Электрическая часть электростанций — Масляные выключатели с открытой дугой

Электрическая часть электростанций — Масляные выключатели с открытой дугой

Конструктивные особенности выключателей и их эксплуатационные свойства и характеристики в основном определяются способами гашения дуги, а также средой, в которой дуга горит в процессе отключения. Обычно выключатели переменного тока делят на две большие группы: жидкостные и газовые. Вакуумные выключатели, не имеющие пока широкого распространения, в будущем, по-видимому, составят отдельную, третью, группу. Жидкостные выключатели, в свою очередь, делятся на масляные и водяные.
Масляные выключатели в течение многих десятилетий являлись основным типом выключателей, обеспечивавшим надежную работу электрических станций и сетей. И в настоящее время благодаря значительным усовершенствованиям их конструкции они успешно соревнуются во многих областях применения (вплоть до самых высоких напряжений) с другими типами выключателей. В некоторых случаях они даже предпочтительны в эксплуатации из-за простоты конструкции и относительно низкой стоимости.

Рис. 5-1. Горение дуги в газовом пузыре: а — открытая дуга; б — дуга в гасительной камере
Главный недостаток масляных выключателей состоит в опасности пожаров и даже взрывов. Этот недостаток ограничивает их применение для внутренней установки.
С другой стороны, минеральное масло, обусловливающее пожароопасность масляных выключателей, обладает хорошими дугогасящими свойствами, что объясняется большим содержанием в продуктах его разложения водорода (до 70 %), который отличается высокой охлаждающей способностью.

Рис. 5-2. Заполнение камеры маслом после погасания дуга
Процесс отключения в масле протекает следующим образом. При расхождении контактов выключателя между ними возникает дуга, которая испаряет и разлагает масло, образуя вокруг себя газовый пузырь (рис. 5-1 и 5-2). Отдавая теплоту на испарение и разложение масла, ствол дуги интенсивно охлаждается. Охлаждение повышает градиент напряжения на дуге и способствует ее деионизации, которая усиливается еще больше благодаря циркуляции масла в зоне горения дуги.
Давление, создающееся в газовом пузыре вследствие расширения газа, также повышает градиент на дуге и увеличивает восстанавливающуюся прочность остаточного ствола дуги. В результате после достижения напряжением на дуге напряжения источника дуга гаснет.
Давление, возникающее в выключателе в процессе отключения, играет и отрицательную роль, вызывая чрезмерные механические напряжения в стенках бака и приводя при отключении очень тяжелых к. з. к выбросу масла через выхлопную трубу, расположенную на крышке выключателя.

Это давление зависит от количества энергии, выделяющейся на единице длины дуги, и количества возникающих при этом газов. Важную роль играет также циркуляция масла, электромагнитные и другие, количественно и качественно трудно оцениваемые процессы.
Давления, возникающие в масляных выключателях при отключении мощностей к. з., находящихся в пределах их отключающей способности, обычно не превосходят 0,5—0,7 МПа. При несоответствии отключающей способности выключателя отключаемой мощности эти давления значительно выше и иногда приводят к взрывам бака, пожарам и разрушениям в помещениях распределительных устройств. Подобные взрывы, называемые иногда первичными, могут возникать также из-за отказов механизма, отключающего шунтирующие сопротивления. Неотключенные сопротивления, находящиеся в масле, остаются в этом случае под током, перегреваются и в конце концов сгорают. Образующаяся при этом дуга испаряет огромные количества масла, что и приводит к разрушительным последствиям.
В некоторых случаях в выключателях возникают так называемые вторичные взрывы, причиной которых являются газы, образующиеся в выключателе в процессе отключения. Если эти газы (водород и ацетилен) достигнут взрывоопасной концентрации, то достаточно небольшой искры, чтобы их смесь взорвалась. В других случаях причиной таких вторичных взрывов бывает чрезвычайно взрывоопасная и исключительно неустойчивая углеродистая медь (Си2С2 — карбид меди), образующаяся из ацетилена выхлопных газов и меди конструктивных элементов выключателя. Воспламенение карбида меди может произойти от незначительных сотрясений выключателя (например, при холостом отключении выключателя или при его транспортировке из ячейки) или просто при изменении температуры выключателя. Возникающая при этом искра может воспламенить газы, скопившиеся под крышкой бака в опасной концентрации, и привести к их взрыву.
Отключающая способность масляного выключателя с открытой дугой не зависит от межконтактного раствора. Он определяется главным образом восстанавливающимся напряжением (рис. 5-3). Зато отмечается сильная зависимость отключающей способности таких выключателей от отключаемого тока, поскольку эта величина непосредственно влияет на электромагнитные воздействия тока и на интенсивность ионизации ствола дуги (рис. 5-4).
Необходимый для надежного гашения дуги раствор контактов может быть определен по следующей эмпирической формуле [29 ];

