ЮРГТУ (НПИ) Кафедра |
Воздушные выключатели |
Лабораторная работа № 3 |
Цель работы:
Изучение конструкции и принципа действия воздушных выключателей.
Основные понятия:
В воздушных выключателях гашение дуги происходит сжатым воздухом, а изоляция токоведущих частей и дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами.
Конструктивные схемы воздушных выключателей различны и зависят от их номинального напряжения, способа создания изоляционного промежутка между контактами в отключенном положении, способа подачи сжатого воздуха в дугогасительное устройство.
Описание воздушного выключателя типа вв-20
Воздушный выключатель типа ВВГ-20 предназначен для установки в цепях мощных генераторов и рассчитан на ток до 12500 А, а при обдуве вентиляторами 1 – на 20000 А (рис. 3.3, а).
Главный токоведущий контур состоит из контактных выводов 6,13 и разъединителя 8. Дугогасительный контур состоит из двух камер, резисторов 5,16 , отделителя 15. Последовательно с резистором 16 второй камеры включена вспомогательная камера 11 со своим резистором 10 и искровым промежутком. Во включенном положении основная часть тока проходит по главному контуру.
Отключение происходит в следующем порядке: размыкаются контакты разъединителя 8, и весь ток переходит в дугогасительный контур, где размыкаются дугогасительные контакты в камере. К этому моменту в камеры подаётся сжатый воздух (давление 2 МПа), создающий продольное дутьё, в результате чего дуга гаснет через 0,01 с. Ток, проходящий через резисторы 5,16, разрывается контактами вспомогательной камеры 11. При этом возможны два случая. Если выключатель отключает большой ток КЗ, а реактивное сопротивление цепи значительно меньше активного сопротивления шунтирующих резисторов 5,16., то скорость восстанавливающегося напряжения мала и процесс отключения заканчивается гашением дуги на контактах вспомогательной камеры. Если выключатель отключает ток в цепи с большим индуктивным сопротивлением, которое соизмеримо или больше активного сопротивления резисторов, то скорость восстанавливающегося напряжения на контактах вспомогательной камеры велика. В этом случае после гашения дуги на контактах камеры 11 пробивается искровой промежуток и параллельно контактам включается шунтирующий резистор 10. При последующем переходе тока через нуль дуга на искровом промежутке гасится потоком воздуха.
Последним отключается нож отделителя 15, создавая окончательный разрыв цепи. После отключения отделителя прекращается подача воздуха в камеры и подвижные контакты под действием пружин возвращаются во включенное положение. Полное время отключения этого выключателя составляет 0,17 с. При включении замыкается сначала нож отделителя 15, а затем нож разъединителя 8.
Гасительные камеры, резисторы укреплены на опорных изоляторах.
вид воздушного выключателя ВВ-20;
Бак; 3,9) приводы пневматические; 4) опорный изолятор; 5,16) шунтирующие сопротивления; 6,13) ввод; 7)камера основания; 8) главные контакты; 10) шунтирующее сопротивление; 11) вспомагательная камера; 14) штанга; 15) дополнительный контакт;
б – схема электрическая функциональная воздушного выключателя ВВГ-20;
Описание воздушного выключателя типа ввн-110.
Рис. 3.4. Конструктивная схема воздушного выключателя: 1 – резервуар со сжатым воздухом;
2 – дугогасительная камера; 3 – шунтирующий резистор; 4 – главные контакты; 5 – отделитель;
6 – ёмкостный делитель напряжения.
Рис. 3.5. Воздушный выключатель ВВН-110: 1 – резервуар со сжатым воздухом; 2 – дутьевой клапан камеры; 3 – опорный изолятор; 4 – дугогасительная камера; 5 – отделитель; 6 – соединительная токоведущая труба;
7 – опорный изолятор; 8 – дутьевой клапан отделителя; 9 – шкаф управления полюсом; 10 – омический делитель; 11 – ёмкостный делитель; 12 – изолирующая растяжка; 13 – агрегатный шкаф выключателя.
Рис. 3.6. Схема управления полюсом выключателя: 1 – дутьевой клапан камеры; 2 – гасительная камера; 3 – электромагнит отключения; 4 – блок-контакты выключателя; 5 – электромагнит включения; 6 – камера отделителя; 7 – дутьевой клапан отделителя; 8 – резервуар сжатого воздуха; 9 – обратный клапан; 10 – блок включения; 11 – привод СБК; 12 – блок отключения.
Выключатели рассматриваемой серии имеют однотипные дугогасительные камеры (рис. 3.7). Каждый элемент состоит из фарфорового изолятора, внутри которого находится неподвижный контакт 3 с дугосъёмом 2 и подвижный контакт 4. Подвижный контакт может перемещаться внутри корпуса сжатым воздухом с помощью поршневого механизма. Переход тока с подвижного контакта на латунный корпус осуществляется через скользящие контакты 5. Внутренние полости контактов гасительной камеры сообщаются с атмосферой через выхлопные каналы, расположенные внутри фланцев 1 изоляторов. Снаружи каналы закрыты выхлопными клапанами (на рис. 3.6 не показаны).
При отключении выключателя сжатый воздух подаётся в камеру и давление в ней возрастает (так как связи с атмосферой нет). Через специальные отверстия в корпусе механизма 7 подвижного контакта воздух попадает под поршень. Когда давление на поршень 6 превзойдёт силу пружины 8, подвижный контакт перемещается вверх на 35 – 40 мм. Между контактами возникает дуга, для сжатого воздуха открывается выход в атмосферу через полые контакты. Создаётся мощное продольное дутьё, растягивающее дугу и перебрасывающее её на внутренние нерабочие поверхности контактов. При переходе тока через нуль дуга гаснет. Время гашения дуги не превышает 0,02 с.
После гашения дуги в дугогасительной камере пневматическая система управления выключателем открывает дутьевой клапан отделителя и осуществляет подачу сжатого воздуха в камеру отделителя.
Рис. 3.7. Конструктивная схема элемента дугогасительной камеры.
Каждый элемент отделителя (рис. 3.8) состоит из неподвижного полого контакта, связанного с дополнительным резервуаром 12, и подвижного контакта 5. Подвижный контакт имеет фланец, выступы которого образуют поршень. При подаче воздуха создаётся давление на этот поршень и подвижный контакт перемещается вниз. Дуга, возникшая между контактами, сдувается воздухом на внутреннюю поверхность неподвижного контакта и гасится. Так как отделителем отключается небольшой ток, проходящий через шунтирующие сопротивления, то энергия возникшей дуги невелика и мощного потока воздуха для её гашения не требуется. Необходимое в этом случае дутьё в области горения дуги происходит за счёт того, что неподвижный контакт имеет полость, связанную с дополнительным резервуаром 12. Подвижный контакт в отключено положении перекрывает отверстия в нижней части корпуса 7, через которые полость камеры была связана с атмосферой для продувки. Давление в камере возрастает до величины давления в основном резервуаре (200 Н/см2). Благодаря высокому давлению изоляционный промежуток между контактами отделителя невелик (60 – 80 мм). Таким образом, в отключенном положении отделитель заполнен сжатым воздухом. Вслед за отключением отделителя прекращается подача воздуха в дугогасительнаую камеру и её контакты под действием пружин замыкаются. На этом процесс отключения заканчивается. Нарушение герметичности отделителя может привести к значительной утечке воздуха и самопроизвольному включению выключателя.
Рис. 3.8. Разрез элемента отделителя: 1 – выхлопной клапан;
2 – фланец;
3 – демпфер;
4 – неподвижный контакт;
5 – подвижный контакт;
6 – скользящий контакт;
7 – корпус;
8 – изолятор;
9, 10 – пружины;
11 – демпфер;
12 – резервуар.