Воздушные высоковольтные выключатели кратко

Обновлено: 19.05.2024

Воздушные выключатели. Типы, виды, устройство, работа воздушных выключателей.

Воздушные выключатели [2], в которых гашение дуги осуществляется потоком сжатого воздуха, получили весьма широкое распространение и во многих случаях вытеснили масляные. Они позволили перейти к классам напряжения 750 и 1150 кВ и в основном применяются:

как сетевые на напряжение 6—1150 кВ с номинальными токами до 4000 А и токами отключения до 63 кА;

как генераторные на напряжение 6-20 кВ с номинальными токами до 20 кА и токами отключения до 160 кА;

как выключатели нагрузки на 6—220 кВ и 110—500 кВ и выключатели комплектных распределительных устройств на напряжение до 35 кВ.

Ожидается, что в ближайшее время появятся сетевые выключатели на напряжение 1500—2000 кВ с номинальными токами 10—15кА и токами отключения 100—120 кА и генераторные выключатели на номинальные токи до 50 кА с токами отключения до 300 кА.

Выключатели выпускаются различного климатического исполнения, для различных категорий размещения и различного вида установки (опорные, подвесные, настенные, выкатные и др.).

Независимо от типа и конструкции воздушный выключатель состоит из трех основных частей: дугогасительного устройства с отделителем или без него, системы снабжения сжатым воздухом и системы управления. Система управления выполняется с одним пневматическим приводом с механической передачей, с индивидуальной пневматической передачей, с пневмомеханической передачей, с пневмогидравлической передачей и пневмосветовой передачей.

Гашение дуги в выключателях осуществляется сжатым воздухом номинальным давлением 0,6—5 МПа в различных камерах продольного и поперечного, одностороннего и двустороннего дутья, с соответствующим напряжению числом последовательно включенных разрывов.

В выключателях с отделителем размыкание дугогасительных контактов и гашение дуги осуществляются одним и тем же потоком сжатого воздуха, поступающего из отдельного резервуара. Контакты (один или оба) выполнены в виде контактно-поршневых механизмов. Во включенном положении выключателя в дугогасительном устройстве и в отделителе все контакты замкнуты. При подаче команды на отключение сжатый воздух из резервуара подается в дугогасительную камеру, размыкает контакты и гасит дугу. Обычно параллельно контактам включается шунтирующий резистор, облегчающий гашение дуги. После погасания дуги на основных дугогасительных контактах размыкается отделитель, который отключает оставшийся ток. Отделитель может выполняться открытым (до 35 кВ) или в виде воздухонаполняемых камер. После погасания дуги на отделителе подача воздуха в дугогасительные камеры прекращается и контакты под действием пружин замыкаются. Контакты же отделителя остаются разомкнутыми, обеспечивая необходимое изоляционное расстояние для разомкнутой цепи.

Рис. 1-8. Коструктивная схема воздушного выключателя ВВП-35.

В выключателях без отделителя широко применяются воздухонаполненные металлические камеры (резервуары), в которых размещены дугогасительные устройства. Привод контактов отделен от гасящей среды. При размыкании контактов открываются выхлопные клапаны камер и сжатый воздух, вытекая из камер через соответствующие сопла контактов, гасит дугу. Контакты могут выполняться одно- и двухступенчатыми. Число последовательно включенных дугогасительных устройств определяется номинальным напряжением выключателя. Изоляционный промежуток в отключенном положении обеспечивается расхождением этих же контактов на соответствующее расстояние. Ниже приведены примеры исполнения выключателей.

Конструктивная схема воздушного выключателя (ВВП-35) с контактно-поршневым механизмом и открытым отделителем приведена на рис. 1-8. Выключатель состоит из трех механически связанных полюсов (на рисунке приведен разрез одного полюса), смонтированных на общем основании (резервуаре 1), и распределительного шкафа (на рисунке не показан). На резервуаре установлены:

дугогасительные устройства 5 на опорных изоляторах 2, неподвижные контакты 12 отделителя 10 на изоляторах 16, электропневматическое устройство 17 (одно на три полюса) для управления встроенным в резервуар дифференциальным клапаном 18 и привод (на рисунке не показан), управляющий отделителем через вал 15 и изоляционные штанги 14. Полюсы выключателя (отделителя) разделены между собой изоляционными перегородками 11 и имеют выводы 7 и 13.