Здесь Рк, з — отключаемая мощность короткого замыкания, В-А; Г0 — удельная мощность, отводимая от дуги, Вт/см; оо = = 2л1 — угловая частота рабочего напряжения, с-1; сов = 2я/в —

Рис. 5-4. Зависимость отключающей способности масляного выключателя от отключаемого тока

Рис. 5-3. Зависимость межконтактного раствора масляных выключателей от восстанавливающегося (возвращающегося) напряжения
угловая частота восстанавливающегося напряжения, с-1; О — постоянная времени, дуги, с.
Достоинства и недостатки выключателей с открытой дугой, относящиеся частично и к другим типам масляных выключателей, состоят в следующем: конструкция выключателей относительно проста, стоимость их сравнительно невелика, их можно устанавливать на открытых подстанциях, эксплуатация выключателей несложна. Этим достоинствам противостоят серьезные недостатки, главным из которых является воспламеняемость и горючесть масла и продуктов его разложения (водорода и ацетилена) в присутствия кислорода воздуха. При выбросе горячих масляных паров и продуктов разложения масла из выхлопной трубы может произойти вспышка выхлопных газов при простом соприкосновении их с кислородом воздуха.
Применение невоспламеняющихся негорючих изолирующих жидкостей, например хлорированных дифенилов (совол, совтол, пиранол и т. п.), давно уже с успехом используемых в трансформаторах и мощных конденсаторах, в выключателях недопустимо, так как продукты их разложения очень ядовиты. Кроме того, эти жидкости разрушают органическую изоляцию и образуют на поверхности фарфоровой изоляции при ее увлажнении проводящий слой.
Другим крупным недостатком масла является его обуглероживание при горении в нем дуги. Присутствие углерода в масле не ухудшает его дугогасящих свойств, но уменьшает электрическую прочность. К этому добавляется зашламование бака выключателя частицами углерода, выпадающими в осадок, в связи с чем возникает необходимость в частых регулярных ревизиях выключателя и замене масла в нем.
Конструктивная схема однобакового масляного выключателя с открытой дугой показана на рис. 5-5, а. Расстояния полюсов между собою и относительно стенок бака выбираются так, чтобы надежно предотвратить перекрытия между полюсами и на корпус.

Рис. 5-5. Конструктивные схемы масляных выключателей: а — однобаковый с открытой дугой; б — один полюс трехбакового выключателя с двумя дугогасительными камерами; в — полюс трехбакового выключателя с чечевицеобразными баками
При этом для большей надежности между полюсами устанавливают изолирующие перегородки из гетинакса. При очень высоких напряжениях каждый полюс выключателя размещается в отдельном баке (трехбаковый выключатель). Такая конструкция имеет дополнительное преимущество: масса масла, приходящаяся на отдельный бак, существенно уменьшается. Все же в выключателях очень высоких напряжений количество масла, приходящееся на отдельный бак, остается чрезмерным. Например, один полюс выключателя 220 кВ содержит 15—16 т масла.
В настоящее время масляные выключатели с открытой дугой находят ограниченное применение лишь при относительно небольших напряжениях (6—10 кВ) и мощностях отключения (50— 100 MB-А).

Масляные выключатели

Принцип действия дугогасильных устройств масляных выключателей. Состав газопаровой смеси, возникающей в результате разложения масла под действием дуги. Конструкция дугогасительной камеры комбинированного масляного дутья. Разъединители наружной установки.

Подобные документы

Ознакомление с устройством и принципом действия масляных выключателей; определение их достоинств и недостатков. Характеристика особенностей малообъемных и баковых масляных выключателей 110 кВ. Рассмотрение правил эксплуатации высоковольтных механизмов.

реферат, добавлен 09.07.2019

Определение назначения выключателей как аппаратов, предназначенных для отключения и включения цепей. Изучение конструкции, описание принципа действия и обзор сферы применения малообъемных масляных выключателей. Конструктивные схемы вакуумных выключателей.

