Принцип работы масляного выключателя

Знакомство с масляным выключателем

Классификация оборудования - изображение 9

Масляный выключатель — это коммутационное устройство, предназначенное для включения и отключения силовых высоковольтных цепей и электрооборудования под нагрузкой и без неё.

Этот процесс разрыва электрической цепи выполняется выключателем за счет размыкания силовых контактов, погружённых в трансформаторное масло. За счет этого происходит гашение электрической дуги между ними, т.е. масло служит дугогасительной средой.

Во время процесса отключения в масле поднимается очень высокая температура, порядка 6 000 °С. Но выделение теплоты при горении не наносит вреда этому электрическому коммутационному устройству за счет свойств масла и химицеской реакции с парами.

Устройство и принцип действия масляных выключателей

Все масляные выключатели конструктивно состоят из:

  1. Силовой контактной группы. В неё входит подвижный (свеча) и неподвижный контакт (розетка), между которым и возникает дуга, гасящаяся в масле;
  2. Изоляторы, обеспечивающие надёжную изоляцию токопроводящих частей от корпуса, и друг от друга;
  3. Одного или трёх баков с трансформаторным маслом;
  4. Группы блок-контактов, выполняющих контролирующую и управляющую роль;
  5. Приводы к масляным выключателям, собраны на довольно мощной включающей катушке, называющейся соленоидом или катушкой соленоида. Отключающая катушка выполняет роль ударного механизма, сбивающего с защёлки включенное устройство выключателя. Также привод может быть ручной;
  6. Специальные отключающие пружины, размыкающие силовую часть при отключении, от которых зависит скорость расхождения контактов.

Баковый тип системы - изображение 10

При подаче питания на катушку соленоида включения его массивный сердечник втягивается. Рычажный механизм приходит в движение и  направляет подвижные контакты к розеткам. Если механизм включения происходит вручную, то работу соленоида выполнит человек с помощью специального рычага в диэлектрических перчатках.

После вхождения свечей в розетку на 20–25 мм механизм масляного выключателя встаёт на защёлку. В ячейках, где установлены высоковольтные выключатели, должны быть изготовлены блокирующие устройства, которые не позволят механически выкатить из ячейки КРУ.

Основные типы масляных выключателей

Конструкция масляных выключателей выполняется двух основных типов:

  1. Баковые. Обладают большим объёмом масла. Оснащены одним большим баком сразу для трёх контактов трёхфазного напряжения;
  2. Горшковые (маломасляные). С меньшим объёмом масла, но с дополнительной системой дугогашения и тремя раздельными баками. В них на каждой фазе присутствует отдельный металлический цилиндр, заполненный маслом, где происходит разрыв контактов и подавление электрической дуги.

Выключатели масляные баковые

Они рассчитаны на небольшие токи отключения.

Производятся однобаковыми конструкциями (три полюса находятся в одном баке) при рабочем напряжении до 20 кВ, а при на напряжение выше 35кВ — трехбаковыми (каждая из фаз расположена отдельном баке) с персональными или групповыми приводами включения.

Выключатели баковые снабжаются электромагнитными или воздушными пневмоприводами. 

Принцип работы однобаковых выключателей - изображение 11

Масляные баковые выключатели, выпускаемые на напряжение больше 35кВ, имеют встроенные вовнутрь трансформаторы тока.

Баковые выключатели на рабочее напряжение 110 кВ и выше оборудованы ёмкостными трансформаторами напряжения.

Маломасляные выключатели

В них масло служит как дугогасящая среда, а изолирование токоведущих деталей и дугогасительного аппарата касательно замыкания на землю осуществляется через твердый изоляционный материал (керамику, текстолит, и различные эпоксидные смолы).

Это масляный выключатель ВМП или ВМГ типа.

Он обладает меньшими габаритами, массой, меньшей взрывоопасностью и пожароопасностью. 

Масляные выключатели по своей конструкции бывают двух видов движения контактной группы:

  1. дугогасительные камеры снизу (движение подвижного контакта выполняется сверху вниз);
  2. дугогасительные камеры сверху (перемещение подвижного контакта происходит наоборот снизу вверх). Этот вид более перспективен в отношении улучшения отключающей возможности.

Выключатель может быть оборудован встроенным внутрь механизмом защиты и управления.

