Техническое описание высоковольтных выключателей ВМП-10. Маркировка высоковольтных выключателей

Масляные выключатели. Принцип действия и устройство

Масляный выключатель предназначен для включения и отключения силовых электрических цепей в рабочем режиме (под нагрузкой), перегрузках, а также в случаях коротких замыканий на линии.

Масляные выключатели могут включаться и отключаться как вручную, так и в автоматическом режиме под управлением аппаратов защиты и управления.

Главным элементом масляного выключателя является контактная система, погруженная в трансформаторное масло, в которой происходит гашение электрической дуги, образующейся при разрыве цепи высокого напряжения.

Исследования показали, что в момент расхождения контактов между ними образуется электрическая дуга, которая держится несколько периодов. По мере увеличения расстояния между контактами дуга гаснет, а протекание тока в цепи прекращается. Физическая сущность данного явления заключается в следующем. При исчезновении тока магнитная энергия, запасенная в выключаемой цепи, превращается в электростатическую. Это можно выразить формулой баланса энергии:

formula-balansa-energii-v-maslyanom-vyklyuchatele

Где L – индуктивность, а С – емкость коммутируемой цепи.

Отсюда можно выразить:

napryazhenie-v-cepi-pri-otklyuchenii-nagruzki

Отношение volnovoe-soprotiivlenie-linii называют волновым сопротивлением, оно составляет для воздушных линий 400 – 500 Ом, а для кабельных линий 30 – 50 Ом.

Если отключение происходит в момент прохождения тока через максимум, то напряжение в цепи может повыситься во много раз по сравнению с номинальным. Особенно это опасно для изоляции электроустановки в случае отключения токов короткого замыкания. Но если процесс отключения происходит в момент прохождения тока через ноль, то величина напряжения оказывается небольшой и не поддерживает процесс горения электрической дуги. Именно в этот момент масляный выключатель и должен обеспечить окончательный разрыв электрической дуги.

Процесс выключения тока в масле происходит при интенсивном образовании в области дуги паров масла, так как температура во время процесса отключения может достигать порядка 6000 0С.

При достижении определенного расстояния между размыкающимися контактами, в момент прохождения тока через нулевое значение, напряжение снижается и оказывается недостаточным для пробоя газового промежутка между контактами, электрическая дуга разрывается и процесс отключения заканчивается. Также быстрому гашению электрической дуги способствует высокое давление газов, выделяющихся вследствие частичного разложения масла в области образования дуги.

Если величина тока не зависит от конструкции масляного выключателя, то напряжение на дуге и время ее разрыва зависит не только от параметров электрической цепи, но и от конструкции выключателя.

Таким образом, гашение электрической дуги в масляных выключателях основано на быстром расхождении контактов и интенсивном охлаждении электрической дуги.

Кроме того, в некоторых конструкциях выключателей применяют расщепление электрической дуги на ряд параллельных дуг меньшего сечения и разделение электрической дуги на ряд коротких дуг.

Быстрое расхождение контактов масляного выключателя достигается путем применения специальных пружин.

Усиленное охлаждение электрической дуги достигается за счет высокой теплопроводности газов, образующихся при разложении масла, а также газового дутья, направленного вдоль или поперек дуги в зависимости от типа и конструкции масляного выключателя.

Высоковольтные выключатели подразделяют на масляные и воздушные. Масляные выключатели бывают баковые с большим объемом масла и горшковые с малым объемом масла. В баковых выключателях контакты всех трех фаз погружены в один закрытый бак, заполненный минеральным маслом.

В горшковых выключателях на каждой фазе имеется отдельный стальной цилиндр, заполненный маслом, в котором происходит разрыв контактов и гашение электрической дуги.

На рисунке ниже показано устройство многообъемного масляного выключателя типа ВМБ-10 на 10 кВ и 600 А, состоящего из следующий деталей:

maslyanyj-vyklyuchatel-vmb-10

Круглый бак со сферическим днищем 1. Бак внутри изолируется электрокартоном. Перегородки между фазами также выполняются из картона. Неподвижные медные контакты 2 выполнены в виде массивных колодок, к которым присоединены концы токоведущих стержней проходных изоляторов 3. Сферические подвижные контакты 4 привернуты к медной шине, прикрепленной к стальной траверсе 5. Надежный контакт при включении создается при помощи стальных пружин 6. Бак заполняется трансформаторным маслом.

Довольно распространенным в сетях 6 – 10 кВ малообъемным масляным выключателем горшкового типа является ВМГ-133, показанного на рисунке ниже:

maslyanyj-vyklyuchatel-vmg-133

Этот выключатель выполняется на номинальный ток до 1000 А и характерен, как и все другие малообъемные выключатели, весьма незначительным объемом масла (примерно 10 кг против 180 кг, заполняющих, например, бак масляного выключателя ВМ-22, который снят с производства, но кое-где его все же можно встретить). Это делает их непожаро- и невзрывоопасными и позволяет их устанавливать в открытых камерах распределительных устройств высокого напряжения.

Масляный выключатель ВМГ-133 имеет следующее устройство: на сварной раме 1 укреплено шесть опорных изоляторов 2 (по два изолятора на фазу). На изоляторах подвешены три стальных бачка 3, в которых размещается контактная система.

Контактная система состоит из розеточного неподвижного контакта, находящегося на дне цилиндра, токоведущего подвижного контакта стержня, контактной колодки в месте выхода токоведущего стержня и гибкой токоведущей связи для соединения с выводами. Розеточный контакт состоит из шести сегментов, сжимаемых к центру пружинами, что обеспечивает надежный контакт с токоведущими стержнями.

На двух чугунных подшипниках в верхней части расположен вал 4 с приваренными к нему рычагами 5 для привода. При включении выключателя вал поворачивается на угол 540. К коротким плечам крайних рычагов вала прикреплены отключающие пружины 6, работающие на сжатие при отключении. С механизмом выключателя привод соединен валом 7.

Внутри стальных цилиндров выключателя помещаются бакелитовые изоляционные цилиндры. Дуга гасится в выключателе ВМГ-133 в специальной дугогасительной камере, находящейся в цилиндре в месте разрыва контактов. Камера изготавливается из гетинакса или фибры.