реферат, добавлен 22.05.2012

Условия возникновения, горения, гашения дуги, этапы ее образования. Вольтамперные характеристики дуги, основные способы ее гашения в аппаратах. Назначение, основные параметры, конструктивные части высоковольтных выключателей. Масляные баковые выключатели.

реферат, добавлен 22.02.2015

Предназначение разъединителей, их отличительные черты, основные элементы. Конструктивные различия между типами разъединителей по характеру движения ножа. Разъединители для внутренней и наружной установки. Принципы блокировки разъединителей и выключателей.

контрольная работа, добавлен 17.07.2016

Условные обозначения и сокращения в справочных данных. Рекомендации по выбору принципа действия масляного, воздушного, электромагнитного, элегазового и вакуумного выключателей. Сравнение параметров выключателей серии ВБПЭ-10 и ВБМЭ-10 НПП «Элвест».

методичка, добавлен 13.08.2013

Основные отличия токоограничивающего эффекта плавких предохранителей. Высоковольтные выключатели, не имеющие специальной дугогасительной среды. Выбор числа и мощности трансформаторов связи на гидроэлектростанциях. Анализ графиков нагрузки трансформаторов.

контрольная работа, добавлен 03.12.2015

Изучение устройств предназначенных для включения и отключения потребителей под нагрузкой. Характеристика строения, видов и принципа работы автоматических выключателей, их конструктивные особенности. Понятие и принцип действия и управления тиристором.

презентация, добавлен 08.07.2014

Контроль и диагностика состояния высоковольтных выключателей. Информация, получаемая при инфракрасном контроле выключателя. Диагностика масляных выключателей. Традиционные методы и устройства для измерения параметров высоковольтного выключателя.

статья, добавлен 11.01.2015

Классификация комплектных распределительных устройств. Комплектные трансформаторные подстанции внутренней установки, их типы. Монтажные работы в части первичных цепей. Проверку правильности работы выключателей, разъединителей, вспомогательных контактов.

реферат, добавлен 16.10.2013

Анализ применения в сельских сетях масляных выключателей с пружинными и пружинно-грузовыми приводами. Анализ кинематической и структурной схем привода масляного выключателя с цилиндрическим линейным асинхронным двигателем, и преимуществ его применения.

Баковые масляные выключатели. Особенности, область применения. Масляные выключатели. Воздушные выключатели. Выключатели вакуумные. Выключатели элегазовые

Баковые многообъемные (общий вес масла до 50 т). Масло используется как изолирующий материал и как дугогасящая среда. Оборудованы встроенными ТТ.

Такие выключатели являются наиболее распространенными, но в мировом производстве сняты с производства 50 лет назад, в России только с 2003 г.

1. Большой объем масла 2. Пожаро- и взрывоопасность 3. Мощный тяжелый электромагнитный привод, требующий мощного источника постоянного тока (АК). 4. Требует тяжелое бетонное основание. 5. После нескольких отключений (особенно токов КЗ) масло загрязняется продуктами разложения, поэтому требуется контроль за состоянием масла и периодическая его замена. После 3-4 отключений токов КЗ такой выключатель нужно выводить в ремонт.

1. Предельная простота конструкции и надежность работы при t до = – 60.

2. Удобство эксплуатации.

37. Масляные выключатели ВМП, ВК, МГГ, МГ, ВМТ

1. ВМП-10-20…31,5/630…3150; ВК-10-20…31,5/630…3150 – для ячеек КР и КСО

2. МГГ-10-45…63/3000…5000 (для генераторов мощностью менее 63 МВА

ГГ- горшковые генераторные

МГУ – 20-90/6300; ВГМ-20-90-11200 – для генераторов мощностью от 110 до 220 -320 МВт

3. ВМТ-110-40/2000; ВМТ-220-40/2000 – колонкового типа. ВМТ-220 имеет ток откл. до 40кА, ВМТ -220 имеет встроенный автономный мощный привод. Имеет три полюса – возможность пофазного отключения для ОАПВ.

1.Ничтожно малая возможность пожара.

2. Относительно простая конструкция и надежность в эксплуатации.

38. Воздушные выключатели ВВГ, ВК, МГГ и МГ, ВМТ.

Для гашения дуги исп. сжатый воздух 20-40 атм.