При открытии дифференциального клапана сжатый воздух из резервуара через полость опорного изолятора поступает в дугогасительную камеру, давит на контактно-поршневой механизм 8, размыкает контакты (неподвижный 3, подвижный 6) и через сопло подвижного контакта выдувает и гасит дугу. Пламя дуги охлаждается в пламегасительной решетке 9. Для облегчения гашения дуги контакты шунтированы резистором 4. После погасания дуги отделитель 10 размыкается и отключает оставшийся ток.

Длительность времени подачи дутья в дугогасительную камеру регулируется механизмом пневматической отсечки электропневматического устройства. После того как дифференциальный клапан закроется, подача воздуха в камеру прекратится, давление в ней упадет и подвижный контакт под действием пружины контактно-поршневого механизма возвратится на место, контакты замкнутся. Однако цепь останется разомкнутой отделителем.

Генераторные выключатели. Функциональная электрическая схема полюса и общий вид выключателя ВВГ-20 (Uном = 20 кВ, Iном = 20 кА, Iоном = 160 кА, сквозной ток 410 кА) с воздухонаполненным отделителем приведены на рис. 9-9. Полюс выключателя состоит из основного токоведущего контура — выводов 1 и 4 и разъединителя (основного контакта) 2, основных дугогасительных контактов 7 а 10, которые шунтированы резисторами 8 и 11 соответственно, вспомогательных дуго гасительных контактов б, отделителя 9 и разрядника 3 с нелинейным резистором 5.

Рис. 1-9. Функциональная электрическая схема полюса (а) и общий вид (б) генераторного воздушного выключателя ВВГ с воздухонаполненным отделителем.

Все устройства монтируются на баке и снабжаются соответствующими электропневматическими приводами. Выключатель состоит из трех одинаковых полюсов, связанных между собой воздуховодами, и распределительного шкафа.

Во включенном положении большая часть тока протекает через основной токоведущий контур. При отключении сначала размыкается основной контакт 2 и весь ток переходит в дугогасительный контур. Затем размыкаются основные дугогасительные контакты 7 и 10; ограниченный резисторами 8 и 11 ток протекает через вспомогательные дугогасительные контакты 6. После их размыкания и погасания дуги ток в цепи прекращается и размыкается отделитель 9, обеспечивая необходимый изоляционный промежуток. Разрядник служит для ограничения перенапряжений при отключении (в случае их возникновения). После прекращения подачи сжатого воздуха контакты б, 7 и 10 под действием пружин возвращаются во включенное положение.

Выключатели серии ВВБ. Общий вид и функциональная схема дугогасительного устройства без отделителя приведены на рис. 1-10. В металлическом резервуаре (камере) б, заполненном воздухом под высоким давлением (1,6—2,4 МПа), размещается дугогасительное устройство с двумя разрывами (контакты — подвижные 8, неподвижные 9) одностороннего дутья (сопло 4). Резервуар находится под высоким потенциалом. Напряжение подводится через выводы 13 с эпоксидной изоляцией 14, защищенные снаружи фарфоровыми рубашками 12. Основные разрывы (контакты 8 и 9) шунтированы линейными резисторами 10, что облегчает гашение дуги на них. Оставшийся ток отключается вспомогательными дугогасительными разрывами (контакты—неподвижный 15, подвижный, полый, он же сопло 17— закрыты кожухом 1). Камеры могут выполняться и без вспомогательных контактов, а следовательно, и без шунтирующих резисторов. Полное гашение осуществляется на основных разрывах. Конденсаторы (делительные) 11 служат для выравнивания напряжения по разрывам в отключенном положении выключателя.

Рис. 1-10. Общий вид (а) и функциональная схема (б) дугогасительного устройства без отделения выключателей серии ВВБ.

Рис. 1-11. Полюс выключателя серии ВВБ на 220 кВ.

Контакты камеры управляются пневмоэлектрическими механизмами 18. При подаче воздуха в цилиндр 2 поршень 3, связанный с траверсой 7, размыкает основные контакты. Одновременно открываются клапаны 19 выхлопных каналов сопел. Сжатый воздух устремляется наружу (показано стрелками), гасит дугу в соплах. Аналогично гасится дуга на вспомогательном разрыве. После погасания дуги выхлопные клапаны сопел закрываются. Давление внутри резервуара несколько снижается. Объем резервуара и давление в нем рассчитаны так, что камера способна выполнить несколько отключений. При этом давление в резервуаре не упадет ниже допустимого для надежного гашения дуги.

В отключенном положении контакты удерживаются давлением в цилиндре 2. Для включения выключателя воздух из цилиндра выпускается через клапан 16. Возвратный механизм 5 замыкает контакты. Соответственно управляются и вспомогательные разрывы.

Камера устанавливается на изоляционную опору 20, через которую проходят воздуховоды — основной 22 (высокого давления) и управления 21.

