Масляні вимикачі - одні з перших комутаційних апаратів в електроустановках високої напруги, що застосовуються з кінця минулого століття, не втратили свого значення і широко використовуються в даний час. У це основний вид вимикачів на 6—220 кВ. Розрізняють вимикачі масляні бакові з великим обсягом масла, масло служить і як дугогасне середовище, і як ізоляція, і вимикачі маломасляні - з малим обсягом олії, олія служить тільки дугогасним середовищем. На напруги 35-220 кВ застосовуються переважно бакові вимикачі. Маломасляні вимикачі є основними напругою до 10 кВ. І це положення збережеться надовго, особливо якщо будуть підвищені їх номінальні струми до 4 кА, а струм, що відключається, - до 40-50 кА. Починають все більш широко застосовуватися маломасляні вимикачі в зовнішніх установках на 110 і 220 кВ за умови їх достатньої здатності, що відключає (серія ВМТ). Переваги масляних вимикачів - відносна простота конструкції, велика здатність, що відключає, і незалежність від атмосферних явищ. Недоліком, особливо бакових вимикачів, є наявність великої кількості олії, що призводить до великих габаритів та мас як самих вимикачів, так і розподільчих пристроїв, підвищеної пожежо- та вибухонебезпечності, необхідності спеціального олійного господарства. Мал. 1-1. Полюс олійного бакового вимикача на 220 кВ 1 - бак; 2 - дугогасна камера; з нерухомими контактами та шунтуючим резистором; 3 - ізоляція бака; 4 - введення; 5 - приводний механізм; 6 - трансформатор струму; 7 - напрямний пристрій; 8 - шунтуючий резистор; 9 – ізоляційна тяга; 10-траверса з рухомими контактами; II - положення траверси після відключення Вимикачі олійні бакові. Ці вимикачі на напругу до 20 кВ і відносно малі струми відключення виконуються переважно однобаковими (три полюси в одному баку), на напругу 35 кВ і вище - трибаковими (кожна фаза в окремому баку) із загальним або індивідуальними приводами. Вимикачі можуть мати електромагнітні або пневматичні приводи і працюють з автоматичним повторним включенням (АПВ). Основою конструкції вимикача (рис. 1-1) є бак циліндричної або еліпсоїдальної форми, усередині якого і на ньому монтуються контактна та дугогасні системи, вводи та привід. Бак заливається до певного рівня трансформаторною олією. Між поверхнею олії та кришкою бака повинен залишитися деякий вільний об'єм (зазвичай 20 - 30 % обсягу бака) - повітряна буферна подушка, що сполучається з навколишнім простором через газовідвідну трубку. Повітряна подушка знижує тиск, що передається на стінки бака при відключенні, виключає викид масла з бака та оберігає вимикач від вибуху при надмірному тиску. Висота рівня масла над місцем розриву контактів повинна бути такою, щоб унеможливити викид у повітряну подушку гарячих газів, що виділяються при відключенні внаслідок розкладання олії. Прорив цих газів може при певних їх співвідношеннях призвести до утворення вибухової суміші (гримучого газу) та вибуху вимикача.Висота рівня масла над місцем розриву контактів визначається номінальною напругою і струмом відключення і може становити від 300-600 мм у вимикачах на напругу 6-10 кВ і до 2500 мм у вимикачах на напругу 220 кВ. При напругах 3-6 кВ і малих струмах, що відключаються, застосовується простий розрив в маслі. При напругах 10, 35 кВ і вище в залежності від значень напруги і струму, що відключається, використовуються як прості, так і більш складні дугогасні пристрої з поздовжнім, поперечним, поздовжньо-поперечним дуванням, з одно- і багаторазовим розривом. Приклад дугогасної камери з проміжним контактом та поздовжнім дуванням, що застосовується у вимикачах на 110 і 220 кВ, наведено на рис. 9-2. При відключенні спочатку розмикаються контакти 2 та 1, а потім контакти 1 і 8. Дуга між контактами 2 та 1 (генеруюча) створює підвищений тиск у верхній напівкамері. Газопарова суміш і частинки масла спрямовуються в сполучений з об'ємом бака порожнистий контакт 8, створюючи інтенсивне поздовжнє дуття і гасячи дугу. При відключенні великих струмів тиск у камері на момент розходження контактів 1 і 8 досягає 4-5 МПа. Після вимкнення камера заповнюється свіжою олією через нижній отвір напівкамери 7. Масляні бакові вимикачі на напругу 35 кВ та вище мають вбудовані трансформатори струму. На внутрішню частину прохідного ізолятора одягнені, і укріплені під кришкою вимикача осердя з вторинними обмотками (один або два на ізолятор). Струмопровідний стрижень прохідного ізолятора є первинною обмоткою.Вимикачі на напругу 110 кВ і вище можуть мати ємнісні трансформатори напруги, для виконання яких використовуються обкладки маслонаповнених вводів конденсаторного типу, трансформатори напруги з індуктивною котушкою. Вимикачі маломасляні. На відміну від масляних бакових вимикачів олія служить тут лише дугогасним середовищем, а ізоляція струмопровідних частин та дугогасного пристрою щодо землі здійснюється за допомогою твердих ізоляційних матеріалів (кераміка, текстоліт, епоксидні смоли тощо). Діаметри циліндрів у цих вимикачів значно менші в порівнянні з діаметрами баків масляних бакових вимикачів, відповідно набагато менше об'єм і маса масла, що заливається в циліндри. Менша, ніж у бакового вимикача, міцність корпусу по відношенню до тисків, створюваним при відключенні граничних струмів короткого замикання, обмежує здатність відключає маломасляного вимикача. Мал. 1-2. Дугогасна камера з проміжним контактом та поздовжнім дуванням. 1-проміжний контакт з пружиною; 2 нерухомий контакт з пружиною; 3 - верхня напівкамера, металева; 4 - деталі з'єднання з струмопідвідним стрижнем; 5 - гнучка зв'язок; б - перегородка; 7 - нижня напівкамера, ізоляційна; 8 - рухливий контакт. Маломасляні вимикачі мають суттєво менші габарити та масу, меншу вибухо- та пожежонебезпечність та вимагають менших та більш дешевих розподільчих пристроїв порівняно з масляними баковими вимикачами.Наявність у маломасляних вимикачах вбудованих трансформаторів струму та ємнісних трансформаторів напруги значно ускладнює конструкцію вимикачів та збільшує їх габарити, тому маломасляні вимикачі виконуються без органічного зв'язку з такими трансформаторами. Вимикачі компонування виконуються з дугогасними камерами внизу (хід рухомого контакту зверху вниз) і з камерами, розташованими зверху (хід рухомого контакту знизу вгору). Останні більш перспективні щодо підвищення здатності, що відключає. Застосовуються вимикачі для внутрішньої установки як розподільні та генераторні та для зовнішньої установки як розподільні та підстанційні. На рис. 1-3 наведено загальний вигляд вимикача типу ВМПЕ-10 на 10 кВ та струми 630, 1000, 1600 А (залежно від перерізу струмопроводу та контактів), номінальний струм відключення 20 та 31,5 кА, час відключення вимикача з приводом 0,12 с, час горіння дуги при номінальних струмах відключення не більше , 0,02 с. Вимикач змонтований на звареній рамі 3. Усередині рами розташований приводний механізм, який передає рух від приводу до рухомих контактів і складається з приводного вала 5 з важелями, ізоляційної тяги 4, пружин, що відключають, масляного б і пружинного демпферів. До рами за допомогою ізоляторів 2 підвішено три полюси 1 вимикача. Кожен полюс (рис. 1-4) складається з міцного ізоляційного вологостійкого циліндра 5, армованого на кінцях металевими фланцями 3 і 6. На верхньому фланці укріплений корпус 9 алюмінієвого сплаву. Усередині корпусу розташований приводний механізм 13 та рухомий контакт-деталь 14 с роликовим струмознімним пристроєм з роликовим струмознімним пристроєм 8 і маслоуловлювачем 12. Корпус закривається кришкою 10, що має отвір для виходу газів та пробку 11 маслоналивного отвору. Мал. 1-3. Вимикач маломаслений на 10 кВ для внутрішньої установки (тип ВМПЕ-10) – загальний вигляд. Мал. 1-4. Полюс вимикача, зображеного малюнку 1-3. Нижній фланець закривається кришкою 1, всередині якої розташована нерухома розеткова контакт-деталь 2, над якою встановлена дугогасна камера 4 поперечного олійного дуття. Знизу кришки вміщено маслоспускову пробку 16, на фланці встановлено масловказівник 15. Для підвищення стійкості контактів до дії електричної дуги та збільшення терміну їхньої служби знімний наконечник рухомий контакт-деталі та верхні торці ламелів розеточного контакту облицьовані дугостійкою металокерамікою. Струмопідведення здійснюється до нижньої кришки і до верхньої кришки або середнього виводу 7. Вимикач може мати вбудовані елементи захисту та управління, такі, як реле максимального струму миттєвої дії та з витримкою часу, реле мінімальної напруги, електромагніти, що відключають, допоміжні контакти тощо. Загальний вигляд маломасляного генераторного вимикача наведено на рис. 1-5. Особливістю конструкцій цих вимикачів є струмопровід, що має два паралельні контури: основний, контакти якого розташовані відкрито, і дугогасний, контакти якого знаходяться в дугогасних камерах усередині бака. На рис. 1-6 представлена функціональна електрична схема вимикача, зображеного на рис. 1-5. Основний контур утворюють струмопідведення 11, струмопровідна шина 70, основні контакти 9, основна шина траверси 8 та відповідні позиції 9, 10 я 11 Другого бака.Дугогасний контур - основна шина 10, мідні скоби 12, що з'єднують основну шину з баком, стінки бака 3, нерухомий дугогасний контакт 13, дуга (у момент відключення) 14, рухомий дугогасний контакт 15 та відповідні позиції 15, 14, 13, 3. 12, 10 Другого бака. При включеному положенні вимикача обидва контури працюють паралельно. Переважна частина струму проходить через основний контур, що має порівняно з дугогасним значно менший опір. При відключенні спочатку розмикаються основні контакти, дуга ними немає, весь струм перетворюється на дугогасительный контур. Потім розмикаються дугогасні контакти, відключаючи ланцюг. Вимикачі виконуються із дворазовим розривом на фазу, з камерами різної конструкції. Мал. 1-5. Вимикач маломасляний генераторний (тип МГУ-20) 1-основа; 2 - опорний ізолятор; 3, 5-бак; 4 - внутрішньополюсна перегородка; б - міжполюсна перегородка; 7 - газовідведення; 8 - траверса з шинами основного та дугогасного контурів; 9-основні контакти; 10 - струмоведуча шина; 11 - струмопідведення Мал. 1-6. Функціональна електрична схема вимикача, зображеного на рис. 1-5: а-включене положення; б-момент відключення Мал. 1-7. Вимикач маломасляний колонковий для зовнішньої установки 1 - основа; 2 та 9 - нерухомі контакти; 3 - опорна ізоляційна колодка; 4 - роликовий струмопідведення; 5 - фарфорова сорочка; 6 - рухомий контакт; 7 - дугогасний пристрій; 8 - проміжний контакт; 10 - ізоляційний циліндр Для збільшення номінального струму застосовується штучний обдув контактної системи та шин, що підводять. В останні роки знаходить застосування рідинне (водяне) охолодження контактів та шин. Вимикач маломасляний для зовнішньої установки (розподільний, підстанційний) показано на рис. 1-7.Вимикач складається із трьох основних частин: гасильних пристроїв, поміщених у фарфорові сорочки; фарфорових опорних колонок та основи (рами). Ізоляційний циліндр, що охоплює дугогасний пристрій, захищає фарфорову сорочку від великих тисків, що виникають при відключенні. Число розривів на фазу може бути один, два і більше. Розташування камери зверху більш перспективне для підвищення здатності, що відключає. Масляний вимикач - це комутаційний пристрій, призначений для включення та відключення силових високовольтних ланцюгів та електрообладнання як під навантаженням, так і без нього. Цей процес розриву електричного кола виконується вимикачем за рахунок розмикання силових контактів, занурених у трансформаторне масло, і за рахунок цього відбувається гасіння електричної дуги між ними. Тобто масло служить дугогасним середовищем і справляється зі своїм завданням дуже ефективно. Встановлюються вони майже завжди у осередках КРУ (комплектний розподільний пристрій) або КСВ (камера збірна одностороння), а також в ОРУ (відкритих розподільчих пристроях). Після розмикання контактів вимикача олія служить для гасіння дуги та як ізолюючий матеріал між високовольтними контактами. Тільки маломасляні вимикачі влаштовані таким чином, що масло в них служить виключно для дугогасіння, і лише частково для ізоляції. Під час процесу відключення в маслі, у разі виникнення дуги в області контакту досягається дуже висока температура, близько 6 тис. градусів. Однак, за рахунок властивостей олії та хімічної реакції з парами, що виникають під час цього процесу, виділення теплоти при горінні дуги не шкодить цьому електричному комутаційному пристрої. Усі масляні вимикачі конструктивно складаються з: При подачі живлення на котушку соленоїда включення його масивний сердечник втягується, тим самим рухаючи важільний механізм, який, у свою чергу, спрямовує рухомі контакти, тобто свічки, в напрямку розеток. Також механізм включення може бути виконаний і на ручному приводі, тоді роботу соленоїда повинна виконувати людина, за допомогою спеціального важеля, зрозуміло, в діелектричних рукавичках. Після струму, як свічки увійшли в розетку на 20-25 мм, механізм масляного вимикача встає на клямку. Під час роботи, в осередках де встановлені високовольтні вимикачі, повинні бути виготовлені блокуючі пристрої, які не дозволять механічно, включений високовольтний апарат, викотити з осередку КРУ. Масляні вимикачі, встановлені в комірках, повинні бути оснащені системами захисту. Таким чином він працює в автоматичному режимі.Його робота та призначення схожі зі звичайним низьковольтним автоматичним вимикачем. При подачі відключаючого сигналу або натискання на механічну кнопку відбувається збивання пристрою з клямки та за рахунок пружин, електричний ланцюг розривається, і він переходить у відключений стан. Відключаючі сигнали, які керують вимикачем, приходять від релейного захисту та автоматики. Конструкція масляних вимикачів виконується двох основних типів: Найчастіше вони розраховані порівняно невеликі струми відключення. Виробляються вони односторонніми конструкціями (три полюси знаходяться в одному баку) при робочій напрузі до 20 кВ. а при напругі вище 35кВ - трибаковими (кожна з фаз розташована окремому баку) з персональними або груповими приводами включення. Вимикачі бакові мають електромагнітні або повітряні пневмоприводи. Є можливість роботи з повторним автоматичним увімкненням (АПВ). Масляні бакові вимикачі, що випускаються на напругу більше 35кВ, мають у своєму розпорядженні вбудовані всередину трансформатори струму для ланцюгів вимірювання та захисту. Вони насаджені та закріплені на внутрішній ділянці прохідного ізолятора та закриті кришкою. Таким чином, струмопровідний стрижень служить як первинна обмотка.Бакові вимикачі на робочу напругу 110 кВ і вище інколи обладнані ємнісними трансформаторами напруги. Порівняно з баковими тут масло служить виключно як дугогасне середовище, а ізолювання струмопровідних деталей і дугогасного апарату щодо замикання на землю здійснюється через твердий ізоляційний матеріал (кераміку, текстоліт, різні епоксидні смоли). Вони володіють кардинально меншими габаритами, масою, а також значно меншою вибухонебезпечністю та пожежонебезпечністю. Масляні вимикачі за своєю конструкцією можуть випускатися заводом-виробником двох видів руху контактної групи: вимикач може бути обладнаний вбудованим всередину механізмом захисту та керування. Збільшення номінального робочого струму тут виконується рахунок механізму штучного обдування як шин, що підводять, так і контактної системи Останнім часом почало застосовуватися водяне охолодження, цих нагріваються від проходження струму елементів. Вимикач маломасляний для зовнішньої установки складається із трьох основних ключових частин: Ізоляційний циліндр, охоплює дугогасний пристрій і виконує захисну функцію. Головна його захисна мета - це порцелянова оболонка, щоб під час великого тиску, що виникають у момент відключення масляника, вона просто не розірвалася. Як і будь-який електричний апарат, масляний вимикач вимагає правильного, коректного налаштування, регулювання та експлуатації. Потрібно провести регулювання входження свічок (рухомих контактів) до розетки. Це здійснюється шляхом розкріплення рухомого контакту та фіксування його на потрібному рівні. Також перед введенням в роботу повинна бути оформлена форма протоколу випробування масляного вимикача. Випробування масляних вимикачів полягає у перевірці його підвищеною напругою як у відключеному, так і у включеному стані, а також у перевірці всіх його ланцюгів захисту та сигналізації. Це повинен виконувати спеціально навчений персонал, найчастіше електротехнічна лабораторія, дотримуючись усіх заходів безпеки. Упродовж всієї експлуатації після кожного відключення та включення цих високовольтних механізмів, потрібно переконатися: У будь-якому випадку потрібно розуміти, що високовольтні масляні вимикачі - це складні електричні комутаційні апарати, які працюють зі струмами короткого замикання. Тому надійність його роботи та тривалість його ресурсу безпосередньо залежить від технічного стану, а також частоти комутацій, які він виконує. Для автоматизації роботи обладнання, яке живиться від електрики, використовують спеціальні масляні вимикачі. Масляний вимикач – пристрій, який проводить увімкнення або вимкнення окремих ланцюгів в електричній системі, в її нормальному режимі роботи або при аварійній ситуації, в ручному режимі або від команди автоматичної системи. Подібний пристрій використовується для організації багатьох мереж електропостачання. Для забезпечення стабільної роботи електроустаткування можуть використовуватись такі типи масляних вимикачів: Схема масляного вимикача має спеціальний пристрій гасіння утвореної дуги під час розриву ланцюга. За принципом дії дугогасних пристроїв подібне обладнання поділяється на такі групи: Бакові вимикачі мають велику популярність з-за простоти конструкції. одному баку, при збільшенні показника напруги до 35 кВ фаза має бути розташована в окремому баку. використовуватися система автоматичного або дистанційного керування, однак для першого варіанта виконання можливе використання ручного режиму, а для другого потрібна наявність автомата повторного включення. У однобакового типу, коли всі три фази знаходяться в одній ємності з маслом, використовуване робоче середовище проводить ізоляцію контакту один від одного і від корпусу бака, який повинен бути заземлений. друга в момент розриву мережі. При спрацьовуванні системи спочатку відбувається розрив контакту дугогасної камери. на 70% складається з водню, а цей газ у цьому стані подаватиметься під тиском.Вплив водню та створеного штучного тиску призведе до деіоналізації утвореної дуги під час розриву контакту. Подібним способом масляний вимикач проводить розрив ланцюга. Тристоронній вимикач має дещо інший принцип роботи, що пов'язане з його використанням у мережі з високою напругою. Масляний вимикач, який використовується в мережі з напругою вище 35 кВ, у камері гасіння дуги має спеціальний механізм, що створює дуття. Дугогасна система, що використовується, може складатися з декількох режимів роботи. Вони дозволяють збільшити швидкість гасіння дуги під час розведення контакту. Для того щоб убезпечити цей процес, елементи, що передають електрику, поміщають у спеціальний резервуар з маслом, при цьому для кожної фази використовується окремий бак. Також використовуються різні приводи масляних вимикачів, що дозволяють подавати робочу рідину у вибраному напрямку. У системі є спеціальний елемент контролю розміру дуги, який представлений шунтом. Після зникнення утвореної дуги подача струму припиняється остаточно. Система гасіння дуги даного типу має низку особливостей, через які вона використовується в багатьох ланцюгах електропостачання. До переваг системи належить таке: Незважаючи на велику популярність цієї системи гасіння електричної дуги, яка утворюється при розриві контактів, він має деякі недоліки: Вимикач масляний ВМП, або маломасляний, крім робочої рідини для забезпечення ізоляції елементів системи один від одного, має спеціальні елементи, виготовлені з діелектричних матеріалів. В даному випадку олія використовується тільки для утворення газу. Кожен елемент системи, в якому відбувається розрив ланцюга, має окрему камеру з пристроєм дугогасіння. При цьому використовується спеціальний привід у системі, що забезпечує поперечне дуття. Через невелику кількість олії під час вимкненого стану контакти знаходяться вище за рівень олії, що використовується в камері, що підвищує надійність розриву електропостачання. Через забруднення робочого середовища вона може втратити свої основні діелектричні властивості. Також під час створення подібної системи конструктори врахували те, що з часом утворюються продукти розкладання. Для них спеціально створили масловідділювачі. Масляний вимикач даного типу найчастіше використовується для забезпечення надійного розриву мережі в ланцюгах електропостачання невеликою довжиною та потужністю. До його переваг можна віднести наступне: Подібні позитивні якості дозволили використовувати систему розриву мережі при облаштуванні електропостачання підприємств, офісів або інших промислових будівель, де є мережа з високою напругою. До недоліків можна віднести наступне: Тип масляних вимикачів вибирається відповідно до особливостей ланцюга електропостачання, в якому вони використовуватимуться.Масляні вимикачі. Типи, види, влаштування, робота масляних вимикачів.
Знайомство з масляним вимикачем
Пристрій та принцип дії масляних вимикачів
Основні типи масляних вимикачів
Вимикачі масляні бакові
Маломасляні вимикачі
Експлуатація масляних вимикачів
Масляний вимикач. Типи масляних вимикачів
Класифікація обладнання
Баковий тип системи
Принцип роботи односторонніх вимикачів
Принцип роботи трибакового вимикача
Переваги системи
Недоліки системи
Маломасляний тип обладнання
Переваги та недоліки системи