2. Порядок виконання роботи

Перед початком роботи потрібно детально ознайомитися з теоретичними відомостями. Необхідно вивчити будову вимикача ВКЭ-10, його технічні характеристики, роботу привода при вмиканні та вимиканні апарата, принцип дії електричної схеми.

3. ЗМІСТ ЗВІТУ

Після виконання плану лабораторного заняття складається звіт, котрий повинен містити наступну інформацію:

• конструктивне виконання полюса вимикача ВКЭ;

• опис елементів привода та принципу його дії при вмиканні й вимиканні комутаційного апарата;

• опис роботи принципової електричної схеми при вмиканні та вимиканні вимикача;

• висновок про виконану роботу та результати перевірки працездатності вимикача ВКЭ-10.

Викладення вказаного матеріалу в звіті доцільно супроводжувати відповідними рисунками та схемами ( можна використовувати копії рисунків, які подані в цій методичній розробці). Оформлення звіту потрібно проводити у відповідності з існуючими вимогами.

4. Контрольні запитання

1. Назвіть основні технічні характеристики вимикача ВКЭ?

2. Будова полюса вимикача?

3. Вкажіть особливості будови дугогасної камери вимикача?

4. Дайте характеристику будови та принципу дії електромагнітного приводу вимикача?

5. Особливості виконання контактів вимикача?

5. Рекомендована література

1. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций.– М.: Энергоатомиздат, 1987.

2. Выключатели и измерительные трансформаторы в КРУ 6–220кВ.– М.: Энергоатомиздат, 1990.

 ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2 

Тема роботи: Вивчення будови та принципу дії високовольтного вимикача ВМ-10.

Мета роботи: ознайомитися з технічними характеристиками, будовою та принципом дії високовольтного малооб’ємного оливного вимикача ВМ-10.

1. Теоретичні відомості Технічні характеристики

Назва параметру	Значення параметрів для різних типових виконань
1. Номінальна напруга, кВ	10		10
2. Номінальний струм, А:	400		630
3. Номінальний струм вимкнення, кА	10		12,5
Нормовані параметри струму ввімкнення, кА: а) початкове діюче значення періодичної складової; б) найбільший пік	10 25,5		12,5 32
5. Нормовані параметри наскрізного струму короткого замикання: найбільший пік (струм електродинамічної стійкості), кА; початкове значення діючої періодичної складової, кА; середньоквадратичне значення струму за час його протікання (струм термічної стійкості), кА; час протіканні струму (час короткого замикання), с	25,5 10 10 3		32 12,5 12,5 3
6. Нормована безструмовая пауза при АПВ, с	0,5
7. Нормований власний час ввимкення вимикача, не більше, с.	0,085
8. Нормований повний час вимкнення вимикача, не більше, с		0,105
9. Нормований власний час ввімкнення вимикача, не більше, с		0,2
10. Номінальна напруга електромагнітів ввімкнення і вимкнення, В а) постійного струму б) змінного струму		24,48,110,220 100,127,220,380
11. Межа оперативної роботи електромагніту ввімкнення у відсотках від номінальної напруги		80..110
12. Межа оперативної роботи електромагніту вимкнення у відсотках від номінальної напруги а) змінного струму б) постійного струму		65..120 70..220
13. Номінальна напруга електродвигуна для заведення робочих пружин, В а) змінного струму б) постійного струму		127..220 110..220
14. Межі напруги на затискачах електродвигуна заведення робочих пружин у відсотках від номінальної напруги: а) змінного струму б) постійного струму		80...110 85...110
15 Найбільша кількість операцій (вимкнення і ввімкнення), яку здатний зробити привід при повністю заведених робочих пружинах без їх підзаведення		5
16. Час заведення пружин приводу на п'ять операцій при номінальній напрузі, с, не більше		50
17. Габаритні розміри, мм висота ширина глибина		920 590 452

Будова і принцип дії

Вимикачі типу ВМ-10 відносяться до рідинних трьохсмугових вимикачів з малим об'ємом дугогасної рідини (трансформаторної оливи).

Вимикачі призначені для комутації високовольтних кіл трифазного змінного струму в номінальному режимі роботи установки, а також для автоматичного вимкнення цих кіл при коротких замиканнях і перевантаженнях, що виникають в аварійних режимах.

Принцип дії вимикача заснований па гасінні електричної дуги, що виникає при розмиканні контактів, потоком газооливної суміші, що утворюється в результаті інтенсивного розкладання трансформаторної оливи під дією високої температури дуги. Цей потік отримує певну напругу в спеціальному дугогасному пристрої, розміщеному в зоні горіння дуги.

Керування вимикачем здійснюється вбудованим пружинним приводом.

Оперативне ввімкнення або вимкнення, а також автоматичне вимкнення при струмах короткого замикання або перевантаженнях проводиться одним енергоносієм (спіральними пружинами), які спрацьовують при дії електромагнітів ввімкнення і вимкнення або захисних реле на запірний пристрій.

Рис. 15 – Габаритні, монтажні і приєднувальні розміри

вимикача ВМ-10: 1 – рама з вбудованим пружинним приводом і пристроєм захисту, що вимикається; 2 – полюс; 3 – ізоляційна тяга; 4 –фланець; 5 –кришка; 6 – болт заземлення

Будова вимикача.

Вимикач складається з наступних основних частин (рис. 15):

– рами 1 з вбудованим пружинним приводом, що є основою вимикача і має в нижній частині чотири отвори М12 для кріплення вимикача на візку видатної частини КРП, і вимикаючих пристроїв захисту типу КАТ, КА, УАУ, КУТ, УАА;

– трьох полюсів 2, кожен з яких кріпиться до рами за допомогою фланця 4;

– ізоляційних тяг 3, що передають рух від пружинного приводу через вал вимикача до механізмів переміщення рухомих стержнів полюсів;

– двох болтів 6 для під'єднання шин заземлення.

З боку приводу рама закрита металевою кришкою 5, в якій є вікна:

– для пульта ручного керування і покажчика положення вимикача;

– для лічильника кількості операцій вимкнення;

– для виходу важеля ручного заведення робочих пружин;

– для покажчика положення робочих пружин приводу:

– для виходу важеля блокувального штиря.

Рис.16 – Полюс:

1 – основа; 2 – контакт; 3 – циліндр розпірний; 4 – камера дугогасна; 5 – стержень рухомий; 6 – ковпак; 7 – лам ель; 8 – пружина; 9 – контакт струмозйомний; 10 – сережка; 11 – важіль внутрішній; 12 – стійка; 13 – циліндр ізоляційний; 14 – гайка; 15 – пристрій оливовловлюючий; 16 – вал; 17 – прокладка; 18 – підшипник ковзання; 19 – важіль зовнішній; 20 – підшипник; 21 – оливопокажчик; 22 – прокладка; 23 – кільце; 24 – прокладка; 25 – кришка

Конструкція полюса.

Полюс вимикача (рис. 16) складається з ізоляційного циліндра 13, на якому закріплений підшипник 20 з механізмом переміщення рухомого стержня.

Механізм переміщення складається з двох важелів, зовнішнього 19 і внутрішнього 11, жорстко закріплених на загальному валу 16. Зовнішній важіль за допомогою ізоляційної тяги зв'язаний з валом вимикача, а внутрішній двома сережками 10 шарнірно зв'язаний з рухомим стержнем 5. Вал 16 механізму встановлений на підшипниках ковзання 18. Для запобігання продування і викиду оливи при вимкненнях підшипник 20 ставиться на клей, а вал 16 має прокладку.

