книги из ГПНТБ / Маринов, И. А. Устройство и эксплуатация преобразовательных подстанций городского электротранспорта учеб. пособие

10 кв и ток 400—600 а. Рычажные приводы ПР-3, ПРМ применяют для управления трехполюсными разъединителями РЛВШ и РВ на напряжение 10 кв и токи 1000—3000 а и однополюсными разъеди­ нителями РВО, РЛВО на ток 2000 а, а также отдельными полюса­ ми разъединителя РВК на напряжение 10 кв и ток 3000—4000 а.

Рычажный привод ПР (рис. 19) состоит из двух комплектных подшипников. В переднем подшипнике 9 на оси вращается рукоят­ ка 7, а в заднем подшипнике 3 — рычаг 1, связываемый с помощью тяги с рычагом вала разъединителя. Передний подшипник устанав­ ливается на наружной стороне стены, перегородки или ограждения,

а задний — на внутренней. Оба подшипника скрепляются между со­

сквозь отверстие в стене и регулировочных секторов 2.

Для возможности перестановки рычага 1 при регулировке при­ вода секторы 2 имеют по краю ряд отверстий. Верхнее положение рукоятки привода соответствует включенному положению разъеди­ нителя, нижнее — отключенному. На переднем подшипнике имеется фиксатор 8, запирающий рукоятку в крайних верхнем и нижнем положениях. Рукоятка освобождается от фиксатора вручную.

Вместо фиксатора может быть установлен электромеханический или механический блок-замок, с помощью которых предупреждают­ ся ошибочные действия обслуживающего персонала при производ­ стве оперативных переключений.

Тягу от разъединителя можно присоединить к выступу 6 руко­ ятки 7 с лицевой стороны привода. В этом случае задний подшип­ ник 3 с рычагом 1, поводок 4 и регулировочные секторы 2 не нужны.

Приводы ПР-2 и ПР-3 устанавливают на стенах и конструкциях толщиной до 140 мм. Угол поворота рукоятки привода с крайнего

31

нижнего положения в крайнее верхнее положение составляет при­ мерно 150°. Привод ПР-2 имеет рукоятку длиной 250 мм, привод ПР-3 — 350 мм.

В эксплуатации необходимо следить за состоянием фарфоровых изоляторов и тяг, за отсутствием механических дефектов и повреж­ дений деталей разъединителей и приводов, за чистотой и состояни­ ем контактных поверхностей.

Ножи разъединителей должны входить в соединение с непо­ движными контактами без перекосов и ударов. Плотность прилега­ ния ножей к неподвижным контактам проверяется щупом 0,05 мм, который не должен проходить на глубину более 5—6 мм.

При включении трехполюсных разъединителей должна быть обеспечена одновременность включения всех трех полюсов. Откло­ нение в одновременности включения ножей разных полюсов (фаз) допускается не более 3 мм для разъединителей до 35 кв.

Нажатие контактных пружин разъединителей проверяется пу­ тем измерения усилия вытягивания ножей из неподвижных контак­ тов при обезжиренных контактных поверхностях отдельно для каж­ дого полюса. Усилия вытягивания прикладываются к ножу разъ­

Усилие вытягивания составляет 30—35% величины давления в контактах.

При ревизиях производят очистку и смазку контактных участ­ ков и трущихся частей разъединителей и приводов, проверку бол­ товых соединений и заземления рам разъединителей.

При включении и отключении разъединителей необходимо со­ блюдать следующие правила:

включение разъединителей производят быстро, но с таким рас­ четом, чтобы не допустить ударов ножа о головку изолятора или о губку неподвижного контакта. Поэтому при полном включении нож должен не доходить на 3—5 мм до упора;

отключение разъединителей производят вначале медленно, с таким расчетом, чтобы при появлении дуги (когда нож отойдет от неподвижного контакта на 1—2 мм) немедленно включить разъеди-

32

нитель назад во избежание появления опасной электрической дуги при разрыве цепи под нагрузкой. Если в начальный момент отклю­ чения дуга не возникла, нож быстро отводят до упора.

§ 7. ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

При размыкании электрической цепи, по которой протекает ток, между расходящимися контактами возникает электрическая дуга. Поэтому отключения электрических цепей напряжением 6—10 кв, по которым протекают рабочие токи, а также токи перегрузки или короткого замыкания, осуществляются выключателями, способны­ ми погасить электрическую дугу.

Когда цепь замкнута, между контактами выключателя нет раз­ ности потенциалов, если не считать падения напряжения в пере­ ходном сопротивлении между контактами, которое при хорошем контактном соединении крайне мало. При размыкании контактов между ними возникает разность потенциалов, равная величине при­ ложенного к цепи напряжения. Вследствие этого между контактами возникает электрическое поле большой напряженности. Чем выше приложенное напряжение и чем меньше расстояние между контак­ тами, тем больше напряженность электрического поля.

Возникновение электрической дуги и дальнейшее поддержание ее, при наличии электрического поля в межконтактном пространст­ ве, происходит в результате действия трех факторов: ударной иони­ зации, термической ионизации и термоэлектронной эмиссии.

Если в нормальных условиях воздух представляет собой хоро­ ший диэлектрик, то ионизированный воздух является достаточно хорошим проводником.

Одновременно с процессом ионизации в дуговом пространстве происходит процесс деионизации, т. е. процесс воссоединения элек­ тронов и положительных ионов, (восстановления нейтральных ато­ мов и уменьшения числа ионизированных атомов. При деионизации промежутка между контактами прекращается протекание электри­ ческого тока, т. е. дуга гаснет.

Деионизация происходит вследствие уменьшения напряженно­ сти электрического поля между расходящимися контактами, выз­ ванной увеличением расстояния между ними и вследствие диффу­ зии заряженных частиц из дугового промежутка в окружающую среду.

Быстрой деионизации дугового промежутка способствуют бы­ строе расхождение контактов, которое приводит к снижению на­ пряженности электрического поля, интенсивное охлаждение дуги, расщепление дуги на несколько параллельных дуг или разделение длинной дуги на несколько коротких дуг, гашение дуги в масле, па­ ры которого обладают деионизирующим свойством, создание вы­ сокого давления в дуговом промежутке.

Дуга может охлаждаться обдуванием ее воздухом или газами, обладающими большой теплоемкостью и теплопроводностью (на-

пример, водородом, водяным паром) или перемещением ее через неподвижный воздух, а также соприкосновением с твердыми холод­ ными диэлектриками.

Удлинение дуги и деление ее на ряд параллельных или последо­ вательных дуг увеличивают сопротивление и уменьшают ток в ду­ ге, т. е. уменьшают ионизацию.

Быстрейшему гашению дуги способствует также изготовление контактов из тугоплавкого металла, так как уменьшается термо­ электронная эмиссия.

Для быстрого гашения дуги применяются дугогасительные устройства.

Дугогасительное устройство отключающего аппарата должно как можно быстрее погасить дугу, чтобы ограничить время ее воз­ действия на контакты и окружающую среду; при отключении токов короткого замыкания быстрое гашение дуги ограничивает этот ток; обеспечить многократное гашение дуги при повторных вклю­ чениях и отключениях выключателя через небольшие интервалы времени; надежно гасить дугу как при малых, так и при больших токах.

Процесс гашения дуги при переменном токе более благоприятен, чем при постоянном, так как через каждые полпериода ток стано­ вится равным нулю, при этом прекращается ионизация и электриче­ ская прочность промежутка между контактами возрастает. Напря­ жение, возникающее между контактами после погасания дуги при прохождении тока через нуль, называется восстанавливающимся напряжением. Дуга будет возникать повторно между контактами до тех пор, пока величина восстанавливающегося напряжения не станет меньше напряжения, пробивающего промежуток между рас­ ходящимися контактами. Повторное возникновение дуги зависит от величины восстанавливающегося напряжения, длины дуги, расстоя­ ния между контактами и величины напряжения, необходимого для пробоя промежутка между контактами, а также от состояния сре­ ды между контактами.

В зависимости от способа гашения дуги различают выключате­ ли масляные, воздушные и с твердым газогенерирующим веще­ ством.

Выключатели различают также:

по роду установки — для внутренней или наружной установки; по скорости отключения — быстродействующие и небыстродей­

ствующие; по способу управления — с ручным или дистанционным управ­

лением.

Полное время отключения выключателя складывается из соб­ ственного времени отключения и времени гашения дуги.

Собственным временем отключения считается время, прошед­ шее от момента подачи импульса на отключающую катушку до на­ чала расхождения контактов.

Полное время отключения у быстродействующих выключателей находится в пределах 0,05—0,08 сек, у небыстродействующих —

34

U, 15—0,25 сек, а собственное время отключения соответственно

0,03—0,05 и 0,1—0,15 сек.

Выбор выключателя определяется номинальным напряжением и током и максимально допустимыми величинами отключаемых то­ ков и мощности короткого замыкания. Выключатели проверяются на электродинамическую и термическую устойчивость путем срав­ нения расчетных величин с заводскими данными.