Приведенное дугогасительное устройство принято как модуль на 110—150 кВ для выключателей до 750 кВ без отделителей. Каждый выключатель состоит из трех полюсов, не имеющих между собой механической связи, и одного (35, 110, 220 кВ) или четырех (330, 500 и 750 кВ) распределительных шкафов. Отсутствие механической связи между полюсами позволяет выполнять трехфазное или пополюсное отключение.

Полюсы выключателей на 35, 110 кВ состоят из одной дугогасительной камеры-модуля (одного резервуара б - рис. 1-10), расположенной на изоляционной опоре. Полюс выключателей на 220 кВ (рис. 1-11) состоит из двух металлических дугогасительных камер 1, разделенных промежуточным изолятором 2 и расположенных на соответствующей изоляционной опоре 3. Полюсы выключателей на 330, 500 и 750 кВ состоят соответственно из двух, трех и четырех однотипных элементов (четырех, шести и восьми модулей), каждый из которых представляет собой полюс выключателя на 220 кВ на соответствующей изоляционной опоре, (показано штрихпунктирными линиями).

Выключатели воздушные серии ВВБК выпускаются на напряжение 110-1150 кВ, номинальный ток 3200 и 4000 А, номинальный ток отключения 50-40 кА, номинальное давление сжатого воздуха 4 МПа, время отключения 0,04 с.

Эти выключатели являются дальнейшим шагом в развитии конструктивных принципов, заложенных в серии ВВБ. Отличительными их особенностями являются повышенное рабочее давление воздуха и усовершенствованное дугогасительное устройство с несимметричным дутьем, что позволило повысить напряжение модуля (220 и 330 кВ — два модуля, 500 и 750 кВ — четыре модуля, 1150 кВ — шесть модулей). Выключатели снабжены новой быстродействующей системой управления.

Тенденции в развитии современных воздушных выключателей.

1. Модульный принцип построения серий. Этот принцип позволяет строить серии в весьма большом диапазоне напряжений (35—1150 кВ) из одинаковых модулей, производить по модульные испытания и иметь максимально выгодные условия производства, эксплуатации и монтажа. Наметилась тенденция существенного увеличения напряжения, приходящегося на один модуль (250 кВ и выше).

2. Размещение дугогасительных устройств непосредственно в сжатом воздухе. При этом обеспечиваются максимальная коммутационная способность, быстродействие, изоляционная прочность межконтактных промежутков и пропускная способность по номинальному току. Наибольшее применяемое сейчас давление достигает 6-8,5 МПа.

3. Применение быстродействующих систем управления с малым разбросом времени оперирования. Основным назначением таких систем является обеспечение работы выключателей на очень высокие напряжения с временем отключений до одного полупериода, а также выключателей с синхронным отключением или включением.

4. Ограничение коммутационных перенапряжений, что особенно важно для выключателей высших классов напряжения.

5. Повышение надежности и увеличение межремонтных сроков до 15—20 лет.

6. Введение принудительного охлаждения для генераторных выключателей.

Воздушный выключатель — это особый коммутационный аппарат, который применяется только в высоковольтных цепях. Гашение дуги, перемещение контактной силовой группы выполняется сильным потоком сжатого воздуха, нагнетаемого отдельным механизмом. Так как этот аппарат должен выполнять операции с высоким напряжением, то его надёжность и изоляционные свойства должны быть всегда на высоком уровне. Конструкция его выполняется согласно ГОСТа Р52565–2006. В мировой практике они используются в основном в постсоветском пространстве в цепях от 35 кВ и выше. После того как были изобретены элегазовые и вакуумные выключатели высокого напряжения, презентация и внедрение которых, состоялись ещё в 60-е годы прошлого века, этот тип выключателей начал исчезать постепенно с распределительных устройств самых развитых стран.

В современной электротехнике применяется на данный момент только воздушный автоматический выключатель способный производить действия по коммутации, а также надёжно защищать электроприёмники от аварийных режимов короткого замыкания или же перегрузок. В принципе это тот же обычный автомат, только очень редко выпускается он на напряжение выше 1000 Вольт.