В отвір підшипника 20 вкручений оливовловюючий пристрій 15. При вимкненні вимикача газооливна суміш, що утворилася, з циліндра через отвори в корпусі клапана під тиском потрапляє в оливовловлювач, де відбувається відокремлення оливи від газів. Гази через отвори в кришці виходять в атмосферу, а олива, що відокремилася, через отвори клапана стікає назад в циліндр полюса. Пристрій оливовловлювача наведено на рис. 3. Отвір в підшипнику при знятому оливовловлювачі служить для заливання трансформаторної оливи в полюси.

У верхній частині циліндра 13 (рис. 16) – на загвинчену в нього гайку 14, кріпиться гвинтами стійка 12. На нижньому кінці стійки встановлений струмозйомний контакт 9, ламелі 7 якого підтиснуті до рухомого стержня 5 пружиною 8 і закриті ковпаком 6.

На верхній частині стійки є два різьбові отвори для під'єднання струмоведучих шин.

Нижній кінець рухомого стержня має контакт 2. Для підвищення стійкості до дії електричної дуги і збільшення терміну служби контакт має облицювання з дугостійкої металокераміки.

У нижню частину циліндра 13 загорнута основа 1, на якій розташований нерухомий контакт розеткового типу. До граней основи 6 (рис. 18) па гнучких зв'язках 4 кріпляться ламелі 1, верхні торці яких мають облицювання з дугостійкої металокераміки. Із зовнішнього боку кожна ламель має гніздо, куди встановлюється ковпачок 9 і пружина 2, що впирається в кільце 3. Внизу ламелей встановлене опорне кільце 5.

Рис. 17. Пристрій оливовловлюючий:

1 – кришка; 2 – оливовловлювач; 3 – корпус; 4 – основа;

5 – кулька; 6 – прокладка.

Рис.18. Контакт нерухомий розеткового типу:

1 – ламель; 2 – пружина; 3 – кільце; 4 – зв’язок гнучкий; 5 – кільце опорне; 6 – основа; 7 – шайба; 8 – пробка оливопропускна; 9 – ковпачок

Усередині циліндра 13 (рис. 16) над розеточним контактом встановлюється дугогасна камера 4, яка через розпірний циліндр 3 підтискається основою 1 в бурт циліндра 13.

Рис. 19. Камера дугогасна

1 – щілини дуття ; 2 – вертикальні канали;3 – оливні пазухи

Дугогасна камера поперечного оливного дуття (рис. 19) складається з пакету ізоляційних перегородок, стягнутих трьома шпильками. Камера має центральний отвір для проходу рухомого стержня. У нижній частині камери ізоляційні перегородки утворюють дві поперечні, розташовані одна над іншою щілини дуття 1, зв'язаних двома вертикальними каналами 2 с надкамерним простором. У верхній частині камери є дві оливні пазухи 3.

Для спостереження за рівнем оливи в полюсі на зовнішній стороні циліндра встановлений оливопокажчик 21 (рис. 16), що являє собою прозору трубку з двома граничними рисками, закручену в основу оливопокажчика. Верхній кінець трубки прикритий ковпачком. Для запобігання викиду оливи при комутаціях з полюса через оливопокажчик в ньому встановлений зворотний клапан. Будова оливопокажчика наведена на рис. 20.

Рис. 20. Оливопокажчик:

1 – ковпак; 2 – покажчик; 3 – штуцер; 4 – кілька; 5 – пружина; 6 – основа;

7 – прокладка

Конструкція вбудованого пружинного приводу.

Привод (рис. 21) складається з таких основних вузлів, рами 1, валу приводу 2, валу вимикача 4, пристрою заведення робочих пружин 3, що вмикає 14 і вимикає 13 запірні пристрої, блок-контактів положення приводу (БКП) 16, блок-контактів аварійної сигналізації (БКА) 12, блок-контактів положення вимикача (БКВ) 15, електромагніту дистанційного вимкнення УАТ 6 і дистанційного ввімкнення УАС 9, релейного валу 5, пульта ручного керування вимикачем 10, блокувального штиря 11, покажчика положення вимикача 7 і клемного ряду 8.

