laba_Garmash2

Цель работы:

Изучение конструкции и принципа действия маломасляных выключателей.

Основные понятия:

В маломасляных выключателях в качестве изоляции токоведущих частей друг от друга и дугогасительных устройств от земли применяются различные твердые изоляционные материалы (керамика и т.п.). Масло служит только для выделения газа. Каждый разрыв цепи снабжается отдельной камерой с дугогасительным устройством, обычно выполненным с поперечным дутьем. В отключенном положении подвижный контакт находится выше уровня масла для повышения электрической прочности разрыва, т.к. малый объем масла из-за загрязненности продуктами разложения теряет свои диэлектрические свойства. Для удержания паров масла при гашении дуги от уноса вместе с продуктами разложения в конструкции предусмотрены маслоотделители. При больших номинальных токах применяются две пары контактов (рабочие и дугогасительные). Рабочие контакты находятся снаружи выключателя, а дугогасительные внутри. При помощи регулирования длины дугогасительных контактов обеспечивается отключение сначала рабочих контактов (без появления дуги), а затем - дугогасительных.

Достоинства маломасляных выключателей:

• небольшое коли­чество масла,

• относительно малая масса,

• более удобный, чем у баковых выключателей, доступ к дугогасительным контактам,

• возможность созда­ния серии выключателей на разное напряжение с применением унифициро­ванных узлов.

Недостатки маломасляных выключателей:

• взрыво и пожароопасностъ, хотя и значительно меньшая, чем у баковых выключателей;

• 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, НО и 220 кВ,

ВМП10

В маломасляных выключателях с целью уменьшения габаритных размеров и массы изоляция в основном осуществляется твердыми материалами. Широко распространены маломасляные выключатели серии ВМП-10 (выключатель масляный подвесного типа), предназначенные для работы при номинальном напряжении 10 кВ. Номинальный ток в зависимости от контактной системы изменяется от 600 до 3200 А. Номинальный ток, отключения достигает 31,5 кА при напряжении 10 кВ, номинальная мощность 550 MB-А. Полное время отключения примерно 0,12—0,13 с при номинальном токе отключения. Контактная система, ДУ и устройство, превращающее вращательное движение рычагов в поступательное движение контактов, смонтированы в виде единого блока полюса. Этот блок с помощью опорных изоляторов крепится к стальной раме. В верхней головке полюса S расположены подвижный контакт и механизм, в нижней — неподвижный контакт. В раме установлены вал выключателя, отключающая пружина, пружинный буфер включения и масляный буфер отключения. Вал связан с выходным рычагом механизма полюса с помощью прочной изоляционной тяги. При включении изоляционная тяга поворачивает выходной рычаг полюса против часовой стрелки и производит замыкание контактов. Отключающая пружина при этом растягивается, а пружинный буфер включения сжимается. Этот буфер развивает большую силу на небольшом ходе, соответствующем ходу подвижного контакта в розетке, и создает необходимую для гашения дуги скорость перемещения подвижного контакта. Для уменьшения обгорания концы ламелей розеточного контакта, подвергающиеся воздействию дуги, облицованы металлокерамикой. Нижняя головка имеет съемную крышку, на которой и укреплен розеточный контакт. При ревизиях и ремонтах съемная крышка вынимается вместе с розеточным контактом.