Принцип действия

Принцип действия воздушных выключателей основан на гашении электрической дуги, появляющейся при разрыве нагрузки. Этот процесс может происходить двумя типа движения воздуха:

Воздушный выключатель может иметь несколько контактных разрывов, и это зависит от номинального напряжения, на которое он рассчитан. Для облегчения гашения особо больших типов дуги к дугогасящим контактам подключается шунтирующее сопротивление. Автоматические воздушные выключатели, работающие по принципу гашения дуги в обычных камерах, без наличия сжатого воздуха не имеют таких элементов. Камера гашения дуги у них состоит из перегородок, которые разбивают дугу на мелкие части, и она поэтому не разгорается и быстро тухнет. В этой статье речь пойдёт больше о работе высоковольтных (выше 1000 Вольт) выключателей, не оснащённых встроенной, а имеют управление в схему которой заведены релейные защиты.

Принцип работы высоковольтного выключателя со сжатым воздухом отличается друг от друга конструктивными особенностями, а в частности, с отделителем и без него.

В выключателях, которые оснащены отделителями силовые контакты соединены с специальными поршнями и составляют один контактно-поршневой механизм. Отделитель же включен последовательно к контактам дугогашения. То есть отделитель с дугогасящими контактами образует один полюс выключателя. При замкнутом положении и дугогасящие контакты и отделитель находятся в одном замкнутом состоянии. Во время подачи отключающего сигнала, срабатывает механический пневмоклапан, который в свою очередь открывает пневмопривод, при этом воздух с расширителя воздействует на контакты дугогашения. Расширитель, кстати, также специалисты называют ресивером. При этом силовые контакты размыкаются, а возникшая вследствие этого дуга гасится потоком сжатого воздуха. После чего отключается и сам разделитель, разрывая ток, который остался. Подача воздуха должна быть чётко отрегулирована, чтобы её хватило на уверенное гашение дуги. После прекращения подачи воздуха дугогасительные контакты принимают включенное положение, а разрыв цепи обеспечивается только разомкнутым выключателем. Поэтому при работе на электроустановках, которые питаются от таких выключателей обязательно необходимо выполнять размыкание разъединителей для безопасного проведения работ. Одного отключения пневмовыключателя мало! Чаще всего в цепях до 35 кВ применяется конструкция с открытыми отделителями, а если напряжение, при котором, работает выключатель выше то отделители уже изготавливаются в виде специальных воздухонаполненных камер. Выключатели с отделителем, например, выпускались в советском союзе под маркой ВВГ-20.

Если выключатель воздушный высоковольтный не имеет отделителя, то дугогосящие контакты его выполняют также роль и разрывания цепи и гашения возникшей дуги. Привод в них отделён от среды, в которой происходит гашение, а контакты могут иметь одну или даже две ступени работы.

Классификация устройств

Все воздушные высоковольтные выключатели, кроме как, по конструкции (с отделителем и без) отличаются, также и по назначению:

Сетевые. Они рассчитаны на напряжение 6000 вольт и выше и используются в цепях переменного тока для включения и выключения потребителей в нормальных неаварийных режимах работы, а также отключение при возникших коротких замыканиях;
Генераторные. Применяются в сетях с рабочим напряжением от 6 до 24 тысяч Вольт, для подключения в эти цепи генераторов. Выдерживают пусковые токи, а также режимы К.З.;
Для электротермических установок. Рабочее напряжение, при котором возможна нормальная коммутация, составляет 6–220 кВ. Может работать также и в аварийных режимах.
Специального назначения. Они выпускаются не серийно, а под заказ и изготавливаются с учётом местных условий эксплуатации.

И также выключатели, имеющие пневмоустановку для работы, разделяются по виду и расположению этого механизма, нагнетающего воздух аппарата:

Опорные;
Подвесные. Имеют подвешивающую к порталу, установленному на ОРУ, конструкцию;
Выкатные. Оснащены механизмом для выкатывания из распредустройства;
Встраиваемые в КРУ (комплектные распределительные устройства).

Преимущества и недостатки

Преимуществ таких устаревших устройств немного вот основные из них:

В связи с давним применением имеется большой опыт как эксплуатации, так и ремонта;
В отличие от других более современных собратьев (особенно элегазовых) данные выключатели поддаются ремонту.

Из недостатков хотелось бы выделить следующие:

Наличие для работы дополнительной пневмоаппаратуры или же компрессоров;
Повышенный шум при отключении, особенно при аварийных режимах короткого замыкания;
Крупные несовременные габариты, что вызывает увеличение территории выделяемой для ОРУ;
Боятся влажного воздуха и запылённости. Поэтому для воздушных систем применяются дополнительные меры, устанавливается направленное на уменьшение этих вредных факторов оборудование.

Дополнительные элементы для воздушных выключателей

Сам выключатель не может создавать поток сжатого воздуха, на котором основана его работа, поэтому для его эксплуатации необходимы следующие основные компоненты:

Компрессор для создания сжатого воздуха;
Герметичную систему пневматических приводов;
Ресивер для хранения уже готового сжатого воздуха.

