Com-ip.ru

КОМ IP
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Дипломная работа замена выключателя

3.3 Причины замены маломасляных выключателей

Обеспечение надежной работы электростанций, подстанций и систем электроснабжения промышленных предприятий в значительной степени определяется безотказной работой выключателей высокого напряжения. Выключатели — основные коммутационные аппараты в электрических установках и служат для включения и отключения токовых цепей. Уникальной особенностью выключателей является то, что они должны надежно выполнять свои функции, находясь как во включенном, так и в отключенном состоянии, а также одновременно быть постоянно готовыми к мгновенному выполнению коммутационных операций в любых режимах работы, включая аварийные ситуации. Распределение технологических нарушений маслонаполненного оборудования, приведенное на рисунке 3.1, также убедительно показывает, что наибольшее количество отказов имеют высоковольтные масляные (малообъемные и баковые) выключатели.

Рисунок 3.1 — Распределение технологических нарушений маслонаполненного оборудования

Среднее время восстановления одного отказа сетей 6 (10) кВ составляет более 3 часов. Если затраты на восстановление принять за единицу, то ущерб, включая недоотпуск электрической энергии, может достигать 2 единиц. Кроме того, для электрооборудования, отработавшего более 30 лет, затраты на ремонт превышают средние показатели по отрасли в 3 раза. У наиболее изношенного электрооборудования затраты на техническое обслуживание и ремонт за срок службы в 2,5-3,5 раза превосходят затраты, необходимые для установки нового электрооборудования. Поэтому особую актуальность приобретает необходимость обеспечения надежности сетей 6-35 кВ, в том числе на основе замены изношенных и морально устаревших выключателей.

Наряду с физическим износом оборудования происходит его моральное старение. Средний технический уровень установленного станционного и подстанционного коммутационного оборудования соответствует оборудованию, которое эксплуатировалось в ведущих странах мира 30 лет назад. Вместе с тем тенденции развития высоковольтных выключателей 6-35 кВ, приведенные на рисунке 3.2, показывают устойчивый рост применения в мире вакуумных выключателей.

Рисунок 3.2 — Развитие высоковольтных выключателей 6-35 кВ

Развитие вакуумных выключателей связано с тем, что вакуум является идеальной изоляционной средой. Электрическая прочность изоляционного межконтактного промежутка в вакууме значительно выше, а длина дуги значительно меньше, чем в масляных, элегазовых и воздушных выключателях. Это позволяет существенно снизить габариты дугогасительной камеры вакуумного выключателя.

Стратегически правильным вариантом решения проблемы обеспечения надежности коммутационных аппаратов напряжением 6-35 кВ является полномасштабное комплексное техническое перевооружение, основанное на современных технологиях, внедрении высоконадежных вакуумных выключателей нового поколения, эффективного формирования для этого источников финансирования и использования инвестиционных средств. При этом выключатели должны применяться мало обслуживаемые, и по возможности, не требующие проведения любых плановых ремонтов на протяжении всего срока эксплуатации. Современные вакуумные выключатели позволяют обеспечивать надежную и безопасную коммутацию цепей в системах электроснабжения потребителей.

Конструктивные преимущества вакуумных выключателей по сравнению с традиционными коммутационными аппаратами способствуют повышению эффективности функционирования энергообъектов, снижению затрат на эксплуатацию распределительных сетей, электростанций и подстанций.

Эксплуатационные преимущества вакуумных выключателей обеспечивают:

надежную работу без ремонта до сработки установленного ресурса по механической и коммутационной износостойкости;

обоснованное упрощение и облегчение конструкций и схем энергообъектов при обязательном повышении их элементной надежности;

минимум продолжительности отключения потребителей;

низкий уровень коммутационных перенапряжений;

оптимизацию резервных запасов электрооборудования по условиям надежности и риска возникновения отказа;

электрическую и экологическую безопасность функционирования энергообъектов; минимум обслуживания и переход к новой стратегии ремонтов по техническому состоянию.