Это такие реле, как:

  1. максимального тока моментального действия;
  2. выдержки времени;
  3. реле минимального напряжения (для защиты электрооборудования от работы на не номинальном напряжении);
  4. электромагниты отключения;
  5. вспомогательные блок-контакты.

Выключатель маломасляный для наружной установки состоит из трех основных ключевых частей:

  • дугогасительное устройство, которое помещено в фарфоровую оболочку;
  • фарфоровые опорные колонки;
  • основания, то есть рамы.

Изоляционный цилиндр, охватывает дугогасительное устройство чем и выполняет защитную функцию. Главная его защитная цель — это фарфоровая оболочка, чтобы во время большого давления, которые возникают в момент отключения масляника, она попросту не разорвалась.

Эксплуатация масляных выключателей

Принцип работы трехбакового выключателя - фотография 12

Перед началом работы надо выполнить регулировку вхождения свечей (подвижных контактов) в розетки. Это производится путём раскрепления подвижного контакта и фиксирования его на нужном уровне.

Также должна быть оформлена форма протокола испытания масляного выключателя. Испытания масляных выключателей заключается в проверке его повышенным напряжением как в отключенном, так и во включенном состоянии, в проверке всех его цепей защит и сигнализаций. Это должен выполнять специально обученный персонал, чаще всего электротехническая лаборатория, соблюдая все меры безопасности.

После каждого отключения и включения высоковольтных механизмов нужно убедиться:

  1. В наличии и качестве трансформаторного масла в соответствующих пределах, что можно определить по специальному стеклянному стержню с метками;
  2. Контролировать крепление всех элементов привода, его шплинтов и механизмов болтового соединения;
  3. Следить зацелостностью проходных и опорных изоляторов;
  4. Производить чистку блок контактов по необходимости.

Видеоразбор масляного выключателя ВМП-10

Масляные и вакуумные выключатели - фотография 21

Классификация оборудования

Для обеспечения стабильной работы электрооборудования могут использоваться следующие типы масляных выключателей:

  • Система с большой емкостью и маслом в ней - баковые.
  • Использующие диэлектрические элементы и небольшое количество масла - маломасляные.

Схема масляного выключателя имеет специальное устройство для гашения образованной дуги во время разрыва цепи. По принципу действия дугогасительных устройств подобное оборудование делится на следующие группы:

  • С использованием принудительного дутья рабочей среды. Подобное устройство имеет специальный гидравлический механизм для создания давления и подачи масла в месте разрыва цепи.
  • Магнитное гашение в масле проводится при использовании специальных электромагнитах элементов, которые создают поле, перемещающее дугу в узкие каналы для разрыва созданной цепи.
  • Масляный выключатель с автодутьем. Схема масляного выключателя данного типа предусматривает наличие специального элемента в системе, который осуществляет выделение энергии из образованной дуги для передвижения масла или газа в баке.

Маслянные высоковольтные выключатели: достоинства и недостатки - изображение 22

Баковый тип системы

Баковые выключатели имеют большую популярность из-за простоты конструкции. Состоит масляный выключатель из ввода, дугогасительной и системы контактов, которые размещают в баке с маслом. При использовании оборудования в системе с напряжением 3-20 кВт все три контакта (фазы) могут быть расположены в одном баке, при увеличении показателя напряжения до 35 кВ фаза должна быть расположена в отдельном баке. В двух случаях может использоваться система автоматического или дистанционного управления, однако для первого варианта исполнения возможно использование ручного режима, а для второго необходимо наличие автомата повторного включения.

У однобакового типа, когда все три фазы находятся в одной емкости с маслом, используемая рабочая среда проводит изоляцию контакта друг от друга и от корпуса бака, который должен быть заземлен. Масло, кроме этого, служит для гашений образованной дуги и изоляции фаз электроснабжения друг от друга в момент разрыва сети.

Принцип работы однобаковых выключателей

При срабатывании системы сначала происходит разрыв контакта дугогасительной камеры. При разрыве контакта сети с высоким напряжением возникает дуга, которая разлагает масло из-за воздействия высокой температуры. При воздействии дуги на масло происходит образование газового пузыря, в котором и будет находиться сама дуга. Созданный пузырь на 70% состоит из водорода, а этот газ в данном состоянии будет подаваться под давлением. Воздействие водорода и созданного искусственно давления приведет к деионализации образованной дуги во время разрыва контакта. Подобным способом масляный выключатель проводит разрыв цепи.

