Масляные выключатели их типы основные характеристики

Масляные выключатели. Выключатели переменного тока выше 1 кВ



Масляные выключатели появились в конце девятнадцатого столетия и приблизительно до 1930г. являлись единственным видом отключающего аппарата в сетях высокого напряжения. Различают масляные выключатели двух видов — баковые и маломасляные. Методы деионизации дугового промежутка в этих выключателях одинаковы. Различие заключается лишь в изоляции контактной системы от заземленного основания и в количестве масла.

Баковые выключатели

В выключателях этого вида дугогасительные устройства полюсов помещены в заземленный бак, заполненный маслом, которое используется в качестве газогенерирующего вещества, а также для изоляции контактной системы от заземленного бака. Ниже в качестве примера приведено описание выключателя типа У-220-40 с номинальным напряжением 220 кВ и номинальным током отключения 40 кА производственного объединения «Урал-электротяжмаш» (рис.1).

Рис.1. Полюс трехбакового масляного выключателя типа У-220-40

Выключатель предназначен для наружной установки. Каждому полюсу соответствует особый бак 1 цилиндрической формы с расширяющейся верхней частью, приспособленной для установки проходных изоляторов 2 и трансформаторов тока 3. Внутренняя поверхность бака выложена изоляционным материалом 4. К нижним фланцам изоляторов прикреплены дугогасительные камеры 5 с шунтирующими резисторами 6.

Подвижные контакты укреплены на траверсе 7, приводимой в движение приводом с помощью изоляционной штанги 8 и системы рычагов 9. В положении «включено» траверса 7 находится в верхнем положении, контакты замкнуты, механизм выключателя заперт. В процессе отключения подвижная система освобождается и под действием отключающих пружин перемещается вниз. Контакты размыкаются и дуга гасится.

Баки залиты маслом. Под крышками остается некоторый объем воздуха («воздушная подушка»), который при сильном газообразовании вытесняется вместе с газами наружу через газоотводную трубу (на рисунке не показана). Слой масла над гасительными камерами должен быть достаточным, чтобы обеспечить надежное охлаждение газов, образующихся в процессе отключения, до соприкосновения их с воздухом под крышкой во избежание воспламенения.

Рис.2. Дугогасительное устройство выключателя У-220-40

Дугогасительное устройство выключателя показано на рис.2. В цилиндре 1 из изоляционного материала укреплены две камеры поперечного масляного дутья (2 и 3), соединенные последовательно. Неподвижные и подвижные контакты этих камер обозначены соответственно 4, 5 и 6, 7.

При включении выключателя подвижная траверса с двумя цилиндрическими контактами (на рисунке не показана) поднимается и входит в соприкосновение с корпусом. При дальнейшем ее движении поднимаются подвижные контакты 5 и 7 и соединяются с неподвижными контактами 4 и 6.

Механизм выключателя запирается.

При отключении выключателя подвижная траверса вместе с контактами 5 и 7 опускается и в разрывах образуются дуги, которые гасятся в соответствующих камерах. Ходу подвижных контактов вниз способствует пружина 8. Шунтирующие резисторы, показанные на рис.1, обеспечивают равномерное распределение напряжения между гасительными устройствами.

Газы, выбрасываемые из гасительных устройств при отключении тока КЗ, сообщают слою масла, находящемуся над ними, большую кинетическую энергию. Масло ударяется в крышку бака. Скорость масла в момент удара достигает 10-20 м/с, а сила, направленная вверх, достигает 150 кН. При последующем падении масла возникает сила, направленная вниз, которая составляет порядка 300 кН. Она воспринимается фундаментом.

Масса выключателя (три полюса) без масла составляет 28т, а масса масла — 27т. Выключатель подлежит установке на бетонном основании высотой 0,5-0,8м над уровнем земли. Незащищенные токоведущие части находятся на недоступной высоте и не представляют опасности для людей, обслуживающих установку. Три полюса управляются общим электромагнитным или пневматическим приводом.

При ремонте выключателя необходимо спустить масло. С этой целью предусматривают соответствующие трубопроводы и емкости. Для доступа к контактной системе в стенках баков предусмотрены лазы достаточного размера, плотно закрывающиеся крышками на болтах.

Баковые масляные выключатели просты в изготовлении. Стоимость их относительно невысока. Наличие встроенных трансформаторов тока является их достоинством.

В связи с усовершенствованием конструкций дугогасительных устройств опасность взрыва и пожара практически исключена. Однако большой объем масла затрудняет доступ к контактной системе и увеличивает время, необходимое для ремонта.