В связи с применением этих компонентов также согласно ГОСТа необходимы:

Манометры. Они показывают реальное давление в резервуаре выключателя;
Реле минимального давления контакты которого обеспечат подачу сигнала в случае снижения определённого давления которое нормируется. Эту же роль может играть и манометр, содержащий электроконтактную часть;
Запорный общий клапан, который устанавливается на воздухопроводе;
Обратный клапан, обеспечивающий надёжное перекрывание выхода сжатого воздуха с резервуара при понижении давления в подводящем воздухопроводе;
Фильтр очищающий воздух от различной, токопроводящей и не только, пыли;
Устройство для спускания воздуха или воды из самой нижней точки резервуара.

Подготовка воздуха

Если распределительная подстанция оборудован этим типом выключатели то к воздуху, подаваемому в них тоже предъявляться ряд требований, направленных на подготовку воздуха его очистку и удаление влаги. Пыль, имеющаяся в воздухе, даже очень мелкая снижает разрядное напряжение, а также засоряет клапаны. Особую опасность вызывает влажность, которая при изменениях в окружающей среде может конденсироваться в воздуховоде. Из-за этого зимой, возможно, обледенение клапанов и труб, и нарушение проходимости воздуха под давлением. Стальные же элементы быстро ржавеют и изнашиваются. Появление конденсата на внутренней поверхности изоляторов, приводит к ухудшению электрической прочности и даже к пробоям.
Для очистки воздуха используются масляные фильтры, которые установлены на всасывающих патрубках. Чистка их должна быть регулярной, и чем выше запыленность тем меньше период между ними. Уменьшение влаги в воздухе производится путём подвергания его сжатию выше номинального давления в два раза. Влага, улавливаемая в змеевике, спускается, а сжатый воздух проходит через редуктор, который и снижает его давление. Дополнительная осушка выполнятся может с помощью абсорбентов, улавливающих воду из воздуха. Эти две беспрецедентные меры позволяют добиться значительного снижения влаги почти до нулевого значения.

Типы выпускаемых высоковольтных воздушных выключателей

Выключатели серии ВВБ

Выключатели серии ВВБК

Они предназначены для работы в сетях с напряжением 110–500 Кв. В их системах давление сжатого воздуха не должно быть меньше 4 МПа. Для улучшения гашения дуги при таких напряжениях применяется двухсторонняя подача очищенного воздуха. Простая пневматическая система, была заменена более усовершенствованной пневмомеханической, именно это позволило значительно уменьшить время срабатывания при отключениях, что важно в таких цепях.

Выключатели серии ВВГ-20

Они исключительно используются для генераторов. Они разработаны для работы с номинальным напряжением 20 кВ и номинальный ток 20 кА, а ток отключения составляет 160 кА. Давление воздуха в районе 2 МПа. При включении коммутатора сначала происходит срабатывание отделителя, а затем уже и сам дугогасящий механизм. Они предназначены только для внутренней установки.

При работе со сжатым воздухом и опасным высоким напряжением стоит быть особо осторожным, так как эти два вида энергии могут привести не только к травмам, но и к лишению жизни.

В качестве воздушного выключателя рассматривается специально разработанный коммутационный аппарат, применяемый исключительно в высоковольтных электрических цепях – как правило, свыше 35 кB. Отдельный механизм в составе коммутатора позволяет быстро гасить дугу и перемещать контактную силовую группу. Это делается при помощи сильного потока сжатого воздуха, который нагнетается этим компонентом. Конструкция выключателя соответствует ГОСТу P52565 – 2006.

Принцип функционирования воздушных выключателей в зависимости от их конструкции

Воздушные выключатели работают по принципу гашения электрической дуги. Она появляется, если происходит разрыв нагрузки. Сжатый воздух может подаваться продольно или поперечно. С целью облегчить гашение сверхбольших дуг в некоторых случаях дугогасящие контакты дополняются шунтирующим сопротивлением.

Для высоковольтных автоматических выключателей принцип срабатывания при помощи сжатого воздуха отличается в зависимости от конструктивных особенностей каждого отдельного устройства. В частности, это касается наличия или отсутствия отделителя.

Аппараты, в оснащение которых входят отделители, соединение силовых контактов обеспечивается при помощи специальных поршней, при этом включение отделителя к дугогасительным контактам происходит последовательно. Так, образуется один полюс автовыключателя. Когда подается отключающий сигнал, пневмомеханический клапан срабатывает, открывая пневматический привод. Сжатый воздух моментально активирует контакты дугогашения, после чего происходит отключение самого разделителя, который, в свою очередь, разрывает и остаточный ток.

После того, как подача воздуха прекращается, дугогасительные контакты возвращаются в исходное положение, при этом цепь разрывается лишь в месте установки разомкнутого выключателя. Учитывая этот факт, для безопасного выполнения работ на электрооборудовании важно размыкать разъединители.

Зачастую для электрических цепей менее 35 кB используются конструкции с открытым типом отделителей. При более высоких значениях напряжения изготовление отделителей производится в виде специальных камер, наполненных воздухом.

При отсутствии отделителя в воздушном высоковольтном выключателе роль гашения дуги и разрыва цепи выполняют те же дугогасящие контакты. Они могут иметь как одну, так и две ступени функционирования, а их привод, как правило, отделен от то среды, где гасится дуга.

Как классифицируются устройства – основные параметры и специфика применения

Все типы высоковольтных воздушных выключателей отличаются по конструкции и по назначению. Конструкция этих устройств может включать отделитель или быть без него. Назначение же бывает разное:

Сетевые выключатели – предназначены для использования в цепях с переменным током и напряжением свыше 6000 Вольт, обеспечивают включение/отключение потребителей в привычном рабочем режиме (неаварийном). Также позволяют проводить отключение в случае возникновения коротких замыканий.
Генераторные выключатели – используются для сетей, рабочее напряжение которых варьирует в диапазоне 6000-24 000 Вольт, с целью обеспечения подключения к этим цепям генераторных установок. Таким установкам не страшны режимы коротких замыканий или пусковые токи. Величина рабочего напряжения может колебаться от 6 до 220 кB, а коммутация в нормальном режиме возможна даже в случае аварий.
Выключатели со специальным назначением. Как правило, такие устройства выпускаются сериями или под заказ – в последнем случае учитываются местные эксплуатационные условия.

Специфика применения дистанционных выключателей. Преимущества и недостатки

К основным преимуществам воздушных выключателей относятся:

большой опыт их использования и ремонтопригодность,
обеспечение работы как в горизонтальном, так и в вертикальном положении,
низкий уровень пожароопасности,
долговечность в использовании и эксплуатации.

Среди недостатков указываются:

Необходимость дополнительной установки пневматической аппаратуры;
Большие габариты;
Подверженность влиянию влаги и пыльной среды;
Повышенный уровень шума.

Чтобы минимизировать эти недостатки, к воздушным системам отключения добавляются дополнительные средства и оборудование.

Технические требования, нормативные документы

В спектр основных требований, предъявляемых к воздушным выключателям высоковольтных электросетей, включены следующие:

Высокая степень надежности в функционировании, безопасность для людей и имущества;
Быстрое время срабатывания – отключение в случае возникновения аварийных ситуаций на линии должно проводиться моментально;
Удобство в эксплуатации и во время периодичного технического обслуживания;
Простота в проведении монтажных работ;
Отсутствие шумов во время работы;
Доступность по стоимости – проектирования, установки и обслуживания.

Воздушные выключатели, которые применяются в современных сетях, по большому счету отвечают вышеперечисленным требованиям. Все же, конструкторам еще есть над чем работать для обеспечения полного соответствия заявленных характеристик специализированного оборудования выдвинутым требованиям на нормативном уровне.

Электрическая прочность изоляции

Согласно этому критерию, воздушные выключатели должны соответствовать требованиям ГОСТов 1516.3, 9920 и техническим условиям, указанным в документах по эксплуатации.

Нагрев

Требования к допустимым значениям нагрева воздушных выключателей указаны в ГОСТе 8024. В частности, в документе содержатся условия эксплуатации главных цепей, электромагнитных обмоток минимальных и максимальных расцепителей, контактов, зажимов и иных компонентов, которые относятся к вспомогательной цепи.

Механическая работоспособность

Нужные характеристики функционирования механизмов воздушных выключателей, как и допустимые значения отклонений, указываются в ТУ и документах по их эксплуатации.

Стойкость механизмов при воздействии сквозного тока КЗ

В рабочем режиме воздушные выключатели должны выдерживать большие нагрузки без каких-либо повреждений, а также термическое и электродинамическое воздействия сквозного тока КЗ, согласно установленным нормированным значениям.

Коммутационная способность при возникновении короткого замыкания

Должна соответствовать условиям и характеристикам, указанным в ТУ, а также в соответствующих подразделах нормативной документации.

Электро лаборатория: измерения, испытания, протоколы, цены на услуги.

Высоковольтными выключателями – называют коммутационные аппараты, производящие оперативное включение или отключение отдельных линий и электрического оборудования при нормальном или аварийном режиме, управляемых вручную, дистанционно или автоматически. Рассмотрим конструктивные особенности данных устройств, выпускаемые разновидности, порядок проверки и технического обслуживания.

Элегазовый колонковый выключатель 110 кВ(слева) и Вакуумный выключатель 10 кВ(справа)

Производится несколько разновидностей выключателей, отличающихся конструктивным устройством и характеристиками. Далее – детальнее о различных видах данного оборудования. Каждый вид выключателя отличается по величине напряжения, номинальному току и току отключения(Iкз).

По способу гашения дуги:

Элегазовые выключатели (баковые и колонковые),
Вакуумные выключатели,
Масляные выключатели (баковые и маломасляные),
Воздушные выключатели,
Автогазовые выключатели,
Электромагнитные выключатели,
Автопневматические выключатели.

Сетевые выключатели на напряжения от 6 кВ и выше, применяемые в электрических цепях (кроме цепей электрических машин и электротермических установок) и предназначенные для пропускания и коммутирования тока в нормальных условиях работы цепи, а также для пропускания в течение заданного времени и коммутирования тока в заданных ненормальных условиях, таких как условия короткого замыкания.
Генераторные выключатели на напряжения от 6 до 20 кВ, применяемые в цепях электрических машин (генераторов, синхронных компенсаторов, мощных электродвигателей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в пусковых режимах и при коротких замыканиях. Отличаются, как правило, большими значениями номинального тока (до 10000 А) и тока отключения.
Выключатели на напряжение от 6 до 220 кВ для электротермических установок, применяемые в цепях крупных электротермических установок (например, сталеплавильных, руднотермических и других печей) и предназначенные для пропускания и коммутаций тока в нормальных условиях, а также в различных эксплуатационных режимах и при коротких замыканиях.
Выключатели нагрузки – выключатели, предназначенные для коммутаций под номинальным током, но не рассчитанные на разрыв сверхтоков. Применяются в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью для коммутации небольших нагрузок — до нескольких мегавольт-ампер.
Реклоузеры – подвесные секционирующие дистанционно управляемые выключатели, снабжённые защитой и устанавливаемые на опорах воздушных ЛЭП.
Выключатели специального назначения.

По виду установки:

Опорные – то есть имеющие основную изоляцию на землю опорного типа.
Подвесные – то есть имеющие основную изоляцию на землю подвесного типа.
Настенные – то есть укрепленные на стенах закрытых распредустройств.
Выкатные – то есть имеющие приспособления для выкатывания из ячеек распредустройств (для обслуживания, ремонта и для создания т.н. “видимого разрыва” при работах на линиях).
Встраиваемые в комплектные распределительные устройства(КРУ).

По категориям размещения и климатическому исполнению:

пять категорий размещения (вне и внутри помещений с различными условиями обогрева и вентиляции),
десять климатических исполнений (У, ХЛ, УХЛ, ТВ, ТС, Т, М, ОМ, В и О) в зависимости от географического места установки.

Ниже представлены конструкции выключателей, каждая схема кликабельна и её можно увеличить кликнув по ней.

Элегазовый

Изолирует фазы газовой средой, чем и объясняется принцип действия элемента. При поступлении сигнала на отключение, происходит замыкание контакта камер с созданием электрической дуги в газовой среде. От воздействия дуги, газ разделяется на составляющие. Дуга гасится за счёт резкого повышения давления газа.

Конструктивно такой элемент состоит из следующих частей:

Данные устройства отличаются следующими преимуществами:

многофункциональностью;
высокой скоростью срабатывания;
пригодностью для применения в экстренных случаях;
продолжительностью эксплуатации.

Среди недостатков – высокая стоимость в производстве и продаже, трудности в уходе, устройство специального основания для монтажа.

Указанные элементы отличаются следующими техническими характеристиками:

номинальным напряжением;
номинальным током;
аварийным током(током короткого замыкания).

В зависимости от характеристик и расценок производителя, данные устройства могут стоить от 6000 рублей и на порядок выше.

Вакуумный

Состоит из следующих элементов:

Изделие работает за счёт изолирующих свойств вакуума, обеспечивающих гашение возникающей дуги.

Достоинства такого устройства в следующем:

конструктивной простоте, облегчающей ремонт и эксплуатацию;
возможности различного расположения (вертикально или горизонтально);
надёжности и длительности работы;
компактным размерам;
пожарной безопасности.

К недостаткам причисляют малый ресурс в случае короткого замыкания, большую цену и возможность образования перенапряжения в процессе коммутации.