Принцип работы трехбакового выключателя

Достоинства масляных выключателей - изображение 23

Трехбаковый выключатель имеет несколько иной принцип работы, что связано с его использованием в сети с высоким напряжением. Масляный выключатель, который используется в сети с напряжением выше 35 кВ, в камере гашения дуги имеет специальный механизм, создающий дутье. Используемая дугогасительная система может состоять из нескольких режимов работы. Они позволяют увеличить скорость гашения дуги во время разведения контакта.

Для того чтобы обезопасить этот процесс, передающие электричество элементы помещают в специальный резервуар с маслом, при этом для каждой фазы используется отдельный бак. Также используются различные приводы масляных выключателей, позволяющие подавать рабочую жидкость в выбранном направлении. В системе имеется специальный элемент для контроля размера дуги, который представлен шунтом. После пропадания образованной дуги подача тока прекращается окончательно.

Недостатки масляных выключателей - изображение 24

Достоинства системы

Система гашения дуги данного типа имеет ряд особенностей, из-за которых она используется во многих цепях электроснабжения. К достоинствам системы относится следующее:

  • Высокая эффективность прерывания цепи, что позволяет использовать подобное оборудование в сетях высокого напряжения.
  • Простота конструкции делает ее надежной и ремонтопригодной. Ремонт масляных выключателей должен проводиться исключительно профессионалами, так как подобное оборудование отвечает за выполнение важной команды от автоматической системы управления или оператора. Также это качество обуславливает относительно небольшую стоимость этого типа оборудования.

Недостатки системы

Несмотря на большую популярность этой системы гашения электрической дуги, которая образуется при разрыве контактов, он имеет некоторые недостатки:

  • Использование большого объема масла для обеспечения надежного выполнения поставленных задач.
  • Большие габариты дугогасителя, связанные с необходимостью использования масла в большом количестве.
  • Пожароопасность. Связана с тем, что во время образования дуги температура масла повышается. Если количество рабочей жидкости меньше рекомендуемого уровня, возможно ее закипание и возгорание.

Маломасляный тип оборудования

Изучение масленых выключателей, их конструкции и принцип работы - изображение 25

Выключатель масляный ВМП, или другими словами маломасляный, кроме рабочей жидкости для обеспечения изоляции элементов системы друг от друга, имеет специальные элементы, изготовленные из диэлектрических материалов. В данном случае масло используется только для образования газа. Каждый элемент системы, в котором происходит разрыв цепи, имеет отдельную камеру с дугогасительным устройством. При этом используется специальный привод в системе, который обеспечивает поперечное дутье.

Из-за небольшого количества масла во время выключенного состояния контакты находятся выше уровня используемого в камере масла, что повышает надежность разрыва электроснабжения. Из-за загрязнения рабочей среды она со временем может потерять свои основные диэлектрические свойства. Также при создании подобной системы конструкторы учли то, что со временем образуются продукты разложения. Для них специально создали маслоотделители.

Достоинства и недостатки системы

Масляный выключатель данного типа зачастую используется для обеспечения надежного разрыва сети в цепях электроснабжения небольшой протяженностью и мощностью. К его достоинствам можно отнести следующее:

  • Использование небольшого количества масла.
  • Относительно небольшие габариты и масса конструкции, увеличивающие область ее применения.

Подобные положительные качества позволили использовать систему разрыва сети при обустройстве электроснабжения предприятий, офисов или других промышленных зданий, где имеется сеть с высоким напряжением.

Устройство масляных выключателей - фото 26

Преимущества

  • минимальный объем масла;
  • низкая масса;
  • оптимальность;
  • простота конструкции;
  • независимость от атмосферных явлений.

Недостатки масляных выключателей

  • большая взрыво- и пожароопасность;
  • использование больших объёмов масла и, как следствие, большие размеры;
  • контроль уровня масла;
  • содержание масляного хозяйства.

Масляные выключатели - фото 31

Маслянные высоковольтные выключатели

Для линий с напряжением до 10 кВ наиболее часто применяются маломасляные выключатели. Сейчас они устанавливаются и в высоковольтных наружных установках 110-220 кВ, если обладают достаточной отключающей способностью (серия ВМТ).

Роль изоляции токоведущих частей маломасляных выключателей выполняют твёрдые изоляционные материалы, например, текстолит, керамика, эпоксидные материалы и др.

Благодаря небольшим габаритам и использованию меньшего объёма масла эти выключатели активно заменяют собой баковые.

В сетях с напряжением выше 110 кВ используются 2 или более дугогасительных разрыва. При больших токах подобная конструкция может применяться и в линиях с меньшим напряжением.

Изучение масленых выключателей, их конструкции и принцип работы

Требования, предъявляемые к выключателям:

1) надежное отключение любых токов в пределах номинальных значений;

2) быстродействие при отключении, т.е. гашение дуги в возможно меньший промежуток времени, что вызывается необходимостью сохранения устойчивости параллельной работы станций при КЗ;

3) пригодность для автоматического повторного включения после отключения электрической цепи защитой;

4) взрыво- и пожаробезопасность;

5) удобство обслуживания.

Для оперативного обслуживания надо, чтобы каждый выключатель или его привод имел хорошо видимый и безотказно работающий указатель положения ("Включено", "Отключено").

Если выключатель не имеет открытых контактов и его привод отделен стенкой от выключателя, то указатель должен быть и на выключателе, и на приводе.

Неполадки в работе масляных выключателей и их устранение

Неполадки в работе масляных выключателей приводят к крупным авариям с образованием пожаров в распределительных устройствах.

Частые неполадки:

 - отказы выключателей в отключении токов короткого замыкания;

- неисправности контактных систем, перекрытия элементов внутренней и внешней изоляции;

- поломки изолирующих частей;

- отказы передаточных механизмов и приводов.

Отказ в отключении тока связан несоответствием фактической отключающей способности выключателей условиям их эксплуатации.

Чтобы не допустить этого, надо периодически проверять соответствие параметров выключателей реальным условиям их работы.

На практике не должны создаваться такие схемы работы подстанций, при которых мощность короткого замыкания превышает отключающую способность выключателей.

В аварийных и ремонтных ситуациях при необходимости соединения на параллельную работу двух систем шин и более (например, включением секционных выключателей) эта операция должна сопровождаться проведением мероприятий, приводящих к ограничению токов КЗ.

Неполадки контактных систем: недовключения подвижных контактов, зависания контактов в промежуточном положении, разрушения металлокерамики, поломки розеточных контактов. Это препятствует отключениям и включениям выключателей и приводит к образованию дуги с последующим взрывом выключателя.

Перекрытия изоляции происходят при коммутационных и грозовых перенапряжениях и в результате загрязнения изоляции уносами промышленных предприятий вблизи подстанции.

У выключателей серий ВМГ и ВМП нередки случаи перекрытий опорной изоляции по загрязненной и увлажненной поверхности.

Отказы в работе передаточных и операционных механизмов и приводов происходят в результате поломок отдельных деталей и нарушений регулировки. Это приводит к заеданию валов, застреванию тяг и ненормальной работе контактных систем, что приводит к авариям.

Причины отказа приводов - некачественная регулировка, затирания в механизме расцепления и сердечников электромагнитов, дефекты пружин, нарушения связей между частями механизма привода из-за выпадения осей, пальцев.

 

Характеристики - изображение 45

Техническое обслуживание масляных выключателей

После того как автоматический выключатель несколько раз прервал токи короткого замыкания или несколько раз токи нагрузки, контакты могут сгореть из-за искрения. Кроме того, диэлектрическое масло обугливается вблизи контактов, тем самым теряя часть своей диэлектрической прочности. Это приводит к снижению отключающей способности выключателя.

Поэтому для технического обслуживания масляного выключателя требуется проверка и замена контактов и масла. Рекомендуется проверять автоматический выключатель с периодичностью 3 или 6 месяцев. Согласно ISS 335-1963 масло в хорошем состоянии должно выдерживать 40 кВ в течение одной минуты в стандартной чашке для испытания масла с зазором 4 мм между сферическими электродами.

Проверка масляного выключателя

1. Все токоведущие части и дуговые контакты должны быть проверены.

2. Проверить диэлектрическую прочность, состояние и уровень масла. При необходимости заменить масло

3. Осмотреть изоляцию на предмет повреждений. Очистить поверхность и удалить отложения углерода. 

4. Проверить механизм закрытия, отключения и блокировки.

5. Проверить сигнальные устройства и лампы.

6. Убедиться, что не осталось никаких инструментов, накладки и ограждения резервуара находятся на месте и закреплены, а прокладка резервуара находится в хорошем состоянии.

Силовые масляные выключатели 6-10кВ

Силовой выключатель - защитно-коммутационный аппарат, предназначенный для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах.

Принцип работы масляного выключателя - фотография 70

Рис. 12а. Обозначение МВ на однолинейной схеме.

Маркировка масляных выключателей типа ВМГ-133:

В – выключатель;

М – маломасляный;

Г – горшковый;

133 - серия масляного выключателя;

I – номинальный ток 600А, разрывная мощность 200 тыс. кВА;

II – номинальный ток 600А, разрывная мощность 350 тыс. кВА;

III - номинальный ток 1000А, разрывная мощность 350 тыс. кВА.

Принцип работы масляного выключателя - фото 71

Рис. 10

Выключатели типа ВМГ-133 оснащаются приводами ПРБА, ПС-10

Маркировка масляных выключателей типа ВМГ-10:

В – выключатель;

М – маломасляный;

Г – горшковый;

10 – номинальное напряжение, кВ;

630(1000) – номинальный ток, А;

20 – номинальный ток отключения, А.

Принцип работы масляного выключателя - изображение 72

Рис. 11 Выключатель масляный ВМГ-10

Выключатели типа ВМГ-10 оснащаются приводами ПП-67, ПЭ-11, выключатели типа ВМГП идут в комплекте с пружинными приводами типа ППВ-10 и устанавливаются в ячейках КСО-272 

Маркировка масляных выключателей типа ВПМ-10:

В – выключатель;

П – подвесной;

М – масляный;

10 – номинальное напряжение, кВ;

20 - номинальный ток отключения, А.

630(1000) – номинальный ток, А.

Выключатели типа ВПМ-10 оснащаются приводами ПП-67, ПЭ-11 выключатели типа ВПМП-10 идут в комплекте с пружинными приводами типа ППВ-10 

Маркировка масляных выключателей типа ВМП-10:

В – выключатель;

М – масляный;

П – подвесной;

10 – номинальное напряжение, кВ;

П – со встроенным пружинным приводом;

630(1000)(1600) – номинальный ток, А;

20(31,5) - номинальный ток отключения, А.

Выключатели типа ВМП-10 оснащаются приводами ПП-61(67), ПЭ-11 или ручным приводом типа ПРБА, выключатели типа ВМПП-10 более усовершенствованы и надежны в работе по сравнению с предыдущей серией выключателей ВМП-10П, идут в комплекте с пружинными приводами типа ППО-10 

Принцип работы масляного выключателя - фото 73 Принцип работы масляного выключателя - фотография 74

Рис. 12 Выключатель масляный ВПМ-10 (слева) и ВМП-10 (справа)

Маркировка масляных выключатели типа ВМ (однобаковые):

В – выключатель

М – масляный

14 (16) (22) – серия

Предназначены для установки в распределительных устройствах закрытого типа.

Масляные выключатели типа ВМ-14 и ВМ-16 при однотипности конструктивного исполнения имеют следующие особенности:

- у выключателей типа ВМ-14 приводной механизм расположен над крышкой;

- у выключателей типа ВМ-16 приводной механизм находится внутри бака под крышкой.

Выключатель типа ВМ-22 отличается от выключателей типа ВМ-14(16) другой формой и конструкцией.

Выключатели типа ВМ-14(16)(22) оснащаются приводами типа КАМ и устанавливаются в ячейках типа КСО-2.

Принцип работы масляного выключателя - изображение 75 Принцип работы масляного выключателя - изображение 76

Рис. 12а Масляные выключатели типа ВМ-14(16)(слева) и ВМ-22(справа)

Маркировка выключатель масляный типа ВК-10 (колонковый):

В – выключатель масляный

К – колонковый

10 – номинальное напряжение, кВ

Выключатели типа ВК-10 оснащаются приводами типа ПП-61 

Принцип работы масляного выключателя - изображение 77 Принцип работы масляного выключателя - изображение 78

Рис. 12б Масляный выключатель (колонковый) типа ВК-10

Принцип работы масляного выключателя - фото 79

Рис. 13 Общий вид ячеек КСО 2УМ(з)

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 1222)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты