Цель работы:

Изучение конструкции и принципа действия многообъёмных масляных выключателей.

Основные понятия:

Масляный выключатель — коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме, в нормальных или аварийных режимах, при ручном или автоматическом управлении. Дугогашение в таком выключателе происходит в масле.

Классификация

Баковые

Маломасляные (горшковые)

По принципу действия дугогасительного устройства:

• с автодутьем (давление и движение масла и газа происходит под действием энергии, выделяющейся из дуги)

• с принудительным масляным дутьем (масло к месту разрыва нагнетается с помощью специальных гидравлических механизмов)

• с магнитным гашением в масле (дуга под действием магнитного поля перемещается в узкие каналы)

Баковые выключатели

Состоят из вводов, контактной и дугогасительной систем, которые помещены в бак, заполненный маслом. Для напряжений 3-20 кВ бывают однобаковыми (три фазы в одном баке) с ручным или дистанционным управлением, а для напряжений 35 кВ — трехбаковыми (каждая фаза в отдельном баке) с дистанционным или автоматическим управлением, с автоматом повторного включения (АПВ). Масло изолирует фазы друг от друга (у однобаковых) и от заземленного бака, а также служит для гашения дуги и изоляции разрыва между контактами в отключенном состоянии. При срабатывании выключателя сначала размыкаются контакты дугогасительных камер. Электрическая дуга, возникающая при размыкании этих контактов, разлагает масло, при этом сама дуга оказывается в газовом пузыре (до 70 % водорода), имеющем высокое давление. Водород и высокое давление в пузыре способствуют деионизации дуги. На выключателях для напряжений выше 35 кВ в дугогасительных камерах создается дутьё. Дугогасительная система может иметь несколько разрывов, которые увеличивают скорость растягивания дуги относительно скорости расхождения контактов. Разрывы могут помещаться в дугогасительные камеры, предназначенные для создания интенсивного газового дутья (дутьё может быть продольным или поперечным, в зависимости от направления движения масла относительно дуги). Для уравнивания напряжений (размера дуг) на контактах разрывы шунтируются. После погасания дуги траверсные контакты размыкаются, прерывая ток, протекающий черезшунты.

Достоинства баковых выключателей:

• простота конструкции

• высокие отключающие способности

Недостатки:

• большие габариты

• большой объём масла

• взрыво- и пожароопасность

Многообъемные (баковые) масляные выключатели первоначально до середины 30-х годов были единственным видом отключающих аппаратов в сетях высокого напряжения. В выключателях этого вида на каждую фазу предусмотрен отдельный стальной заземленный бак, заполненный трансформаторным маслом, которое используется в качестве газогенерирующего вещества при гашении электрической дуги в процессе отключения, а также для изоляции контактной системы от заземленного бака. Выключатели используются в электроустановках напряжением 35, 110 и 220 кВ.

Выключатель многообъёмный масляный МКП-35

а – внешний вид:

1 – бак;

2 – рама;

3 – привод;

4 – лебёдка

б – разрез фазы выключателя:

1 – дугогасительная камера;

2 – изоляция камеры и бака;

3 – бак;

4 – траверса;

5 – изоляция вводов;

6 – штанга;

7 – подвижный контакт;

8 – трансформатор тока

Он состоит из трех баков 1 овальной формы, закрепленных на сварной раме 2. Управление выключателем осуществляется с помощью привода в шкафу 3. Для опускания и подъема баков используется лебедка 4.

На токоведущем стержне каждого ввода крепится дугогасительная камера с помощью двух болтов держателя 4. Камера закрыта изоляционным экраном 1. Верхняя часть камеры — металлическая (сталь, латунь), нижняя — собирается из изолирующих пластин 9, имеющих специальные профильные вырезы. В собранном виде пластины стягиваются текстолитовыми шпильками и образуют Камеру, имеющую центральный вертикальный канал с горловиной 8. для прохода подвижного контакта и два горизонтальных канала поперечного дуться с выходом в масляный бак.

Дугогасительная камера выключателя МКП-35

а – разрез камеры:

1 – бакелитовые цилиндр и пластины;

2 – гибкая связь;

3 – пружина;

4 – держатель;

5 – полость газовой подушки;

6 – корпус;

7 – контакт;

8 – горловина камеры;

9 – изоляционные пластины

б – процесс гашения дуги:

1 – корпус;

2 – полость газовой подушки;

3, 4 – контакты;

5 – изоляционные пластины;

6 – поперечные щели

Контакты выключателя торцевого типа. Их замыкание происходит в верхней части камер, имеющей металлический корпус 6, в котором находится неподвижный контакт 7. Пружина 3 служит для смягчения ударов, предупреждения вибраций при включении и создания контактного нажатия во включенном положении. Гибкая связь 2 обеспечивает хороший контакт между подвижной и неподвижной частью верхней контактной системы (неподвижного контакта). В правой верхней части камеры имеется отсек 5, в котором при заполнении бака маслом остается воздух, образующий буферную газовую подушку. При размыкании контактов 3 и 4 в верхней части камеры возникает дуга, которая растягивается вслед за подвижным контактом 4, разлагает и испаряет масло. Давление в основной камере резко повышается, так как выход из камеры перекрыт стержнем подвижного контакта. Давление передается в отсек 2, где происходит сжатие воздуха газовой подушки. Подвижный контакт по мере движения вниз поочередно открывает горизонтальные каналы 6 поперечного дутья, в которые под большим давлением устремляются масло и газы их верхней части камеры. При этом дуга зигзагообразно растягивается в каналах, интенсивно деионизируется и гаснет. Гашение происходит в двух дугогасительных камерах одновременно, то есть на каждую фазу создается два разрыва электрической дуги, благодаря чему процесс отключения значительно ускоряется (tотклв = 0,08 с). Выключатель МКП-35 относится к числу быстродействующих. Интенсивная деионизация дуги и ее быстрое гашение происходят благодаря следующим факторам: наличие водорода в газовом пузыре, возникающем при разложении масла; высокое давление в газовом пузыре; растяжение дуги в продольном и поперечном направлениях; два разрыва токовой цепи на одну фазу; прохождение переменного тока через нуль.

Важнейшую роль в работе выключателя играет буферное пространство, расположенное в верхней части бака над маслом и заполненное воздухом. Оно позволяет маслу расширяться вверх, из-за чего уменьшается давление на стенки и дно бака. Если это пространство недостаточно (высокий уровень масла), то возможен взрыв бака. При низком уровне масла в баке водород, входящий в состав выделяющихся газов и имеющий высокую температуру, поднимаясь вверх, не успевает охладиться, и соединяясь с кислородом воздуха в буферном пространстве, может вызвать взрыв. Следовательно, взрыв выключателя может произойти как при повышении, так и при понижении уровня масла. В процессе эксплуатации ведется контроль за уровнем масла, для этой цели баки имеют маслоуказатели.