Устройства подбираются с учётом следующих технических характеристик:

номинального напряжения;
номинального тока;
отключающего тока – в пределах 25 кА.

Цена может колебаться в пределах от 12 до 240 тысяч рублей.

Масляный

металлического бака, заполненного маслом;
крышки;
проходного изолятора;
отключающей пружины;
вала выключателя;
подвижных и неподвижных контактов;
изоляции стенок бака.

Дуга охлаждается потоком газа и пара от испаряемого масла.

Отличаются надёжностью, простотой в использовании и прочностью конструкции. Из минусов следует отметить большие габаритные размеры, пожарную опасность и сложность монтажа.

Технические характеристики отличаются следующими значениями показателей:

номинальным напряжением;
номинальным током;
предельным током.

Стоимость – от 15 до 400 тысяч рублей за единицу.

Воздушный

Конструкция данного устройства предусматривает наличие следующих составных частей:

Дуга в данных элементах гасится сжатым воздухом, с выводом через дутьевые каналы и окончательным гашением.

Из преимуществ указанных устройств:

быстрое срабатывание;
высокие свойства пожаробезопасности;
продолжительность эксплуатации.

В числе недостатков большая цена на оборудование и необходимость регулярного обслуживания.

Из технических характеристик следует отметить величины:

номинального напряжения – от 3 до 1150 кВ;
номинального тока – от 200 до 2500 А;
максимального тока – от 26 до 32 кА.

Стоимость данных установок – от 100 до 800 тысяч рублей и выше.

Выключатель нагрузки

Это высоковольтное коммутационное устройство с промежуточными характеристикам, если сравнивать разъединители и выключатели. Бывают автогазовыми, вакуумными, элегазовыми, воздушными и электромагнитными.

Конструкция выключателя нагрузки

Контакты замыкаются ножами. В рабочем состоянии происходит замыкание контактов разъединителей и дугогасительных камер. Размыкание происходит последовательно, начиная с разъединителей и оканчивая вспомогательными ножами. Зажигаемая дуга гасится газовым потоком.

В отключённом положении надёжность изоляционных разрывов обеспечивается внешним расположением ножей относительно дугогасительных камер.

Отличаются следующими техническими характеристиками:

номинальным напряжением – от 3 до 10 кВ;
номинальным током – от 32 до 200 А;
максимальным током – от 12 до 32 А.

Цена данной продукции – в пределах от 300 до 30 000 рублей.

Требования к эксплуатации

При эксплуатации данного оборудования должны соблюдаться следующие требования:

правильный выбор элемента с учётом технических характеристик;
надлежащее техническое обслуживание, согласно требованиям, предусмотренным заводом-изготовителем;
соблюдение условий эксплуатации, допустимых для конкретного устройства;
наличие обученного и аттестованного персонала, допускаемого к обслуживанию оборудования.

Установленные устройства должны надлежащим образом проходить регулярные проверки, испытания и другие необходимые виды работ.

Выбор выключателя

Испытания и проверки, какими приборами ведётся контроль

Эксплуатация высоковольтных выключателей предусматривает проведение следующих проверок:

визуального осмотра на предмет наличия внешних дефектов;
замеров сопротивления изолирующего покрытия;
проверок сопротивления обмоток и контактов, при сравнении полученного значения с нормируемыми показателями;
времени срабатывания;
температуры контактов и другие.

Инструментальные измерения выполняются мегомметром, термометром и секундомером. Также для проверки устройств могут использоваться специальные стенды, предназначенные для выполнения данных видов работ.

Техническое обслуживание выключателей

Выключатели должны регулярно осматриваться для определения наличия повреждений, которые можно выявить по внешнему виду устройства. При остановках оборудования в рамках технического обслуживания должна проводиться его очистка, настройка, удаление нагара с контактов, другие необходимые операции, предусмотренные технической документацией изготовителя.

Каждые 4 года устройства подвергаются регламентированному текущему, а 8 лет – капитальному ремонту. Необходимость проведения текущего ремонта может быть обусловлена:

нарушением целостности элементов;
шумом и треском в ходе срабатывания выключателя;
перегревом контактов;
повышенным расходом масла.

Работы обычно выполняются по месту эксплуатации устройств, к их выполнению привлекается обученный персонал в составе специализированной организации.

Высоковольтные выключатели – важные устройства, от исправности которых зависит правильность выполнения коммутационных операций.

Более подробно можете прочитать в учебнике(начиная со страницы 237, а про выбор выключателя со страницы 268): Открыть и читать книгу

Читайте также: