Виды высоковольтных выключателей 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

Классификация высоковольтных выключателей

Классификация высоковольтных выключателей

По способу гашения дуги

По назначению

· Сетевые выключатели на напряжения от 6 кВ и выше, применяемые в электрических цепях (кроме цепей электрических машин и электротермических установок) и предназначенные для пропускания и коммутирования тока в нормальных условиях работы цепи, а также для пропускания в течение заданного времени и коммутирования тока в заданных ненормальных условиях, таких как условия короткого замыкания

· Генераторные выключатели на напряжения от 6 до 20 кВ, применяемые в цепях электрических машин (генераторов, синхронных компенсаторов, мощных электродвигателей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в пусковых режимах и при коротких замыканиях. Отличаются, как правило, большими значениями номинального тока (до 10000А) и тока отключения.

· Выключатели на напряжение от 6 до 220 кВ для электротермических установок, применяемые в цепях крупных электротермических установок (например, сталеплавильных, руднотермических и других печей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в различных эксплуатационных режимах и при коротких замыканиях.

· Выключатели нагрузки — выключатели, предназначенные для коммутаций под номинальным током, но не рассчитанные на разрыв сверхтоков. Применяются в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью для коммутации небольших нагрузок — до нескольких мегавольт-ампер.

По виду установки

· Опорные, то есть имеющие основную изоляцию на землю опорного типа.

· Подвесные, то есть имеющие основную изоляцию на землю подвесного типа.

· Настенные, то есть укрепленные на стенах закрытых распредустройств.

· Выкатные, то есть имеющие приспособления для выкатывания из ячеек распредустройств (для обслуживания, ремонта и для создания т.н. «видимого разрыва» при работах на линиях).

· Встраиваемые в комплектные распределительные устройства.

Требования, предъявляемые к выключателям, заключаются в следующем:

1) надежность в работе и безопасность для окружающих;

2) быстродействие – возможно малое время отключения;

3) удобство в обслуживании;

4) простота монтажа;

5) бесшумность работы;

6) сравнительно невысокая стоимость.

Элегазовые выключатели

Элегазовый выключатель – коммутационный аппарат, широко применяемый в электроустановках класса напряжения 6-220 кВ. В роли изолирующей и дугогасительной среды выключателя выступает элегаз (электрический газ). Последний являет собой безвредный, химически не активный, не горючий газ, который обладает высокой электрической прочностью и теплопроводимостью.

К достоинствам элегаза можно отнести также то, что он не требует ухода (как например трансформаторное масло), не стареет, не оказывает пагубного влияния на конструктивные части аппарата (при нормальной эксплуатации) и плюс ко всему является сравнительно недорогим.

Дугогасительное устройство выключателя элегазового типа отличается простотой конструкции и небольшим размером. Гашение дуги производится при небольшом количестве разрывов и достаточно быстро. Ниже рассмотрим конструктивные особенности и принцип гашения дуги в выключателе.

Каждый из трех полюсов рассматриваемого коммутационного аппарата – герметичный резервуар из металла, заполненный сжатым под давлением 0,6 МПа элегазом. В полюсе выключателя размещено автопневматическое устройство для гашения дуги. При включенном положении неподвижный контакт 5 плотно соединен с ламелями подвижного контакта 3. При отключении выключателя цилиндр 4, подвижный контакт 3 и сопло из фторопласта 4 опускаются вниз, сжимая при этом элегаз в камере 6. Находящийся по давлением электрический газ движется в сопло, где гасит электрическую дугу, возникающую при расхождении подвижного и неподвижного контактов (см. изображение).