Вал приводу (рис. 22) складається з таких основних частин: валу 10, барабану 18, важеля 13 з ексцентриком 11, диска 9 та обгінної муфти.

Барабан з обгінною муфтою встановлюється на валу на двох шарикопідшипниках 4 і 17. Всередині барабану встановлені дві спіральні робочі пружини 5, які є енергоносіями приводу. Один кінець пружин закріплений в пазі валу 10, а інший закріплений на барабані планками 6.

З одного боку до барабану кріпиться внутрішня обойма 1 обгінної муфти. На внутрішню обойму надіто дві зовнішні обойми: обойма 2 – для автоматичного та обойма 3 для ручного заведення.

З другого боку барабана на різьбову частину валу нагвинчено диск 9 з двома діаметрально розташованими гвинтами 16, сполучений з барабаном через кришку 7 за допомогою трьох направляючих шпильок 8. Диск 9 служить для встановлення попереднього натягу робочих пружин і є датчиком покажчика їх положення, перемикачем блок-контактів БКП і механічним блокуванням від перезаведенні робочих пружин при заведенні вручну.

На валу 10 встановлений зварний важіль 13, що складається з маточини, чотирьох важелів і ексцентрика 11. На ексцентрик на роликах встановлюється повідець 12, що сполучає вал приводу з валом вимикача. Між важелями встановлюються на осях утримуючі ролики 14. Зварний важіль 13 кріпиться до валу приводу конічним штифтом 15.

Рис.21. – Привод вбудований пружинний:

1 – рама; 2- вал привода; 3 – запускаючий пристрій; 4 – вал вимикача; 5 – вал релейний; 6 – електромагніт дистанційного ввімкнення; 7 – вказівник положення ввімкнення; 8 – клемний ряд; 9 – електромагніт дистанційного вимкнення; 10 – пульт керування; 11 – штир блокувальний; 12 – блок-контакти аварійної сигналізації; 13 – запірний пристрій вимикаючий; 14 – запірний пристрій вмикаючий; 15 – блок-контакти положення вимикача (БКВ); 16 – блок-контакти положення приводу (БКП)

та блокуючий пристрій

Вал вимикача 4 (рис. 21) є зварним вузлом, що складається з власного валу і важелів, які за допомогою тяги приводять в рух: механізми полюсів, блок-контакти БКА, БКВ, покажчик положення вимикача і здійснюють заведення механізму реле КУТ в початкове положення при вимкненні вимикача.

Вал приводу і вал вимикача встановлюються на шарикопідшипниках.

Заводний пристрій робочих пружин (рис. 23) складається з електродвигуна 2 і редуктора 1. На вихідному валу 3 редуктора встановлений ексцентрик з важелем 4. який сполучений із зовнішньою обоймою Б обгінної муфти валу приводу .

Вмикаючий запірний пристрій (рис. 24) призначений для утримання валу приводу у вимкненому положенні і звільнення його при здійсненні, операцій ввімкнення вимикача.

Вимикаючий запірний пристрій (рис. 24) призначений для утримання вала приводу у ввімкненому положенні і звільнення його при здійсненні операції вимкнення вимикача.

Рис.22. Вал приводу:

1 – обойма внутрішня; 2,3 – обойма зовнішня; 4 – підшипник; 5 – пружина спіральна; 6 – планка; 7 – кришка; 8 – шпилька направляюча; 9 – диск; 10 – вал;11 – ексцентрик; 12 – поводок; 13 – важіль зварний; 14- ролик; 15- штифт конічний; 16 –винт; 17 підшипник; 18 барабан

Кожен запірний пристрій (рис. 24) складається з собачки 2, скоби 4, штока 10, пружини 8, тяги 9 з защіпкою 12 і собачки 13. Собачки 2 і скоби 4 встановлені на загальній осі 3, яка сполучає їх з кронштейном 5 і рамою.

Для пом'якшення ударів при посадці ролика 1 на собачку 2 в кінці ввімкнення або вимкнення, служить гумовий буфер 7. встановлений в кронштейні рами.