Полюсы выключателя смонтированы на сварной раме. Внутри рамы расположены общий приводной вал с рычагами, отключающие пружины, пружинный и масляные демпферы. На раме установлены опорные изоляторы, на которых установлены полюсы. У масляного выключателя типоисполнения ВМП-10К в целях уменьшения габаритов ячеек КРУ ширина рамы и всего МВ снижена до 666 мм, из-за чего расстояние между осями полюсов уменьшено до 230 мм, а между полюсами установлены изоляционные перегородки. Полюс выполнен в виде изолирующего цилиндра, на концах которого заармированы металлические фланцы. На верхнем фланце укреплён корпус с подвижным механизмом, токоведущим стержнем, роликовым токосъёмным устройством и маслоотделителем. К нижнему фланцу крепится крышка с розеточным контактом и указателем уровня масла. Токоведущая цепь выключателя состоит из верхнего контактного вывода, направляющих стержней, токосъёмных роликов, токоведущего стержня (свечи), розеточного контакта и нижнего контактного вывода. Переход тока от подвижного контакта (свечи) к направляющим стержням происходит через подвижные конические ролики. Они собраны попарно и прижимаются пружинами к свечам и направляющим стержням. Величина контактного давления не регулируется. Поверхности направляющих стержней, роликов, свечей и ламелей розеточных контактов для уменьшения переходного сопротивления посеребрены. Для повышения стойкости контактов к действию электрической дуги и увеличения срока службы съёмный наконечник свечи и концы ламелей розеточного контакта облицованы дугостойкой металлокерамикой.  Ламели розеточного контакта через гибкие связи подсоединены к нижней крышке, служащей одновременно и контактным выводом. Нажатие ламелей на токоведущий стержень создаётся пружинами, опирающимися на общее кольцо из латуни.

Устройство масляного выключателя ВМП-10

Выключатель ВМП-10:

а  -  внешний вид выключателя; 1  -  стальная рама; 2  -  отключающая пружина; 3  -  двуплечный рычаг; 4  -  вал выключателя; 5  -  пружинный демпфер; 6  -  болт заземления; 7  -  опорный изолятор; 8  -  бачок фазы; 9  -  масляный демпфер; 10  -  маслоуказатель; 11  -  изолирующая тяга; 12  -  рычаг;

б  -  разрез фазы выключателя; 13  -  выпрямляющий механизм; 14  -  маслоотделитель; 15  -  канал для выхода газа; 16  -  крышка; 17  -  пробка маслоналивного отверстия; 18  -  отверстия маслоотделителя; 19  -  корпус; 20  -  рычаг; 21  -  контактный стержень; 22  -  стеклоэпоксидный цилиндр; 23  -  центральный канал камеры; 24  -  боковой выхлопной канал; 25  -  дугогасительная камера; 26  -  нижняя крышка фазы; 27  -  маслоспускная пробка; 28  -  отводящая шина; 29  -  неподвижный контакт; 30  -  нижний фланец; 31  -  буферное пространство; 32  -  масляный карман; 33  -  подвижный контакт; 34  -  верхний вывод; 35  -  подводящая шина; 36  -  токосъемные ролики;

Розеточный контакт выключателя ВМП - 10

1  -  медный сегмент; 2  -  нажимная пружина; 3  -  упорное кольцо; 4  -  гибкая связь; 5  -  контактодержатель; 6  -  металлокерамическая облицовка

Процесс гашения дуги

ДУ газового дутья заключено в стеклоэпоксидный цилиндр. ДУ собирается из пластин фибры, гетинакса и электрокартона, в которых вырезаны отверстия, образующие каналы и полости для гашения дуги. Каждый из трех каналов вначале идет горизонтально, а затем вертикально. Все пластины ДУ стягиваются фибровыми или текстолитовыми шпильками. Камера заполнена трансформаторным маслом. Для ограничения давления при больших токах и создания необходимого давления вблизи нулевого значения тока ДУ имеет воздушный буфер А. Давление в ДУ достигает наибольшего значения вблизи максимального значения тока. Под действием этого давления масло сжимает воздух в буфере, в нем аккумулируется энергия. При приближении тока к нулю мощность в дуге и давление резко уменьшаются. Энергия, накопленная в буфере, позволяет создать вблизи нуля тока такое давление, которое необходимо для гашения дуги. Под действием дуги, возникающей при расхождении контактов, масло разлагается и образующиеся газы создают в камере давление. В тот момент, когда тело подвижного контакта 6 (свеча) откроет первую щель, возникает газовое дутье, и при прохождении тока через нуль возможно гашение дуги. Обдув дуги газами еще более усиливается после открытия свечей второго и третьего каналов.