Дугогасительные камеры набираются из изоляционных перегородок, образующих три поперечные дутьевых щели, соединенные отдельными выходами с верхней частью цилиндра. При отключении под нагрузкой, под действием электрической дуги часть масла испаряется, при этом давление в нижней части цилиндра быстро растет, пары масла устремляются в дутьевые щели и создает поперечное дутье, способствующее быстрой деионизации и гашению дуги.

В рассматриваемом выключателе масло уже не служит для изоляции токоведущих частей между фазами и от земли, а предназначено лишь для гашения электрической дуги и изоляции промежутка между разомкнутыми контактами данной фазы.

К той же группе, что и описанный ВМГ-133, относится и выключатель ВМП-10 (рисунок ниже), имеющий меньшие габариты и вес: maslyanyj-vyklyuchatel-vmp-10

Небольшой обзор устройства и принципа действия ВМПП-10:

Вес масла в нем составляет 4,5 кг. Выключатели ВМП-10 устанавливаются в комплектных ячейках типа КСО, а ВМП-10К – в малогабаритных комплексных распределительных устройствах с выкатными тележками типа КРУ.

Выключатель ВМП-10К имеет меньшую ширину, чем ВМП-10, что достигается сближением полюсов и установкой между ними изоляционных перегородок.

При использовании малообъемных выключателей значительно снижается стоимость распределительного устройства, повышается возможность индустриализации монтажа за счет применения комплектных ячеек с установленными в них горшковыми выключателями и прочим высоковольтным оборудованием.

Основные технические данные некоторых выключателей приведены в таблице ниже:

osnovnye-dannye-nekotoryx-vyklyuchatelej-napryazheniem-6-kv-10-kv

elenergi.ru

Схемы управления и сигнализации высоковольтных выключателей

Общие сведения.Для включения и отключения цепей переменного тока высокого напряжения под нагрузкой и при КЗ применяются высоковольтные выключатели. (масляные, воздушные, вакуумные и элегазовые).

Операция включения высоковольтного выключателя, удержание его во включенном положении и отключение выполняется при помощи специального механизма, называемого приводом. Привод должен обеспечить не только ручное или дистанционное отключение выключателя, но и автоматическое - при срабатывании релейной защиты.

В зависимости от способа выполнения операции включения различают несколько разновидностей приводов: ручные, пружинные, электромагнитные, электродвигательные и др.

Выключатели с ручным приводом включаются за счет мускульной силы человека, а в пружинных – энергия предварительно сжатых (или растянутых) пружин. Включение электромагнитных приводов производится за счет мощных электромагнитов включения. Выключатели с двигательным приводом включаются с помощью электродвигателя.

Включение высоковольтных выключателей производится действием привода при подаче соответствующей команды от ключа (кнопки) управления, от устройств автоматики или по каналам телемеханики. Команда на включение большинства типов выключателей подается непосредственно на электромагнит включения.

Для отключения выключателей в качестве отключающего элемента используются электромагниты отключения, освобождающие в приводе удерживающее приспособление, а отключение высоковольтных выключателей происходит под действием предварительно сжатых (при операции включения) пружин.

Управление высоковольтными выключателями. Рассмотрим принципы работы и примеры выполнения схем управления и сигнализации высоковольтных выключателей различных типов.

Существует два вида управления выключателями: местное и дистанционное. Под местным управлением понимается управление выключателем с помощью командных аппаратов, расположенных на его приводе или в непосредственной близости от него.

Дистанционное управление высоковольтными выключателями осуществляется со щита управления путем подачи на схему управления команд «Включить» или «Отключить» при помощи ключа (кнопки) управления. Щит управления может быть удален от управляемых выключателей на значительное расстояние.

Контроль за положением включателя осуществляется при помощи контрольных ламп или светодиодов. Включенному положению выключателя соответствует свечение красной сигнальной лампы, отключенному – зеленой.

Дистанционное управление выключателями может осуществляться на значительном расстоянии с рабочего места диспетчера по каналам связи через аппаратуру телемеханики или посредством локальной сети микропроцессорных устройств РЗА.

Схема управления высоковольтного выключателя включает в себя командный аппарат (ключ управления или кнопки), реле и вспомогательное оборудование, встроенное в привод формирования управляющих воздействий для него и для контроля его состояния (электромагниты включения и отключения, блок-контакты), провода и контрольные кабели.

Принципы построения схем управления и сигнализации выключателей определяется типом применяемых выключателей и их приводов, родом оперативного тока (постоянный или переменный).

Схемы управления высоковольтными выключателями должны отвечать следующим общим требованиям:

· После завершения операции включения или отключения выполняется автоматический съем управляющего импульса, поскольку электромагниты и контакторы не рассчитаны на длительное прохождение токов.

· Обеспечивается блокировка от многократных включений и отключений выключателя (блокировка от «прыгания») при включении на КЗ.

· Для предотвращения неполного завершения или срыва операции предусматривается подхват командных импульсов.

· Цепи управления и сигнализации имеют защиту от КЗ предохранителями или автоматическими выключателями. Предусматривается контроль исправности цепей управления и сигнализации.

· Предусматривается непрерывный автоматический контроль исправности цепей включения и отключения выключателя, поскольку обрыв цепи может привести к отказу в срабатывании устройств релейной защиты и автоматики.

· Обеспечивается возможность не только дистанционного управления или по каналам телемеханики (ключами или кнопками), но и автоматического управления (релейной защитой, АПВ, АВР и др.).

· Выполняется сигнализация положения выключателя, поскольку с места управления не видно положения выключателя.

Принципы выполнения схем управления высоковольтными выключателями, а так же назначение основных ее элементов, показаны на примере схем выполненных на постоянном оперативном токе. На рис. 5.2 - 5.6 приведены элементы схем управления и сигнализации как с новыми, так и со старыми (в скобках) позиционными обозначениями.

Включение выключателя (рис.5.2) осуществляется подачей команды «Включить» при помощи ключа управления SA (КУ) на исполнительный орган – электромагнит (соленоид) включения YAC (ЭВ). Параллельно ключу управления подключены так же контакты AKS реле автоматического повторного включения (АПВ). Цепи электромагнитов управления привода выключателя должны автоматически размыкаться после завершения операции включения или отключения.

Время, необходимое для включения выключателя составляет доли секунды и поэтому соленоид включения рассчитан на кратковременную работу. Для ограничения длительности протекания тока по катушке электромагнита включения в ее цепь включаются блок-контакты выключателя QF (В), замкнутые в отключенном положении выключателя и разрывающие цепь после завершения операции включения. Во избежание пригорания контактов ключа управления или контактов реле, блок-контакты регулируются таким образом, чтобы они размыкались первыми.

Рис.5.2 Цепи включения выключателя.

Для сигнализации отключенного положения выключателя и контроля исправности цепи включения выключателя может быть использована сигнальная лампа HL (ЛЗ) зеленого цвета, включенная параллельно контактам ключа управления. Для защиты от ложного включения выключателя при КЗ в самой лампе (например, при ее перегорании) последовательно с ней устанавливается добавочное сопротивление.

В общем случае для сигнализации отключенного положения выключателя и контроля исправности цепи включения выключателя используется реле положения «Отключено» KQT1(РПО)

Пример цепи отключения выключателя приведен на рис.5.3. Команда на отключение выключателя от ключа управления SA (КУ) подается на электромагнит отключения YAT (ЭО). Параллельно контактам ключа управления подключены замыкающиеся контакты (РЗ) выходных реле релейной защиты, действующей на отключение выключателя.

Для ограничения длительности протекания тока по катушке электромагнита отключения, в ее цепь включаются блок-контакты выключателя QF (В), замкнутые во включенном положении выключателя, и разрывающие ее цепь после завершения операции отключения.

Для сигнализации включенного положения выключателя и контроля исправности цепи отключения выключателя, аналогично рассмотренной выше цепи включения, могут быть использованы сигнальная лампа HL (ЛК) красного цвета, или реле положения «Включено» KQC1 (РПВ), включенные параллельно контактам ключа управления.

Импульс на включение выключателя может длительное время сохраняться из-за приваривания выходных контактов AKS реле АПВ из-за задержки подаваемой команды на включение оператором и по другим причинам. В таком случае при отсутствии специальной блокировки включение выключателя на устойчивое КЗ приводит к его «прыганию»: выключатель будет отключаться действием релейной защиты и вновь включаться на КЗ до тех пор, пока не будет снята команда на включение. Это может привести к повреждению выключателя и к развитию аварии.

Рис.5.3. Схема блокировки от «прыгания» с применением специального реле блокировки от многократных включений.

Блокировка от прыгания выполняется с использованием специального двухобмоточного реле. Схема блокировки от «прыгания» выключателя со специальным двухобмоточным промежуточным реле KBS1 (РБМ), приведенная на рис.5.3. Для пружинных приводов в цепь электромагнита включения введен дополнительный блок-контакт SQ (КГП), который замыкается при заведенных пружинах и готовности привода к включению.

Для предотвращения многократных включений выключателя на устойчивое КЗ используется специальное промежуточное реле РБМ, например, типа РП-232 имеющее две обмотки: последовательную (токовую) рабочую и удерживающую параллельную (обмотку напряжения). При отключении выключателя, реле KBS1(РБМ) срабатывает при прохождении тока по катушке электромагнита отключения выключателя, самоудерживается через контакт KBS1.3 до отключения выключателя. И если к моменту отключения выключателя команда на включение еще сохранилась, реле KBS1(РБМ) удерживается в сработанном положении через контакт KBS1.1 (РБМ) до снятия команды на включение выключателя. При этом, размыкающий контакт KBS1.2 (РБМ) разрывает цепь электромагнита включения, блокируя включение выключателя.

Включающие электромагниты высоковольтных выключателей с электромагнитным приводом потребляют значительный ток, достигающий сотен ампер. Так как контакты ключа управления и промежуточных реле рассчитаны на замыкание цепей с током не превышающим 10-15А,и цепи электромагнита включения отделены от остальных цепей управления и команда включения подается через промежуточный контактор, коммутирующий цепь электромагнита (соленоида) включения. Пример схемы силовых цепей соленоида включения приведен на рис. 5.6.

Силовые шинки питания электромагнитов включения (+EY, -EY) обычно выполняются по схеме разомкнутого кольца, позволяющей выполнять их секционирование, выделять и резервировать поврежденный участок.

Рис. 5.6. Схема силовых цепей электромагнита включения выключателя.

Электромагнит включения выключателя подключается к шинкам питания через автоматический выключатель или предохранители, служащие для защиты силовых цепей от КЗ и для защиты электромагнитов от длительного протекания тока при неисправности привода.

Коммутация цепей электромагнита осуществляется контактами контактора KM1 (КП), оснащенными дугогасящими камерами. Катушка контактора включается в схему управления выключателя (рис.5.6) вместо электромагнита включения YAC (ЭВ).

5.4.Управление и сигнализация вакуумных выключателей.Наибольшее распространение в сетях получили вакуумные выключатели: серии ВВ/TEL-10, производства фирмы «Таврида Электрик»; серий ВР и ВБЗП-35 (ВБЗЕ-35), производства ОАО РЗВА; серии ВВВ-10 (РЗВА) и их дальнейшей модификации ВВЕЛ-10, а также других серий.

Для включения выключателя BB/TEL на параллельно соединенные катушки электромагнитных приводов фаз выключателя подается импульс тока от предварительно заряженных конденсаторов. При этом замыкается силовая цепь в вакуумных камерах и сжимаются отключающие пружины.

Удержание деталей выключателя во включенном положении осуществляется за счет «магнитной защелки» - остаточного магнетизма стальных подвижных и неподвижных полюсов электромагнитов. Отключение выключателя BB/TEL производится путем подачи на полюсные электромагниты размагничивающего импульса обратной полярности.

