Лекция 8. Коммутационные электрические аппараты высокого напряжения

План лекции:

1. Предохранители и масляные выключатели.

2. Воздушные выключатели.

3. Элегазовые выключатели.

4. Вакуумные выключатели

5. Выключатели нагрузки. Разъединители. Отделители. Короткозамыкатели.

8.1. Предохранители и масляные выключатели

Предохранители высокого напряжения имеют то же назначение и тот же принцип работы, что и предохранители до 1 кВ. Для защиты силовых трансформаторов, воздушных и кабельных линий напряжением 3-35 кВ применяют предохранители токоограничивающие типов ПКТ, а для защиты трансформаторов напряжения – ПКН.

Эффект токоограничения заключается в том, что средства дугогашения позволяют погасить дугу за миллисекунды и отключается не установившийся ток КЗ, а ток, определяемый временем плавления вставки.

Высоковольтные выключатели представляют собой специальный коммутационный аппарат, с помощью которого производится оперативное включение и отключение как отдельных электрических цепей, так и различного оборудования

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.

Применяемые в настоящее время выключатели отвечают перечисленным требованиям в большей или меньшей степени. Однако конструкторы выключателей стремятся к более полному соответствию характеристик выключателей выдвинутым выше требованиям.

Масляные выключатели. Различают масляные выключатели двух видов – баковые и маломасляные (рис.8.1).

Методы деионизации дугового промежутка в этих выключателях одинаковы. Различие заключается лишь в изоляции контактной системы от заземленного основания и в количестве масла. 

Баковый масляный выключатель без специ­ального устройства для гашения дуги (рис. 8.1.а) выполняют в виде стального бака 1, залитого трансформаторным маслом 2.  Проходные изоляторы 3 с токоведущими стержнями, на концах которых укреплены неподвижные контакты 4, пропущены внутрь бака. Под крышкой бака размещается буферное воздушное простран­ство 5, из которого воздух отводится в газоотводную трубу 6.

Включается и отключается масляный выключатель приводом, воздействующим на вал выключателя 7. При включении выключа­теля подвижные контакты 8 замыкаются с неподвижными, укре­пленными на концах токоведущих частей проходных изоляторов.

Рис.8.1. Конструктивные схемы масляных выключателей

До недавнего времени в эксплуатации находились баковые выключатели следующих типов: ВМ-35, С-35, а также выключатели серии У напряжением от 35 до 220 кВ. Баковые выключатели предназначены для наружной установки, в настоящее время не производятся.

Основные недостатки баковых выключателей: взрыво- и пожароопасность; необходимость периодического контроля за состоянием и уровнем масла в баке и вводах; большой объем, масла, что обусловливает большую затрату времени на его замену, необходимость больших запасов масла; непригодность для установки внутри помещений.

Маломасляные выключатели (рис.8.1.б: 1 – подвижный контакт; 2 – дугогасительная камера; 3 – неподвижный контакт; 4 – рабочие контакты) получили широкое распространение в закрытых и открытых распределительных устройствах всех напряжений. Масло в этих выключателях в основном служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами.

Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Контакты выключателей для внутренней установки находятся в стальном бачке (горшке), отсюда сохранилось название выключателей "горшковые".

Маломасляные выключатели напряжением 35 кВ и выше имеют фарфоровый корпус. Самое широкое применение получили выключатели 6-10 кВ подвесного типа (ВМГ-10, ВМП-10). В этих выключателях корпус крепится на фарфоровых изоляторах к общей раме для всех трех полюсов. В каждом полюсе предусмотрен один разрыв контактов и дугогасительная камера.

При больших номинальных токах обойтись одной парой контактов (которые выполняют роль рабочих и дугогасительных) трудно, поэтому предусматривают рабочие контакты снаружи выключателя, а дугогасительные – внутри металлического бачка. При больших отключаемых токах на каждый полюс имеется два дугогасительных разрыва. По такой схеме выполняются выключатели серий МГГ и МГ на напряжение до 20 кВ включительно. Массивные внешние рабочие контакты 4 позволяют рассчитать выключатель на большие номинальные токи (до 9500 А). При напряжениях 35 кВ и выше корпус выключателя выполняется фарфоровым, серия ВМК – выключатель маломасляный колонковый). В выключателях 35, 110 кВ предусмотрен один разрыв на полюс, при больших напряжениях – два разрыва и более.

Недостатки маломасляных выключателей: взрыво- и пожароопасность, хотя и значительно меньшая, чем у баковых выключателей; невозможность осуществления быстродействующего АПВ; необходимость периодического контроля, доливки, относительно частой замены масла в дугогасительных бачках; трудность установки встроенных трансформаторов тока; относительно малая отключающая способность.

Область применения маломасляных выключателей – закрытые распределительные устройства электростанций и подстанций 6, 10, 20, 35 и 110 кВ, комплектные распределительные устройства 6, 10 и 35 кВ и открытые распределительные устройства 35 и 110 кВ.