Обычно гашение дуги с большим током происходит после открытия первых двух щелей. При отключении малых токов в камере ДУ давление невелико и дуга не гаснет после открытия всех трех щелей, а затягивается в масляные карманы в верхней части ДУ. Когда подвижный контакт, поднимаясь вверх, входит в первый снизу карман, под действием дуги масло в кармане разлагается и газы стремятся выйти вниз, охлаждая дуговой промежуток. Процесс усиливается по мере включения новых карманов. В результате удается надежно отключать критические токи (1—2 кА). Газы, образующиеся в процессе гашения дуги, выходят через зигзагообразный  канал в верхней  головке полюса.

Масляный демпфер предназначен для смягчения удара при отключении выключателя. Пружинный буфер предназначен для смягчения удара при включении МВ, кроме того его пружина увеличивает усилие при отключении выключателя и повышает скорость размыкания контактов. Внутри изолирующего цилиндра над розеточным контактом установлена дугогасительная камера.  При гашении электрической дуги трансформаторное масло, выбрасываемое из дугогасительной камеры устремляется вверх. Часть масла доходит до маслоотделителя ударяется об него и стекает вниз. Газы проходят через отверстия в маслоотделителе и далее через канал в крышке наружу. Крышка изготавливается из изоляционного материала, в ней имеется маслоналивное отверстие закрытое резьбовой пробкой. На нижнем фланце полюса ВМП-10 имеется маслоуказатель, предназначенный для контроля за уровнем масла в полюсе. На стеклянной трубке две отметки в пределах между которыми должен находиться уровень масла.  Текущий ремонт масляного выключателя выполняется 1 раз в год. Капитальный ремонт 1 раз в 6 лет.

Процесс гашения дуги в дугогасительной камере масляного выключателя ВМП-10:

-  подвижный контакт; 2  -  масляный карман; 3  -  выхлопной канал; 4  -  стеклоэпоксидный цилиндр; 5  -  розеточный контакт; 6  -  нижний фланец; 7  -  крышка фазы; А  -  воздушный буфер

ВМТ-110

Созданы маломасляные выключатели серии ВМТ на напряжение 110 и 220 кВ с номинальным током 1000 А и номинальным током отключения 20 кА. Время отключения 0,08, время включения 0,15 с. Эти выключатели работают в цикле АПВ со временем бестоковой паузы 0,3 с. В трехфазном выключателе ВМТ на напряжение 110 кВ включение всех трех полюсов производится одним пружинным приводом. Внутренняя полость ДУ герметизирована, и наверху находится расширительный объем, в котором имеется воздух или азот при давлении 0,5—1 МПа. При отключении емкостных токов ненагруженных линий наличие расширительного объема облегчает гашение дуги, так как масло воздействует на дугу под давлением 0,5— 1 МПа. Сама дуга из-за малости тока не может создать необходимое давление газа. ДУ выключателя залито трансформаторным маслом. При отключении контакт движется вниз и между контактами загорается электрическая дуга. В камере быстро поднимается давление. В выключателе используется камера встречно-поперечного дутья. Под давлением образовавшихся газов масляный поток подводится из каналов А и Б перпендикулярно дуге. При соприкосновении с дугой масло образует газопаровую смесь, которая вытекает через дутьевые щели В и Г. При этом столб дуги интенсивно охлаждается и дуга гаснет за 0,02— 0,03 с. В выключателе применен оригинальный механизм привода контактов. Стальные тросы обвивают шкив, сидящий на главном валу механизма управления (на него действуют отключающие пружины и включающий привод). Тросы связаны со стеклопластиковыми тягами, которые перемещают подвижный контакт. Плавный останов механизма в крайних положениях осуществляется масляным и резиновым буферами. Верхние концы тяг связаны с тросом, который перекатывается по блоку. Простой и легкий механизм позволяет получить высокий КПД и сообщить контактам скорость при включении до 9 м/с, что обеспечивает надежную работу выключателя в режиме АПВ. При этом требуется пружинный привод с относительно небольшой работой включения (2300 Дж). Заводка включающих пружин выключателя за время 20 с производится электродвигателем мощностью 1,1 кВт. Выключатель ВМТ-110: 1  -  привод выключателя; 2 и 3  -  фарфоровые полые изоляторы; 4  -  маслоуказатель; 5  -  колпак полюса; 6  -  манометр; 7  -  стальная рама; 8  -  приводной механизм;

