Тема 6 Роз’єднувачі, короткозамикачі, віддільники та приводи до них план

1. Роз’єднувачі, короткозамикачі, віддільники та приводи до них.

2. Малооб’ємні оливові вимикачі.

Література

1. Електропостачання агропромислового комплексу: підруч. / Козирський В.В., Каплун В.В., Волошин С.М. - К.: Аграрна освіта, 2011. – 448с.

арк.. 239 – 259,

2. Притака І.П., Козирський В.В. Електропостачання сільського господарства. – К.: Урожай,

1995, - 304 с.

арк.. 118 - 140

3. Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства.

- М.: Агропромиздат, 1990. – 496 с

арк. 223…285.

Роз’єднувачі, короткозамикачі, віддільники та приводи до них

Роз’єднувачами називають високовольтні апарати,призначенідлявключеннята відключенняділянокелектричного кола під напругою, але без навантаження. Їх використовують для зняття напруги зі струмоведучих частин апаратів або збірних шин, для створення видимогорозривупри ремонтних роботах, змінах схеми розподільногопристрою(наприклад при переході зоднієїсистеми шин надругу).

Контактна система роз’єднувачів не має дугогасильнихпристроїв, тому відключення роз’єднувачами робочих струмів навантаження категорично заборонено (так як при цьому виникне електрична дуга, що можепризвестидо перекриття сусідніх фаз та аварії). Яквиняток, роз’єднувачамиможливокомутувати вимірювальні трансформаторинапруги,невеликі силові трансформатори в режиміхолостогоходу.

Конструктивно роз’єднувачі виконують однополюсними татриполюснимидля внутрішнього чи зовнішнього встановленнянапругою 6 кВ і вище. Роз’єднувачівнутрішнього встановленнямають ножівертикально-рублячого типу,зовнішнього встановлення –поворотного типу, щозамикаються вплощині,перпендикулярнійосям опорнихізоляторів. Роз’єднувачі можуть бути без заземлюючих ножів, з одним (встановлюється з будь-якої сторони полюсу) та двома заземлюючими ножами на кожному полюсі.

Триполюсний роз’єднувач вертикально-рублячого типуна напругу 6–10 кВ (рис. 6.1, а) призначений для внутрішнього встановлення та складається зі стальної рами 8, на якій встановлені ізолятори 7 та 3 відповідно з нерухомими та рухомими контактами 6 і 5. Останніфарфоровимитягами 4 з’єднані з валом 2, на кінці якого закріплений важіль 1 для тяги приводу. Для керування роз’єднувачем застосовують ручний привод (рис. 2.1, б) при включеному положенні якого рукоятка 12 знаходиться зверху, при відключеному положенні – внизу. Сигналізація положення роз’єднувача передбачена за допомогою допоміжних контактів 9, які переключаються важелем 10 та тягою 11, що з’єднані з приводом.

а) б)

Рис. 6.1. Триполюсний роз’єднувач вертикально-рублячого типу на напругу 10 кВ (а) та його привод (б).

Роз’єднувачі горизонтально-поворотного типуна напругу 35, 110, 220 кВ призначені для зовнішнього встановлення. Вони можуть бути виконані із заземлюючими ножами або без них. Роз’єднувач серії РНД з двома заземлюючими ножами (РНДЗ–2) складається з рами 1 (рис. 6.2), яка виготовляється з швелера, та встановленими на ній опорними ізоляторами 4 та 11 (обертання ізоляторів забезпечують підшипники). Міжполюсний зв’язок здійснюється за допомогою тяг 18, які з’єднані важелями 12. Контактна система роз’єднувача складається з ножових рухомих контактів 8 та 10 з мідними ламелями 9 (на ножовому контакті 8), які мають плоскі пружини, та затискачів 5 (для приєднання ошиновки розподільного пристрою). Керування роз’єднувачем забезпечується за допомогою приводу ПРН–220М, вертикальна вісь 14 якого та вісь 13 крайнього ізолятора з’єднані трубою. Привод приводиться в дію рукоятками 15 та 16.

