Контрольные вопросы

1. Приведите основные технические данные изучаемых элегазовых выклю-

ча­телей. Перечислите достоинства и недостатки выключателей этого типа.

2. Опишите устройство элегазового выключателя серии LF производства

Merlin Gerin на напряжение 6,10 кВ.

3. Как происходит процесс гашения дуги в элегазовом выключателе марки LF?

4. Каковы основные параметры элегазового выключателя?

5. Объясните устройство элегазового бакового выключателя на примере

ВГБУ-110.

6. Опишите устройство элегазовых выключателей применяемых в комплектных

распределительных устройствах на 110, 220 и 500 кВ.

7. Расскажите об устройстве и принципе работы гидравлического привода для

элегазовых выключателей.

Тема № 4 разъединители, короткозамыкатели, отделители

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Разъединители – аппараты, предназначенные для включения и отключения участков электрической сети или электрических установок, не находящихся под нагрузкой.

С помощью разъединителей можно отключать и включать: намагничивающий ток силовых трансформаторов – не более 3,5 А при напряжении 6 кВ и 3 А при 10 кВ; зарядный ток шин, оборудования, воздушных и кабельных линий; ток замыкания на землю – не более 4 А при напряжении 6 кВ и 3 А при 10 кВ. При изолирующих перегородках между полюсами разъединителей токи включения и отключения могут быть в 1,5 раза больше.

При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппаратами, выведенны­ми в ремонт.

Значение отключаемого разъединителем тока зависит от его конструк­ции (вертикальное, горизонтальное расположение ножей), от расстояния между полюсами, от номинального напряжения установки, поэтому допу­стимость такой операции устанавливается инструкциями и директивными указаниями. Порядок операций при отключении намагничивающего тока трансформатора также играет важную роль. Например, трансформаторы, имеющие устройство регулирования под нагрузкой (РПН), необходимо перевести в режим недовозбуждения, так как ток намагничивания резко уменьшается при уменьшении индукции в магнитопроводе, которая зависит от подведенного напряжения. Кроме того, при отключении ненагруженного трансформатора необходимо предвари­тельно эффективно заземлить нейтраль, если в нормальном режиме транс­форматор работал с разземленной нейтралью. Если к нейтрали трансфор­матора был подключен заземляющий реактор, то предварительно его следует отключить.

Если в цепи имеются разъединитель и отделитель, то отключение и включение намагничивающего тока и зарядных токов следует выполнять отделителями, имеющими пружинный привод, который позволяет быстро произвести эту операцию.

Разъединители играют важную роль в схемах электроустановок, от надежности их работы зависит надежность работы всей электроустановки, поэтому к ним предъявляются следующие требования:

- создание видимого разрыва в воздухе, электрическая прочность которо­го соответствует максимальному импульсному напряжению;

- электродинамическая и термическая стойкость при протекании то­ков короткого замыкания;

- исключение самопроизвольных отключений;

- четкое включение и отключение при наихудших условиях работы (обле­денение, снег, ветер).

Разъединители по числу полюсов могут быть одно- и трехпо­люсными, по роду установки − для внутренних и наружных установок, по конструкции − рубящего, поворотного, катя­щегося, пантографического и подвесного типа. По спо­собу установки различают разъединители с вертикальным и го­ризонтальным расположением ножей.

Короткозамыкатель – коммутационный аппарат, предназначенный для создания искусственного КЗ в электрической цепи. Короткозамыкатели применяются в упрощенных схемах подстанций для того, чтобы обеспечить отключение поврежденного трансформатора после создания искусственного КЗ действием релейной защиты питающей линии.

В установках 35 кВ применяют два полюса короткозамыкателя, при срабатывании которых создается искусственное двухфазное КЗ. В установ­ках с заземленной нейтралью (110 кВ и выше) применяется один полюс короткозамыкателя.

Отделитель внешне не отличается от разъединителя, но у него для от­ключения имеется пружинный привод. Включение отделителя производит­ся вручную. Отделители, так же как разъединители, могут иметь зазем­ляющие ножи с одной или двух сторон. Недостатком существующих конструкций является довольно большое время отключения (0,4–0,5 с.).

Отделители могут отключать обесточенную цепь или ток намагничива­ния трансформатора.

Отделители и короткозамыкатели открытой конструкции недостаточно надежно работают в неблагоприятных погодных условиях (мороз, гололед). В эксплуатации наблюдаются случаи их отказа в работе. Взамен этих конструкций разработаны отделители и короткозамыкатели с контактной системой, расположенной в закрытой камере, заполненной элегазом.

КОНСТРУКЦИЯ РАЗЪЕДИНИТЕЛЕЙ

Для внутренних установок разъединители могут быть однополюсными (РВО) или трехполюсными (РВ, РВЗ, РВФЗ, РВК и РВРЗ). Трехполюсные разъеди­нители могут выполняться на общей раме или на отдельных рамах для каждого полюса. Отдельные полюсы объединяются общим валом, свя­занным с приводом разъединителя.

На токи до 1000 А нож разъединителя изготовляется из двух медных полос, на большие токи применяются ножи из трех-четырех полос. Так же как в шинных конструкциях, наилучшее ис­пользование материала при больших токах достигается, если неподвижные контакты будут коробчатого сечения, а ножи разъединителя − корытообразной формы.

В разъединителях рубящего типа нож вращается вокруг одного из неподвижных контактов, движение ножу передается от вала че­рез фарфоровые тяги. Необходимое давление в контактах создается пружинами.

Рассмотрим устройство контактной системы разъединителей рубящего типа, представленное на рис. 4.1.

На изоляторе 1 укреплена медная шина, изогнутая под прямым углом, которая является неподвижным контактом 2. Боковые ча­сти контакта 2 обработаны под цилиндрическую поверхность, поэтому с пластинами ножа 6 образуется линейный контакт. Пружины 4, наса­женные на стержень 5, нажимают на стальные пластины 3, которые своим выступом прижимают ножи к неподвижному контакту. Чем больше давле­ние в контакте, тем меньше переходное сопротивление, но больше износ контактов за счет трения при включениях и отключениях и тем большее усилие надо приложить при операциях с разъединителем.

При прохождении токов короткого замыкания создаются электродинамические усилия в местах перехода тока с пластин ножа в контакт, стремящиеся оттолкнуть ножи от контакта. С другой стороны, пластины ножа притягиваются друг к другу благодаря взаимодействию токов одного направления. При боль­ших токах короткого замыкания силы отталкивания могут оказаться больше, чем силы при­тяжения пластин ножа, это приведет к отбросу пластин ножа от контакта, возникновению дуги, т. е. к аварии. Чтобы избежать этого, в разъедините­лях предусматривается устройство «магнитного замка». Он состоит из двух стальных пластин 3, расположенных снаружи ножа, которые, во-первых, служат для передачи давления от пружин, а во-вторых, намагничиваясь то­ками короткого замыкания, притягиваются друг к другу и создают дополнительное давление в контакте.

Рис. 4.1. Контактная система разъединителей рубящего типа:

1 – изолятор; 2 – неподвижный контакт; 3 – стальные пластины; 4 – пружины;

5 – стержень; 6 – нож; 7 – ось

Контактная система разъединителя на втором изоляторе имеет такую же конструкцию, но контакты будут скользящими, шарнирными, а не раз­мыкающимися, так как нож вращается вокруг оси 7.

Трехполюсные разъединители снабжены механизмами включения и отключения токоведущих ножей и ножей заземления. Подвижные контакты соединяются с рычагами отключающих механизмов тягами из фарфора или другого изоляционного материала. Ограничение хода ножей и невозможность самопроизвольного отключения обеспечивает механизм привода, а плотность неподвижных и подвижных контактов разъединителей − пружинящие устройства.

В конструкции разъединителей не предусмотрена фиксация ножей в отключенном положении. Во избежание самопроизвольного включе­ния разъединители нельзя устанавливать на горизонтальных плоско­стях с расположением их ножей над плоскостью. Рама разъедините­лей имеет болт заземления, который позволяет соединять ее с ответ­влением от контура заземления.

На рис. 4.2 представлен трехполюсный разъединитель РВ-6-10 для внутренней установки.

Медные или стальные заземляющие ножи 6 разъединителя РВЗ, представленного на рис. 4.3, приварены к стальному валу 7, который вращается в отвер­стиях пластин, прикрепленных к раме 2. Вал гибкой медной связью 8 соединяется с рамой 2 трехполюсного разъединителя. Между валом разъединяющих и валом заземляющих ножей имеется блокировочная тяга 10, исключающая включение разъединителей при включенных ножах заземления и включение заземляющих ножей при включенных разъединителях.

Контактная система полюса вертикально-рубящего типа. Для повыше­ния динамической стойкости каждый контактный нож 1 оснащен «маг­нитными замками». Контактная система полюса крепится на четырех опорных изоляторах. Движение ножам передается через изолирующую фарфоровую тягу 5. Для уменьшения отключающего и включающего уси­лия применяется механизм для снятия контактного давления. Заземляю­щие ножи 6 могут быть расположены со стороны шарнирного или разъем­ного контакта или с обеих сторон. При трехполюсной установке они закорачиваются общей медной шиной.

Рис. 4.2. Разъединитель РВ-6-10:

1 – рама; 2 – вал; 3 – рычаг; 4 – опорный изолятор;

5 – неподвижный контакт; 6 – нож; 7 – тяга с изолятором

Рис. 4.3. Разъединитель РВЗ-6-10:

1 – фарфоровая тяга; 2 – рама; 3 – рычаги; 4 – изолятор; 5 – неподвижный контакт;

6 – нож; 7 – вал с заземляющими ножами; 8 – гибкая связь; 9 – болт заземления;

10 – блокировочная тяга

На рис. 4.4 показан разъединитель типа РВРЗ на напряжение 20 кВ, номинальный ток 8 кА, рассчитанный на предельный сквозной ток КЗ 300 кА и предельную термическую стойкость 112 кА (при расстоянии между полюсами 700 мм).

Рис. 4.4. Разъединитель рубящего типа для внутренней установки

с двумя заземляющими ножами РВРЗ-2-20/8000 (один полюс):