Порядок выполнения работы и содержание отчета

1. Под руководством преподавателя изучить представленные на стенде в лаборатории предохранители различных типов.

2. Выполнить в отчете схематические рисунки изучаемых аппаратов.

Контрольные вопросы

1. Укажите назначение и основные типы предохранителей, применяемых в установках высокого напряжения на тяговых подстанциях ГЭТ. В чем заключаются особенности применения предохранителей различных типов?

2. Какие способы гашения электрической дуги используются в предохранителях?

3. Какой вид имеют защитные характеристики плавких вставок? По каким причинам могут возникнуть отклонения от этих характеристик?

4. Каким образом производится выбор плавких вставок предохранителей?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

Выключатели нагрузки высокого напряжения

Цель работы: изучить конструкцию, принцип действия и назначение высоковольтных выключателей в электрических цепях тяговых подстанций.

Теоретические сведения

Выключатели нагрузки. В установках напряжением 6 и 10 кВ, особенно в распредели­тельных пунктах, и на трансформаторных подстанциях, широко применяются выключатели нагрузки. Выключатель нагрузки (рис. 1) по конструкции сходен с разъединителем, но отличается от него наличием дугогасительного устройства, которое состоит из дугогасительной камеры 6 и дугогасительного контакта 7, закреп­ленного между полосами 8 выключателя. Дугогасительная каме­ра состоит из двух пластмассовых половин, скрепленных винтами. В камере размещаются неподвижный дугогасительный кон­такт 9 и вкладыши 10 из органического стекла. Подвижной дугогасительный контакт 7 в виде медной полосы, согнутой на реб­ро по тому же радиусу, что и камера, входит во время включе­ния в щель, образованную вкладышами, и соединяется с непод­вижным контактом. Ускорению гашения дуги способствуют три фактора: удлине­ние дуги, выделение из органического стекла водорода под влия­нием высокой температуры и повышение давления газа в камере.

Рис. 1. Выключатель нагрузки ВНП-16: а – общий вид; б – дугогасительное устройство;

1 – предохранитель; 2 – рама предохранителя; 3 – вал; 4 – пружина; 5 – рама выключателя;

6 – дугогасительная камера; 7 – дугогасительный контакт; 8 – полосы ножа; 9 – неподвижные дугогасительные контакты; 10 – вкладыш

Выключатель нагрузки рассчитан на отключение рабочих то­ков цепи и выполняется на номинальный ток 200 А при 10 кВ и 400 А – при 6 кВ.

Выключатель нагрузки часто комплектуют с тремя предохра­нителями, особенно аппараты ВНП-16 и ВНП-17. Различие их состоит в том, что у ВНП-17 имеется устройство, автоматически отключающее выключатель нагрузки при перего­рании предохранителя хотя бы в одной фазе.

Высоковольтные выключатели. Высоковольтные выключатели включают и выключают электрические цепи вы­сокого напряжения при нагрузке и при коротком замыкании.

Классификация современных выключателей может быть про­изведена по нескольким признакам.

1. По способу гашения дуги вы­ключатели бывают масляные и безмасляные. Масляные выключа­тели в свою очередь подразделяются на многообъемные (бако­вые) и малообъемные (горшковые). Безмасляные выключатели бывают воздушные и автогазовые.

2. По способу установки выключатели подразделяют на выключа­тели для внутренних и наружных установок.

3. По скорости действия выключатели выпускают быстродействующими и небыстродей­ствующими.

Основными электрическими параметрами выключателей, ха­рактеризующими их отключающую способность, являются ток, мощность и время отключения.

Время отключения выключателя складывается из собственного времени отключения и времени гашения дуги.

Собственным временем отключения выключателя называется время, прошедшее от момента подачи импульса тока на отключа­ющую катушку выключателя до момента начала расхождения контактов. Собственное время отключения у быстродействующих выклю­чателей колеблется в пределах 0,03 – 0,05 с, у небыстродействующих – 0,1 – 0,15 с. Время отключения у этих выключателей соответственно: 0,05 – 0,08 и 0,15 – 0,25 с.

На современных тяговых под­станциях городского электро­транспорта применяют лишь мас­ляные выключатели горшкового типа.

В

Рис. 2. Выключатель ВМП-10

ыключатель ВМП-10. Этот выключатель выпускается на но­минальное напряжение 10 кВ, токи 600 – 1 000 А с отключающей мощностью 350 МВА. На каж­дую фазу установлен отдельный полюс 1 (рис. 2), закрепленный на раме 3 при помощи изолято­ров 2. Соединение выключателя с приводом выполняет вал 5 с изоляционной тягой 4. Для смяг­чения ударов при включении слу­жит буфер 6. Для заземления выключателя имеется болт 7. Полюс выключателя состоит из изоляционного цилиндра 5 (рис. 3) с металлическими флан­цами 4 и 6. В нижнем фланце расположен неподвижный розе-точный контакт 3, над которым имеется дугогасительная камера 22. Подвижной контакт 19 соеди­нен с рычагом 16. Токосъем с подвижного контакта осуществля­ется роликами 8. Гашение дуги происходит следующим образом. После разрыва контактов элект­рическая дуга нагревает и разла­гает масло, образуя газовый пу­зырь в нижней части. Так как путь газам со всех сторон закрыт, то в буферном пространстве об­разуется повышенное давление. Когда подвижной контакт, поднимаясь вверх, откроет поперечные каналы дугогасительной камеры 22, газы вместе с маслом устремятся через поперечные ка­налы в продольный канал. В ще­лях камеры 22 дуга гаснет

Рис. 4. Выключатель ВМГ-10

Выключатель ВМГ-10. У выключателя ВМГ-10 (рис. 4) увеличена механи­ческая стойкость, повышена внеш­няя и внутренняя электрическая прочность изоляции. Выключа­тель ВМГ-10 рассчитан на напря­жение 10 кВ, токи 630 и 1 000 А с мощностью отключения 400 МВА. Дугогасительная камера вы­ключателя ВМГ-10 такая же, как у ВМП-10.

Высота выключателя ВМГ-10 несколько больше, чем у ВМП-10, за счет того, что подвижные кон­такты с токоведущими соединени­ями и изоляционными рычагами расположены над полюсами.

К

Рис. 3. Разрез полюса выключате­ля ВМП-10: 1, 7 – выводы; 2, 9 – крышки; 3 – не­подвижный розеточный контакт; 4, 6 – фланцы; 5 – цилиндр; 8 – ролики; 10 – колпак; 11 – пробка; 12 – маслоотделитель; 13 – корпус механизма; 14 – ось; 15 – направляющая колодка; 16 – рычаг; 17 – упоры; 18 – стержни; 19 – подвижной контакт; 20 – стопорный винт; 21 – шайба; 22 – дугогасительная камера; 23 – маслоуказатель

роме описанных выключате­лей на напряжение 10 кВ, про­мышленностью выпускается элек­тромагнитный выключатель ВЭМ. В этом выключателе электричес­кая дуга гасится в воздухе в дугогасительных камерах щелевого типа. Дугогасительная камера имеет извилистый лабиринт щели, вследствие чего дуга сильно уд­линяется и ее омическое сопро­тивление значительно возрастает.

Этот «омический» способ гашения дуги имеет то преимущество, что к моменту гашения дуги в цепи превалирует не индуктивное, а омическое сопротивление. Собст­венное время гашения дуги со­ставляет около 0,05 с.

Выключа­тели применяют в комплектных распределительных устройствах поэтому они монтируются на каркасе с выкатной тележкой.

Э ти выключатели получили применение на тяговых подстанциях метрополитена. В перспективе могут быть использованы и другие типы выключателей: синхронные – с размыканием контактов при переходе тока через нуль; вакуумные – с гашением дуги в ваку­уме; тиристорные.

В тиристорных выключателях (рис. 5) прекращение тока про­исходит при переходе через нуль в ближайший полупериод с мо­мента КЗ, т.е. они имеют большее быстродействие.

Эти выключатели не имеют механического привода, обладают возможностью управления мо­ментом замыкания каждой фазы в отдельности, что позволяет устранить большой бросок тока при включении трансформатора.

П

Рис. 5. Принципиальная схема трехфазного тиристорного выключателя

риводы высоковольтных выключателей. Приводом выключателя называется отдельный или встроен­ный в выключатель механизм, предназначенный для включения выключателя, удержания его во включенном положении и отклю­чения. Приводы могут быть ручными и дистанционными. При включении выключателя энергия затрачивается на растя­жение или сжатие отключающих и контактных пружин, на обес­печение движущемуся подвижному контакту определенной скорос­ти движения и на преодоление сил трения.

В приводах прямого действия включение выключателя совер­шается одновременно с подведением энергии к приводу. В приво­дах косвенного действия энергия, подводимая к приводу, сначала запасается в том или ином виде и лишь после этого за счет запасенной энергии совершается работа включения выключателя.

Приводы прямого действия могут быть ручные, соленоидные (электромагнитные) и электродвигательные.

Приводы косвенного действия выпускаются пружинные и гру­зовые (с ручным или электродвигательным заводом), а также пневматические.

Из ручных автоматических приводов непосредственного дей­ствия на тяговых подстанциях применяются приводы ПРБА (привод рычажный, бленкерный, автоматический) и ПР-17. Для дистанционного управления используют привод ПЭ-11 (привод электромагнитный), к приводам косвенного действия относится ПП-67 (привод пружинный).