Разрез нижней части выключателя ВМТ-110 1 и 3  -  рычаги; 2 и 18  -  тяги приводного механизма; 4  -  изоляционная тяга; 5  -  фарфоровый изолятор; 6  -  цементная мастика; 7  -  подвижный контакт; 8,12  -  трос; 9 и 11  -  ролики; 13  -  серьга; 14  -  резьбовая муфта; 15  -  кольцо уплотнения; 16 и 17  -  отключающие пружины

Дугогасительное устройство выключателя ВМТ-110 - ВМТ-110

Дугогасительное устройство: 1  -  подвижный контакт; 2  -  дугогасительная камера выключателя; 3  -  фарфоровый изолятор; 4  -  неподвижный контакт; 5  - токопровод; 6  -  маслоуказатель; 7  -  манометр; 8  -  колпак полюса; 9  -  буферная полость; 10  -  гайка; 11  -  уплотняющее кольцо; 12  -  стеклопластиковый цилиндр; 13  -  крышка камеры Дугогасительная камера выключателя ВМТ-110: 1  -  вкладыши; 2  -  стеклопластиковый цилиндр; 3  -  центральное отверстие; 4  -  выхлопное отверстие; 5  -  вкладыш; 6  -  дутьевая щель; 7  -  подвижный контакт; 8  -  неподвижный контакт; 9  -  выхлопные окна; 10  -  масляные карманы

Для обеспечения работы при низких температурах (до —60 °С) выключатель снабжен электроподогревающим устройством. Выключатель на напряжение 220 кВ имеет два разрыва на полюс. Каждый полюс смонтирован на отдельной раме. Номинальный ток отключения выключателя 20 кА. При напряжении выше 220 кВ целесообразно применение нескольких разрывов, соединенных последовательно. В настоящее время маломасляные выключатели с такой компоновкой строятся на напряжение до 500 кВ.

Выключатели серий МГГ, МГ и ВГМ

 изготовляются на боль­шие номинальные токи. Выключатели этих серий имеют два стальных бачка на полюс и по две пары рабочих и дугогасительных контактов. Мощные рабочие контакты позволяют увеличить номинальный ток этих выключателей, а двукратный разрыв тока и специальные камеры гашения приводят к уве­личению отключающей способности. На рис. 2.6 представлен выключатель МГГ-229М (229 – условный индекс; М – модернизированный) на напряжение 10 кВ, ток – 4 кА. Так как выключатель рассчитан на большой номинальный ток, то на каждом разрыве имеют­ся две пары контактов: рабочие 4 и 5, помещенные в воздухе, и дугогасительные 8 и 9, помещенные в баках 1, залитых мас­лом 13. Неподвижные рабочие контакты 4 выполнены в виде контакт­ных ножей, установленных на крышках баков. Подвижные рабочие контакты 5 укреплены на пластине 6' контактной траверсы 6. Рабочие поверхности контактов 5 и соприкасающиеся с ними поверхности ножей посеребрены.

а)	б)

Рис. 2.6. Схема прохождения тока в масляном выключателе типа МГГ-229: а – включенное положение; б – процесс отключения

1 – баки; 2 – крышки баков; 3 – зажим; 4,5 – рабочие контакты; 6 – траверса; 7 – штанга; 8 – розетка; 9 – стержень; 10 – проходной изолятор; 11 – камера поперечного дутья; 12 – опорный изолятор; 13 – масло