2.1. ВВГ-20-116/18000; КАГ-30/30000 (комплекс аппаратный генератор) КАГ включает ВНг(Qнагр)+Р(разъед.)+2*З(заземл.)+5ТН(тр-ор напр-ия)

УКВ-24-1600/24000 – для блоков 800МВт (ВВ+Р+2Заземл)

2.2. 1. ВВ (300-500кВ) 2. ВВБ (110-750 кВ) 3. ВВБК (110-750 кВ) 4. ВНВ (220-1150кВ, Iоткл до 63 кА)

Большое число разрывов на фазу – для выкл. 1 поколения (выкл-ли ВВ500 подстанции «Заря» имеют 10 последовательных разрывов на полюс). ВВБ – дугогасящие контакты в баке заполненном воздухом под давлением в 20 атм. ВВБК имеет меньше разрывов на полюс на напряжение 220 кВ – 2 разрыва; ВВБ 500 имеет 2 модуля, включенных последовательно. Модуль выключателя ВВБ-220 рассчитан. на 250 кВ U=750 кВ è 3 модуля.

ВНВ 220 – 1 модуль (2 разрыва); 500 кВ – 2 модуля (4 разрыва); 750 кВ – 3 модуля (6 разрывов); 1150 кВ – 5 модулей (10 разрывов).

1. Высокое быстродействие t_со=0,02с(500-700кВ) 2. Пожаробезопасность 3. Дугогасящая среда совместима с энергией привода.

1. Шумная работа 2. Многочисленные резино-уплотнения, обеспечивающие герметичность.

3. Необходимость компрессоров 4. Громоздкая и сложная конструкция 5. Необходимость шунтирующих реакторов, обеспечивающих равное распределение напр-ия м/у многочисленными разрывами. 6. Большое число разрывов на полюс.

Замена воздушных на элегазовые: в 2 раза меньше разрывов на полюс.

39. Выключатели вакуумные. Особенности. Основные элементы конструкции, область применения.

Особенности: 1. высокая эл. прочность вакуума. 2. высокое быстродействие из-за малого хода контактов. tсо=0,02-0,04 с tов=0,04-0,05с. 3. легкий электромагнитный пружинный привод у вакуума 10 мм, а у маломасляных 35 см ход контактов. 4. отсутствие выхлопа в атмосферу 5. пожаро- и взрывобезопасность 6. малые габаритные массы 7. произвольное расположение дугогасящей камеры.

Недостатки: 1. высокая стоимость 2. при отключении малых индуктивных токов ненагруженных ЭД 6-10 кВ и Т, имеющих сухую изоляцию, возникают перенапряжения. Происходит срез тока. Любой вакуумный выключатель сопровождается каким-либо устройством ограничения напря-ия: 1. ОПН 6(10) 2. R-C цепочки 3. Упреждающее отключение одного из полюсов. 4. применимы на относительно невысокие напря-ия (кроме ББК-110-25/2000).

Вакуумный выкл. выпускается с 1998 г., жо этого не применялись (очень редко).

Область применения: 1. Ру 6-35 кВ типа КРУ КСО эл станций и подстанций.

Применительно к эл. станциям 2. в системе СН.

40. Выключатели элегазовые. (ЭГВ) Свойства элегаза. Достоинства ЭГВ. Область применения.

SH6 – элегаз – тяжелый (в 5 чем воздух) В чистом виде элегаз безопасен. 1. Высокая эл. прочность è широко применяется для ЭКРУ 2. высокая дугогосящая способность благодаря св-ву молекулы элегаза улавливать свободные электрны.

Элегазовые практически вытеснили остальные выкл-ли. (за искл. вакуумных на низкое U).

Эл. прочность промежутка начинает восстанавливаться после некоторого времени (порядка 100 мкс).

Особенности элегазовых выключателей: 1. элегаз обладает высокими дугогасящими свойствами. элегаз – электроотрицательный газ. 2. давление элегаза в камерах на порядок ниже, чем давление ВВ (ВВ – 2-4 МПА, ЭГУ 0,5 МПА) 3. Элегаз обладает значительной плотностью.

4. Отключение выключателя происходит без выхлопа в атмосферу. 5. Имеют в 2 раза ниже разрывов на фазу, чем у ВВ. 6. Элегазовые (как и ВВ) строятся по модульному примеру, т.е. Q на любое высокое U набирается из стандартных модулей 250 кВ – 1 модуль, 500 кВ – 2 модуля. 7. Высокая отключающая способность 63-80 кА. 8. Неограниченная область применения до 700 кВ. 9. Отключение дуги не сопровождается перенапряжениями (мягкое гашение дуги) – точно при переходе ч/з 0. 10. не может работать при t=-25 Р=5 ат (элегаз переходит в жидкость).

Масляные выключатели ВМП — 10, ВМПЭ — 10

Выключатель масляного типа ВМП-10 является выключателем трехполюсным, который имеет в своем составе специальный привод, работающий на основе пружин, и блок релейной защиты. Специфика производства данных выключателей заключается в том, что масляные выключатели изготавливаются двух типов:

• Выключатели, функционирующие в обычном климате;
• Выключатели, функционирующие в более жестких климатических условиях.

Предназначение масляного выключателя

Следует отметить, что выключатель подобного типа является высоковольтным устройством. Благодаря специфической структуре внутренних компонентов, данные переключатели можно монтировать с некоторым отклонением по вертикали. Данная особенность позволяет избежать потерю времени при установке выключателя. Еще одним преимуществом выключателя типа ВМП-10 над другими устройствами подобного предназначения является тот факт, что ВМП-10 можно использовать при величине тока, как в 20 кА , так и в 31.5 кА. Следует сказать, что практически все выключатели такого типа достаточно универсальны и отличаются исключительно длиной контактов и структурой проводов, выводящих ток.

ВМП — 10 это малообъёмные масляные выключатели, применяются нa нaпряжение 10 kB двух размерoв:

• для ячеек сбoрных кaмер oдностoроннегo обслуживaния и наборных ячеек 3РУ – ВМП – 10, ВМП – 10У;
• для комплектных распределительных высоковольтных устройств – BМП – 10 K, ВМП – 10 КУ с номинальными токами 600, 1000 и 1500 A и током отключения 20 kA

Классификация выключателей класса ВМП-10

Масляные выключатели ВМП-10 отличаются между собой по величине номинального тока. Одним из самых распространенных масляных выключателей серии ВМП-10 является выключатель, который имеет номинальный ток величиной в 630А, напряжение величиной в 10 кВ и номинальный ток отключения 20 кА. Популярность данного выключателя заключается в том, что в своем составе данный выключатель имеет специальную защитную схема с двумя реле РТМ, которые срабатывают максимально быстро, практически мгновенно.

Принцип работы масляного выключателя

Необходимо отметить, что структура данного выключателя несколько отличается от подобных устройств. Основным отличием является то, что электромагниты и реле имеют специфический принцип размещения в выключателе. Важно отметить, что реле функционируют для защиты всех компонентов масляного выключателя. В остальном, структура выключателей серии ВМП-10 похожа со структурой выключателей серии ВМП-10П. следует сказать, что данный масляный фильтр имеет надежный и стабильный привод ВМП-10, который работает практически без сбоев.

Строение приводного устройства

Строение привода ВМП-10 довольно простое, что позволяет ему работать стабильно и надежно. Приводное устройство состоит из стандартных компонентов:

• Основной вал привода ВМП-10;
• Вал, проходящий через основной выключатель;
• Крепежная рама;
• Устройство заводного типа, приводящее в действие рабочие пружины;
• 2 запорные устройства, которые между собой идентичны;
• Блок срабатывания аварийной сигнализации;
• Блок, контролирующий корректность положения привода;
• Блок для контроля положения выключателя;
• Электрические магниты для дистанционного выключения ЭО;
• Вал релейного типа;
• Пульт для ручного управления;
• Проводка;
• Набор специальных зажимов.

Специфика строения привода заключается также в том, что в нем предусмотрена защита от так называемых «прыжков напряжения». Данная защита проведена через блок-контакт.

Условия для эксплуатации

• для исполнения У3 при температуре от -25 до +40 °C и oтнoсит. влажнoсти вoздуха 80% при температуре 20 °C;
• для исполнения Т3 при температуре от -10 до +45 град.С и oтнoсит. влажнoсти вoздуха 80% при температуре 27 °C.
• в воздухе не должно содержаться газов и паров в концентрациях, разрушающих изоляцию и металл; недопустимо использование во взрыво- пожароопасных местах.

Эксплуатируются при температурах от -40 до +40 °C. Выключатель соединяется с привoдами ПЭ — 11, ППМ – 10, ПП – 67. Ресурсы работы: 1500 операций вкл/выкл; 6 отключений при коротком замыкании. Возможна установка в шкафы комплектных распределительных устройств выкатного типа.

Трёхполюсные выключатели высокого напряжения ВМПЭ — 10 применяются для связывания электрических цепей при обычных и аварийных режимах в сетях З-х фазнoго перемен. тoка с частoтoй 50 и 60 Hz и напряж.10 kB.