На тяговых подстанциях в распределительных устройствах пе­ ременного тока 6—10 кв обычно применяются масляные выключа­

Б а к о в ы е м а с л я н ы е в ы к л ю ч а т е л и . На тяговых под­ станциях применяются баковые масляные выключатели со свобод­ ным гашением дуги в масле, без дополнительных дугогасительных устройств, ВМ-14, ВМ-16, ВМ-22.

По принципу устройства и гашения электрической дуги все пе­ речисленные выше типы баковых выключателей похожи. На рис. 21

мощью муфты 12 и изолирующей штанги 11 крепится контактная траверса, на которой находятся подвижные контакты 1 (основные и дугогасительные). Стальная тяга 13 пропущена через направля­ ющие планки 9. Между муфтой 12 и направляющими планками 9 устанавливается отключающая пружина 10.

Таким же образом выполнена связь подвижных контактных тра­ верс двух других фаз с валом 14. Включение и отключение масля­ ного выключателя осуществляется приводом, вал которого связан с валом 14 выключателя.

При включении контакты 1 я 3 замыкаются, отключающие пру­ жины 10 сжимаются и защелка привода удерживает выключатель во включенном положении. При освобождении защелки траверсы

36

под действием отключающих пружин 10 и собственного веса опу­ скаются вниз и контакты размыкаются.

Подводящие шины присоединяются к наружным концам токо­ ведущих стержней проходных изоляторов. При отключении полу­ чаются два разрыва на одну фазу.

Бак масляного выключателя заливают изоляционным трансфор­ маторным маслом, которое служит для изоляции друг от друга и от бака токоведущих частей разных фаз и в качестве дугогасящей среды.

При включении масляного выключателя сначала замыкаются дугогасительные контакты, а затем основные. При отключении сна­ чала размыкаются основные контакты, затем дугогасительные. Та­ ким образом, при отключении электрической цепи электрическая дуга возникает только между дугогасительными контактами и ос­ новные контакты не повреждаются дугой.

Под влиянием высокой температуры электрической дуги про­ исходит бурное испарение и разложение окружающего слоя масла. Образовавшийся газ содержит 70% водорода, обладающего наи­ лучшими дугогасительными свойствами. Вокруг обеих последова­ тельно включенных дуг каждой фазы образуются газовые пузыри, внутри которых вследствие бурного газообразования создается дав­ ление, достигающее 10—12 атм. При прохождении тока через ну­ левое значение резко снижается температура и давление в пузыре и происходит усиленное перемешивание ионизированных и неионизированных частиц, что способствует быстрой деионизации. Пока расстояние между контактами мало, происходит пробой межкон­ тактного промежутка и опять возникает электрическая дуга. Про­ цесс гашения дуги повторяется. Когда расстояние между контакта­ ми увеличится настолько, что восстанавливающееся напряжение станет меньше пробивного напряжения, дуга вновь не возникнет. Гашение дуги в баковом масляном выключателе длится до 10—15 полупериодов, т. е. до 0,1—0,15 сек.

Буферное пространство 6, занимающее примерно 20—30% объе­ ма бака, имеет большое значение в предохранении выключателя от взрыва при увеличении давления, вызванного отключением боль­ ших токов. Возникшее в газовом пузыре давление передается окру­ жающему маслу, которое в свою очередь сжимает воздух в буфер­ ном пространстве 6 и вытесняет его через газоотводную трубку 5.

Кроме того, для предупреждения разрыва бака от возникающих чрезмерных давлений на болты 17 надеваются обрезки тонкостен­ ных трубок 4, которые при больших давлениях сжимаются и бак несколько опускается вниз. Между баком и крышкой образуется зазор, через который воздух, газы, а иногда и масло выбрасываются наружу.

Масло в баке масляного выключателя должно быть на строго определенном уровне, который устанавливается по указателю 19. Превышение уровня масла приводит к уменьшению буферного про­ странства и увеличению давления, что может привести к разрыву бака. С другой стороны, при недостаточном количестве масла над

37

размыкающимися контактами газы могут прорваться в буферное пространство и, смешавшись с воздухом, образовать смесь, взрыв которой может разрушить и выключатель и помещение, в котором

он находится.

Бак масляного выключателя ВМ-14 и ВМ-16 имеет прямоуголь­ ную форму и разделен стальными перегородками на три отделения, по числу фаз. Стенки бака и перегородки покрывают изоляционной обшивкой из фанеры, исключающей возможность переброса дуги на соседние фазы. Бак масля­ ного выключателя ВМ-22 и ВМ-22Ф имеет цилиндрическую форму и внутри также покрыт

фанерой.

виде щеток из медных пластин холодной прокатки (рис. 22), а дугогасительные контакты 5 — в ви­ де медных пружинящих пальцев. Подвижные основные 1 и дугогасительныэ 6 контакты выполнены в виде врубающихся между щетками и пальцами ножей.