  Неподвижные дугогасительные розеточные контакты укреплены на омедненных днищах баков. Подвижные дугогасительные контакты 9 выполнены в виде стержней и укреплены на алюминиевой траверсе 6. Контакт 9 изолирован от крышки бака проходным изолятором 10. Токоподводящие шины присоединяют к контактным угольникам 3 на чугунных крышках 2 баков. Баки установлены на опорных изоля­торах 12. Во включенном положении выключателя (рис. 2.6, а) ток про­ходит через крышки 2 баков, рабочие контакты 4 и 5 и пластину 6, как это показано жирной линией со стрелками. Через дугогасительный контур (левый зажим 3, крышку 2, бак 1, розетку 8, стержень 9, тра­версу 6, стержень 9, розетку 8, бак 1, крышку 2, правый зажим 3), как это показано тонкими линиями со стрелками, проходит весьма незна­чительный ток, так как активное и индуктивное сопротивление этого контура значительно боль­ше, чем рабочего контура. Поэтому сечение дугогасительных контактов невели­ко, так как они рассчитаны только на кратковременное обтекание током при отклю­чении. При отключении (рис. 2.6, б) контактная тра­верса 6, укрепленная на штанге 7, перемещается вверх, при этом сначала разрываются рабочие кон­такты 4 и 5 на обоих разрывах и весь отключаемый ток устремляется через ука­занный выше дугогаси­тельный контур. Затем размыкаются дугогасительные контакты 8 и 9, между которыми образуется электрическая дуга.  Для облегчения гашения дуги в каждый бак выключателя встрое­на камера поперечного дутья 11 (рис. 2.7), выполненная из проваренного в мас­ле дерева. Сквозь центральное отверстие проходит подвижный стер­жень, который во включенном положении отжимает две латунные заслонки 5, снабженные пружинами. В начале отключения дуга возникает между концом движущегося вверх стержня и неподвижным розеточным контактом. Генерируемый дугой газ быстро увеличивает давление в нижней части бака, так как масло не может перетекать в верхнюю часть бака вследствие того, что поперечный канал 6 (рис. 2.7) дугогасительной камеры 3 перекрыт подвижным контактом 2.

а)	б)	в)

Рис. 2.7. Гашение в камере масляного выключателя типа МГГ-229: а – включено; б – момент отключения; в – отключено  1 – неподвижный розеточный контакт; 2 – контактный стержень; 3 – камера поперечного дутья; 4 – горловина; 5 – заслонки с пружинами; 6 – поперечный канал. При дальнейшем движении стержня, т. е. по выходе его из нижней части бака, образуется вторая дуга (рис. 2.7, б). Одновременно с этим открывается поперечный канал 6 и за счет ранее созданного давления газов в нижней части бака возникает поперечное дутье, гасящее дугу. При отключении больших токов давление в нижней части бака оказывается настолько значительным и поперечное дутье настолько интенсивным, что дуга гаснет при первом или втором переходе тока через нуль после возникновения поперечного дутья. В случае отклю­чения малых токов, когда давление в нижней части бака невелико, дуга затягивается в отверстие верхней горловины 4 камеры (рис. 2.7) и вследствие значительной длины гаснет. Уровень масла в баках должен быть такой, чтобы в отключенном положении между концом стержня и маслом был достаточный воздуш­ный промежуток (причины этого указаны при рассмотрении выклю­чателей типа ВМГ). Внутренняя поверхность баков изолируется элек­тротехническим картоном, чтобы не произошло перекрытия с подвиж­ного контакта на бак в процессе от­ключения выключателя. После возникновения дутья (рис. 2.6, б) в верхнюю часть бака выдуваются продукты разложения масла. Из бака (рис. 2.6) газы поступают в маслоотделитель, имею­щийся на каждом баке. Маслоотде­литель (бакелитовая труба) заполнен фарфоровыми шариками. Нагретые и ионизированные газы, содержащие большое количество водорода, про­ходя маслоотделитель, охлаждаются и деионизируются, а затем через фарфоровую трубку поступают в га­зоотводную трубу. Все шесть баков выключателя установлены на общей стальной раме. Так как баки находятся под напря­жением, то от рамы они изолированы фарфоровыми опорными изолятора­ми. На каждом баке имеется маслоуказательная трубка. Для умень­шения расстояния между баками разных фаз и в целях предупреждения перекрытия между ними установлены съемные изоляционные перегородки. В верхней части рамы укреплены об­щий вал с приводным рычагом, от­ключающие пружины и приводные механизмы фаз. Раму и газоот­водные трубы заземляют.