Лаб_раб №2 Конструкції вакуумних та елегазових вимикачів
Конструкції вакуумних та елегазових вимикачів.
1.Вивчити конструкції вакуумних вимикачів на прикладі вимикачів ВБП-С-10-31,5/1600 та ВВ-TEL-10-1000
2. Вивчити конструкції елегазових вимикачів на прикладі вимикачів ВГУ-220-45/3150 та ВДБЕ-35-12.5/630
1. Вакуумні вимикачі
Електрична міцність вакуумного проміжку набагато більше, ніж повітряного при атмосферному тиску. Ця властивість використовується у вакуумних вимикачах. Вакуумні вимикачі 6-10 кВ широко застосовуються для заміни маломасляних та електромагнітних вимикачів у комплектних розподільчих пристроях (КРУ).
1.1 ВимикачВБП-С-10-31,5/1600
Швидкодіючий вакуумний вимикач ВБП-С-10-31,5/1600 встановлюється в секційних та вступних осередках КРУ 10 кВ (Рис. 1). Він складається з трьох полюсів за кількістю фаз та загальним приводом на три полюси.
Мал. 1. Вимикач вакуумний ВБП-С-10-31,5/1600 УЗ:
1 -викочування візок;2 -рама;3- ізоляційні тяги;4 -вузол підібгання;5 -струмовиводи;6- ізоляційний каркас; 7 - вакуумна дугогасна камера (КДВ);8 -пружинно-моторний привід;9- кулачковий вал приводу;10 -кнопка відключення;11- блок клямок;12 -блок сигналізації;13- пружина, що відключає;14-буфер;15-вал вимикача;16-індукційно-динамічний пристрій управління (ІДУУ)
Його номінальний струм становить 1600 А, а номінальний струм відключення – 31,5 кА. У КРУ він встановлюється на викочуванні1.Дугогасна камера 7 типу КДВ-10 укріплена на струмовивідах5в ізоляційному каркасі 6 ісистемою важелів пов'язана із приводом. При включенні спочатку відбувається заведення пружинно-моторного приводу до положення «Готів». Після цього подається сигнал на включення на ІДУУ (індукційно-динамічний пристрій управління), яке, розряджуючись, збиває утримуючу клямку на приводі, пружини повертають кулачковий вал9,який впливає на важіль вала вимикача. Вал, повертаючись через систему важелів і ізоляційні тяги3впливає на рухомий контакт КДВ, вимикач включається.
При цьому одночасно стискається і ставиться на механічну клямку пружина відключення13. Вимкнення здійснюється кнопкою відключення10,яка вибиває утримуючу клямку, а пружина, що відключає13через систему важелів повертає рухомий контакт камери у відключений стан. Управління вимикачем може здійснюватися вручну або дистанційно.
Вимикач має повний час вимкнення 0,04 с, час включення 0,03 с.
Найважливішим елементом конструкції вакуумного вимикача є дугогасна камера з контактами. Тут застосовано камеру типу КДВ-10-1600-20 (Рис.2).
Мал. 2. Вакуумна дугогасна камера КДВ-10-1600-20:
1 -робочі контакти;2- дугогасні контакти;3 -зазори;4, 5 -струмопровідні стрижні;6- верхній фланець; 7 - сильфон;8, 9- екрани;10- Керамічний корпус;11- кріпильне кільце;12- корпус
Робочі контакти1у камері мають вигляд повних зрізаних конусів з радіальними прорізами. Така форма контактів при розмиканні створює радіальне електродинамічний зусилля, що змушує переміщуватися дугу через зазори3на дугогасні контакти2.Матеріал контактів підібраний так, щоб зменшитикількість металу, що випаровується. Внаслідок глибокого вакууму (10 -4 -10 -6 ) відбувається швидка дифузія заряджених частинок в навколишній простір і при першому переході струму через нуль дуга гасне.
Підведення струму до контактів здійснюється за допомогою мідних стрижнів4та 5. Рухомий контакт кріпиться до верхнього фланця6за допомогою сильфона 7 з нержавіючої сталі. Металеві екрани8 та 9служать для вирівнювання електричного поля та для захисту керамічного корпусу10від напилення парів металу, що утворюються при горінні дуги. Екран8кріпиться до корпусу камери за допомогою кільця11.Поступальний рух до верхнього контакту забезпечується корпусом12.Хід рухомого контакту становить 12 мм.
1.2 ВимикачВВ-TEL-10-1000
Загальний вигляд і габаритні розміри вакуумного вимикача ВВ-TEL-10-1000, що випускається виробничим об'єднанням «Таврида-електрик», показані на рис.3.
Рис.3 Загальний вигляд вимикача ВВ-TEL-10-1000:
1,2-підключення головних ланцюгів;3- кнопка ручного відключення;4- заземлення; 5 - підключення вторинних кіл.
Вимикач складається із трьох однакових полюсів, встановлених на загальній основі. Кожен полюс включає чи відключає ланцюг відповідної фази.
Особливістю даного вимикача є наявність магнітної клямки, що утримує в стислому стані пружину, що відключає до подачі команди на відключення.
На рис.4 показано розріз конструктивної схеми одного полюса вимикача. У розімкнутому положенні контакти вимикача 1 і3утримуються пружиною9через тяговий ізолятор 5. При подачі сигналу «Вкл» подається живлення в котушку електромагніта 10; якір8,стискаючи пружину, що відключає, переміщаєтьсявгору разом стяговим ізолятором і рухомим контактом3,який замикається з нерухомим контактом1. У цей час кільцевий магніт 7 запасає магнітну енергію, необхідну для утримання вимикача у включеному положенні, а котушка10поступово знеструмлюється, після чого привод виявляється підготовленим до операції відключення.
У включеному положенні вимикач утримується силою магнітного тяжіння якоря8до кільцевого магніту 7 так званої магнітної засувкою, при цьому енергії із зовнішнього ланцюга не споживається.
При подачі сигналу «Откл» блок управління подає імпульс протилежного напрямку в котушку10,, розмагнічуючи магніт і знімаючи привід з магнітної клямки. Під дією пружин6і9якір8переміщається вниз разом з тяговим ізолятором5і рухомим контактом3,вимикач вимикається.
Мал. 4. Розріз полюса вимикача BB-TEL-10-1000:
1— нерухомий контакт ВДК;2— вакуумна камера (ВДК);3— рухливий контакт ВДК;4— гнучкий струмознімання;5- тяговий ізолятор;6- пружина підібгана; 7 — кільцевий магніт;8— якір;9—пружина, що відключає;10— котушка;11— вал;12 -постійний магніт;13- Геркони (контакти для зовнішніх допоміжних ланцюгів)
1.3 Переваги вакуумнихвимикачів: простота конструкції, високий ступінь надійності, висока зносостійкість комутацій, малі розміри, пожежо- і вибухобезпечність, відсутність забруднення навколишнього середовища, малі експлуатаційні витрати.
1.4 Нестача вакуумних вимикачів -можливість комутаційних перенапруг при відключенні невеликих індукційних струмів.
2. Елегазові вимикачі
ЕлегазSF6є інертний газ, щільність якого в 5 разів перевищує щільність повітря. Електрична міцність елегаза в 2 - 3 рази вища за міцність повітря. Елегазовий вимикач є замкнутою системою без викиду газу назовні. Розрізняють колонкові елегазові вимикачі та бакові.
У бакових вимикачах гасіння дуги може здійснюється за рахунок обертання електричної дуги в елегазі за допомогою магнітного поля, створеного струмом, що відключається.
У колонкових елегазових вимикачах застосовуються автокомпресійні дугогасильні пристрої (рис. 5). При відключенні циліндр4разом з контактом3переміщається вниз, утворюється розрив міжрухомим3і нерухомим1контактами і загоряється дуга. Поршень 5 залишається нерухомим, тому При русі циліндра вниз елегаз над поршнем стискається, створюється дуття в об'єм камери і порожнистий контакт1,стовп дуги інтенсивно охолоджується, і вона гасне. При включенні циліндр4переміщається вгору, контакт1виявляється у верхній камері циліндра і ланцюг замикається.
Мал. 5. Схема дугогасного пристрою елегазового
вимикача з одностороннім дуванням:1- нерухомий порожнистий контакт;2-сопло з фторопласту;3- рухомий контакт;4- рухомий циліндр; 5 поршень
Більш ефективним є двостороннє дуття, саме такі дугогасильні камери застосовуються в сучасних елегазових вимикачах, побудованих на модульному принципі. Так, у вимикачах на 110 кВ один дугогасний модуль, на 220 кВ два, на 500 кВ чотири. Відповідно змінюється ізоляція щодо землі.
2.1 ВимикачВДУ-220-45/3150У1.
На рис. 6 показаний вимикач ВГУ-220-45/3150У1(UH0M==220кВ, Iоткл.ном = 45 кА, IНОМ = 3150 А, У - клімат помірний, 1 - установка відкрита). Вимикач має три полюси. Полюс має Y-подібне компонування. У кожному полюсі є дві послідовно з'єднані дугогасильні камери з контактами. Паралельно контактам камер включені конденсатори 5 ємнісного дільника. Місткі дільники забезпечують рівномірний розподіл напруги між розривами полюса. Дугогасні камери і конденсатори являють собою дугогасний модуль1полюса. Цей модуль кріпиться на опорній ізоляційній колонці 2. У кожному полюсі є шафа управління 3. На всі три полюси є розподільна шафа 4. Розподільча шафа призначена для пневматичного та електричного зв'язку трьох полюсів вимикача.
Відключення здійснюється пневматичним приводом, включення пружинами, які заводяться при відключенні.
Мал. 6. Вимикач елегазовий колонковий-220-45/3150:
1— модуль дугогасний;2— колонка опорна;3 —шафа управління сприводом;4- шафа розподільна; 5 - конденсатори (ємні дільники)
2.1 ВимикачВГБЕ-35-12,5/630.
На рис.7 представлений баковий вимикач ВГБЕ-35-12,5/630. Бакові вимикачі на 110 кВ і більше мають три полюси. Кожен полюс виконують у окремому баку. Цей вимикач має номінальну напругу 35 кВ, всі три фази розміщені в одному баку 3 з контактною дугогасною системою. Номінальний струм відключення вимикача становить 12,5 кА, а номінальний струм – 600 А. Номінальний тиск елегазу в баку має бути 0,45 МПа. При зниженні тиску характеристики вимикача не будуть забезпечені. Для сигналізації про зниження тиску в конструкції передбачено сигналізатор тиску 6. Гасіння дуги здійснюєтьсяза рахунок обертання електричної дуги в елегазі за допомогою магнітного поля, створеного струмом, що відключається. Над баком височать високовольтні вводи1, в нижній частині яких розташовані вбудовані трансформатори струму2, що спрощує конструкцію розподільних пристроїв. Вводів всього шість, по два на кожну фазу.
Привід вимикача електромагнітний, він розташований у шафі9. При низьких температурах елегаз може конденсуватися, щоб уникнути цього, передбачений підігрів8. Для заміни елегазу є клапан5.
Мал. 7. Вимикач елегазовий баковий ВГБЕ-35:
1— введення;2 —трансформатор струму;3 —бак з контактною та дугогасною системами;4— коробка механізму; 5 - клапан;6 -сигналізатор тиску; 7 - клемна коробка;8 -підігрів;9 -шафа з приводом
Достоїнства елегазових вимикачів:пожежо- та вибухобезпека, швидкість дії, висока відключаюча здатність, малий знос дугогасних контактів, можливість створення серій з уніфікованими вузлами (модулями), придатність для зовнішньої та внутрішньої установки.
Недоліки:необхідність спеціальних пристроїв для наповнення, перекачування та очищення SF6 відносно висока вартість SF6.