У изготовляемых в настоящее время баковых масляных выклю­ чателей ВМБ-10 неподвижные контакты — торцевые, точечные, а подвижные контакты сферической формы привернуты к медной ши­ не, которая служит контактной траверсой.

При правильной регулировке основные контакты после отклю­ чения цепи под нагрузкой не должны иметь следов подгара, так как цепь должна разрываться дугогасительными контактами. Вжим (ход) контактов у масляных выключателей ВМ-14 и ВМ-16 равен 50 мм, ход подвижной части траверсы— 133±5 мм, а у масляного выключателя ВМ-22 соответственно 40 мм и 200 ± 5 мм. Во вклю­ ченном положении не должно быть недожатия или пережатия щеток.

Усилие в рабочих контактах выключателей ВМ-14 и ВМ-16 должно быть в пределах 8—10 кГ, а у выключателя ВМ-22— 15— 20 кГ. Площадь соприкосновения контактных поверхностей щеток и ножа должна быть не менее 70% всей контактной поверхности.

38

Качество контактного соединения проверяют щупом толщиной 0,05 мм, который в отдельных местах не должен входить на глуби­ ну более 4 мм.

Качество контактного соединения проверяется также измерени­ ем сопротивления контактов постоянному току. Сопротивление кон­ тактов масляного выключателя постоянному току (всей контактной системы фазы выключателя) должно быть не более: для выключа­ телей на 200 а — 350 мком, на 600 а — 150 мком, на 1000 а —

100 мком.

Отставание или опережение в замыкании и размыкании кон­ тактов в пределах фазы должно быть не более: для выключателей ВМ-14 и ВМ-16— 4 мм, а для ВМ-22 — 6 мм.

В настоящее время производят усиление масляных выключате­ лей ВМ-14 и ВМ-16 до величины предельно отключаемой мощности 200 мва, а выключателя ВМ-22 до предельно отключаемой мощно­ сти 300 мва путем установки дугогасительных камер с поперечным

1971 г. получили горшковые масляные выключатели ВМГ-133. Вы­ ключатели этого типа изготовляют на номинальное напряжение до 10 кв в исполнении ВМГ-133-П на номинальный ток 600 а и ВМГ-133-Ш на номинальный ток 1000 а. Они предназначены для внутренней установки в отапливаемых и неотапливаемых помеще­ ниях, но могут применяться и в металлических шкафах комплект­ ных распределительных устройств наружной установки КРУН.

Выключатель ВМГ-133 состоит из трех цилиндров 3 (по одному на фазу) (рис. 23), устанавливаемых на сдвоенных опорных изоля­ торах /, которые укреплены на стальной раме 17. В верхней части рамы расположен вал 18 с приваренными к нему тремя двуплечи­ ми рычагами 12. На валу закреплен также рычаг 19, который с помощью тяг соединяется с приводом выключателя.

Ккоротким плечам крайних двуплечих рычагов присоединены две отключающие пружины 15, работающие на растяжение. Эти же пружины удерживают выключатель в отключенном положении.

Короткое плечо среднего двуплечего рычага при включении вы­ ключателя упирается в головку пружинного буфера 13, предназна­ ченного для смягчения ударов при включении выключателя и для создания необходимой скорости отключения в момент размыкания контактов. При отключении выключателя короткое плечо среднего рычага упирается в масляный буфер 14, который служит для смяг­ чения ударов при отключении.

Пружинный и масляный буферы укреплены на раме выключа­ теля.

Кдлинным плечам всех трех рычагов через изолирующие фар­ форовые изоляторы 11 прикреплены подвижные контактные стерж­ ни 9. Поворот вала и рычагов передается фарфоровыми тягами подвижным контактным стержням. Контактные стержни проходят

вцилиндры сквозь проходные изоляторы 7. К верхнему колпачку

39

проходного изолятора крепится стойка с контактным зажимом 8, к которому присоединяется подводящая шина. Связь контактного зажима с подвижным контактным стержнем осуществляется гиб­ кой перемычкой 10, набранной из тонких полос холоднокатаной меди. С другой стороны выключателя подводящая шина присоеди­ няется к контактному зажиму 4.

На рис. 24 дан разрез полюса масляного выключателя ВМГ-133. Стальной цилиндр 18 сверху закрыт крышкой 8 с проходным изо­ лятором, через который проходит подвижный контактный стержень 13. У масляных выключателей ВМГ-133 на номинальный ток 600 а для уменьшения нагрева цилиндра магнитным полем, создаваемым током, протекающим по контактному стержню, шов цилиндра и ра­ диальный шлиц дна заварены латунью. У выключателя ВМГ-133-Ш

40