Приводи роз’єднувачівможуть бути ручними (важільні серії ПР (ПР–3) та з черв’ячною передачею серії ПЧ (ПЧ–50), із застосуванням електродвигунів серії ПД).

Короткозамикачі та віддільникивикористовують у спрощених схемахтрансформаторнихпідстанцій (див.нижче)для автоматичного відключенняпошкодженоготрансформаторавід живлячоїмережі.

Короткозамикачі призначені длястворення штучного короткого замикання в мережах 35, 110 та 220 кВ. Вустановкахнапругою 35 кВ застосовуютьдвополюснікороткозамикачі, тому щомережінапругою35кВпрацюють з ізольованоюнейтраллю(або знейтраллю,заземленоючерез дугогасильну котушку)ідлявідключення головного вимикача необхідно створитидвофазнекоротке замикання. Умережахнапругою 110 кВ, що працюють ізглухозаземленою нейтраллю, застосовуютьоднополюсні короткозамикачі (тут достатньо з’єднати із землею одну з фаз для створення аварійного режиму та послідовноговідключенняживлячої лінії).

Рис. 6.2. Роз’єднувач горизонтально-поворотного типу на напругу 35 кВ для зовнішнього встановлення.

Короткозамикач КЗ–110 (рис. 6.3) складається зі зварної рами 4, на якій встановлена колонка з трьох ізоляторів 3 з нерухомим контактом 2 та екрануючим кільцем 1. Ніж 12 короткозамикача виготовлений з сталевої труби, в верхній частині передбачений мідний контакт. Рама та ніж електрично з’єднані за допомогою гнучкого зв’язку. Ніж закріплений на валу, який з’єднаний двоплечим важелем 11 з приводом 8, тягою 9 з ізолюючою вставкою 10. Короткозамикач встановлений на ізоляторах 5, його ніж з’єднаний із заземлюючим пристроєм шиною 6, яка пропущена через спеціальний трансформатор струму 7 (ТШЛ–0,5).

Для включення короткозамикача комутують коло електромагніту відключення миттєвої дії через пристрої релейного захисту чи контакти ключа керування. Привод (рис. 6.4) короткозамикача оснащений пружиною, яка забезпечує включення ножа на нерухомий контакт, що знаходиться під напругою. Відключають короткозамикач вручну.

б)

а)

Рис. 6.3. Короткозамикач КЗ–110 (а) та його привод (б):

1 – екрануюче кільце; 2 – нерухомий контакт; 3 – колонка; 4 – зварна рама; 5 – ізолятор; 6 – шина, що з’єднує короткозамикач із землею; 7 – трансформатор струму; 8–привод; 9, 24 – тяги; 10– ізолююча вставка; 11, 13, 17, 23, 25 – важелі; 12 – ніж; 14, 19, 26 – планки; 15 – вал; 16 – утримуюча стійка; 18 – защіпка; 20 – електромагніт відключення; 21 – блокуюче реле; 22 – втулка.

Віддільник призначенийдля автоматичного відключенняпошкодженої ділянки лінії чи силового трансформатора убезструмову паузу (безструмова пауза виникає післяспрацювання короткозамикача і знеструмлення живлячої лінії засобами релейного захисту), комутації ділянок лінії та елементів схеми, з яких знята напруга та ємнісних струмів ненавантажених ліній і струмів холостого ходу трансформаторів. Віддільники виготовляють на напругу 35, 110 та 220 кВ на базі роз’єднувачів серії РНД відповідної напруги.

Віддільник ОД–110/600 (рис. 6.4) виконаний у вигляді двоколонкового апарата з обертанням ножів в горизонтальній площині. Ізоляційні колонки 3 встановлені на підшипниках, які вбудовані в цоколь 9. До верхньої частини ізоляційних колонок прикріплені головні контактні ножі 6, на одному з яких встановлені контактні ламелі 7. Контактні виводи 4 з’єднані з головними контактними ножами 6 за допомогою гнучких зв’язків 5 із стрічкової міді. Відключення віддільника відбувається за рахунок енергії, що накопичується одночасно з включенням віддільника в двох пружинах стиснення, які встановлені на міжколонковій тязі та закритих зверху захисним кожухом 8. Зусилля від приводу 1 на включення віддільника передається через систему важелів 2. Віддільник включають вручну, а відключають дистанційно та автоматично.

