Какие бывают выключатели по способу гашения дуги

Классификация высоковольтных выключателей по среде гашения дуги

Выключатели ВН предназначены для коммутации цепей

I с U 3 кВ и выше во всех режимах, возможных в эксплуатации: включен и отключение Iном, токов КЗ, токов холостого хода силовых трансформаторов и емкостных I конденсаторных батарей и длинных линий. Наиболее тяжелым режимом работы выключателя является отключение и включение токов КЗ. Основные параметры выключателей: Uном, Iном (длительный), Iном термической стойкости, Iном электродинамической стойкости, Iном отключения, Pном отключения, Iном включения, собственное время включения и отключения выключателя, полное время включения и отключения.

Классификация выключателей по способу гашения дуги.

1) Маслянные выключатели — дуга, образующаяся между контактами, горит в трансформаторном масле. Под действием энергии дуги масло разлагается и образующиеся газы и пары используются для ее гашения. В зависимости от способа изоляции токоведущих частей различают баковые(35-220 кВ) выключатели и маломасляные(6-220 кВ). В первых масло изолирует токоведущие части между собой и от земли и исп-ся для гашения дуги. В маломасляных масло исп-ся только для гашения дуги, а изоля-ция токоведущих частей от земли и между собой производится с помощью твердых диэлектриков.

2) В воздушном выключателе в качестве гасящей среды исполь-ся сжатый воздух, находящийся в баке под давлением 1-5 МПа; при отключении сжатый воздух из бака подается в дугогасительное устройство. Дуга, образующаяся в камере дугогасительного устройства (ДУ), обдувается интенсивным потоком воздуха, выходящим в атмосферу. Изоляция токоведущих частей между собой осуществляется с помощью твердых диэлектриков и воздуха. ВВП-35, ВВН-330-с воздухонаполненным отделителем, ВВБ-110,220 кВ – с дугогасительными камереми в баке со сжатым воздухом, ВНВ 220-1150 кВ.

3) В элегазовых выключателях гашение дуги осуществляется за счет охлаждения ее двигающимся с большой скоростью элегазом (шестифтористой серой SF₆), который используется и как изолирующая среда. Преимущества элегаза:

1. Электрическая прочность в 2,5 раза выше, чем у воздуха. При давлении 0,2 МПа электрическая прочность элегаза приближается к прочности трансформаторного масла. 2. Высокая удельная объемная теплоемкость (почти в 4 раза выше, чем у воздуха) позволяет увеличить нагрузку токоведущих частей и уменьшить массу меди в выключателе.

3. Номинальный ток отключения камеры продольного дутья с элегазом в 5 раз выше, чем с воздухом. 4. Малая напряженность электрич поля в столбе

дуги. Благодаря этому резко сокращается износ контактов, уменьшается эффект термодинамической закупорки сопла. Это позволяет увеличить расстояние между контактами, повысить напряжение на каждом контактном промежутке и допустимую скорость восстановления напряжения.

5. Элегаз является инертным газом, не вступающим в реакцию с кислородом и водородом, слабо разлагается дугой. Элегаз нетоксичен, хотя некоторые продукты разложения опасны. Недостатком элегаза является высокая t

сжижения. При давлении 1,31 Мпа и при t =0°С элегаз переходит в жидкое состояние. Примен при U от 35-500кВ – ВГБ (баковые), ВГТ (трёхполюсные 110-220 кВ), ВГУ(у-образные 110, 220, 330 кВ).

4) Электромагнитные выключатели по своему принципу аналогичны контакторам постоянного тока с лабиринтно-щелевой камерой. Гашение дуги происходит за счет увеличения сопротивления дуги вследствие ее ин-тенсивного удлинения и охлаждения. Они более просты и удобны в эксплуатации, обладают высокой надёжностью и большим сроком службы. При размыкании дугогасительных контактов возникает дуга которая под действием электродинамич сил и конвекционных потоков воздуха перемещается выше, этому также способствует воздушное дутьевое устр-во. При отключ выключат в дутьевом устр-ве создаётся сжатый воздух, который воздействует на дугу, перемещая её вверх и включая катушку магнитного дутья. Выключ имеет пружинный привод, котор заводится двигателем. Недостаток: большая проводимость стенок ДУ(узкие щели ДУ нагреваются до очень высоких t и начинают проводить ток). Большой остаточный ток может приводить к пробою, из-за этого Uном £10кВ для этих выключателей.

5) В вакуумных выключателях контакты расходятся под вакуумом (давление равно 10 -4 Па). Возник-щая при расхождении контактов дуга быстро гаснет благодаря интенсивной диффузии зарядов в вакууме. Следует отметить, что высокие значения напряженности электрического поля (при малых расстоян между контактами) являются также причиной возникновения дуги в вакууме благодаря автоэлектронной эмиссии. Быстрая диффузия частиц, высокая эл. прочность вакуума позволяют эффективно гасить дугу в вакуумном выключ.

Для защиты цилиндра от паров металла электроды защищаются специальн металлическими экранами. ВВЭ-10 – со встроеным эл-магнитным приводом, ВВС-35 – выключатель вакуумный сварной (контакты из металлокерамики).

6) Выключатели нагрузки- используется в распредустройствах если длит ток установки невелик (400-600А при U 10 кВ). ВН имеет ДУ небольшой мощности для отключен Iном. При КЗ исп-ся высоковольтный предохранит. Для гашен дуги примен камеры с автогазовым, эл-магнитным, элегазовым дутьем и вакуумными элементами. ВН-16 с автогаз дутьем на Uн 10кВ и ток 200А. Гашен дуги осущ газами, которые выдел под действ высокой t дуги стенками из газогенерирующего материала. Управлен осущ ручным рычажным приводом со встроенным электромагнитом для дистанционного отключения.

Источник

Элегазовые выключатели: виды + правила и особенности эксплуатации

Функционирование высоковольтных электрических сетей по токовым характеристикам не сопоставимо с работой бытовых аналогов. Соответственно, при возникновении аварийной ситуации для отключения оборудования и гашения электродуги необходимы более мощные устройства, чем стандартные автоматические приборы.

В качестве защитных конструкций применяют элегазовые выключатели (ЭВ), которыми можно управлять как в ручном режиме, так и с помощью автоматики.

• Определение и применение элегаза
• Конструкция элегазового выключателя
  • Колонковые и баковые устройства
  • Принцип гашения дуги
  • Для чего нужен привод
• Преимущества и недостатки использования ЭВ
• Правила подключения и обслуживания ЭВ
• Выводы и полезное видео по теме

Определение и применение элегаза

Элегаз – это шестифтористая сера, которую относят к электротехническим газам. Благодаря изоляционным свойствам ее активно применяют при производстве электротехнических устройств. В нейтральном состоянии элегаз представляет собой негорючий газ без цвета и запаха. Если его сравнивать с воздухом, то можно отметить высокую плотность (6,7) и молекулярную массу, превышающую воздушную в 5 раз.

Одно из преимуществ элегаза – устойчивость к внешним проявлениям. Он не меняет характеристик при любых условиях. Если происходит распад во время электроразряда, то вскоре наступает полноценное, необходимое для работы восстановление.

Секрет в том, что молекулы элегаза связывают электроны и образуют отрицательные ионы. Качество «электроотрицания» наделило 6-фтористую серу такой характеристикой, как электрическая прочность. На практике электропрочность воздуха в 2-3 раза слабее, чем то же свойство элегаза. Кроме прочего, он пожаробезопасен, так как относится к негорючим веществам, и обладает охлаждающей способностью.

Перечисленные характеристики сделали элегаз максимально подходящим для применения в электротехнической сфере, в частности, в следующих устройствах:

• силовые трансформаторы, работающие по принципу магнитной индукции;
• распределительные устройства комплектного типа;
• линии высокого напряжения, связывающие удаленные установки;
• высоковольтные выключатели.

Но некоторые свойства элегаза привели к тому, что пришлось усовершенствовать конструкцию выключателя. Основной недостаток касается перехода газообразной фазы в жидкую, а это возможно при определенных соотношениях параметров давления и температуры.

Чтобы оборудование работало без перебоев, необходимо обеспечить комфортные условия. Предположим, для функционирования элегазовых устройств при -40º необходимо давление не более 0,4 МПа и плотность менее 0,03 г/см³. На практике при необходимости газ подогревают, что препятствует переходу в жидкую фазу.

Конструкция элегазового выключателя

Если сравнивать элегазовые устройства с аналогами других видов, то по конструкции они ближе всего к масляным приборам. Разница заключается в наполнении камер для гашения дуги. В качестве наполнителя у масляных выключателей используется масляная смесь, а у элегазовых – 6-фтористая сера. Преимущество второго варианта в долговечности и минимуме технического обслуживания.

Способы гашения электродуги зависят от многих факторов, среди которых решающими являются номинальный ток и напряжение, а также условия использования устройства. Всего выделяют четыре вида ЭВ:

• с электромагнитным дутьем;
• с дутьем в элегазе – с 1 ступенью давления;
• с продольным дутьем – с 2-мя ступенями давления;
• с автогенерирующим дутьем.

Если в воздушных приборах в процессе гашения дуги газ поступает в атмосферу, то в элегазовых он остается в замкнутом пространстве, наполненном газовой смесью. При этом сохраняется небольшое избыточное давление.

Колонковые и баковые устройства

На практике применяются два вида элегазовых установок:

Отличия касаются как конструкционных особенностей, так и принципа гашения электродуги. По внешнему устройству колонковые напоминают маломасляные аналоги: состоят из двух функциональных частей – дугогасительной и контактной, имеют одинаково объемные размеры. Отключающие устройства рассчитаны на работу от сети 220 В и относятся к однофазному оборудованию.

Пример элегазового выключателя колонкового типа — LF 10 Schneider Electric.

Баковые элегазовые приборы меньше по размерам и оснащены приводом с несколькими фазами. Такое распределение позволяет лучше контролировать и плавно регулировать параметры напряжения.

Образцом бакового устройства является элегазовая установка DT2-550 F3 Alstom Grid. Подобные устройства положительно зарекомендовали себя в электросистемах с напряжением 500 кВ. Конструкция собрана и оснащена таким образом, что функционирует без сбоев при низких температурах (критических), повышенной влажности, а также в регионах с сейсмической активностью и превышенной загрязненностью атмосферы.

Принцип гашения дуги

Как срабатывает устройство, рассмотрим на примере выключателя LW36 китайского производителя CHINT.

При отключении пружина действует на динамические элементы цилиндра, и они опускаются вниз. Все контакты, кроме дугогасительных, размыкаются. Когда отсоединяются и дугогасительные контакты, по которым проходит ток, возникает электрическая дуга. Горячий газ перемещается в тепловую камеру, срабатывает обратный клапан. Когда газ из тепловой камеры выдувается в промежуток, происходит гашение дуги.

Если происходит отключение небольших по величине токов, то давления в тепловой камере недостаточно, поэтому привлекается давление из компрессионной камеры (оно всегда выше). Открывается обратный клапан, газ беспрепятственно поступает в промежуток и при переходе через ноль гасит дугу.

Современные колонковые установки обладают улучшенными характеристиками. Техническое обслуживание снижено до минимума, коммутационный ресурс увеличен. Элегазовые выключатели отличаются низким уровнем шума, надежной механикой, простотой монтажных и испытательных работ.

Регулировка баковых моделей производится с помощью привода и трансформаторов. Пружинный или пружинно-гидравлический привод контролирует процессы включения/отключения, уровень удержания электродуги.

Для чего нужен привод

Привод призван выполнять все операции, связанные с включением/выключением или удержанием установки в определенном положении. На схеме показано, где именно может располагаться привод. Обычно это поверхность земли или невысокая опора, обеспечивающая обслуживающему персоналу легкий доступ к регулирующим устройствам.

Привод состоит из механизма включения, фиксирующего устройства – защелки, расцепляющего механизма. Процесс включения должен происходить максимально быстро, что избежать приваривания контактов. Во время включения прилагают большие усилия для преодоления силы трения всех задействованных элементов. Отключение производится проще и заключается в обратном движении защелки, которая обеспечивает включение и его удержание.

Способов включения/отключения несколько:

• механический;
• пружинный;
• грузовой;
• пневматический;
• электромагнитный.

Для маломощных систем используют ручное управление. В этом случае достаточно силы одного оператора. Выключение ручных механизмов обычно осуществляется в автоматическом режиме. Пружинный привод также приводится в действие вручную, но иногда привлекаются маломощные электродвигатели.

Для применения электромагнитного привода требуется больше энергии, поэтому необходим постоянный источник тока примерно 58 А с напряжением 220 В. В качестве резервного механизма отключения имеется ручной рычаг. Электромагнитные устройства отличаются надежностью, поэтому их успешно эксплуатируют в зонах с суровыми зимами. Минус – потребность в мощном аккумуляторе.

Пневматический привод отличается тем, что вместо электромагнита главным рабочим элементом является пара цилиндр/поршень. Благодаря сжатому воздуху скорость включения намного выше, чем у предыдущих моделей.

Преимущества и недостатки использования ЭВ

Элегазовые выключатели, как и другие типы электрораспределительных устройств, имеют ряд преимуществ и недостатков. При выборе установки производят необходимые расчеты и, кроме технических характеристик и конструкционных особенностей, учитывают плюсы и минусы моделей.

Источник