Высоковольтные выключатели: назначение, основные требования и типы.
Выключатели являются основными комм-ми аппаратами для включения и отключения цепей в различных режимах работы. Наиболее ответственной операцией является отключение токов КЗ и включение на существующее КЗ. Основные требования: вы-ли должны надёжно отключать любые токи: норм реж и КЗ, а также малые инд-ые и емк-ые токи без появления опасных коммутационных перенапряжений. Для сохранения устойчивой работы системы отключение КЗ должно производиться как можно быстрее-быстродействие; вы-ль должен быть приспособлен для быстродействующего АПВ. Конструкция вы-ля должна быть простой, удобной для эксплуатации и транспортировки, вы-ль должен обладать высокой ремонтоспособностью, взрыво- и пожаробезопасностью, сравнительно небольшая стоимость. По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают след типы вы-ей:масляные многообъёмные, масляные малообъёмные, воздушные, электромагнитные, элегазовые, автогазовые, вакуумные. К особой группе отн-ся вы-ли нагрузки, рассчитанные на отключение токов нормального режима. По способу установки различают вы-ли для внутренней и наружной установки, а также для КРУ.
Условия возникновения , горения и гашения дуги в выключателях.
-Дуга зажигается в начальный момент размыкания контактов, вследствие автоэлектронной эмиссии и ударной ионизации.
-Проводимость плазмы дуги приближается к проводимости металлов.
-Температура столба дуги при повышенном давлении достигает 18000 К и выше
-При горении дуги высокая проводимость плазмы обеспечивается за счёт термической ионизации
-При устойчивом горении дуги
Гашение дуги:
-для гашения дуги необходимо, чтобы процессы рекомбинации преобладали над процессами ионизации
-дуга переменного тока каждый полупериод гаснет самопроизвольно, вследствие перехода тока через 0(доли милисекунд)
-для того, чтобы дуга не загорелась вновь необходимо, чтобы электрическая прочность дугового промежутка росла быстрее чем восстанавливающееся напряжение на контактах.
СПОСОБЫ гашения дуги:
-дугогасительные камеры
-дугогасительные среды: масло, сжатый воздух, элегаз, вакуум
-применение многократных разрывов токовой цепи, чем больше напряжение, тем больше разрыв
-применение главных и дугогасительных контактов
Переходные процессы при коммутации выключателей.
При разрыве дуги возникают свободные колебания с угловой частотой:
Переходный процесс приводит к увеличению скорости востанавливания U на контактах. Это может привести к повторному зажиганию.
4. Многообъемные и малообъемные выключатели. Конструктивные схемы и способ гашения дуги.
Масляные выключатели. Масл. выкл-ли появились прибл-но до 1930 г. и были единств. видом отключающего аппарата в сетях высокого напряжения. Различают — баковые и маломасляные. Методы деионизации дугового промежутка в этих выключателях одинаковы. Различие заключается - в изоляции контактной системы от заземленного основания и в количестве масла. Баковые выключатели (БМВ). Здесь дугогасительные устр-ва полюсов помещены в заземленный бак, заполненный маслом, которое используется в качестве газогенерирующего вещества, а также для изоляции контактной системы от заземленного бака. БМВ вып-сь произв-м объед-м «Уралэлектротяжмаш», в настоящее время они сняты с производства. БМВ предназначены для наружной установки. Каждому полюсу соответствует особый бак, в верхней части кот. установлены проходные изоляторы и ТТ. Внутр. Пове-ть бака выложена изоляц-м материалом. К нижним фланцам изоляторов прикреплены дугогасит.камеры. У днища бака располож.устр-во подогрева масла в зимнее время. Недостатки: взрыво- и пожароопасность; необход. периодического контроля за сост. и уровнем масла в баке и вводах; большой объем, масла(обусл-т большую затрату времени на его замену), необход-ть больших запасов масла; неприг-ть для установки внутри помещений; непр-ть для выполнения быстродействующего АПВ; большая затрата металла, большая масса, неудобство перевозки, монтажа и наладки. Маломасляные выключатели( МВ). МВ (горшковые) получ. широкое распр-е в закрытых и открытых распред. устройствах всех напряжений. Масло в этих выкл-х в осн. служит дугогасящей средой и частично изоляцией м/ду разомкнутыми контактами. Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных констр-й осущ-ся фарфором или др. твердыми изолирующ. материалами. Контакты выкл-лей для внутр. установки находятся в стальном бачке (горшке). МВ на 35 кВ и выше имеют фарфоровый корпус. На 6—10 кВ широко примен. выкл-ли подвесного типа. В этих выкл-х корпус крепится на фарфоровых изоляторах к общей раме для всех трех полюсов. В каждом полюсе предусмотрен один разрыв контактов и дугогасит. камера. При больших номин. токах предусматр. рабочие контакты снаружи выкл-ля, а дугогасит. - внутри металлического бачка. При больших отключ. токах на каждый полюс имеется два дугогасит. разрыва. По такой схеме вып-ся выкл-ли серий МГГ и МГ на напр. до 20 кВ включит. Массивные внешние рабоч. контакты увелич. номин.токи (до 9500 А). При 35 кВ и выше корпус выкл-ля вып-ся фарфоровым. В выкл-лях 35, 110 кВ предусм-н один разрыв на полюс, при больших напряж-х - два и более. Выкл-ли серии ВМП широко применяются в КРУ и ЗРУ 6-10 кВ. Эти выкл-ли имеют различное исполнение в зависимости от их назначения (привод поставлялся отдельно, позднее был встроенным). Серия этих выкл-лей рассчитана на номин. токи до 3200 А, а токи отключения -до 31,5 кА. Выкл-ли на 3200 А имеют два параллельных токовых контура -рабочий и дугогасительный. Дугогасит. контур размещен в изоляционном цилиндре с маслом и имеет такое же устройство, как у ВМП-10 на меньшие токи. Для смягчения удара при включении выкл-ля в раме имеется масляный буфер. Там же расположен пружинный буфер, смягчающий удар при отключении. Достоинства: небольшое количество масла; относительно малая масса; более удобный, чем у баковых выключателей, доступ к дугогасительным контактам; возможность создания серии выкл-лей на разное напряжение с применением унифицированных узлов. Недостатки: взрыво- и пожароопасность, хотя и значительно меньшая, чем у баковых выключателей; невозможность осуществл. быстродействующего АПВ; необходимость периодического контроля, доливки, относительно частой замены масла в дугогасительных бачках; трудность установки встроенных трансформаторов тока; относительно малая отключающая способность.
Область применения МВ - ЗРУ электростанций и подстанций 6, 10, 20, 35 и ПО кВ, КРУ 6, 10 и 35 кВ и ОРУ 35 и 110 кВ.