Выключатели аналогичной конструкции (но с меньшими размерами) строят также для номинальных напряжений 110 и 35 кВ.

Маломасляные выключатели

В выключателях этого вида масло служит только газогенерирующим веществом. Для изоляции токоведущих частей используют фарфор, стеклопластик, текстолит и другие изоляционные материалы. Отечественные заводы строят маломасляные выключатели для номинальных напряжений от 6 до 220 кВ для внутренней и наружной установки. Они имеют меньшие размеры и массу по сравнению с баковыми выключателями. Относительно небольшое количество масла облегчает уход и ремонт.

В выключателях для номинальных напряжений до 35 кВ контактная система и дугогасительные устройства заключены в небольшие бачки, изолированные от заземленного основания фарфоровыми изоляторами. Бачки могут быть металлическими (в ранних конструкциях) или из стеклопластика.

Рис.3. Маломасляный выключатель типа ВМП-10

В качестве примера на рис.3 показан весьма распространенный выключатель типа ВМП-10 (выключатель маломасляный подвесной) для номинального напряжения 10 кВ и внутренней установки. Основание выключателя выполнено в виде стальной рамы 1, которая крепится вертикально на стене или каркасе РУ. В раме размещены вал выключателя 2, отключающая пружина и буферное устройство 5.

Время отключения составляет 0,12 с (6 периодов).

Выключатель типа ВМП-35 с номинальным напряжением 35 кВ имеет аналогичную конструкцию. Номинальный ток отключения равен 10 кА.

Рис.4. Контактная система и гасительное устройство
масляного выключателя типа МГ-10

Маломасляные выключатели 10-20 кВ с большой отключающей способностью (до 90 кА) и номинальным током до 11 кА имеют несколько иную конструкцию (рис.4). Они имеют по два металлических бачка на полюс. Контактная система разделена на главные и дугогасительные контакты.

Неподвижные части 1 главных контактов выполнены в виде трехгранных призм и расположены на крышках бачков. Подвижные части 2 (пальцевого типа) прикреплены к контактной траверсе 3. Число пар пальцев определяется номинальным током. Неподвижные части дугогасительных контактов розеточного типа 4 укреплены в днищах бачков.

В положении «включено» (рис.4,а) большая часть тока проходит от зажима 6 по крышке бачка к главным контактам 1, 2, траверсе 3 и далее к зажиму второго бачка. Небольшая часть тока ответвляется от основного пути и проходит по стенкам первого бачка, розеточному контакту 4, подвижному контактному стержню 5 к траверсе и далее аналогично ко второму бачку.

В процессе отключения (рис.4,6) сначала размыкаются главные контакты и весь ток смещается в дугогасительные контакты. При размыкании последних в нижних отсеках бачков зажигаются дуги, угасающие в гасительных камерах по мере продвижения контактных стержней вверх. При включении выключателя сначала замыкаются дугогасительные, а затем главные контакты.

Гасительные камеры состоят из ряда дисков из изоляционного материала, скрепленных шпильками. В дисках имеются вырезы, образующие центральный канал для контактного стержня, а также «карманы» для масла и выхлопные каналы для газов — продуктов разложения масла.

Давление в камерах достигает 8 МПа, что способствует образованию сильного газового дутья, направленного радиально и отчасти вдоль канала дуги. После угасания дуги газы выходят из бачков через маслоотделители и по газоотводным трубам (на рисунке не показаны).

Масляные пары конденсируются, и масло стекает в бачки.

Контактные траверсы с подвижными контактными стержнями в процессе, отключения приводятся в движение мощными отключающими пружинами, которые с помощью изоляционных штанг 7 соединены через передаточный механизм с валом выключателя. Внешний вид выключателя показан на рис.5. Его время отключения составляет 6-7 периодов.

Рис.5. Маломасляный выключатель типа МГГ-10-5000-б3УЗ: 1 — рама с механизмом;2 — опорный изолятор;3 — бачок;4 — главные контакты;

5 — изоляционная тяга

Источник: http://www.gigavat.com/viklyuchateli_maslyanie.php

Масляный выключатель. Типы масляных выключателей

Для автоматизации работы оборудования, которое питается от электричества, используют специальные масляные выключатели.

Масляный выключатель – приспособление, которое проводит включение или выключение отдельных цепей в электрической системе, в ее нормальном режиме работы или при аварийной ситуации, в ручном режиме или от команды автоматической системы. Подобное устройство используется при организации многих сетей электроснабжения.