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Элегазовые высоковольтные выключатели, чьи дугогасительные устройства работают в среде«электротехнического газа» SF6, сочетают в себе преимущества различных типов выключателей:

— возможно использование элегазовых выключателей на любое из напряжений, применяемых в отечественной энергетике;

— небольшие масса и габаритные размеры конструкции элегазовых выключателей в сочетании с бесшумной работой привода;

— дуга гасится в замкнутом газовом объеме без доступа в атмосферу;

— безвредная для человека, экологически чистая, инертная газовая среда элегазового выключателя;

— увеличенная коммутационная способность элегазового выключателя;

— работа в режиме переключения больших и малых токов без возникновения перенапряжения, что автоматически исключает наличие устройств ОПН (ограничение перенапряжения);

— высокая надежность элегазового выключателя, межремонтный период увеличен до 15 лет;

К недостаткам элегазовых выключателей следует отнести:

— высокую стоимость оборудования и текущие затраты на эксплуатацию, так как требования к качеству элегаза очень высоки;

— температура окружающей среды влияет на агрегатное состояние элегаза, что требует применения систем подогрева выключателя при пониженных температурах (при -40°С элегаз становится жидкостью);

— коммутационный ресурс элегазового выключателя ниже, чем у аналогичного вакуумного выключателя;

— необходимы высококачественные уплотнения резервуаров и магистралей, так как элегаз очень текуч.

Несмотря на некоторые недостатки, элегазовый выключатель является достойной заменой масляных и воздушных коммутационных аппаратов.

Вакуумные выключатели

Вакуумный выключатель представляет из себя коммутационный аппарат, предназначенный для операций включения и отключения электрической сети в нормальном режиме, а также при возникновении аварии. Принцип работы выключателя данного типа основан на гашении возникшей в процессе коммутации электрической дугив вакууме, который характеризуется высокой электрической прочностью. Согласно общепринятым стандартам диспетчерское наименование вакуумного выключателя ВВ. Пример: ВВ-10кВ, ВВ-35кВ.

История создания вакуумного выключателя берет начала в тридцатые годы двадцатого века. Первые аппараты данного типа характеризовались сравнительно невысокими техническими показателями: невысокая отключающая способность и максимальное рабочее напряжение до 40кВ. В то время основной проблемой при создании мощного ВВ было отсутствие технической возможности поддержания глубокого вакуума в камере.

К шестидесятым годам было проведено множество исследований, которые позволили найти ответы на множество вопросов и объяснить с научной точки зрения течение процессов в вакуумном выключателе. Полученные данные и еще два десятилетия упорных трудов позволили перейти к серийному производству аппаратов.

В наше время производстводятся ВВ рабочим напряжением от 6 до 110 кВ, имеющие высокую отключающую способность.

Выключатели маломасляные.

В отличие от масляных баковых выключателей масло служит здесь только дугогасящей средой, а изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства относительно земли осуществляется с помощью твердых изоляционных материалов (керамика, текстолит, эпоксидные смолы и т.п.). Диаметры цилиндров у этих выключателей значительно меньше по сравнению с диаметрами баков масляных баковых выключателей, соответственно намного меньше объем и масса заливаемого в цилиндры масла. Меньшая, чем у бакового выключателя, прочность корпуса по отношению к давлениям, создаваемым при отключении предельных токов короткого замыкания, ограничивает отключающую способность маломасляного выключателя.

Рис. 1-2. Дугогасительная камера с промежуточным контактом и продольным дутьем.

1—промежуточный контакт с пружиной; 2— неподвижный контакт с пружиной; 3 — верхняя полукамера, металлическая; 4 — детали соединения с токоподводящим стержнем; 5 — гибкая связь; б — перегородка; 7 — нижняя полукамера, изоляционная; 8 — подвижный контакт.

Маломасляные выключатели имеют существенно меньшие габариты и массу, меньшую взрыво- и пожароопасность и требуют меньших и более дешевых распределительных устройств по сравнению с масляными баковыми выключателями. Наличие в маломасляных выключателях встроенных трансформаторов тока и емкостных трансформаторов напряжения значительно усложняет конструкцию выключателей и увеличивает их габариты, поэтому маломасляные выключатели выполняются без органической связи с такими трансформаторами.