Рис. 6.4 Віддільник ОД–110/600.

Приводи короткозамикачів (ПРК–1) та віддільників (ПРО–1)призначені для включення короткозамикачів та відключення віддільників автоматично та дистанційно від засобів захисту або з місця встановлення, а також для відключення короткозамикача та включення віддільника вручну.

Автоматичне керування віддільником та короткозамикачем.

На підстанціях 35 кВ та вище широко застосовують замість вимикачів схеми з віддільниками та короткозамикачами (рис. 6.5). Це дозволяє використовувати більш просту та дешеву апаратуру, значно зменшувати витрати на будівництво підстанцій.

Схема автоматичного керування віддільником та короткозамикачем, показана на рис. 6.6, дозволяє відключати трансформатор від живлячої лінії напругою 35 кВ при спрацюванні максимального струмового захисту МТЗ–М або газового захисту KSQ. При замиканні контактів К1 або К2 захисту МТЗ–М або контактів KSQ газового реле від батареї конденсаторів СВ1 спрацьовує електромагніт УАС і короткозамикач QK вмикається. Таким чином здійснюється штучне коротке замикання.

Рис. 6.5 Схема спрощеної трансформаторної підстанції 35/10 кВ з віддільником та короткозамикачем.

Рис. 6.6. Схема автоматичного керування віддільником та короткозамикачем.

Короткозамикач при включенні замикає свої контакти QK і батарея конденсаторів СВ2 заряджається. Контакти КВТ блокуючого реле (на схемі не показане), яке включене в коло трансформатора струму ТА2, будуть розімкнені до тих пір, поки живляча лінія не знеструмиться. Відключення лінії створює безструмову паузу, контакти КВТ замикаються, проміжне реле KL спрацьовує від батарей конденсаторів СВ3 та СВ4 і замикає свої контакти KL. В результаті батарея конденсаторів СВ4 розряджається через електромагніт УАТ і віддільник QR відключається. Це фіксує вказівне реле КН. Батарея конденсаторів СВ2 та резистор R створюють витримку часу на спрацювання реле KL. Віддільник QR можна відключати оперативно кнопкою SB, якщо навантаження на стороні низької напруги трансформатора повністю зняте.

2. Малооб’ємні оливові вимикачі

Вимикачі малооливові серії ВКЕ–10 та ВМГ–10 (ВМП–10) призначені для роботи в шафах КРП внутрішнього та зовнішнього встановлення номінальною напругою 6–10 кВ та комутації кіл трифазного змінного струму в номінальному режимі роботи установки, а також для автоматичного вимикання цих кіл при коротких замиканнях та перевантаженнях.

Вимикачі відносяться до малооливових вимикачів з малим об’ємом дугогасної рідини (трансформаторної оливи).

Вага оливи в цих вимикачах не перевищує 9 кг. В якості ізоляційних матеріалів в конструкціях застосовують тверді діелектрики: фарфор, гетинакс, текстоліт. Ці вимикачі є вибухобезпечними внаслідок малої кількості оливи в полюсах та високої механічної міцності циліндрів (допустимий тиск 70 кг/см²).

Принцип дії вимикачів полягає у гасінні електричної дуги, що виникає при розмиканні контактів, потоком газооливової суміші, яка утворюється в результаті інтенсивного розкладання трансформаторної оливи під дією високої температури горіння електричної дуги.