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.

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.

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.

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.

https://www.youtube.com/watch?v=x4ItI6NlykM

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.

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

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.

К недостаткам можно отнести следующее:

• Для обеспечения надежности работы нужно постоянно контролировать уровень масла и доливать его при необходимости.
• Высокая стоимость оборудования связана с использованием дорогих диэлектрических материалов при его изготовлении.

Тип масляных выключателей выбирается согласно особенностям цепи электроснабжения, в которой они будут использоваться.

Источник: http://fb.ru/article/146983/maslyanyiy-vyiklyuchatel-tipyi-maslyanyih-vyiklyuchateley

Технические характеристики выключателя автоматического — элегазовый, вакуумный, масляный

Если происходит аварийный сбой, или в сети резко падает напряжение, это может привести не только к сбою в работе электроприборов, которыми мы пользуемся, а и к их поломке. На страже от подобных неприятностей используются предохранители.

Существуют их различные типы. В частности, некоторые из них работают на основе плавких предохранителей. Они являются одноразовыми, и в случае, если перегорят, нуждаются в замене. Другой важной их разновидностью являются автоматические выключатели, о которых мы расскажем подробнее.

Они являются предохранителями многоразового использования. Предоставляемая ими защита не ограничивается ситуациями, когда возникает короткое замыкание. Они могут обеспечить также защиту в других потенциально-аварийных ситуациях, например, при резком падении напряжения.

Технические характеристики

При выборе наиболее подходящего типа выключателя, необходимо ориентироваться в их технических характеристиках. Кроме основных принципов их действия (тепловые, электромагнитные и другие), рассматриваются также и другие виды технических характеристик.

Наиболее значимый вид – указание величины той силы тока, при превышении которой они сработают. Несмотря на кажущуюся простоту такого подхода, не следует забывать и об определённых нюансах. Есть ситуации, когда электричество достигает критического значения, но при этом, ситуация не является аварийной.

Это происходит при включении таких электроприборов, при запуске которых проходит пиковое электричество. Может иметь место и противоположная ситуация.

При замыкании несущей и нулевой фаз, отклонение силы тока на первых порах может быть незначительным, скачок при этом может произойти в любой момент.

Поэтому, очень важно учитывать эту характеристику при выборе наиболее подходящего устройства. Она отражена в обозначении типа выключателя в виде латинских букв, стоящих перед цифрами.

Принято различать следующие основные типы таких устройств:

1. Тип MA. В этой схеме отсутствует тепловой расцепитель.
2. Тип A. Это наиболее чувствительный их тип. Тепловой расцепитель реагирует практически сразу даже при относительно небольшом превышении (в 1,3 раза) обычных значений. Применяется для особо чувствительных электроприборов. Часто, применяется для полупроводниковых устройств, так как даже небольшое отклонение может привести к серьёзным последствиям.
3. Тип B. Размыкает цепь при токе от 3 до 5 номиналов. Обычно применяется для жилых помещений. Его нельзя использовать для тех электроприборов, которые имеют большой пусковой ток.
4. Тип C. Срабатывает при силе тока в 5-19 номиналов. Этот тип принято считать универсальным. Он имеет наиболее широкое применение.
5. Тип D. Соответствует силе тока в 10-20 номиналов. Применяются там, где имеют место большие пусковые токи.
6. Тип K. Электромагнитный расцепитель срабатывает при скачке более чем в 18 раз по сравнению с номиналом для постоянного тока, и в 12 раз для переменного тока. При этом, тепловой расцепитель может сработать здесь уже при 1,05-м превышении.
7. Тип Z. Этот тип обычно применяется для полупроводниковых устройств.

Стоит всегда помнить о том, что если автоматический выключатель сработал, не нужно просто сразу включать его. Перед этим, необходимо разобраться в том, какая причина к этому привела и устранить аварийную ситуацию.

Тип выключателя — это важная, но не единственная техническая характеристика.

Перечислим их:

1. Номинальная сила тока. Действие устройства нормируется по отношению к этой величине. Различные выключатели могут быть рассчитаны на различную её величину.
2. Предельная коммутационная способность. Речь здесь идёт о максимальном значении силы тока, при котором устройство сработает, оставшись при этом работоспособным. Промышленность обычно выпускает выключатели, которые рассчитаны на 4500, 6000 или 10000 ампер. Для постоянного или переменного тока, эта величина может отличаться.
3. Класс токоограничения. Речь идёт о времени между началом размыкания и полным отключением. Речь может идти о 1,2 или 3 классе. Время гашения для устройств 3 класса токоограничения составляет за 2,5-6 мс , 2-го класса стоставляет 6-10 мс, для 1 класса — время более 10 мс.
4. Номинальная частота, на которую рассчитан выключатель.
5. Рабочая температура.
6. Степень защиты автоматического выключателя.

Принцип работы

Устройство

Поскольку это устройство срабатывает в случае опасности короткого замыкания, то основанием для его срабатывания принято считать прохождение слишком сильного тока.

Технически, для расцепления электрической цепи принято использовать следующие принципы:

1. Тепловое расцепление.
2. Электромагнитное расцепление.
3. Полупроводниковые расцепители.
4. Механические.

Для теплового расцепления принято использовать двухслойную металлическую пластину. Для этих слоёв используются металлы с различным коэффициентом теплового расширения. При прохождении слишком сильного тока по этой пластине, она начнёт изгибаться в сторону слоя с наименьшим коэффициентом теплового расширения.

Таким образом, в случае аварийной ситуации, произойдёт механическое размыкание электрической цепи. Во втором случае используется соленоид, внутри которого находится металлический стержень. Он прижимается специальной пружиной, которая обеспечивает его контакт.

При прохождении сильного тока по соленоиду, воздействие электромагнитного поля отсоединит стержень, преодолев действие пружины.

Полупроводниковые расцепители работают с использованием специальных реле.

Механические подразумевают ручное отключение.

Другие виды

Кроме использования электрических выключателей, также принято применять и другие их разновидности. Распространёнными являются масляные, вакуумные, воздушные или электрогазовые выключатели. Такое разнообразие в первую очередь обусловлено тем, как именно происходит отключение тока при аварийной ситуации.

Масляные

Осуществляют аварийное гашение тока короткого замыкания путём пропускания через масляный резервуар. Различают баковые и маломасляные (горшковые) выключатели.

Это связано с объёмом используемого масла. Обычно, этот тип устройств применяют на промышленных предприятиях. Достоинства такого метода работы состоят в относительной простоте конструкции, высокая отключающая способность и малая зависимость от атмосферных явлений.

Однако,у этого типа устройств имеется и ряд недостатков. У них большие габариты, что обуславливается использованием масляных контейнеров. Также, имеет место и повышенная пожароопасность. Для обеспечения их работы, на предприятии должна работать специальная служба.

Вакуумные

Их основное конструкционное отличие состоит в использовании вакуума для гашения сильного аварийного электрического тока.

Этот способ работы является достаточно эффективным. Работа переключателя основана на использовании электромагнитов, которые в аварийной ситуации переключают контакты соответствующим образом. Иногда их действие дублируется при помощи использования механических пружин.

Вакуумные выключатели имеют определённые достоинства:

1. Простота и надёжность конструкции.
2. Высокая устойчивость при коммутации.
3. Относительно небольшие эксплуатационные расходы.

Однако, эти свойства компенсируются достаточно небольшой отключающей способностью.

Воздушные

Работают на несколько ином принципе. Здесь аварийное выключение происходит в два этапа. Сначала срабатывают небольшие дополнительные переключатели, и только после этого размыкаются основные контакты.

Вследствие двухступенчатости процесса, электрическая дуга возникает между дополнительными контактами, не задевая основные. Таким образом, в процессе эксплуатации тратятся относительно дешёвые переключатели, а основные при этом остаются неповреждёнными.

Элегазовый

Использует особый «электрический газ» для гашения аварийного электричества. Его химический состав подобран таким образом, что он является инертным химически, безвредным и малоактивным.

Его достоинства заключаются в том, что он не требует ухода, не портится со временем и не оказывает разрушающего влияния на детали конструкции. Кроме этого, нужно заметить, что эта разновидность автоматических выключателей является относительно недорогой.

Среди недостатков нужно отметить, что к качеству такого газа предъявляются достаточно высокие требования. Также, нужно помнить, что для обслуживания такой конструкции требуется специальная аппаратура.

Различные задачи, решаемые выключателями

Автоматические выключатели используются для:

1. Выключения при превышении напряжения.
2. При минимальном напряжении.
3. При нулевом токе.
4. При минимальном токе.
5. При обратном токе.

Соответствующий тип устройства выбирается в соответствии с конкретной задачей, которую нужно выполнить.

Источник: https://househill.ru/kommunikacii/electrika/vykluchateli/avtomaticheskie-i-ih-vidi.html