ЗАМЕНА МАСЛЯНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ НА ВАКУУМНЫЕ

    Сергей Ловенецкий 4 лет назад Просмотров:

1 УДК Известия ТулГУ. Технические науки Вып. 12. Ч. 3 ЗАМЕНА МАСЛЯНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ НА ВАКУУМНЫЕ И.М. Базыль, Л.В. Яковлев В настоящее время комплектные распределительные устройства внутренней и наружной установки (КРУ) требуют замены устаревшего оборудования на более современное. Мировая тенденция развития электротехнического оборудования такова, что ранее широко распространенные масляные и маломасляные выключатели на напряжение от 6 до 35 кв заменяются на вакуумные выключатели. Ключевые слова: масляные и маломасляные выключатели, напряжение, оборудование. Основная задача, стоящая перед выключателем это отключение токов короткого замыкания. Помимо этого он должен выполнять следующие требования: отключение и включение цепи в любых режимах (при несинхронной работе, перегрузках); долговечность (не требующий обслуживания в течение всего срока эксплуатации); большой коммутационный и механический ресурс; взрыво- и пожаробезопасность. В масляных выключателях масло является дугогасительной средой. Однако это и является главным минусом использования этих выключателей. Требуется постоянный контроль и доливка трансфо-рматорного масла, малый ресурс работы, частое обслуживание и пожаро-опасность все это подтвердило превосходство вакуумных выключателей над масляными. Принципиальная схема масляного выключателя представлена на рис. 1. Технологии гашения дуги в вакууме является наилучшим решением в этой области. За счет оптимизации технических и экологических аспектов дугогасительное устройство оказалось простым, компактным, долговечным и исключительно надежным. Сердцем выключателя является дугогасительная камера. Ее возможная структура представлена на рис. 2. Сильфон припаевается к нижнему изолятору и выводу подвижного контакта, обеспечивая возможность перемещения подвижного контакта без нарушения герметичности вакуумной дугогасительной камеры. Корпус дугогасительной камеры поддерживает давление внутри 10-5 Па на протяжении всего срока эксплуатации выключателя. 122

2 Надёжность и диагностирование технического состояния электротехнических. Рис. 1. Многобаковый масляный выключатель ВМ 35: а общий вид выключателя; б разрез бака; 1 шкаф с приводом; 2 кнопка отключения; 3 газоотводная трубка с выхлопным клапаном; 4 съемная лебедка; 5 поддерживающая конструкция; 6 ввод; 7 приводной механизм; 8 маслоуказатель; 9 направляющая труба; 10 экран; 11 подвижный контакт; 12 масловыпускной вентиль; 13 вал с. соединительной муфтой; 14 крышка; 15 трансформатор тока; 16 дугогасительная камера; 17 бак; 18 изоляция бака Чтобы погасить дугу работает технология осевого электромагнитного поля, которая препятствует стабилизации сжатой дуги. При выключении выключателя подвижный контакт отходит и весь ток стремится к последней точке соприкосновения, вызывая в ней интенсивный нагрев. В результате большой плотности тока образуются нити из расплавленного металла, которые быстро взрываются, образуя электрическую дугу и ионизированный металлический пар. Этот пар является проводником тока и в межэлектрическом промежутке образуется устойчивый дуговой разряд. Осевое магнитное поле воздействует на дугу таким образом, что ее энергия распределяется по всей поверхности контактов, значительно снижая эрозию. Гашение дуги происходит при прохождении тока через ноль. 123

3 Известия ТулГУ. Технические науки Вып. 12. Ч. 3 У вакуумной дугогасительной камеры имеется два предела по отключающей способности. Первый из них характеризуется коммутационной способностью одного единственного последнего катодного пятна, возможностью его погасания в условиях, когда контакт относительно холодный. Эти условия зависят от теплофизических свойств материала катода. Высокой коммутационной способностью обладают контакты, катод которых изготовлен из материала, имеющего низкое давление паров металла и хорошую теплопроводность. Это означает, что контакты, обладающие высокой коммутационной способностью, могут отключать цепь, когда произведение dl/dt du/dt достаточно велико. Для многих металлов, оказавшихся в правой части графика, присущая им отключающая способность намного больше той, что требуется при обычных условиях коммутации. Другой предел по отключающей способности касается не скорости спадания тока и не скорости нарастания восстанавливающего напряжения, а самих токов короткого замыкания, которые приходится отключать выключателю. Этот придел по коммутационной способности зависит уже от конфигурации контактной системы (которая в этом случае должна быть такой, чтобы препятствовать образованию локализованной дуги, горящей неподвижно на одном и том же месте), размеров контактов и материала, из которого они изготавливаются. Так, например, даже если контакты имеют чашеобразную форму, вынуждающую дугу находиться в диффузном состоянии на протяжении всей полуволны тока, они должны быть достаточно большими и обладать такими теплофизическими свойствами, чтобы даже при равномерном поглощении ими энергии от дуги не происходило нагревание всей лицевой поверхности контактов до температуры, при которой давление паров металлов в момент перехода тока через нуль превосходит 0,13 Па (10 3 мм рт. ст.). Таким образом, будь то разрезной чашеобразный контакт или же контакт со спиралеобразными лепестками, для него будет существовать какой-то предел по отключаемому току короткого замыкания, находящийся в прямой зависимости от размеров контактов и теплофизических свойств примесных материалов. Простые торцевые контакты имеют верхний предел по отключающей способности в диапазоне токов отключения от 10 до 17 ка (амплитудное значение в зависимости от материала контактов и промышленной частоты в данной энергосистеме, причём характерно, что если диаметр таких контактов больше 3 см, то ток отключения практически уже не зависит от размеров контактов). При условии, что вакуумная дугогасительная камера коммутирует цепь в пределах своих возможностей по току отключения и возвращающемуся напряжению, можно ожидать, что она погасит дугу в первый же нуль тока, если, конечно, к этому времени контакты успеют разойтись на достаточно большое расстояние (скажем 3 4 мм для камер на 11 кв и 5 6 мм при 15 кв). Это свойство камеры сохраняется при коммутации в широком диапазоне токов отключения, начиная от доли нагрузочного тока и кончая полным током короткого замыкания. 124

Читать еще:  Выключатель поворотов ауди 100

4 Надёжность и диагностирование технического состояния электротехнических. Рис. 2. Вакуумная дугогасительная камера: 1 изоляционный керамический комплекс; 2 контакт; 3 металлический экран; 4 фланец; 5 сильфон Таким образом, вакуумные выключатели это самый актуальный вариант при замене масляных и маломасляных выключателей на сегодняшний день. Список литературы 1. Набатов К.А., Афонин В.В. Высоковольтные вакуумные выключатели распределительных устройств. 2. Электрическая часть тепловых электростанций: учебник для вузов под редакцией А.Л. Цезарова. М., «Энергия», Соколов Б.А., Соколова Н.Б. Монтаж электрических установок, М.: Энергоатомиздат, Кукеков Г.А. Выключатели переменного тока высокого напряжения. Л., «Энергия», Базыль Илья Михайлович, канд. техн. наук, асс., Россия, Тула, Тульский государственный университет, 125

5 Известия ТулГУ. Технические науки Вып. 12. Ч. 3 Яковлев Леонид Владимирович, студент, Россия, Тула, Тульский государственный университет REPLACING THE OIL SWITCHES TO VACUUM I.M. Bazyl, L.V. Yakovlev Currently complete switchgear indoor and outdoor installation (KRU) require replacement of obsolete equipment with more modern. The global trend of development of electrical equipment such that the previously widespread oil and low-oil circuit breakers for voltages from 6 to 35 kv vacuum circuit breakers are replaced. Key words: oil and low-oil circuit breakers, voltage equipment. Bazyl Ilia Michailovich, candidate of technical science, assistent, Russia, Tula, Tula State University, Yakovlev Leonid Vladimirovich, student, Russia, Tula, Tula State University УДК ПОЛЫЕ СВЕТОВОДЫ КАК СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ КРУПНЫХ ОБЪЕКТОВ В.Ю. Карницкий, Д.А. Ермолов Рассмотрено новое техническое решение система полых световодов для освещения крупных технологических, общественных и культурно-массовыхобъектов. Повышение энергоэффективностии снижение затрат на освещение. Ключевые слова: световод, энергоснабжение, освещение, солнечная энергия, проектирование. Природный солнечный свет необходим для обеспечения физического и психологического здоровья человека. Если в помещениях недостаточно естественного солнечного света, то излишнее применение искусственного освещения повышенное потребление электроэнергии, вызванное необходимостью охлаждать помещения и без того уже перегруженные теплом, излучаемым традиционными источниками освещения. Традиционно используемое освещение помещений солнечным светом через светопроемы имеет серьезный недостаток: в больших по площади помещениях при удалении от окон наблюдается спад освещенности по экспоненциальному закону, вынуждающий использовать для освещения отдаленных зон искусственные источники света. 126

Выключатель вакуумный ВБ4-Э с электромагнитным приводом

Выключатель вакуумный ВБ4-Э с электромагнитным приводом Общие сведения Выключатели вакуумные ВБ4-Э с электромагнитным приводом предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных

Вакуумные выключатели

В настоя­щее время выключатели с вакуумными и элегазовыми дугогасящими устройствами (ДУ) начинают все больше вытес­нять масляные, электромагнитные и воздушные выключа­тели. Дело в том, что ДУ вакуумные и элегазовые не тре­буют ремонта по крайней мере в течение 20 лет, в то время как в масляных выключателях масло при отключениях за­грязняется частицами свободного углерода и, кроме того, изоляционные свойства масла снижаются из-за попадания в него влаги и воздуха. Это приводит к необходимости сме­ны масла не реже 1 раза в 4 года. Дугогасящие устройства электромагнитных выключателей примерно в эти же сроки требуют очистки от копоти, пыли и влаги; ДУ вакуумных и элегазовых выключателей заключены в герметичные обо­лочки, и их внутренняя изоляция не подвергается воздейст­вию внешней среды. Электрическая дуга при отключениях в вакууме или в элегазе также практически не снижает свойств дугогасящей и изолирующей среды.

Современные выключатели должны обладать коммута­ционными и механическими ресурсами, обеспечивающими межремонтный период в эксплуатации 15—20 лет. Эти ус­ловия трудно выполнимы при традиционных методах гаше­ния дуги в масле или воздухе. Возможности дальнейшего существенного совершенствования выключателей с тради­ционными способами гашения дуги практически исчерпаны. Однако выпуск этих выключателей пока будет продол­жаться из-за того, что технология их изготовления проста и цена их ниже вновь осваиваемых воздушных и элегазо­вых выключателей.

В СССР разработаны и с 1980 г. серийно изготовляются вакуумные выключатели на напряжение 10 кВ с номиналь­ными токами отключения до 80 кА.

Конструкция вакуумных выключателей (ВВ) типа ВБЭ разработана применительно к конструкции шкафов КРУ с маломасляным выключателем. Шкафы КРУ с ВВ могут использоваться совместно со шкафами КРУ с маломасляными выключателями. При питании вспомогательных цепей на выпрямленном токе (встроенный электромагнитный привод зависимого действия, непосредственно использующий электрическую энергию выпрямленного тока) для обеспечения полного включения ВВ необходимо использовать устрой­ства комплектного питания типа УКП2, ВАЗП . Вакуумные выключатели типа ВБЭ предназначены для использования в промышленных и сетевых установках с частыми коммутационными операциями. Модернизация ВБЭ предусматривает верхнюю компоновку встроенного привода ВВ, улучшающую условия технического обслужи­вания.

Вакуумные выключатели типа ВБТЭ и ВБТП предназна­чены для использования в экскаваторах, передвижных электростанциях на автомобильном ходу, буровых установ­ках, роторных комплексах, насосных станциях и других электроустановках. Они выполнены в виде выдвижного эле­мента шкафа КРУ, содержат выпрямительный мост для пи­тания отключающего электромагнита, включающий контак­тор, цепи заряда конденсатора отключения, блокировку от многократных повторных включений и элементы блокировок от ошибочных операций с выкатным элементом. Выключа­тели имеют фиксированный расцепитель, который обеспе­чивает возможность отключения выключателя только из полностью включенного положения в отличие от свободно­го расцепителя у выключателей типа ВБЭ (свободный рас­цепитель обеспечивает возвращение главных контактов вы­ключателя в отключенное положение и фиксацию их в этом положении в случае, даже если при этом удерживается команда на включение). Достоинством выключателей типа ВБТЭ и ВБТП является верхняя компоновка встроенного электромагнитного привода, которая обеспечивает удобст­во технического обслуживания в эксплуатации.

На напряжение 10 кВ разработаны вакуумные дугогасительные камеры (ВДК) с токами отключения 40 и 50 кА. На рис. 1.1 показан схематический разрез вакуумной дугогасительной камеры с поперечным магнитным дутьем с сер­повидными контактами, применяемой в вакуумных выклю­чателях на номинальные напряжения 10 кВ с номинальным током 1600 А и током отключения до 31,5 кА. Поперечное магнитное поле быстро перемещает дугу, что позволяет уменьшить износ контактов и улучшает процесс гашения дуги.

Рис 1.1 Вакуумная дугогасительная камера вакуумного выключателя на 10 кВ,1600А

а- схематический разрез камеры; б- контактная система камеы;1-контакты; 2-дугогасящие электроды; 3-зазор между контактами и дугогасящими электродами; 4-медный неподвижный ввод; 5-то же подвижный; 6- концевые фланцы; 7- сильфон из нержавеющей стали; 8- экран, изолированный от вводов; 9-концевые экраны, находящиеся под потенциалом соответствующего ввода; 10-керамические изоляторы;11-металлическая прокладка;12- напрявляющая из силумина

Читать еще:  Выключатель nsx100f 3p3d lv429631

2. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

В последние годы широкое распростра­нение в мировой практике получили вакуум­ные коммутационные аппараты. В них гаше­ние дуги при коммутации электрической цепи осуществляется в вакуумной дугогасительной камере (ВДК) рис 1.1, которая состоит из изоляционной цилиндрической оболочки, снабженной по концам металлическими флан­цами, внутри которой помещаются подвиж­ный и неподвижный контакты и электроста­тические экраны. Неподвижный контакт жестко крепится к одному фланцу, а под­вижный соединяется с другим фланцем силь фоном из нержавеющей стали, обеспечиваю щим возможность перемещения контакта без нарушения герметичности ВДК. Экраны предназначены для защиты оболочки от брызг и паров металла, образующихся при горении дуги а также для выравнивания распределения, напряжения по камере. Оболочка ВДК изготовляется из специальной газоплотной керамики (в некоторых конст­рукциях — из стекла). Внутри оболочки создается вакуум, в ВДК применяют контакты торцевого типа достаточно сложной конфи­гурации, выполненные из специальных спла­вов. В выключателях напряжением до 35 кВ предназначенных для работы в сетях трехфазного переменного тока промышленной частоты, используются три ВДК (по одной на полюс выключателя), снабженные общим приводом — пружинным или электромагнит­ным. При напряжении выше 35 кВ в каждом полюсе выключателя используются несколь­ко ВДК, соединенных последовательно.

Основные достоинства вакуумных вы­ключателей, определяющие их широкое при­менение:

1. Высокая износостойкость при комму­тации номинальных токов и номинальных токов отключения. Число отключений номи­нальных токов вакуумным выключателем (ВВ) без замены ВДК составляет 10-50 тыс.

число отключений номинального тока отключения — 20-200 что в 10 — 20 р аз превыша­ет соответствующие параметры маломасля­ных выключателей

2. Резкое снижение эксплуатационных затрат по сравнению с маломасляными выключателями. Обслуживание ВВ сводится к смазке механизма и привода, проверке износа контактов по меткам 1 раз в 5 лет

или через 5-10 тыс. циклов «включение-отключение».

3. Полная взрыво- и пожаробезопасность и возможность работы в aгр ессивных средах.

4. Широкий диапазон температур окру­жающей среды, в котором возможна работа ВДК

5. Повышенная устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам вследствие малой массы и компактной конструкции аппарата.

6. Произвольное рабочее положение и малые габариты, что позволяет создавать различные компоновки распределительных устройств, в том числе и шкафы с несколькими выключателями при двух-трехъярусном их расположении.

7. Бесшумность, чистота, удобство обслуживания, обусловленные малым выделением энергии в дуге и отсутствием выброса масла, газов при отключении токов КЗ.

8. Отсутствие загрязнения окружающей среды.

9. Высокая надежность и безопасность эксплуатации, сокращение времени на мон­таж.

К недостаткам ВВ следует отнести по­вышенный уровень коммутационных перенапряжении, что в ряде случаев вызывает необходимость принятия специальных мер по защите оборудования.

3. ВАКУУМНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ 10, 35 KB ДЛЯ КРУ И 110 КВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК С ЧАСТЫМИ КОММУТАЦИЯМИ

Вакуумные выключатели ти­па ВБЭ-10 (рис. 1.2) используются в се­рийных КРУ общепромышленного назначе­ния (типа КМ-1, КМ-1Ф, К-104), климати­ческое исполнение У, категория размещения 3 по ГОСТ 1550-69*.

Разработаны вакуумные выключатели с пружинным приводом для КРУ общепро­мышленного исполнения типа ВБ-10-20/1600 и ВБ-10-31,5/3150 на токи отключения 20 и 31,5 кА соответственно. Отличие этих выключателей от ВБЭ-10 в типе привода.

Кроме перечисленных выключателей вы­пускаются также вакуумные выключатели с номинальным напряжением 10 кВ:

ВБТЭ-10-10/630У2 — для технического пе­ревооружения действующего парка экскава­торов (номинальный ток 630 А, ток отклю­чения 10 кА); ВБТЭ( 2 )-10-20/630-1000 УХЛ2 — для экскаваторов (номинальный ток 630 и 1000 А, ток отключения 20 кА);

ВБТШ- 10-20/630 ХЛ5 — для электроснабже­ния шахт (номинальный ток 630 А, ток отключения 20 кА).

Вакуумные выключатели ВБЛ — 35 выкатного типа (рис. 1.3) разра­ботаны для КРУ напряжением 35 кВ. Кли­матическое исполнение У, категория разме­щения 3 по ГОСТ 15150-69*. Выключатели предназначены для коммутации электриче­ских цепей дуговых сталеплавильных печей и других установок с частыми коммутация­ми в трехфазных сетях переменного тока. Управление выключателем осуществляется электромагнитным приводом (общий на три полюса).

Условное обозначение выключателя — ВБЛ-3 5-31,5/1600 УЗ и ВБЛ-35-3 1,5/2500 УЗ.

Высоковольтные выключатели

Все приложения, графические материалы, формулы, таблицы и рисунки работы на тему: Высоковольтные выключатели (предмет: Физика и энергетика) находятся в архиве, который можно скачать с нашего сайта. Приступая к прочтению данного произведения (перемещая полосу прокрутки браузера вниз), Вы соглашаетесь с условиями открытой лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная (CC BY 4.0) .

Технический Университет Молдовы

Partea electrica a centralelor

Indrumari metodice pentru laborator «Высоковольтные выключатели» (specializarile EI si SRE)

Методические указания к лабораторной работе

2. Основные сведения

2.1 Краткая теория

2.2 Конструкция выключателя ВВ/TEL

2.3 Конструкция полюса

2.4 Конструкция вакуумной дугогасительной камеры

3. Принцип действия модуля

3.3 Блоки управления

4. Технические характеристики ВВ/TEL

5. Область применения и условия выбора выключателей

6. Программа работы

7. Структура отчета

Изучение конструкции, принципа действия и области примения ваккумных выключателей.

2. Основные сведения

2.1 Краткая теория

Электрическая прочность вакуума (10-6 мм. рт. ст. ) значительно выше прочности других сред, применяемых в выключателях, Объясняется это увеличением длины среднего свободного пробега электронов, атомов, ионов и молекул по мере уменьшения давления. В вакууме длина свободного пробега частиц превышает размеры вакуумной камеры. В этих условиях удары частиц о стенки камеры происходят значительно чаще, чем соударения между частицами. При высокой электрической прочности вакуума (?30 кВ/мм) расстояние между контактами может быть очень малым (от 2?2,5 см) , поэтому размеры дугогасительной камеры могут быть также относительно небольшими. Процесс восстановления электрической прочности промежутка между контактами при отключении тока протекает в вакууме значительно быстрее, чем в газах.

Для надежности работы вакуумного выключателя и увеличения срока его службы весьма важную роль играет износостойкость контактов, которые рапыливаются во время горения дуги. Металлы, используемые для контактов, должны обладать механической прочностью, высокой проводимостью, стойкостью относительно эрозии и сваривания. Применение получили бипарные сплавы: Cu-Bi, Cu-Te, Ag-Bi, и др.

В лаборатории представлены вакуумные выключатели промышленной группы «Таврида-Электрик» (BB/TEL), предназначенные для работы в закрытых распределительных устройствах 6-10-20 кВ с ячейками КСО (камера стационарная одностороннего обслуживания) или КРУ (комплексное распределительное устройство).

2.2 Конструкция BB/TEL

Рис. 2.1. Конструкция BB/TEL

В отличиe от большинства существующих выключателей, в основу устройства BB/TEL заложен принцип раздельного управления контактами вакуумных дугогасительных камер фаз аппарата. Данный принцип позволил существенно уменьшить количество движущихся частей привода.

Вакуумные дугогасительные камеры установлены внутри полых опорных изоляторов, закрепленных на общем основании. Подвижные контакты дугогасительных камер жестко соеденины со своими приводами посредством изоляционных тяг, которые также располагаются внутри опорных изоляторов. Таким образом, все элементы конструкции полюса имеют общую ось симметрии, вдоль которой детали механизма совершают возвратно-поступательное движение. Это позволяет существенно упростить кинематическую схему BB/TEL, отказаться от применения нагруженных шарнирных и рычажных звеньев, что, в свою очередь, делает возможным создание коммутационного аппарата с высоким механическим ресурсом, не требующим обслуживания и регулировки в течении всего срока слыжбы. Так ресурс по коммутационной стойкости при номинальном Iном, операций ВО (включение — отключение) составляет — 50000, при токах короткого замыкания IO НОМ, операций ВО составляет — 100. Срок службы до списания — 25 лет.

Приводы фаз располагаются внутри основания выключателя. Они механически соеденены между собой посредством общего вала, который выполняет три функции:

Читать еще:  Автоматический выключатель ва88 33 3р 100а 35ка иэк

обеспечивает синхронизацию фаз, предохраняя от неполнофазных режимов работы;

приводит в действие вспомогательные контакты выключателя;

обеспечивает механическую блокировку работы РУ, в котором установлен BB/TEL и управляет визуальными индикаторами положения BB/TEL.

2.3 Конструкция полюса выключателя

Рис. 2.2. Электромагнитный привод с магнитной защелкой.

Электромагнитный привод может находиться в двух устойчивых положениях — отключено и включено.

Фиксация якоря в этих положениях производится без применения механических защелок и обеспечивается:

— силой упругости отключающей пружины в положении отключено;

— силой, создаваемой остаточным магнитным потоком кольцевого постоянного магнита, в положении включено.

Операция включения и отключения производится путем подачи управляющих импульсов напряжения разной полярности на однообмоточнуй катушку электромагнитного привода.

2.4 Конструкция вакуумной дугогасительной камеры

В момент размыкания контактов в вакуумном промежутке коммутируемый ток инициирует возникновение электрического разряда, называемого «вакуумная дуга». Существование вакуумной дуги поддерживается за счет металла, испаряющегося с поверхности контактов в вакуумный промежуток. Плазма, образованная ионизированными парами металла, является проводником тока и поддерживает его протекание между контактами до момента перехода тока через ноль. В этот момент дуга гаснет, а оставшиеся пары металла мгновенно (за 7-10 микросекунд) конденсируются на поверхности контактов и других деталей дугогасительной камеры, восстанавливая электропрочность вакуумного промежутка. В это же время на разведенных контактах восстанавливается приложенное к ним напряжение. Если при восстановлении напряжения на поверхности контакта (как правило, анода) остаются перегретые участки, они могут служить источником эмиссии заряженных частиц, вызывающих пробой вакуумного промежутка, с последующим протеканием тока через него. Для избежания подобных отказов необходимо управлять вакуумной дугой, равномерно распределяя тепловой поток по всей поверхности контактов. Наиболее эффективным способом управления дугой является наложение на нее продольного (сонаправленного с направлением тока) магнитного поля, которое индуцируется самим током. Данный способ применен в вакуумных дугогаси-тельных камерах, которые разработаны и производятся предприятием «Таврида Электрик». Эта конструкция имеет явные преимущества:

— высокая отключающая способность;

— минимальные габариты и вес;

— малая величина тока среза (4-5 ампер), ограничивающая коммутационные перенапряжения до безопасных величин Продольное магнитное поле минимизирует коммутационный износ контактов (эрозию) и обеспечивает значительный коммутационный ресурс.

а) Вакуумные дугогасительные камеры

б) Продольное магнитное поле равномерно распределяет вакуумную дугу по поверхности контактов

3. Принцип действия модуля.

В отключенном положении выключателя контакты вакуумной камеры (ВДК) удерживаются в разомкнутом состоянии действием отключающей пружины, которое передается на подвижный контакт ВДК посредством тягового изолятора. Для включения модуля на обмотку электромагнитного привода разряжается предварительно заряженный включающий конденсатор блока управления. Импульс тока, протекающего по обмотке электромагнитного привода в результате разряда конденсатора, создает магнитное поле в зазоре между якорем и плоским магнитопроводом.

По мере роста тока в обмотке электромагнитного привода сила электромагнитного притяжения между якорем и плоским магнитопроводом возрастает до величины, превышающей силу удержания, создаваемую пружиной отключения. В этот момент якорь привода начинает двигаться по направлению к магнитопроводу, толкая тяговый изолятор и подвижный контакт ВДК (линия 1 на рисунке).

В процессе движения якоря по направлению к магнитопроводу воздушный зазор уменьшается, благодаря чему сила притяжения якоря увеличивается. Быстро растущая электромагнитная сила стремительно ускоряет движущиеся части модуля до скорости примерно 1 м/с. Такая скорость является оптимальной для процесса включения и позволяет избежать дребезга контактов при их соударении, существенно снижая при всём этом вероятность пробоя вакуумного промежутка до момента замыкания контактов (линия 2 на рисунке).

Ускоряющийся якорь генерирует в витках обмотки электромагнитного привода противо-ЭДС, которая препятствует дальнейшему нарастанию тока в обмотке и даже несколько снижает его (участок 1-2 на рисунке).

В момент замыкания контактов (линия 2 на рисунке) подвижный контакт останавливается, а якорь продолжает свое движение еще на 2 миллиметра, поджимая контакты через пружину дополнительного поджатия контактов.

Достигнув плоского магнитопровода, якорь останавливается, примагнитившись к магнитопроводу привода (линия 2а на рисунке). В момент остановки якоря он перестает индуцировать противо-ЭДС, что приводит к росту тока, необходимого для насыщения кольцевого постоянного магнита до достижения им необходимых магнитных свойств (участок 2а-3 на рисунке). Намагниченный до насыщения кольцевой магнит создает мощный остаточный магнитный поток, достаточный для удержания якоря привода (и соответственно, контактов модуля) во включенном положении даже после отключения включающего тока вспомогательным контактом (линия 3 на рисунке).

Испытания на стойкость к механическим воздействиям показали, что усилие удержания, развиваемого постоянным магнитом, достаточно для того, чтобы удерживать модуль во включенном положении так долго, как это необходимо по условиям эксплуатации, даже при воздействии вибрационных и ударных нагрузок.

Отключающая пружина привода также сжимается в процессе движения якоря, накапливая потенциальную энергию для выполнения операции отключения модуля.

Перемещение якоря передается на синхронизирующий вал, поворачивая его в процессе перемещения на угол 44°, для обеспечения индикации состояния модуля, управления вспомогательными контактами и приведения в действие блокировочных механизмов распредустройства.

Для отключения выключателя на обмотку электромагнитного привода разряжается предварительно заряженный отключающий конденсатор блока управления, обеспечивающий протекание через обмотку в течение 15-20 миллисекунд тока в направлении, противоположном току включения (участок 4-5 на рисунке).

Ток отключения частично размагничивает постоянный магнит, ослабляя силу магнитного притяжения якоря к плоскому магнитол ров оду.

Совместное воздействие отключающей пружины и пружины дополнительного поджатия контактов является достаточным для того, чтобы «оторвать» примагниченный якорь от магнито-провода (линия 4а). Возникающий воздушный зазор в приводе резко уменьшает силу притяжения, якорь под действием пружин интенсивно разгоняется и после 2 миллиметров свободного движения рывком увлекает за собой тяговый изолятор и подвижный контакт ВДК.

Усилие стартового рывка на подвижном контакте может достигать величины 2000 Н, что позволяет эффективно разрывать точки микросварок на поверхности контактов, которые могут возникать из-за термического воздействия токов короткого замыкания.

Размыкание контактов происходит с интенсивным ускорением, способствуя достижению максимальной отключающей способности модуля (линия 5 на рисунке).

По достижении якорем крайнего положения контакты ВДК удерживаются в разомкнутом состоянии усилием отключающей пружины, которое передается на подвижный контакт посредством тягового изолятора.

Перемещение якоря передается на синхронизирующий вал, поворачивая его в процессе перемещения на угол 44°, для обеспечения индикации состояния модуля, управления вспомогательными контактами и приведения в действие блокировочных механизмов распредустройства.

3.3 Блоки управления выключателем

Для управления (включения и отключения) выключателем, а также для сопряжения с существующими цепями релейной защиты и управления предназначены блоки управления BU/TEL различных типов.

При выполнении операций ВКЛ/ОТКЛ на катушки электромагнитных приводов выключателя разряжаются предварительно заряженные конденсаторы блоков управления. Таким образом обеспечивается строгое дозирование электрической энергии, что позволяет снизить совокупное разрушительное воздействие на контактную систему вакуумных дугогасительных электроэрозионных, тепловых и механических факторов, что в свою очередь способствует повышению коммутационного и механического ресурса всего вакуумного выключателя.

Блоки управления имеют встроенные блоки питания. Выбор типа блока управления зависит от рода оперативного напряжения (постоянное, переменное, выпрямленное), его источников, функционального назначения ячейки объема релейной защиты и автоматики, типа используемой аппаратуры и других параметров.

4. Технические характеристики вакуумных выключателей

4.1 Структура условного обозначения выключателя

Пример записи обозначения выключателя напряжением 10 кВ с номинальным током отключения 12,5 кА, номинальным током 630 А, климатического исполнения У2, конструктивного исполнения 45 по каталогу:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector