Параметры высоковольтных выключателей

Выключатели

Выключателем  называется  коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения электроустановок под нагрузкой вплоть до токов короткого замыкания.

При совместном действии с релейной защитой выключатели являются защитными аппаратами, на которые возлагается защита электроприемников и электроустановок от КЗ, которые могут привести к аварийным режимам и выходу из строя электрооборудования.

Выключатели

Выключатели, используемые в подстанциях, называются «LOAD BREAK FAULT МАКЕ». Они обеспечивают передачу и разрыв не только номинального тока, но и анормального тока в течение заданного времени, такого как ток КЗ, который они неспособны ограничить.

В распределительных сетях выключатели могут быть объединены с заземляющими выключателями отходящих цепей. Обычно, в таком же корпусе заземляющие выключатели способны проводить и выдерживать определенный период времени токи КЗ, однако они редко предназначаются для разрыва тока.

Выключатели

Выключатели характеризуются номинальным током и номинальным напряжением, током включения и током отключения, термической и электродинамической стойкостью, временем включения и отключения.

Номинальным током включения является ток КЗ, который выключатель может включить без приваривания контактов и других повреждений при номинальном напряжении и заданном цикле.

Номинальный ток включения определяется действующим значением I вкл.ном и его амплитудным значением.

Выключатели

Номинальным током отключения является наибольшее действующее значение тока КЗ, который выключатель способен отключить при номинальном напряжении без приваривания контактов.
Номинальный ток отключения определяется действующим значением периодической составляющей в момент размыкания контактов.

Выключатели

Выключатели

Выключатели

В отдельную группу выделяются:

Выключатели нагрузки (ВН), предназначенные для отключения токов нормального режима.

Выключатели 6-10 кВ выполняются стационарными и на выкатных тележках.

ВН– это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения рабочих токов в нормальном режиме вплоть до номинального значения.

В эксплуатации находятся выключатели нагрузки с номинальным током до 630 А, на напряжение 6 – 10 кВ.

ВН снабжаются автогазовой дугогасительной камерой.

ВН созданы на базе разъединителя врубного типа.

Выключатели нагрузки

Масляные выключатели

Гашение дуги в масляных выключателях осуществляется путем интенсивного ее охлаждения в потоке газопаровой смеси, которая образуется в результате разложения и испарения масла под действием электрической дуги.
В составе газопаровой смеси, возникающей в результате разложения масла под действием дуги, находится до 70% водорода (H2), обладающего по сравнению с воздухом в 8 раз более высокой теплопроводностью, но меньшей предельной электрической прочностью. Поток газопаровой смеси в зоне горения дуги обладает высокой температурой от 800 до 2500 К. При этом давление может достигать до 10 МПа

Дугогасительные камеры в масляных выключателях по принципу действия можно разделить на три группы:
с автодутьем, когда высокое давление и большая скорость движения газа в зоне дуги создаются за счет выделяющейся в дуге энергии;
с принудительным масляным дутьем, когда масло в зону гашения дуги подается с помощью специальных устройств;
с магнитным гашением в масле, когда дуга под действием магнитного поля перемещается в узкие щели и каналы.

масляный баковый выключатель

1 – бак выключателя;
2 – трансформаторное масло;
3 – крышка;
4 – изолятор;
5 – отключающая пружина;
6 – вал;
7 – неподвижный главный контакт;
8 – подвижный контакт;
9 – внутрибаковая изоляция

Гашение дуги в элегазовых выключателях
осуществляется в среде элегаза – шестифтористой серы SF6.
Элегаз обладает высокими дугогасящими свойствами – низкой теплоемкостью в канале столба дуги и повышенной теплопроводностью горячих газов, окружающих столб дуги (2000 К). Это характеризует элегаз как среду с высокими теплопроводящими свойствами.
К недостаткам элегаза следует отнести его низкую температуру сжижения (– 64°С) при 0,1 МПа, которая с повышением давления тоже повышается.

Элегазовые выключатели

Чистый элегаз не горюч, инертен, устойчив к нагреву до 800°С.
Под влиянием электрической дуги происходит разложение элегаза с образованием химически активных соединений, которые могут вызвать разрушение изоляционных и конструкционных материалов.
Кроме активных газов во время горения дуги в результате реакции с парами материалов дугогасительных контактов образуются металлические фториды в виде тонкого слоя порошка. Этот порошок обладает низкой электропроводностью, поэтому не снижает электрическую прочность изоляции аппарата.

Элегазовые выключатели

По способу гашения дуги в элегазе различают следующие дугогасительные камеры:

камера продольного дутья, в которую поступает предварительно сжатый газ из резервуара с относительно высоким давлением элегаза;

камера с автокомпрессионным дутьем в элегазе, создаваемом посредством встроенного компрессионного устройства;

камера с электромагнитным дутьем, в которой гашение дуги обеспечивается в результате ее перемещения под воздействием радиального магнитного поля, создаваемого отключаемым током;

Элегазовый выключатель

Элегазовый автокомпрессионный выключатель:
1, 2 – рычаги;
3 – корпус;
4 – поршень;
5 – подвижный контакт;
6 – неподвижный контакт;
7 – дугогасительная камера;
8, 9 – дугогасительные контакты

Доля элегазовых и воздушных выключателей от общего количества
установленных за последние 30 лет.

Вакуумные выключатели

Вакуумный выключатель

Вакуумная дугогасительная камера ВДК-10-31:
1, 2 – составные части корпуса;
3, 9, 10, 14 – экран;
4, 15 – фланец;
5 – сильфон;
6 – уплотнение;
7 – медный стержень;
8 – крышка;
11 – подвижный контакт;
12 – неподвижный контакт;
13 – токоввод

Электромагнитные выключатели

Полюс электромагнитного выключателя ВЭМ-6 с узкоще- левой дугогасительной камерой:
1 – опорный изолятор;
2 – подвижный контакт;
3 – неподвижный контакт;
4 – трубка автопневматического устройства;
5, 6 – дугогасительные контакты;
7 – изоляционный промежуток;
8, 16 – токоведущая связь;
9, 15 – дугогасительный рог;
10 – катушка магнитного дутья;
11 – магнитный полюс;
12 – изолятор;
13 – рама;
14 – дугогасительная камера;
17 – автопневматическое устройство;
18 – изоляционная тяга

Электромагнитные выключатели обеспечивают взрыво- и пожаробезопасность. Обладают высокой износостойкостью, высокой отключающей способностью. Выключатели допускают частые включения и отключения, что позволяет применять их в качестве высоковольтных контакторов.

К недостаткам электромагнитных выключателей можно отнести ограниченный предел номинального напряжения (до 20кВ) и ограниченную пригодность для наружной установки.

1. Блокировка цепей управления элегазовых баковых выключателей при отрицательных температурах окружающего воздуха по причинам:
- несовершенства конструкции, недостаточной мощности и низкой надежности обогревающих устройств баков,
- недостатки системы контроля давления (плотности) элегаза.
2. Утечки сжатого воздуха из воздушных выключателей с исключением возможности нормального оперирования.

Элегазовых:
- учет влияния ветра при низких температурах,
- увеличение мощности подогревателей,
- установка дополнительной теплоизоляции баков,
- дополнительный обогрев импульсных газовых
трубок.
 
Воздушных:
- применение высококачественных уплотняющих
резино-технических изделий,
- внесение необходимых изменений в конструкцию
оперативных клапанов для снижения утечек при
низкой температуре.