, приспособленной для установки проходных изоляторов 2 и трансформаторов тока 3. Внутренняя поверхность бака выложена изоляционным материалом 4. К нижним фланцам изоляторов прикреплены дугогасительные камеры 5 с шунтирующими резисторами 6. Подвижные контакты укреплены на траверсе 7, приводимой в движение приводом с помощью изоляционной штанги 8 и системы рычагов 9. В положении «включено» траверса 7 находится в верхнем положении, контакты замкнуты, механизм выключателя заперт. В процессе отключения подвижная система освобождается и под действием отключающих пружин перемещается вниз. Контакты размыкаются и дуга гасится. В положении «отключено» контактная траверса находится внизу, несколько выше днища бака (см. пунктир). Здесь расположено устройство 10 для подогрева масла в зимнее время.

Баки залиты маслом. Под крышками остается некоторый объем воздуха («воздушная подушка»), который при сильном газообразовании вытесняется вместе с газами наружу через газоотводную трубу (на рисунке не показана). Слой масла над гасительными камерами должен быть достаточным, чтобы обеспечить надежное охлаждение газов, образующихся в процессе отключения, до соприкосновения их с воздухом под крышкой во избежание воспламенения.

Рис.2. Дугогасительное устройство выключателя У-220-40

Дугогасительное устройство выключателя показано на рис.2. В цилиндре 1 из изоляционного материала укреплены две камеры поперечного масляного дутья (2 и 3), соединенные последовательно. Неподвижные и подвижные контакты этих камер обозначены соответственно 4, 5 и 6, 7. При включении выключателя подвижная траверса с двумя цилиндрическими контактами (на рисунке не показана) поднимается и входит в соприкосновение с корпусом. При дальнейшем ее движении поднимаются подвижные контакты 5 и 7 и соединяются с неподвижными контактами 4 и 6. Механизм выключателя запирается.

При отключении выключателя подвижная траверса вместе с контактами 5 и 7 опускается и в разрывах образуются дуги, которые гасятся в соответствующих камерах. Ходу подвижных контактов вниз способствует пружина 8. Шунтирующие резисторы, показанные на рис.1, обеспечивают равномерное распределение напряжения между гасительными устройствами.

Газы, выбрасываемые из гасительных устройств при отключении тока КЗ, сообщают слою масла, находящемуся над ними, большую кинетическую энергию. Масло ударяется в крышку бака. Скорость масла в момент удара достигает 10-20 м/с, а сила, направленная вверх, достигает 150 кН. При последующем падении масла возникает сила, направленная вниз, которая составляет порядка 300 кН. Она воспринимается фундаментом.

Масса выключателя (три полюса) без масла составляет 28т, а масса масла — 27т. Выключатель подлежит установке на бетонном основании высотой 0,5-0,8м над уровнем земли. Незащищенные токоведущие части находятся на недоступной высоте и не представляют опасности для людей, обслуживающих установку. Три полюса управляются общим электромагнитным или пневматическим приводом.

При ремонте выключателя необходимо спустить масло. С этой целью предусматривают соответствующие трубопроводы и емкости. Для доступа к контактной системе в стенках баков предусмотрены лазы достаточного размера, плотно закрывающиеся крышками на болтах.

Баковые масляные выключатели просты в изготовлении. Стоимость их относительно невысока. Наличие встроенных трансформаторов тока является их достоинством. В связи с усовершенствованием конструкций дугогасительных устройств опасность взрыва и пожара практически исключена. Однако большой объем масла затрудняет доступ к контактной системе и увеличивает время, необходимое для ремонта. Фундаменты для таких выключателей должны быть рассчитаны на значительные динамические нагрузки. Время отключения выключателя составляет 4 периода.

Выключатели аналогичной конструкции (но с меньшими размерами) строят также для номинальных напряжений 110 и 35 кВ.

Маломасляные выключатели

В выключателях этого вида масло служит только газогенерирующим веществом. Для изоляции токоведущих частей используют фарфор, стеклопластик, текстолит и другие изоляционные материалы. Отечественные заводы строят маломасляные выключатели для номинальных напряжений от 6 до 220 кВ для внутренней и наружной установки. Они имеют меньшие размеры и массу по сравнению с баковыми выключателями. Относительно небольшое количество масла облегчает уход и ремонт.

В выключателях для номинальных напряжений до 35 кВ контактная система и дугогасительные устройства заключены в небольшие бачки, изолированные от заземленного основания фарфоровыми изоляторами. Бачки могут быть металлическими (в ранних конструкциях) или из стеклопластика.

Рис.3. Маломасляный выключатель типа ВМП-10

В качестве примера на рис.3 показан весьма распространенный выключатель типа ВМП-10 (выключатель маломасляный подвесной) для номинального напряжения 10 кВ и внутренней установки. Основание выключателя выполнено в виде стальной рамы 1, которая крепится вертикально на стене или каркасе РУ. В раме размещены вал выключателя 2, отключающая пружина и буферное устройство 5. К раме пристроен электромагнитный или пружинный привод. Бачки прикреплены к раме с помощью фарфоровых изоляторов 4. Вал 6 каждого бачка соединен с валом 2 выключателя изолирующей тягой 5. Количество масла составляет всего 4,5 кг. Номинальный ток отключения выключателя ВМП-10 составляет в зависимости от исполнения от 20 до 31,5 кА, номинальный, ток — от 630 до 3200 А. Время отключения составляет 0,12 с (6 периодов).

Выключатель типа ВМП-35 с номинальным напряжением 35 кВ имеет аналогичную конструкцию. Номинальный ток отключения равен 10 кА.

Рис.4. Контактная система и гасительное устройство
масляного выключателя типа МГ-10

Маломасляные выключатели 10-20 кВ с большой отключающей способностью (до 90 кА) и номинальным током до 11 кА имеют несколько иную конструкцию (рис.4). Они имеют по два металлических бачка на полюс. Контактная система разделена на главные и дугогасительные контакты. Неподвижные части 1 главных контактов выполнены в виде трехгранных призм и расположены на крышках бачков. Подвижные части 2 (пальцевого типа) прикреплены к контактной траверсе 3. Число пар пальцев определяется номинальным током. Неподвижные части дугогасительных контактов розеточного типа 4 укреплены в днищах бачков. Подвижные части в виде круглых стержней 5 прикреплены к контактной траверсе и входят в бачки через проходные изоляторы.

В положении «включено» (рис.4,а) большая часть тока проходит от зажима 6 по крышке бачка к главным контактам 1, 2, траверсе 3 и далее к зажиму второго бачка. Небольшая часть тока ответвляется от основного пути и проходит по стенкам первого бачка, розеточному контакту 4, подвижному контактному стержню 5 к траверсе и далее аналогично ко второму бачку. В процессе отключения (рис.4,6) сначала размыкаются главные контакты и весь ток смещается в дугогасительные контакты. При размыкании последних в нижних отсеках бачков зажигаются дуги, угасающие в гасительных камерах по мере продвижения контактных стержней вверх. При включении выключателя сначала замыкаются дугогасительные, а затем главные контакты.

Гасительные камеры состоят из ряда дисков из изоляционного материала, скрепленных шпильками. В дисках имеются вырезы, образующие центральный канал для контактного стержня, а также «карманы» для масла и выхлопные каналы для газов — продуктов разложения масла. Давление в камерах достигает 8 МПа, что способствует образованию сильного газового дутья, направленного радиально и отчасти вдоль канала дуги. После угасания дуги газы выходят из бачков через маслоотделители и по газоотводным трубам (на рисунке не показаны). Масляные пары конденсируются, и масло стекает в бачки.

Контактные траверсы с подвижными контактными стержнями в процессе, отключения приводятся в движение мощными отключающими пружинами, которые с помощью изоляционных штанг 7 соединены через передаточный механизм с валом выключателя. Внешний вид выключателя показан на рис.5. Его время отключения составляет 6-7 периодов.

Рис.5. Маломасляный выключатель типа МГГ-10-5000-б3УЗ:
1 — рама с механизмом;
2 — опорный изолятор;
3 — бачок;
4 — главные контакты;
5 — изоляционная тяга

Маломасляные выключатели ПО «Уралэлектротяжмаш»

ПО «Уралэлектротяжмаш» выпускает маломасляные выключатели с номинальным напряжением 35, 110 и 220 кВ.

Рис.6. Маломасляный выключатель серии ВМТ:
а — на напряжение 110 кВ;
б — на напряжение 220 кВ

На рис.6,а показан выключатель типа ВМТ-110 с номинальным напряжением 110 кВ, номинальным током 1250 А и номинальным током отключения 25 кА. Выключатель состоит из стального основания, на котором установлены три фарфоровые колонны. Нижняя часть каждой колонны представляет собой полый фарфоровый изолятор, внутри которого размещены стеклопластиковые тяги для передачи движения от привода к контактам. Верхняя часть колонны заполнена маслом. Здесь расположено дугогасительное устройство в эпоксидном цилиндре, воспринимающем механические напряжения при работе выключателя.

Гашение дуги происходит в камере встречно-поперечного дутья. Чтобы обеспечить отключение емкостных токов, контакты размыкаются с большой скоростью. Дугогасительное устройство заполнено сжатым азотом, который обеспечивает избыточное давление, способствующее поддержанию высокой электрической прочности межконтактного промежутка (что важно при работе выключателя в цикле АПВ), повышению износостойкости контактов и сохранению высокого уровня внутренней изоляции вне зависимости от внешних атмосферных условий. Избыточное давление создается перед пуском выключателя в эксплуатацию и благодаря надежной герметизации сохраняется в выключателе вплоть до очередной ревизии.

Выключатель снабжен пружинным приводом; время отключения составляет 3 периода. У выключателей предусмотрено устройство для подогрева масла в зимних условиях. С обычным трансформаторным маслом выключатели могут работать при температуре до -45°С, а с низкотемпературным маслом при температуре до -60°С.

Выключатель типа ВМТ-220 (рис.6,б) состоит из трех отдельных полюсов. Каждый полюс имеет два последовательно соединенных дугогасительных устройства, установленных на двух опорных изоляторах 110 кВ. Полюс управляется тем же приводом, который предусмотрен для выключателей 110 кВ. Номинальный ток выключателя равен 1250 А, номинальный ток отключения — 25 кА.

Внедрение выключателей серии ВМТ позволяет прекратить производство баковых выключателей типов МКП-110 и У-220.

Для электроустановок напряжением 35 кВ выпускается маломасляный выключатель типа В МУ-35 в трехполюсном исполнении. Он предназначен для замены выключателей типа ВМК-35 и баковых выключателей типа МКП-35.