Цей потік набуває поперечного, при розташуванні контакту в дугогасній камері, і повздовжнього, після виходу рухомого контакту з дугогасної камери, напряму в дугогасильній камері, яка розміщена в зоні гасіння дуги. Конструктивно кожний розрив кола в вимикачі відбувається в окремому полюсі, що має вмонтовану дугогасну камеру з поперечно-поздовжнім принципом гасіння дуги.

Керування вимикачами здійснюється електромагнітними приводами постійного струму. При цьому оперативне включення здійснюється електромагнітом включення, а відключення – пружинами відключення самих вимикачів, які вбудовані в конструкцію рами та зводяться при їх включенні.

Основа має раму, до якої приварені бокові стійки для кріплення приводу вимикача. На рамі, встановленій на колесах, закріплена педаль для розблокування вимикача в комірці КРП та заземлюючий контакт.

Рис. 6.7. Вимикач ВКЕ–10:

1 – основа; 2 – пластина підйому шторкового механізму в КРП; 3 – привод електромагнітний; 4 – полюс; 5 – перегородка фасадна; 6 – роз’єм штепсельний.

Всередині корпуса на кожний полюс передбачено механізм переміщення рухомого стержня, який складається з двох важелів зовнішнього і внутрішнього, що жорстко закріплені на спільному валу.

Полюс вимикача складається з ізоляційного циліндра 11 (рис. 6.8), на нижньому кінці якого заармований металевий фланець 10. Циліндри закріплені на корпусі 8 механізму.

В циліндрі полюса встановлено струмовивідний пристрій, що складається із обойм 12 з двома направляючими стержнями 2. Між направляючими та рухомими стержнями встановлений струмовідвід у вигляді роликового струмознімаючого пристрою 4, що призначений для передачі струму з рухомого на напрвляючі стержні і одночасно для направлення рухомого стержня. Струмовідвід має від чотирьох до восьми пар роликів, в залежності від номінальної сили струму вимикача .

Над струмоз’ємним пристроєм встановлені розпірний циліндр 16 з прокладкою 3, дугогасильна камера 17 поперечного оливового дуття. Дугогасна камера являє собою пакет ізоляційних перегородок, які стягнуті за допомогою шпильок. В камері є центральний отвір для просування рухомого стержня. У верхній частині камери ізоляційні перегородки утворюють дві (три) поперечні, розташовані одна під одною дуттьові щілини, для гасіння великих струмів, зв’язані вертикальним каналом з надкамерним і підкамерним простором. В нижній частині камери є дві глухі оливові кишені для гасіння малих струмів. Конусна втулка встановлена в середній частині камери, призначена для запобігання надмірного розгону рухомого стержня під дією високого тиску, що виникає при вимиканні струмів короткого замикання.

Оливовказівник призначений для спостерігання за рівнем оливи в полюсі і складається із скла 1 (рис.6.8) з двома граничними рисками. На струмоведучих стержнях встановлені стичні контакти 19 штепсельного типу.

На струмоведучих стержнях встановлені стичні контакти 19 штепсельного типу.

У вимикачах типу ВМГ–10 (рис. 6.9) баки виготовляються з металу – чавуну чи сталі. В середині баків передбачено латунний шов чи мідне кільце для зменшення намагнічуючих струмів в циліндрах, з метою зменшення втрат електроенергії.

Рис. 6.8 Полюс вимикача ВКЕ–10:

1 – скло оливовказівника; 2 – стержень направляючий; 4 – струмопровід; 5 – стержень рухомий; 6 – стержень струмоведучий; 7– тяга ізоляційна; 8 – корпус механізму; 9, 15, 21 – прокладка; 10 – фланець; 11 – циліндр; 12 – обойма; 13 – гайка; 14 – втулка; 16 – циліндр розпорний; 17 – камера дугогасна; 18 – контакт штепсельний; 19 – контакт стичний;

20 – гвинт; 22 – шайба.

Нерухомий контакт вимикача (одного полюса) розташований під дугогасною камерою і прикріплений без ізоляції до металевого циліндру. Ізоляція рухомого контакту (ножа) при вимкненому положенні вимикача здійснюється за допомогою гетинаксової прохідної втулки-циліндра та прохідного фарфорового ізолятора.

Дугогасна камера складається з пакету ізоляційних пластин, що стягнуті трьома ізоляційними шпильками. В нижній частині камери один над одним розташовані поперечні дуттьові канали, а в верхній – масляні “кишені”.

Поперечні дуттьові канали мають виводи, направлені догори. Великі та середні струми гасяться за допомогою дуття в поперечних каналах, а малі струми, якщо вони не будуть погашені в поперечних каналах, загасяться дуттям в оливових “кишенях”. Холодна олива, що знаходиться в оливових “кишенях” сприяє інтенсивному охолодженню дуги та утворенню оливо-газової суміші, яка утворює дуття в поздовжньому напрямку (в напрямку руху контактного ножа) та остаточно гасить дугу (рис.6.10).

Рис. 6.9. Вимикач ВМГ–10:

1 – полюс; 2 – ізолятор; 3 – рама.

Для керування вимикачем ВМГ–10 застосовується привідний механізм ПЕ–11 (привод електромагнітний). Встановлюються також і інші приводи: ПП–67, ПП–67К та інші. Привод ПЕ–11 (ШПЕ–11 – при встановленні приводу в шафі) складається з механічної та електричної частин. До механічної частини відносять систему зламлювальних важелів, а до електричної – соленоїди включення та відключення. Вал приводу зв’язаний з контактами блокування SQ.1 і SQ.2 через відповідні тяги.

Для керування високовольтними вимикачами застосовуються ключі управління типу КСВФ, а також ключі типів ПМОВФ (перемикач малогабаритний загального використання) та МКВ (малогабаритний ключ).

а) б) в)

Рис. 6.10 Процес гасіння дуги в камері вимикача ВМГ – 10:

а – вимикач включений; б – гасіння дуги; в – вимикач відключений.

Електрична схема управління оливовим вимикачем наведена на рис. 6.11 Схема виконана у відповідності з позначеннями, прийнятими для ключа МКВ. Положення ключа показані вертикальними пунктирними лініями.

Згідно схеми керування вимикачем командні імпульси від ключа керування SA подаються не безпосередньо в кола електромагнітів, а через проміжні реле КСС (“Включити”) або КСТ (“Виключити”), які в свою чергу діють на електромагніти вимикача. Виконавчими органами в схемі є електромагніти включення YAC та відключення YAT. Електромагніт YAC, що виконує операції з переміщення контактної системи вимикача та зведенню його пружин відключення, споживає значний струм (близько 75 А), тому його живлення забезпечується від спеціальних шин живлення EY, а включення та відключення кола – за допомогою контактора КМ, котушка якого знаходиться в колі включення та замикається через контакти ключа SA.

Електромагніт відключення YAT, що вивільняє при відключенні защіпку привода (вимикач відключається під дією пружин відключення, які при цьому нічим не утримуються), споживає невеликий струм, тому він включений безпосередньо через контакти ключа SA.

Схема (рис. 6.11) відповідає відключеному положенню вимикача. Ключ керування SA знаходиться в положенні О (“Відключений”). При повороті рукоятки ключа в положення В (“Включено”) утворюється електричне коло: шина керування +ЕС, контакти 1–3 ключа SA, замкнений блокуючий контакт SQ1, котушка контактора КМ, шина -ЕС. При автоматичному включенні (при замиканні контактів KSQ1) послідовність зберігається, так як контакти KSQ1 шунтують контакти SQ1 ключа SA.

При подачі команди “Відключити” утворюється електричне коло: шина +ЕС, контакти 2–4 ключа SA, блокуючий контакт SQ2 (який замкнувся при включенні вимикача), обмотка електромагніту відключення YAT, шина -ЕС. Осердя електромагніту YAT переміщується, звільнюючи защіпку привода і вимикач відключається. За допомогою контактів KSQ2 вимикач може бути також вимкнений від захисту.

Рис 6.11 Схема керування вимикачем з електромагнітним приводом.