Для формирования управляющих импульсов вакуумного выключателя BB/TEL служат специальные электронные блоки, использующие энергию предварительно заряженных конденсаторов.

Вследствие практически полного отсутствия в приводе BB/TEL-10 механики, выключатели очень надежны и долговечны, и практически, не нуждаются в обслуживании на протяжении всего срока эксплуатации. Коммутационный ресурс выключателя при максимальном токе отключения составляет 1 млн. циклов включить-отключить.

Для управления (включения и отключения) вакуумными выключателями BB/TEL-10, а также для сопряжения с устройствами релейной защиты и автоматики используются специальные привода - электронные блоки управления BU/TEL, подающие на электромагниты привода управляющие импульсы от предварительно заряженных батарей конденсаторов. Блоки управления имеют малое энергопотребление от цепей оперативного тока и могут работать в широком диапазоне питающего напряжения. В качестве блок-контактов выключателя BB/TEL-10 используются герметические магнитоуправляемые контакты – герконы.

Выключатели BB/TEL-10 отличаются малым весом и габаритами, позволяющими легко и просто монтировать его в ячейки КРУ и КСО любых типов.

Включить выключатель BB/TEL-10 вручную при отсутствии напряжения оперативного тока невозможно. Для включения его, в таком случае, предусмотрен вспомогательный вход по питанию для подключения аккумуляторной батареи напряжением 12 В.

Предусматривается только ручное отключение выключателя при помощи кнопки аварийного отключения, которая воздействует на якоря электромагнитов и механически разрывает магнитную систему.

При применении BB/TEL-10 на переменном оперативном токе, предусматривается его отключение от цепей трансформаторов тока присоединения.

Для управления выключателями BB/TEL-10 применяются блоки BU/TEL-05A, BU/TEL-10 и BU/TEL-12. Выбор типа блока управления зависит от рода оперативного напряжения (постоянное, переменное, выпрямленное), его источников, типа и объема устройств РЗА и др. параметров. Блок BU/TEL-12 выполнен на микропроцессорной базе.

В настоящее время для комплектации BB/TEL-10 наиболее широкое распространение получили блоки управления типа BU/TEL-05A, используемые только в комплекте с блоком питания BP/TEL-02A. Так как блок питания BP/TEL-02A имеет гальваническую связь входных и выходных цепей, применение блоков BU/TEL-05A и BP/TEL-02A на постоянном и выпрямленном оперативном токе не рекомендуется. Для гальванической развязки цепей при использовании этих блоков на переменном оперативном токе используется разделительный трансформатор 220/220В, входящий в комплект поставки.

На рис.5.12 приведен пример выполнения схемы управления, автоматики и защиты вакуумного выключателя BB/TEL-10 на переменном оперативном токе с использованием блока управления BU/TEL-05A и блока питания BP/TEL-02A. Защита и автоматика выключателя выполнена на базе микропроцессорного устройства УЗА-10А.2.

Питание схемы управления вакуумного выключателя BB/TEL-10 и устройства УЗА-10А.2 осуществляется от шинок переменного оперативного тока EC1(1ШУ) и EC2 (2ШУ) через автоматический выключатель SF1. Кроме того, цепи защиты УЗА-10 и отключения BB/TEL-10 могут питаться только от цепей трансформаторов тока защищаемого присоединения (рис.5.12).

Блок питания BP/TEL-02A содержит импульсный преобразователь, от которого заряжается до напряжения 230 В встроенная в блок конденсаторная батарея емкостью 5000 мкф. Энергия предварительно заряженных конденсаторов используется для включения и отключения выключателя. Необходимо учитывать, что при разряженных конденсаторах, через блок BP/TEL-02A в момент включения напряжения питания кратковременно протекает ток до 2А.

Для управления выключателем при отсутствии напряжения оперативного тока, предусматривается возможность питания блока BP/TEL-02A от постороннего источника – аккумулятора напряжением 12 В.

Напряжение от заряженных конденсаторов блока питания BP/TEL-02A подается на электронный блок управления BU/TEL-220-05A , служащий для формирования управляющих импульсов полюсных электромагнитов выключателя (L1, L2, L3). Управление выключателем осуществляется контактами ключа (кнопок) управления (SB1- «Включить», SB2 - «Отключить»), или контактами устройства УЗА-10 (RL1- «Включить», RL2- «Отключить»).

Рис.5.12 Схема цепей управления и автоматики и защиты вакуумного выключателя BB/TEL-10 на переменном оперативном токе с блоками BU/TEL-220-05A и BP/TEL-220-02A и микропроцессорным устройством УЗА-10А.2.

Для включения выключателя необходимо замкнуть выводы 7 («ВО») и 8 («Вкл.») блока BU/TEL-220-05A. Для отключения выключателя необходимо замкнуть выводы 7 («ВО») и 9 («Откл.») блока BU/TEL-05A. Входы управления блока BU/TEL-220-05A имеют входное сопротивление около 15 кОм. Поэтому, во избежание наводок, цепи управления должны быть возможно короче, не более 15м.

Предусматривается электрическая (контакты QS специального блокиратора, входящего в комплект поставки) и механическая блокировка включения выключателя BB/TEL-10 при операциях с выкатной тележкой (разъединителями). Цепь БК1 – БК2, разрешающая операцию включения, контролирует отключенное положение выключателя – контакт Q13 выключателя и отключенную блокировку – контакт QS блокиратора.

Оперативное включение выключателя осуществляется при помощи кнопки SB1 «Включить». В цепь включения выключателя введены так же контакты выходного реле устройства УЗА-10А.2 - RL2, которые служат для включения выключателя по АПВ, ЧАПВ, или по сети передачи информации. Устройство УЗА-10 имеет внутренний пуск АПВ по факту работы защиты. Накладка Н1 «АПВ» служит для запрета включения по АПВ, ЧАПВ и по сети передачи информации.

Оперативное отключение выключателя осуществляется при помощи кнопки SB2 «Отключить». В цепь отключения выключателя введены так же контакты выходного реле устройства УЗА-10А.2 - RL1, которые служат для отключения выключателя от защиты, по АЧР или по сети передачи информации.

