Главный аварийный выключатель разъединитель
Главный выключатель ВОВ 25/4М.
Предназначен для оперативного включения и отключения ТТ от контактной сети, а так же для автоматического отключения при аварийных режимах работы электровоза (перегрузки, ток КЗ, замыкание на землю).
| Состоит из шести основных частей: 1. дугогасительной камеры; 2. наклонного изолятора; 3. разъединителя; 4. корпуса с блоком управления; 5. воздушного резервуара; 6. нелинейного резистора. |   |
Разъединитель состоит из фарфорового изолятора, который закреплён на поворотном валу. Вал установлен при помощи шарикоподшипников в корпусе блока управления. К верхней части изолятора крепятся ножи пинцетного типа имеющие контактные пружины. С ножами соединён вывод для подключения к токоведущей шине тягового трансформатора.
В отключенном положении ножи замкнуты на заземляющий кронштейн установленный на корпусе ГВ.
Поворотный вал в нижней части имеет рычаг, который шарнирно связан со штоком пневмопривода. Так же на нижнем торце вала имеется хвостовик, указывающий положение разъединителя. Для поворота вала вручную на его нижнем конце сделаны грани для установки специального ключа. В средней части поворотного вала имеются 2 эксцентрика, один из которых взаимодействует с тягой КСА-1 (контрольно сигнальный аппарат), а второй взаимодействует с пружиной якоря удерживающего электромагнита. Также устанавливается доводящее устройство.
Наклонный изолятор обеспечивает проход сжатого воздуха из воздушного резервуара в дугогасительную камеру. Изолятор фарфоровый, внутри полый, крепится к корпусу при помощи фланцев через резиновое уплотнение.
Воздушный резервуар предназначен для запаса сжатого воздуха обеспечивающего включение и отключение ГВ. Объём резервуара 32-35 литров и на нём установлен штуцер с краном КН18 для выпуска сжатого воздуха.
Дугогасительная камера состоит из полого изолятора, к которому крепятся наружный и внутренний фланцы.
Наружный фланец соединён с наклонным изолятором. К наружному фланцу крепится труба, один конец которой имеет ламели – профильные разрезы. Другой конец имеет больший диаметр и служит цилиндром для поршня пневмопривода подвижного разрывного контакта.
Для прохода воздуха в пневмопривод подвижного контакта в месте перехода диаметров имеется 6 отверстий. Поршень пневмопривода через шток жёстко соединён с подвижным разрывным контактом. Между поршнем и фланцем установлена пружина, усилия которой направлено на замыкание разрывных контактов.
Неподвижный разрывной контакт выполнен в виде втулки и расположен во внутреннем фланце, имеет конусное отверстие, что обеспечивает более плотное прилегание разрывных контактов. Внутренний фланец закрыт колпаком, внутри которого установлен ограничитель дуги. К внутреннему фланцу крепится гибкий вывод идущий к токоприёмнику.
Корпус с блоком управления является основой выключателя, изготовлен из силумина. Корпусом выключатель крепится на крыше электровоза. Внутри корпуса смонтированы механизмы управления выключателем.
Главный клапан жёстко соединён через шток с пневмоприводом. На главный клапан действует усилие пружины, которая удерживает клапан постоянно закрытым.
Включающий и отключающий клапаны, так же нагруженные усилием пружин;
Пневмоприводповоротного вала;
Штуцер для подключения манометра показывающий давление в резервуаре ГВ;
Обратный клапан, который исключает снижение давления в резервуаре ГВ при снижении давления в питательной магистрале;
Игольчатый клапан, создает выдержку по времени для того чтобы в начальный момент отключения ГВ размыкались разрывные контакты, а затем ножи разъединителя;
АМД – схемный №РД – аппарат минимального давления;
Патрон аэрации с селикогелем, который обеспечивает циркуляцию воздуха в дугогасительной камере исключая образование конденсата.
Так же в корпусе ГВ имеются 3основных электромагнита:
1. Отключающий на 380В, переменного тока;
2. Включающий на 50В постоянного тока;
3. Удерживающий на 50В постоянного тока.
Якоря отключающего и удерживающего электромагнитов воздействуют через карамысло на отключающий клапан.
Имеются контакты КСА предназначенные для переключения в цепях управления в зависимости от положения разъединителя; промежуточное реле РМТ предназначено для отключения ГВ при КЗ и перегрузок первичной обмотки тягового трансформатора. Для нормальной работы ГВ в зимнее время имеется нагревательный элемент. Для чёткого замыкания ножей и доведения их до фиксированного положения устанавливается доводящее устройство связанное с поворотным валом, работает на расжатие. Внутри корпуса так же имеется клемная рейка и 2 штепсельных разъёма для подключения ГВ к цепям управления.
Нелинейный резистор ВНКС-25 предназначен для уменьшения перенапряжения возникающих на дугогасильных контактах при разрыве дуги. Резистор крепится к фланцам дугогасительной камеры и подключается параллельно к дугогасительным (разрывным) контактам.
Состоит резистор из полого фарфорового изолятора 2 зажатого между двух металлических фланцев. Фланцы закрывают полый изолятор с торцов и одновременно используются для крепления к ГВ. Внутри изолятора установлено 15 велитовых шайб 3, сжатых пружиной 1 и залитых компаундом для обеспечения элементов и необходимого электрического контакта.
При номинальном напряжении 25кВ работает как диэлектрик. При повышении напряжения резистор снижает своё сопротивление и начинает проводить ток. В момент отключения ГВ вместе разрыва контактов напряжение увеличивается в 3-4 раза, резистор пробивается и основная часть тока протекает через него уменьшая подгар разрывных контактов. После снижения напряжения вновь работает как диэлектрик.
Для чего нужны выключатели-разъединители
Краткий обзор функционала продукции серии Compact INS/INV от Schneider Electric
Для чего нужны выключатели-разъединители? Данный коммутационный аппарат, прежде всего, предназначен для коммутации номинальных токов в ручном режиме. Главное отличие выключателей-разъединителей от автоматических выключателей в том, что они не осуществляют защиту цепей от аварийных режимов работы – перегрузки и короткого замыкания. Какие функции еще выполняет данные коммутационные аппараты?
В данной статье кратко охарактеризуем выключатели-разъединители на примере электрических аппаратов серии Compact INS/INV известного производителя Schneider Electric.
Основными преимуществами выключателей данного типа является простота конструкции, широкая область применения, соответствие международным стандартам, а также возможность расширения функционала посредством установки различных дополнительных устройств. При этом огромным преимуществом является то, что обеспечивается полная безопасность персонала при эксплуатации данных электротехнических устройств.
Коммутационные аппараты рассматриваемой серии могут иметь несколько вариантов исполнения:
Compact INS – коммутационный аппарат, в котором создается гарантированный разрыв контактов. При отключении данного выключателя-разъединителя нет возможности наглядно увидеть разрыв контактов. Гарантированное разъединение – такая особенность конструкции механического устройства, при которой положение управляющей рукоятки соответствует фактическому положению контактов коммутационного аппарата;
Compact INV — выключатель-разъединитель, в котором создается видимый разрыв при отключении. На корпусе данного аппарата имеется прозрачный экран, через который можно наглядно видеть разрыв всех контактов. Помимо этого в электрическом аппарате реализована функция гарантированного разъединения, что в совокупности с видимым разрывом обеспечивает двойную безопасность персонала, эксплуатирующего электрический щит с данными электрическими аппаратами;
Compact INS и Compact INV аварийного (экстренного) отключения – по характеристикам ни чем не отличаются от двух предыдущих выключателей-разъединителей. Единственное различие в специальной цветовой раскраске: желтый цвет лицевой части корпуса и красная рукоятка – для легкости обнаружения обслуживающим персоналом в случае необходимости экстренного отключения нагрузки.
Где применяются выключатели-разъединители?
Благодаря многофункциональности и очень широкому диапазону номинальных токов — от 40 А до 2500 А выключатели-разъединители серии Compact INS/INV широко применяются повсеместно в современных распределительных электрических шкафах различного назначения начиная от распределительных шкафов в бытовых помещениях, заканчивая главными распределительными шкафами постоянного тока на производственных предприятиях и в электроустановках различного назначения.
В распределительных шкафах, как переменного, так и постоянного тока, выключатели-разъединители могут выполнять различные функции.
Например, в распределительном щите переменного тока, питающегося от двух независимых источников, выключатели-разъединители устанавливаются:
на каждом из питающих вводов для реализации видимого разрыва, а также ручного отключения токов нагрузки;
на секции шин для возможности отделения определенного участка секции для удобства проведения ремонта и обслуживания;
для коммутации номинальных токов отдельных потребителей или группы потребителей;
для реализации ввода резерва от другого источника питания для одного потребителя или в качестве секционного выключателя-разъединителя для возможности включения питания группы потребителей от другой независимой секции шин.
В цепях оперативного тока электрооборудования подстанций выключатели-разъединители устанавливают между элементами оборудования для удобства отделения того или иного участка из кольца оперативного тока при поиске повреждений.
В шкафах вентиляции, обогрева оборудования, питания различных вспомогательных устройств оборудования выключатели-разъединители используются для включения питания различных устройств. С их помощью можно управлять различными мощными электропотребителями.
Дополнительные функции выключателей-разъединителей
Рассмотрим несколько дополнительных функций выключателей-разъединителей, которые реализуются посредством подключения дополнительных устройств.
1. Моноблочный расширитель полюсов — предназначен для обеспечения удобства подключения выключателя-разъединителя. Выбрав подходящий расширитель полюсов можно подключить данный коммутационный аппарат к любым шинам, проводникам, контактным пластинам, клеммам. Также можно расширить количество клемм каждой фазы для удобства подключения нескольких потребителей без необходимости установки других элементов для разветвления.
2. Индикатор напряжения — позволяет контролировать отключенное положение выключателя-разъединителя не только по положению контактов, но и визуально по отсутствию напряжения по индикатору, что, безусловно, является плюсом с точки зрения электробезопасности при обслуживании электрического щита.
Для повышения безопасности персонала при эксплуатации выключателей-разъединителей можно установить также изолирующие разделители полюсов, клеммные заглушки, а также крышки на винты. Также после отключения данного коммутационного аппарата есть возможность реализации блокировки рукоятки управления путем установки навесного замка, что позволяет выполнить требование правил безопасности – предотвращения ошибочной подачи напряжения.
3. Выносная поворотная рукоятка – упрощает процесс выполнения переключений, так как при помощи выносной рукоятки можно осуществлять коммутации выключателем-разъединителем, не открывая дверцу распределительного щита. Для коммутационного аппарата, имеющего функцию экстренного отключения – выносная рукоятка позволяет сработать персоналу максимально оперативно.
4. Блок амперметра – позволяет измерять ток нагрузки по фазам, который протекает через выключатель-разъединитель.
5. Блок трансформатора тока – предназначен для подключения различных измерительных приборов, как цифровых, так и аналоговых. Блок трансформатора тока компактный и позволяет значительно сэкономить место в распределительном щитке, а также максимально упростить процесс монтажа и подключения приборов и измерительных цепей в распределительном щите.
6. Дополнительные (вспомогательные) контакты — позволяют подключать к выключателю-разъединителю дополнительные устройства и реализовывать различные функции. Например, можно подключить устройства сигнализации, светодиоды для индикации текущего положения коммутационного аппарата, использовать дополнительные контакты для реализации логической схемы работы защитных и автоматических устройств, электрической блокировки.
Отдельно следует упомянуть о вспомогательных контактах опережающего действия. Данный контакт замыкается еще до того, как будет выполнена операция по отключению выключателя-разъединителя. Если подключить к данным контактам автоматический выключатель с возможностью дистанционного управления, то при отключении выключателя-разъединителя автоматический выключатель отключит нагрузку еще до его отключения, то есть с опережением.
Заключение
В заключении подведем итог, для чего нужны выключатели-разъединители, перечислив основные их функции:
реализация своей основной функции – коммутации номинальных токов в ручном режиме, экстренного отключения нагрузки, создания дополнительного разрыва цепи;
упрощение процесса монтажа и подключения в электрическом щите в целом благодаря использованию различных вспомогательных элементов;
реализация дополнительных функций в распределительных щитках, благодаря которым можно значительно уменьшить размер электрического щита;
обеспечение максимальной безопасности персонала при эксплуатации и обслуживании электрических щитов;
удобство выполнения оперативных переключений.
Главный аварийный выключатель разъединитель
Устройство главного воздушного выключателя ВОВ-25-А-10/400УХЛ1 — часть 1
Токоведущая часть ГВ имеет две пары последовательных силовых контактов (рис. 6.1.): разрывные контакты — для размыкания высоковольтной цепи под током и контакты разъединителя — для отключения и заземления первичной обмотки тягового трансформатора.
Процесс отключения ГВ происходит в три этапа:
1) вначале под током размыкаются разрывные контакты;
2) затем при обесточенной цепи происходит отключение контактов разъединителя и заземление первичной обмотки тягового трансформатора;
3) в заключение снова замыкаются разрывные контакты, однако высоковольтная цепь останется разомкнутой контактами разъединителя.
Все этапы при отключении ГВ должны быть четко согласованы во времени, т.е. каждая последующая операция должна начинаться только после завершения предыдущей.
Процесс включения ГВ сводится лишь к замыканию контактов его разъединителя, так как разрывные контакты постоянно замкнуты.
Привод контактов ГВ и гашение электрической дуги осуществляется сжатым воздухом.
Главный выключатель (рис. 6.2) состоит из следующих основных частей: дугогасительной камеры с высоковольтным варисто-ром и воздухопроводным изолятором, разъединителя с его пневматическим приводом, резервуара и блока управления.
Дугогасительная камера — состоит из пустотелого горизонтального изолятора 9 и жестко скрепленного с ним воздухопроводного наклонного изолятора 15. Изоляторы изготовлены из фарфора.
В правой части дугогасительной камеры укреплен цилиндр 10, внутри которого помещен поршень 11 со штоком 8. На штоке поршня закреплен демпфер 12 в виде набора резиновых и стальных колец и установлена пружина 13, благодаря которой обеспечивается нажатие разрывных контактов.
Спереди к горизонтальному изолятору прикреплена передняя головка дугогасительной камеры, отлитая из силумина, которую закрывает
колпак 1. В ней укреплена медная труба, внутри которой на резьбе укреплен неподвижный пустотелый разрывной контакт 5 в виде медной втулки с посеребренной наружной поверхностью. В передней головке дугогасительной камеры укреплен ограничитель дуги 2 с тугоплавкой напайкой на конце. Слева на конце штока через втулку на резьбе жестко укреплен подвижный разрывной контакт 6 из меди с посеребренной наружной поверхностью и с тугоплавкой напайкой на конце.
Рис. 6.1. Эквивалентная схема токоведущей части главного выключателя
Рис. 6.2. Принципиальная схема выключателя ВОВ-25А-10/400УХЛ1: 1 — колпак; 2 — варистор ВВ-25УХЛ 1(НС); 3 — фланец; 4 — ограничитель дуги;
5 — неподвижный разрывной контакт; 6 — подвижный разрывной контакт;
7 — контактные ламели; 8 — шток; 9 — горизонтальный изолятор дугогасительной камеры; 10 — цилиндр; 11 — поршень; 12 — демпфер; 13 — пружина; 14 — контакт разъединителя; 15 — воздухопроводный наклонный изолятор; 16 — нож разъединителя; 17 — заземляющий кронштейн; 18 — поворотный изолятор; 19 — вывод разъединителя; 20 — блокировочное устройство; 21 — доводящее устройство; 22 — вал поворотного изолятора; 23 — рычаг; 24 — тяга; 25 — шток; 26 — включающий электромагнит с катушкой 4Вкл.; 27 — поршень; 28 — цилиндр пневматического привода разъединителя; 29 — регулировочный винт; 30 — диафрагма; 31 — клапан; 32 — камера дополнительного объема (0,5 литра); 33 — включающий клапан; 34 — хвостовик включающего клапана; 35 — отключающий клапан; 36 — хвостовик отключающего клапана; 37 — автомат минимального давления РД; 38 — манометр; 39 — обратный клапан; 40 — спускная трубка; 41 — резервуар (32 литра); 42 — патрон аэрации; 43 — пружина; 44 — главный клапан; 45 — поршень главного клапана; 46 — отключающий электромагнит с катушкой 40ткл.; 47 — пружина; 48 — рычаг-коромысло; 49 — якорь; 50 — удерживающий электромагнит с катушкой 4Удерж.; 51 — пружина; 52 — толкатель
На дугогасительной камере установлен высоковольтный варистор 2 типа ВВ-25 УХЛ1 (в схеме НС). Он представляет собой нелинейное сопротивление, включается параллельно дугогасительным контактам ГВ и служит для снижения перенапряжений, возникающих на разрывных контактах ГВ при разрыве дуги. Дуга на разрывных контактах ГВ должна гаснуть при переходе тока через нулевое значение, однако если дуга гаснет раньше, то происходит резкое спадание тока, что приводит к значительному увеличению ЭДС самоиндукции. Нелинейное сопротивление снижает перенапряжения путем увеличения времени спадания тока. Варистор состоит из 15 шайб, электрически соединенных между собой контактными поверхностями. Шайбы расположены внутри горизонтального фарфорового изолятора, сжаты пружиной и залиты эластичным термостойким и морозостойким компаундом для обеспечения неподвижности элементов и электрического контакта между ними.
Для очистки воздухопроводного изолятора и изолятора дугогасительной камеры изнутри, с целью уменьшения случаев переброса дуги с контактного провода на корпус электровоза, через внутреннюю полость этих изоляторов применяется постоянное дутье воздуха. Воздух из резервуара ГВ в дугогасительную камеру проходит через патрон аэрации 42 (через малое отверстие для понижения давления воздуха до 1,5 кгс/см2 и через осушитель воздуха из селикагеля). Снижение давления воздуха в резервуаре ГВ из-за дутья составляет 5 кгс/см2 за 1 ч от первоначального давления 8 кгс/см2.
Разъединитель ГВ — состоит из вертикального поворотного вала 22, закрепленного в шариковых подшипниках на силуминовой плите, с пневматическим приводом снизу. Сверху на этом валу жестко укреплен сплошной вертикальный поворотный изолятор 18. На поворотном изоляторе жестко укреплен подвижный нож 16 разъединителя ГВ в виде двух медных пластин, концы которых сжаты болтом и гайкой через пружину для контактного нажатия, между ножами установлена дистанционная
шайба. Вывод контакта разъединителя 14 в виде медной пластины укреплен на задней головке дугогасительной камеры и выполнен более широким. Провал подвижных контактов составляет 1—2 мм (зазор между дистанционной шайбой и подвижным ножом). Перекос подвижного и неподвижного контакта не должен превышать 7 мм.
Подвижный нож разъединителя ГВ соединен с первичной обмоткой тягового трансформатора. При отключении ГВ подвижный нож разъединителя охватывает контакт заземляющего кронштейна 17, укрепленного на основании ГВ, тем самым автоматически заземляется первичная обмотка тягового трансформатора, что необходимо по технике безопасности.
Пневматический привод разъединителя ГВ состоит из цилиндра 28, внутри которого помещен поршень 27со штоком 25. Шток этого поршня через тягу 24 шарнирно соединен с концом рычага 23, жестко закрепленного на конце вала разъединителя ГВ. На конце разъединителя ГВ находится также механический указатель положения ГВ.
Для точной доводки вала разъединителя в крайние положения ВКЛЮЧЕНО и ОТКЛЮЧЕНО служит доводящее устройство 21, которое состоит из кулачка, укрепленного на валу под углом 30° к среднему положению, в конец которого упирается под углом сильно сжатая пружина с двумя направляющими цилиндрами и буртами. Принцип работы доводящего устройства основан на явлении переламывания рычагов.
Резервуар ГВ — служит для создания запаса сжатого воздуха, необходимого для работы аппарата. Резервуар 41 — сварной конструкции, емкостью 32 литра, расположен на крыше электровоза. Воздух в резервуар ГВ подводится из питательной магистрали через разобщительный кран КН29 и обратный клапан 39. Резервуар ГВ имеет манометр 38 (в пневмосхеме МН6) и трубку 40 для продувки резервуара через спускной кран КН18.
Для контроля за давлением воздуха в резервуаре ГВ служит автомат минимального давления (АМД) 37, контакты которого находятся в цепи катушек 4Вкл. и 4Удерж. Контакты АМД (в схеме РД) замыкаются при давлении свыше 5,6+5,8 кгс/см2, а размыкаются при давлении менее 4,6+4,8 кгс/см2.
Все штуцеры, через которые подводится в резервуар и отводится из резервуара ГВ сжатый воздух, а также для подключения манометра и АМД имеют трубную резьбу 1/2″.
Блок управления — представляет собой силуминовый корпус, в котором находятся: блок клапанов, управляющие электромагниты и блокировочное устройство.
Блок клапанов — состоит из главного клапана 44 с резиновым уплотнением со своей сжатой пружиной 43, который закреплен на одном штоке со своим поршнем 45. Площадь поршня в два раза больше площади главного клапана.
Для управления включением и отключением ГВ в корпусе установлены верхний отключающий 36 и нижний включающий 33 клапаны, нормально закрытые за счет своих пружинок. В закрытом состоянии клапанов их утолщенные хвостовики 35, 34 выходят наружу корпуса и открывают свои атмосферные отверстия.
Против хвостовика нижнего включающего клапана укреплен включающий электромагнит 26 с включающей катушкой 4Вкл. с напряжением питания 50 В. Он состоит из стального ярма с сердечником и катушкой, стального якоря справа со своей сжатой пружиной и латунным хвостовиком якоря внутри сердечника катушки.
Включающая катушка ГВ 4Вкл. при включении должна находиться под питанием на более 5 с (ее сопротивление составляет 21,2 Ом, а потребляемый ток 2,5 А).
Против хвостовика верхнего отключающего клапана находится нижнее плечо рычага-коромысла 48, которое шарнирно прикреплено к корпусу и имеет свою растянутую пружину 47. Против верхнего плеча коромысла укреплен отключающий электромагнит 46 переменного тока с отключающей катушкой 40ткл., которая получает питание 380 В от обмотки собственных нужд тягового трансформатора при срабатывании дифференциальных реле 21,22 в блоке БРД.
Против нижнего плеча коромысла укреплен удерживающий электромагнит 50 с удерживающей катушкой 4Удерж. с напряжением питания 50 В. Он состоит из стального ярма с сердечником и катушкой, стального якоря 49 в виде диска, пружины 51 и толкателя 52.
При отключенном разъединителе кулачок на его валу находится в стороне от толкателя 52, поэтому пружина 51 якоря удерживающего электромагнита 50 не имеет упора, в результате чего якорь 49 механически притянут к ярму под действием пружины 47 рычага-коромысла 48.
Блокировочное устройство ГВ 20 — состоит из штока с блокировочными мостиковыми контактами, который через эксцентрик соединен с валом разъединителя ГВ. Неподвижные блокировочные
контакты укреплены на изоляционном основании. Всего имеется три замыкающих и три размыкающих блокировочных контакта, которые включаются в следующие цепи управления:
— два замыкающих контакта (Р1) включены параллельно в цепь катушки промежуточного реле 207;
— один размыкающий контакт (4) включен в цепь красной сигнальной лампы «ГВ»;
— один размыкающий контакт (Р1) включен в цепь включающей катушки ГВ 4Вкл.
С 1979 г. в главные выключатели устанавливают нагревательные элементы типа ТЭН-70А13/0,4С мощностью 400 Вт, работающие от напряжения 220 В (запитываются от выводов х-а5 обмотки собственных нужд). Включать электронагреватель необходимо при температуре воздуха ниже +5 °С.
Включение элементов ГВ в схему электровоза осуществляется через штепсельные соединения ШР1, ШР2.