Для запобігання довільного спрацьовуванні запірних пристроїв при різких поштовхах або вібрації і швидкого повернення собачок 13 в процесі операцій ввімкнення або вимкнення, що проводяться, вони утримуються пружинами 11.

На задній стінці рами встановлені регулювальні гвинти 6, призначені для установки собачок 2 так, щоб були відсутні зазори між їх робочими кромками і роликами 1 і переміщення нижньої кромки собачок при посадці роликів було не більше 1 мм

Рис.23. Заводний пристрій:

1 – редуктор; 2 – електродвигун; 3 – вал редуктора вихідний;

4 – важіль ексцентрика

Собачка 13 вмикаючого запірного пристрою (рис. 24) через тягу 14 пов'язана з осердям електромагніту ввімкнення 18 і через коромисло 16 і собачку 15 – з кнопкою ручного ввімкнення 17.

Блок контакти БКП призначені для знеструмлення (електричного блокування) кола живлення, котушки УАС при заведених пружинах валу приводу менш ніж на 2 операції і розриву кола живлення електродвигуна механізму заведення при повністю заведених пружинах валу приводу на 5 операцій.

Блок-контакти БКА призначені для забезпечення подачі аварійної сигналізації при відключенні вимикача від захисних елементів, встановлених в приводі, і забезпечення електричного блокування проти «стрибання» (при її наявності в схемі).

Блок-контакти БКВ призначені для забезпечення подачі сигналізації про положення вимикача.

Рис.24. Вмикаючий запірний пристрій

Електричні дані електромагнітів наведені в табл. 3, обмоточні дані – в табл. 4.

Таблиця 3

Струм	Номінальна напруга, В	Струм, А		Споживана потужність, ВА, при U=Uном		Межа дії у відсотках від номінальної напруги
		початок втягування	осердя втягнуте	початок втягування	осердя втягнуте	УАТ	УАС
Постійний	24 48 110 220	6,0 4,30 2,75 1,75		144 230 300 385		70...110	80... 110
Змінний	100 127 220 380	4.2 3,5 2,1 1,1	3,30 2,50 1.70 0,75 ,	420 445 460 420	330 320 875 280	65... 120	80... 110

Таблица 4
Струм	Номінальна напруга, В	Число витків в котушці	Дані провода		Омічний опір; Ом	Маса провода, кг
			марка	діаметр, мм
Постійний	24 48 110 220	800 800 1800 2460	ПЕВ-2	0,8 0,45 0.355 0,224	3,5 9,5 34 110	0,435 0,125 0,175 0,114
Змінний	100 127 220 380	850 -1200 1450 3990	ПЕВ-2	0.355 0,355 0,224 0.224	16 22 62,4 180	0,075 0.110 0.06 0.171

У вимикачах з електричним блокуванням проти «стрибання» коло живлення електромагніту ввімкнення додатково заведене через блок-контакти БКА.

Після кожного вимкнення від захисних елементів, за наявності блокування проти «стрибання», коло живлення електромагніту ввімкнення залишається розімкненим блок-контактами БКА, тому для підготовки вимикача до повторного ввімкнення необхідно переключити блок-контакти БКА шляхом натискання на кнопку вимкнення на вимикачі.

Вимикачі з електричним блокуванням проти «стрибання» не призначені для роботи в режимі АПВ.

При роботі вимикачі без АПВ наявність вказаного блокування обов'язково.

Робота приводу.

Для заведення робочих пружин необхідно подати живлення на електродвигун 2 (рис. 21) завідні пристрої.

Обертальний рух електродвигуна за допомогою ексцентрика вихідного валу 3 редуктора 1 перетвориться в коливальний рух зовнішньої обойми 5 обгінної муфти.

За допомогою роликів зовнішня обойма передає обертальний рух внутрішній обоймі обгінної муфти, жорстко пов'язаної з барабаном. Оскільки вал приводу утримується від провертання запірним пристроєм, проводиться заведення робочих пружин, причому диск 6, зміщуючись від барабана, переміщає повзун 9 і скобу 5, яка впливає на контактний вузол 10 і в кінці заведення розриває коло живлення електродвигуна завідного пристрою. Одночасно переміщаючись, повзун 9 через штовхач 11 і важіль 2 переміщає вниз блокувальний шток 12. У положенні приводу, заведеного на дві операції, блокувальний шток розблоковує кнопку ввімкнення 14 і у віконці кришки з'явиться напис «Готовий на 2 операції». В кінці закладу у віконці кришки вимикача з'явиться напис покажчика 13 «Готовий на 5 операцій».

Заведення робочих пружин може здійснюватися вручну коливальними рухами важеля 6 (рис. 23) зовнішньої обойми обгінної муфти. При ручному заведенні робочих пружин приводу зверху 900° (2,5 обертів) диск 9 (рис. 22) підводить один з двох вкручених в нього гвинтів 16 до жорсткого упору рами. Гвинт, впираючись впритул не дає можливості подальшого закладу пружин.

Ввімкнення вимикача відбувається при подачі імпульсу на котушку електромагніту ввімкнення 18 (рис. 23) або при натисканні кнопки ручного ввімкнення 17. При цьому собачка 13 підіймається, звільняє клямку 12 і під впливом пружини 8 скоба 4 затискаючого пристрою, повертаючись, вибиває собачку 2 з ролика 1 і вал приводу отримує можливість обертатися під дією робочих пружин. Обертаючись, вал повертається на кут 180⁰ до зустрічі ролика 1 (рис. 24) з собачкою 2 вимикаючого запірного пристрою. При обертанні ексцентрик 11 (рис. 22) за допомогою повідця 12 повертає вал вимикача на 60°. Оскільки вал вимикача сполучений тягою з механізмами полюсів, відбувається ввімкнення вимикача.

Одночасно зварний важіль 13 (рис. 22) своїм профілем піднімає скобу 4 (рис. 24) вмикаючи запірний пристрій, який за допомогою тяги 9 вводить клямку 12 в зачеплення з собачкою 13 (рис. 24, а).

При повороті валу приводу на 180° (при ввімкненні) диск 6 зміститься у бік барабана і дасть можливість скобі 5 під дією пружин 4 зміститися і перемкнути правий контактний вузол 10, який замкне коло живлення електродвигуна заводного пристрою. Якщо по будь-яких причинах підзаведення відсутнє, а привод здійснює більше трьох операцій, то скоба 5 під дією пружини 4 перемкне лівий контактний вузол 10, який розімкне коло YAC. Цим досягається електричне блокування, що не дозволяє провести ввімкнення, якщо вимикач заведений менш ніж на 2 операції. Одночасно з переміщенням диска 6 блокувальний шток 12 під дією пружини піднімається вгору і у момент розриву кола YAC контактним вузлом 10, блокує кнопку ручного ввімкнення 14.

Вимкнення вимикача відбувається при подачі імпульсу на котушку електромагніту вимкнення 10 або натисненні кнопки ручного вимкнення 9. а також при спрацьовуванні одного з елементів захисту, які впливають на релейний вал 15 (рис. 23). При цьому тяга 14 піднімає собачку 13 і звільняє защіпку 12. Подальша робота аналогічна роботі при ввімкненні за винятком того, що вал вимикача повертається у зворотному напрямі на 60° і відбувається вимкнення.

При відключенні вимикача електромагнітом вимкнення 10 (або кнопкою ручного вимкнення 9 собачка 5 підіймається і звільняється профільний кулачок 4, який під дією пружини повертається і дає можливість перемкнутися контактному вузлу 1.

При відключенні вимикача від захисних елементів контактні вузли не перемикаються і забезпечується подача аварійної сигналізації і електричне блокування проти «стрибань» (за наявності її в схемі).