Напряжение переменного оперативного тока подается на дискретные входы DL1 и DL2 устройства УЗА–10 через блок-контакты выключателя Q (замыкающиеся и размыкающиеся), служащие для контроля положения выключателя. Дискретный вход DL1 используется для ускорения МТЗ после АПВ. Дискретный вход DL2 используется для контроля отключенного положения выключателя. При наличии напряжения на этом входе светится светодиод 6 на корпусе УЗА-10.

Напряжение на дискретный вход DL3, служащий для реализации функций АЧР и ЧАПВ, подается от шинок АЧР. Напряжение на дискретный вход DL5, служащий для отключения выключателя от внешнего сигнала, подается через контакты защиты от дуговых замыканий в камере КРУ. Наличие сигнала на этом входе индицируется светодиодом на лицевой панели УЗА-10.

Два независимых контакта выходного реле RL3, служащего для реализации логической защиты шин, используются для блокировки ТО ввода (шинки EBLZ1 и EBLZ 2) и СВ(шинки EBLZ 5и EBLZ 6).

Второй независимый контакт выходного реле RL1, подключенный к шинке аварийной звуковой сигнализации EHA (ШЗА) через указательное реле КН1, используется для сигнализации аварийного отключения выключателя.

Рис.5.13. Схема токовых цепей защиты и управления BB/TEL-10.

Контакт выходного реле RL5 устройства УЗА-10, и контакт блока питания BP/TEL-220-02A, используемые для сигнализации об их неисправности, через указательное реле КН2 подключены к шинке предупредительной звуковой сигнализации EHP (ШЗА).

Схема токовых цепей защиты и управления выключателя приведена на рис.5.13. Трансформаторы тока ТА фаз А и С присоединения соединены в схему неполной звезды. На ток фаз А и С включены токовые входы устройства УЗА-10 и блока управления BU/TEL-220-02А. Токовые входы УЗА-10 служат для контроля тока защищаемого присоединения. Кроме того, от цепей трансформаторов тока осуществляется питание защиты при отсутствии напряжения переменного оперативного тока. Для отключения выключателя в этом случае, используются токовые входы блока управления, обеспечивающие его отключение при токе более 3А.

При «холодном» (после длительного отсутствия напряжения оперативного тока) включении на КЗ, УЗА-10А.2 действует на отключение выключателя с задержкой не более 0,2 с, необходимых для подготовки устройства к работе. Таким образом, обеспечивается надежная работа устройств защиты и автоматики выключателя во всех режимах.

Выключатели (Часть 2)

Для выключателей, произведенных как на европейских предприятиях, так и на российских используется в основном единая маркировка. При этом применяют следующие символы:

AX – ток люминесцентных ламп, Ампер. Допускается обозначать буквой «X»;

А – ток других источников света, Ампер;

V – номинальное напряжение, Вольт. Если выключатель произведен только для поставок внутри РФ, то допускается обозначать буквой «В»;

~ – переменный ток;

N – обозначение зажима для подключения нулевого рабочего проводника;

L – обозначение зажимов для подключения фазных проводников;

– зажим для подключения нулевого защитного проводника;

| – положение исполнительного элемента выключателя «Включено;

0 – положение исполнительного элемента выключателя «Выключено;

m – выключатель с минимальным зазором. Зазор между разомкнутыми контактами от 1,2 до 3 миллиметров;

µ – выключатель с микрозазором. Между разомкнутыми контактами зазор менее 1,2 миллиметра.

Например, записи на корпусе выключателя 10 АХ 250 V ~ или 10X/250 V~ обозначают, что данный выключатель способен работать в сети напряжением до 250 В переменного тока и допускает коммутацию токов до 10А для включения осветительных приборов, включая светильники с люминесцентными лампами. Может быть и сокращенная запись 10X/250 ~, в которой отсутствует символ «V».

Часть обозначений, включая схему контактов, может быть отображена только в сопроводительной документации или на упаковке. Для примера на Рис. 2.1 показаны выключатели со снятыми рамкой и клавишами, где хорошо видны маркировочные надписи.

Маркировка выключателей

Рис. 2.1 Маркировка выключателей

Здесь хорошо видна запись 10 АХ 250 V ~, позволяющая использовать выключатель до токов 10 А переменного тока для управления люминесцентными светильниками. Светильники с лампами накаливания также могут управляться этими выключателями, так как их коэффициент мощности близок к 1 и они в гораздо меньшей степени способны вызвать обгорание контактов. Также видны: производитель, логотип «Ростест», схематичное изображение выключателей и другие обозначения.

На Рис. 2.2 показан выключатель с записью 10 Х/250 ~, которая свидетельствует о токе люминесцентных ламп до 10 А переменного тока при напряжении до 250 В.

Маркировка тока выключателей

Рис. 2.2 Маркировка тока выключателей

На Рис. 2.3 показана альтернативная запись допустимых коммутируемых токов поворотного выключателя ПВП14-27 в зависимости от напряжения: 40 А при напряжениях не выше 220 В и 25 А при напряжении 380 В. Здесь также видны положения выключателя «Включено» - I и «Выключено» - 0.

Маркировка поворотного выключателя

Рис. 2.3 Маркировка поворотного выключателя

Названия выключателей и переключателей, установленные нормативными документами, в повседневной жизни часто искажают. Даже в торговых предприятиях, торгующих материалами для электромонтажа, часто выключателям и переключателям приписывают весьма странные названия. Например, переключатели называют перекидными выключателями. При покупке выключателей, и особенно переключателей, если есть сомнения в правильности сделанного выбора, необходимо спрашивать копию сопроводительной документации, которая содержит гораздо больше информации, чем может быть нанесено на корпусе выключателя. Такая документация может быть приложена только к партии выключателей, поэтому ее имеют возможность получать только покупатели большого количества однотипной продукции.

electromontaj-proekt.ru

Техническое описание высоковольтных выключателей ВМП-10

1.1 Общие сведения

Высоковольтные выключатели служат для отключения и включения электрических цепей под нагрузкой, а также отключения токов к. з. и выпускаются для наружной и внутренней установки на различные номинальные токи и напряжения. В зависимости от среды, в которой осуществляется процесс гашения электрической дуги, выключатели разделяют на жидкостные, газовые и вакуумные. Из жидкостных наиболее распространены масляные выключатели, а из газовых — воздушные. Вакуумные выключатели будут использоваться в новой серии КРУ. Масляные выключатели бывают многообъемные и малообъемные. В многообъемных все токоведущие части, кроме выводов, помещены в бак, заполненный минеральным (трансформаторным) маслом, которое служит для гашения дуга и изоляции токоведущих частей. На напряжение до 10 кВ включительно изготовляют однобаковые выключатели (все три фазы размещены в одном баке), а на напряжение 35 кВ и выше — трехбаковые (каждая фаза размещена в отдельном баке). В простейших выключателях использован способ гашения дуги при ее свободном горении в масле. Процесс гашения дуги при отключении тока нагрузки или к. з. происходит следующим образом. Электрическая дуга, обладая высокой температурой, разлагает и превращает окружающий ее слой масла в газ, давление которого достигает 0,5—1 МПа. Отдавая теплоту на испарение и разложение масла, ствол дуги интенсивно охлаждается. Охлаждение дуги, циркуляция масла, возникающая в зоне ее горения, и повышенное давление газа способствуют деионизации и гашению дуги. Для удаления газа и снижения давления внутри бака выключателя предусматривается газоотвод. Многообъемные выключатели в РУ на напряжение до 10 кВ из-за возможности их разрушения (взрыва), сопровождаемого выбросом большого количества масла, и необходимости специальных помещений (камер) для установки применяют редко. Такие выключатели, снабженные дугогасительными камерами, широко применяются в открытых РУ на напряжение 35 кВ и выше. В малообъемных выключателях на каждый полюс имеется отдельный бачок, в котором размещены контакты и дугогасительная камера. Так как бачки установлены на изоляторах, масло служит только для гашения дуги. Малообъемные масляные выключатели используются преимущественно в электроустановках напряжением до 10 кВ. Из-за малого объема масла и применения специальных дугогасительных камер они не могут быть повреждены при отключении токов к. з. вследствие взрыва и поэтому могут устанавливаться в любом помещении, без специальных камер и в ячейках КРУ.

1.2 Технические характеристики

Предназначены для коммутации цепей номинальным напряжением 10 кВ трехфазного переменного тока промышленной частоты в нормальном режиме работы установки, а также для автоматического отключения этих цепей при токах короткого замыкания и перегрузках. Используются для комплектации шкафов КРУ и КСО в электроустановках общепромышленного назначения. По роду установки выключатели разделяются на две группы: – для обычных распределительных устройств (например, ячеек типа КСО) – для комплектных распределительных устройств (КРУ) с ячейками выкатного типа. В этом случае к обозначению типа выключателя добавляется буква 'К'. Технические характеристики представлены в таблице 1.

Структура условного обозначения: – В выключатель – М маломаслянный – П подвесное исполнение полюсов – Номинальное напряжение, кВ – номинальный ток, А – номинальный ток, отключения, кА – К для КРУ

Таблица 1 – Технические характеристики

Параметр	Значение
Напряжение, кВ
номинальное	10
наибольшее	11,5
Номинальный ток, А	630
Предельный ток отключения, кА	20
Предельный сквозной ток, кА
амплитуда	52
эффективное значение периодической составляющей	20
Ток термической устойчивости, 4-х секций	20
Ток включения, кА, амплитуда	52
эффективное значение периодической составляющей	20
Собственное время отключения выключателя с приводом, в секундах	0,1
Собственное время включения выключателя с приводом, в секундах	0,3
Время отключения до погасания дуги, в секундах	0,12
Масса выключателя без масла, кг	137

Применяются приводы электромагнитные постоянного тока типа ПЭ11 или пружинные приводы типа ПП67 (для ВПМ10), привод пружинный типа ППВ10 (для ВПМП 10).

1.3 Устройство и принцип действия ВМП-10

Малообъемный масляный подвесной выключатель ВМП-10 показан на рисунке 1, а. На лицевой стороне стальной рамы 1 установлены фарфоровые изоляторы 5, на которых подвешены полюса 6 выключателя. Главный вал 4 связан с подвижными контактами через тяги 3, выполненные из влагостойкого изоляционного материала, и рычаг 9. Внутри рамы размещена отключающая пружина 2. Полюс выключателя (рисунок 1, б) с выводами 18 и 22 состоит из прочного влагостойкого изоляционного цилиндра 21, на концах которого имеются металлические фланцы 11 и 20.

Рисунок 1 – Масляный выключатель ВМП-10: а — общий вид, б — полюс На верхнем фланце 11 укреплен корпус 24 из алюминиевого сплава с расположенными внутри него выпрямляющим механизмом 8, стержневым контактом 12, роликовым токосъемом 10 в направляющих 23 и маслоотделителем 25. Корпус закрывается крышкой 26, в которую ввинчена пробка 7 маслоналивного отверстия. Нижний фланец 20 закрывается крышкой 15, на которой расположен розеточный контакт 19. В крышку ввинчена пробка 17 маслосливного отверстия 16. Внутри цилиндра над розеточным контактом установлена дугогасительная камера 13 поперечного дутья. Цилиндр снабжен указателем уровня масла 14. Дугогасительная камера состоит из пакета изоляционных пластин, стянутых изоляционными шпильками. В нижней части камеры расположены один над другим поперечные дутьевые каналы, а в верхней — масляные «карманы». Поперечные дутьевые каналы имеют раздельные выходы, направленные кверху. Дуга при больших значениях отключаемого тока гасится дутьем в поперечных каналах, а при малых (если не будет погашена в каналах) — с помощью дутья в масляных карманах.

diplomka.net

Выбор и проверка высоковольтных выключателей

Методика расчёта.• Выключатели ВН выбираются по напряжению, току, категории размещения, конструктивному выполнению и коммутационной способности.

Должны быть выполнены условия

(17.1)

(17.2)

где - номинальное напряжение выключателя, кВ;

- номинальное напряжение установки, кВ;

- номинальный ток выключателя, А;

- номинальный ток установки, А.

• Выключатели ВН выбираются:

а) на отключающую способность.

Должны быть выполнены условия

(17.3)

где и - номинальное и расчётное значения токов отключения, кА;

, - номинальная и расчётная полные мощности отключения, МВА.

= (17.4)

= (17.5)

= , (17.6)

где - трёхфазный ток КЗ в момент отключения выключателя, действующее значение в установившемся режиме, кА;

б) на динамическую стойкость.

Должно быть выполнено условие

(17.7)

где - амплитуда предельного сквозного ударного тока КЗ выключателя, кА;

- амплитуда ударного тока электроустановки, кА,

= ; (17.8)

в) на термическую стойкость.

Должно быть выполнено условие

; (17.9)

(17.10)

где , - токи термической стойкости каталожный и расчётный, кА;

- приведенное время действия КЗ, если отключение произойдёт в зоне переходного процесса, с. Приближённо ; - время действия КЗ фактическое, с.,

= + , (17.11)

где - время срабатывания релейной защиты, с;

- собственное время отключения выключателя, с.

Примечание.Величина определяется при расчёте конкретной РЗ.

Величина для быстродействующих выключателей 0,1 с, а для небыстродействующих 0,1 с.

Время одного периода при частоте 50 Гц составляет 0,02 с. Время действия КЗ ( ) для сетей 10 кВ составляет 1…3 с, значит, самое быстрое отключение произойдёт через 50 периодов, что соответствует зоне давно установившегося КЗ (через 8…10 периодов).

Каталожными данными являются: , , , , , .

Структура условного обозначения силового выключателя

Рисунок 11.1 - Условные буквенно-цифровые обозначения силового выключателя ВН:

1 - Одна буква. В - выключатель.

2 - Одна или две буквы. Конструктивное выполнение: В - вакуумный, М - масляный,

К - колонковый, Э – электромагнитное гашение дуги, ЭМ- электромагнитный, ММ – маломасляный.

3 – Привод: - П - пружинный; Э – электромагнитный; ПЭ - пружинный и электромагнитный.

4 – Номинальное напряжение, кВ.

5 – Номинальный ток отключения (термической стойкости), кА.

Примечание.У некоторых типов он указан на 7 месте.

6 - Номинальный ток выключателя.

7 – Климатическое исполнение выключателя.

8 – Категория размещения.

Например:

В - Выключатель.

В – Вакуумный.

Э – Электромагнитный привод.

10 - = 10 кВ.

20 - = = 20 кА.

630 - Номинальный ток = 630 А.

У – Умеренный климат.

3 – Внутренней установки.

В - Выключатель.

Э – электромагнитный.

10 - = 10 кВ.

1250 - = 1250 А.

20 - = = 20 кА.

У – Умеренный климат.

3 – Внутренней установки.

Таблица 17.1 - Технические данные выключателей ВН на 10 кВ

Тип	Конструк-тивное ис-полнение	, А	Предельные	, с	, кА	, с
, кА г'ск, кА	, кА

ВВЭ-10-20/630 УЗ -20/1000 -20/1600 -31,5/630 -31,5/1000 -31,5/1600 -31,5/2000 -31,5/3150	Вакуумные			31,5		31,5	0,055
ВЭ-10-1250-20УЗ -1600- -2500- -3600- -1250-31,5УЗ -1600- -2500- -3600-	С электро-магнитным гашением дуги	1250 1600 2500 3600 1250 1600		31,5		31,5	0,06
для КРУ	2500 3600
ВЭМ-10Э-1000-20УЗ -1250-	Электро-магнитный						0,05
ВММ-10-400-10У2 -10-400-10 У1	Маломасля-ный						0,1
ВМПЭ-10-630-20 У2 -10-630-31,5 У2	Масляный		52 80	31,5		20 31,5	0,25 0,5

Пример

Дано:

= 10 кВ

= 23,1 А

= 10 Ом

= 1,2 Ом

= 1 с

Таблица 17.1 - Технические данные выключателей ВН на 10 кВ (Продолжение)

Тип	Конструк-тивное ис-полнение	, А	Предельные	, с	, кА	, с
, кА г'ск, кА	, кА

ВК-10-630-20 У2 -1000- -1600- -630-31,5 У2 -1000- -1600-	Колонковый масляный		52 80	20 31,5		20 31,5	0,05
ВКЭ-10-20/630УЗ -20/1000 -20/1600 -31,5/630 -31,5/1000 -31,5/1600				31,5		31,5	0,07

Требуется:

• выбрать выключатель ВН, масляный;

• выполнить проверки;

• заполнить ведомость выключателя.

Решение:

1. Составляется «Ведомость выключателя ВН» (таблица 11.2). Заносятся известные данные.

По справочным данным таблицы 11.1 согласно условиям выбирается выключатель ВММ-10-400-10 У1.

= 10 кВ;

= 400 А;

= 10 кА;

= 25 кА;

= 4 с;

= 0,1 с.

Необходимые данные заносятся в «Ведомость».

2. Определяются расчётные данные и заносятся в «Ведомость».

• Ток КЗ на ВН

кА;

Zк = Ом;

= = 0,8 кА;

Ку = 1; = 0,57 кА.

• Отключающая способность

= = 0,57 кА;

= =

= = =

Ток термической стойкости

Таблица 17.2 - Ведомость выключателя ВН

Таким образом, условия выбора выполнены.

Ответ: Для ТП выбраны 2 х ВММ-10-400-10У1.

ЗАНЯТИЕ 18

Выбор разъединителей

Разъединителипредназначены для включения и отключения электрических цепей напряжением выше 1000 В без нагрузки и для создания в них видимого разрыва. Однако в отдельных случаях разрешают отключать разъединителем

электрические цепи при протекании в них токов, значение и характер которых регламентированы ПТЭ.

При выборе разъединителей необходимо выполнение условий:

1. Номинальное напряжение разъединителя должно соответствовать номинальному напряжению высоковольтной сети.

2.Наибольший длительный ток нагрузки потребителя не должен превышать номинальное значение длительного тока разъединителя.

3. Ударный ток КЗ в месте установки разъединителя не должен превышать допустимую амплитуду ударного тока КЗ разъединителя.

4. Ток термической стойкости Iт в течение времени tT, гарантированный заводом-изготовителем, и ток КЗ IКЗ, протекающий через разъединитель в течение времени tKЗ, должны быть связаны соотношением

ЗАНЯТИЕ 19

Выбор высоковольтных выключателей — Мегаобучалка

При выборе выключателя его паспортные характеристики сравнивают с расчетными условиями работы на подстанции. Условия выбора высоковольтных выключателей приведены в табл. 13.

Таблица 13 - Условия выбора выключателей

Характеристика условий выбора выключателей	Формула
По месту установки (наружная, внутренняя)	-
По номинальному напряжению	Uн ≥ Uр
По номинальному длительному току	Iн ≥ I р.max
По отключающей способности	Iн.откл ≥ I к
По электродинамической стойкости	iпр.с ≥ i у
По термической стойкости	Iт 2tт ≥ Вк

В таблице 13 приняты обозначения:

Uн - номинальное напряжение выключателя, кВ;

Uр - рабочее напряжение РУ, кВ;

Iн - номинальный ток выключателя, А;

I р.max - максимальный рабочий ток присоединения, где устанавливают выключатель, А;

Iн.откл - номинальный ток отключения выключателя по каталогу, кА;

I к - максимальный ток к.з., который предстоит отключать выключателю по расчету, кА;

iпр.с - амплитудное значение предельного сквозного тока к.з. по каталогу, кА;

i у - ударный ток к.з. по расчету, кА;

Iт - предельный ток термической стойкости по каталогу, кА;

tт - время прохождения тока термической стойкости по каталогу, с.

В курсовом проекте результаты выбора и проверки высоковольтных выключателей необходимо свети в таблицу следующей формы:

Наименование присоединений	Тип выключателя	Тип привода	Соотношение паспортных и расчетных данных
Uн /Uр кВ	Iн/I р.max, А	Iн.откл /I к, кА	iпр.с /i у, кА	Iт 2tт /Вк кА2 с
…

Типы и электрические характеристики высоковольтных выключателей приведены в Приложении 3.

Выбор разъединителей.

При выборе разъединителей по конструкции следует учитывать место расположения (внутреннее или наружное), количество и расположение заземляющих ножей.

Условия выбора разъединителей приведены в табл. 14.

Таблица 14 - Условия выбора разъединителей

Характеристика условий выбора разъединителей	Формула
По конструкции	-
По номинальному напряжению	Uн ≥ Uр
По номинальному току	Iн ≥ I р.max
По электродинамической стойкости	iпр.с ≥ i у
По термической стойкости	Iт 2tт ≥ Вк

Обозначения в табл. 14 аналогичны соответствующим величинам в табл. 13.

Типы и электрические характеристики разъединителей приведены в Приложении 4.

В курсовом проекте результаты выбора и проверки разъединителей необходимо свести в таблицу следующей формы:

Наименование присоединений	Тип аппарата	Тип привода	Соотношение паспортных и расчетных данных
Uн /Uр кВ	Iн/I р.max, А	iпр.с /i у, кА	Iт 2tт /Вк кА2 с
…

Выбор измерительных трансформаторов тока (ТТ).

Условия выбора ТТ приведены в табл.15.

Таблица 15 - Условия выбора трансформаторов тока

Характеристика условий выбора трансформаторов тока	Формула
По конструкции (опорные или проходные, внутренней или наружной установки)	-
По номинальному напряжению	Uн ≥ Uр
По номинальному току	I1н ≥ I р.max
По электродинамической стойкости (отдельно стоящие ТТ, кроме шинных)	√2I1н Кд ≥ i у
По термической стойкости (отдельно стоящие ТТ)	(I1н Кт )2 tт ≥ Вк

В таблице 15 приняты обозначения:

I р.max - максимальный рабочий ток присоединения, где устанавливают ТТ, А;

I1н - номинальный ток первичной обмотки ТТ, А; его значение должно быть как можно ближе к значению I р.max, так как недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешности измерения;

Кд - кратность электродинамической стойкости по каталогу;

i у - ударный ток к.з. в месте установки ТТ, кА;

Кт - кратность термической стойкости по каталогу;

tт - время термической стойкости по каталогу, с;

Вк - тепловой импульс тока к.з. в месте установки ТТ по расчету, кА2 с .

При выборе ТТ, помимо условий, указанных в табл. 15, необходимо учитывать его назначение – для присоединения каких видов защиты и измерительных приборов предназначен ТТ.

В курсовом проекте проверка ТТ по классу точности не выполняется.

Типы и электрические характеристики ТТ приведены в Приложении 5.

В курсовом проекте результаты выбора и проверки ТТ необходимо свести в таблицу следующей формы:

Наименование присоединений	Тип трансформатора	Соотношение паспортных и расчетных данных	Коэффициенты стойкости/ допустимое время	Проверка на стойкость
Uн /Uр кВ	I1н/I р.max, А	Кт /tт -/с	Кд	Термическую	Динамическую
(I1н Кт )2 tт ≥ ≥Вк, кА2 с	√2I1н Кд ≥ i у кА
…

Выбор измерительных трансформаторов напряжения (ТН).

Конструкция и схема соединения обмоток должны соответствовать назначению трансформатора, которые могут быть одно- или трехфазными. Трехфазные применяют при напряжении 10 кВ, а однофазные – при любых напряжениях. При необходимости обеспечить контроль изоляции электроустановки применяют трехобмоточные трансформаторы.

ТН выбирают по номинальному напряжению по условию: Uн ≥ Uр.

В курсовом проекте проверка ТН по классу точности не выполняется. Могут применяться ТН следующих типов: НКФ-110, НОЛ-110, ЗНОМ-35, ЗНОЛ-35, НТМИ-10, ЗНОЛ-10.

megaobuchalka.ru