Элегазовые выключатели

Введение

На сегодняшний день, использование элегаза в качестве дугогасящей среды, более эффективной по сравнению со сжатым воздухом и маслом, является наиболее перспективным и быстроразвивающимся направлением развития выключателей переменного тока высокого и сверхвысокого напряжения. Основные достоинства элегазового оборудования определяются уникальными физико-химическими свойствами элегаза. При правильной эксплуатации элегаз не стареет и не требует такого тщательного ухода за собой, как масло.

Элегазовому оборудованию также присущи: компактность; большие межревизионные сроки, вплоть до отсутствия эксплуатационного обслуживания в течение всего срока службы; широкий диапазон номинальных напряжений (6-1150 кВ); пожаробезопасность и повышенная безопасность обслуживания.

Элегазовые выключатели начали усиленно разрабатываться с 1980 г. и имеют большие перспективы при напряжениях 110…1150 кВ и токах отключения до 80 кА. В технически развитых странах элегазовые выключатели высокого и сверхвысокого напряжения (110-1150 кВ) практически вытеснили все другие типы аппаратов. Также ведущие зарубежные фирмы практически полностью перешли на выпуск комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией (КРУЭ) и элегазовых выключателей для открытых распределительных устройств на классы напряжения 110 кВ и выше.

Конструкция элегазового выключателя

По конструкции различают колонковые и баковые выключатели. Колонковые ни внешне, ни по размерам принципиально не отличаются от маломасляных, кроме того, что в современных элегазовых выключателях 220 кВ только один разрыв на фазу. Баковые элегазовые выключатели имеют гораздо меньшие габариты по сравнению с масляными, имеют один общий привод на три полюса, встроенные трансформаторы тока.

В элегазовых выключателях применяются различные способы гашения дуги в зависимости от номинального напряжения, номинального тока отключения и эксплуатационных особенностей в месте установки. В элегазовых дугогасительных устройств в отличие от воздушных дугогасительных устройств при гашении дуги прохождение газа через сопло происходит не в атмосферу, а в замкнутый объем камеры, заполненный элегазом при относительно небольшом избыточном давлении. По способу гашения дуги в элегазе различаются следующие элегазовые выключатели:

• автокомпрессионные с дутьем в элегазе, создаваемым посредством компрессионного устройства (элегазовые выключатели с одной ступенью давления);
• в которых гашение дуги в дугогасительных устройствах обеспечивается вращением её по кольцевым контактам под действием поперечного магнитного поля, создаваемого отключаемым током (элегазовые выключатели с электромагнитным дутьем);
• с дугогасительным устройством продольного дутья, в котором предварительно сжатый газ поступает из резервуара с относительно высоким давлением элегаза (элегазовые выключатели с двумя ступенями давления);
• с дугогасительным устройством продольного дутья, в котором повышение давления элегаза происходит за счет разогрева газовой среды дугой отключения в специальной камере (элегазовые выключатели с автогенерирующим дутьем).

Привод выключателя

Приводы выключателей обеспечивают управление выключателем — включение, удержание во включенном положении и отключение. Вал привода соединяют с валом выключателя системой рычагов и тяг. Привод выключателя должен обеспечивать необходимую надежность и быстроту работы, а при электрическом управлении — наименьшее потребление электроэнергии.

В элегазовых выключателях применяют два типа приводов:

• пружинный привод, управляющим органом которого является кинематическая система рычагов, кулачков и валов;
• пружинно-гидравлический привод, управляющим органом которого является гидросистема.

Требования к автоматическим выключателям специального исполнения

Работа в тропическом климате

Автоматические выключатели и дополнительные элементы климатического исполнения Т, ТВ, ТС (тропического, тропического влажного и тропического сухого) испытываются в соответствии со стандартом ИЭК 60068-2-30 путём выполнения 2 рабочих циклов при 55 °C. Конструктивно пригодность выключателей для эксплуатации в жарком и влажном климате обеспечивается благодаря:

• литому изолирующему корпусу, изготовленному из синтетических смол, армированных стекловолокном;
• антикоррозионной обработке основных металлических частей;
• оцинковыванию Fe/Zn 12 (ISO 2081) с защитным слоем, не содержащим шестивалентного хрома, с такой же коррозионной стойкостью согласно требованиям стандарта ISO 4520, класс 2c;
• применению специальной защиты от конденсатообразования для электронных расцепителей и соответствующих аксессуаров.

Устойчивость к ударному воздействию и вибрации (морское исполнение)

Автоматические выключатели климатического исполнения М выдерживают влияние вибраций, вызванных механическими или электромагнитными воздействиями, величина которых регламентируется стандартом ИЭК 60068-2-6, а также техническими условиями следующих организаций:

• RINA;
• Det Norske Veritas;
• Bureau Veritas;
• Регистр Ллойда;
• Germanischer Lloyd;
• Nippon Kaiji Kyokai;
• Korean Register of Shipping;
• ABS;
• Российский морской регистр судоходства.

Согласно стандарту ИЭК 60068-2-27, автоматические выключатели также испытываются на стойкость к ударным воздействиям до 12 g в течение 11 мс.

Автоматические выключатели с защитой по току в нейтрали

Исполнение автоматических выключателей с защитой по току нейтрали используется в особых случаях, когда присутствие третьей гармоники на отдельных фазах может привести к очень высокому току в нейтрали. Среди обычных областей применения: установки с нагрузками, имеющими высокие гармонические искажения (тиристорные преобразователи, компьютеры и электронные устройства в целом), системы освещения с большим количеством флуоресцентных ламп, системы с инверторами и выпрямителями, системы бесперебойного электроснабжения (UPS), а также системы для регулирования скорости электродвигателей.

Что представляют собой выключатели и для чего они нужны?

Назначение любого выключателя — замыкать или размыкать электросеть.

Ярким конкретным примером служит применение электрических приборов в быту. В любом частном доме и в каждой городской квартире в обязательном порядке существует электрический щиток, предназначенный для подвода электроэнергии от главной электромагистрали (к частному дому — от ближайшего столба электропередач, к городской квартире — от распределительного щитка на лестничной площадке).

На этом распределительном щитке располагается электросчетчик для подсчета потребляемой энергии, устройство защитного отключения (УЗО), автоматические выключатели и предохранители.

И вот с этого-то щитка (столба электропередач) и берут питание и частный дом и городская квартира через выключатели и розетки. Через выключатели в помещение идет осветительная энергия, через розетки — энергия силового характера (телевизор, утюг, стиральная машина и т.д.). Если в качестве эксперимента быстро и резко выдернуть вилку из розетки, то можно заметить мелькнувшую голубую искру — это и есть электрическая дуга, возникшая от разъединения контакта, которую успешно гасит выключатель, расположенный в щитке на лестничной площадке (на столбе электропередач).

Но электрическая дуга возникает не только от разъединения контакта, но и в аварийной ситуации от короткого замыкания, когда оголенный провод фазы случайно соприкасается с оголенным проводом ноля, и здесь от короткого замыкания может произойти взрыв (в зависимости от напряжения и силы тока), либо в помещении возникнет пожар. И чтобы избежать столь неприятных и опасных для жизни последствий и применяются дугогасительные выключатели.

До недавнего времени в энергетике использовались масляные выключатели, принцип работы которых основывался на том, что они при помощи минерального масла, специально залитого в определенную емкость, гасят электрическую дугу, возникающую вследствие разрыва контакта электроцепи, либо вследствие короткого замыкания. Опасность возникающей электрической дуги чрезвычайно велика, сила тока может вызвать взрыв и, как следствие, может повлечь за собой большие разрушения и человеческие жертвы.

Принцип работы вакуумного выключателя основывается на том, что здесь в качестве гашения опасной электрической дуги является не минеральное масло, а вакуум — безвоздушное пространство, в котором гашение электродуги происходит как при постоянном токе, так и при переменном. Устойчивая электрическая прочность вакуума мгновенно гасит дугу при первом же прохождении тока (фазы) через ноль.

Самые первые шаги для разработки подобных выключателей начали предприниматься еще в 1930 году, но, не имея поддержки государства в плане бюджета, их производство ограничивалось единичными экземплярами в узком кругу потребителей. И потребовалось еще более двух десятков лет исследовательских работ и научных экспериментов, прежде чем была доказана крайняя необходимость применения в промышленности и в быту вакуумных выключателей, после чего началось серийное производство по выпуску данных устройств.

Принцип действия

Основная особенность этого выключателя это надёжная изоляция каждой из фаз с высоким напряжением, которое считается от 1000 Вольт, за счёт применения специального диэлектрического вещества элегаза. Что же это такое? Элегаз — это электротехнический газ, представляющий собой смесь химических элементов, а точнее, шестифтористую серу (шестифтор).

При обычной рабочей температуре он представляет собой газ:

1. без цвета;
2. без запаха;
3. не поддающийся горению;
4. не меняющий свои свойства и структуру со временем;
5. химически не активен, а также не агрессивен к металлу;
6. распадающийся при возникновении электрической дуги, и быстро восстанавливающийся при её исчезновении.

Высокая электрическая прочность обусловлена особенностью газа захватывать электроны, поэтому даже небольшие расстояния между силовыми контактами дают отличный разрыв электрической цепи, а значит и отключения данного участка от высокого напряжения.

Принцип работы самого механизма разрыва довольно прост. После поступления сигнала на привод, который работает за счёт пружинно-гидравлического механизма, контактная подвижная часть увеличивает расстояние между замкнутыми ранее элементами, возникает, естественно, электрическая дуга которая в среде такого газа быстро тухнет.

Выдержка

Процесс отключения может характеризоваться наличием выдержки или ее отсутствием. Разновидность выключателя, в частности скорость его реагирования, зависит от временного интервала, в течение которого происходит превышение существующего значения и расхождение контактов. Так, приобрели распространение быстродействующие, селективные и стандартные выключатели. У двух последних вариантов отсутствует возможность токоограничения. В селективных устройствах защита сетей производится при помощи установленных выключателей, имеющих различную скорость срабатывания: минимальное значение имеет потребитель, постепенно к источнику питания данный параметр увеличивается.

Конструктивные особенности и виды выключателей

По конструктивным особенностям элегазовые выключатели делятся на:

Колонковые. Они не отличаются от масляных не по размерам ни по внешним признакам, однако, имеют только один разрыв на фазу.

Баковые. Имеют значительно меньшие размеры, один общий привод на все три полюса, а также встроенные внутрь устройства трансформаторы тока.

Все данные элегазовые выключатели также можно разделить по способу гашения электрической дуги, возникающей при разрыве цепи. Этот способ зависит от следующих факторов:

1. Номинального напряжения аппарата;
2. Номинального тока отключения;
3. Особенностей мест установки и эксплуатации.

Для гашения дуги используются следующие способы гашения дуги:

1. Автокомпрессионные с дутьём в элегазе. Имеют одну степень давления, которое создаётся компрессорным механизмом;
2. С электромагнитным дутьём. Гашение дуги выполняется вращением её по кольцевым контактам под воздействием поперечного магнитного поля, которое создано самим током отключения;
3. Двухступенчатое давление. В них сжатый предварительно газ поступает из специальной ёмкости где он находится под относительно высоким давлением. Имеет две ступени давления;
4. Автоматически генерирующимся дутьём. Как и предыдущий вариант имеет продольное дутьё, но теперь повышение давление газа происходит непосредственно за счёт разогрева самой электрической дугой.

Привод данного выключателя должен надёжно удерживать контакты во включенном положении, а также в случае получения сигнала на отключение выполнить его. Вал выключателя и вал самого привода соединяются между собой посредством целой системы рычагов и тяг. Оттого как эта связка работает, зависит надёжность, а также быстрота срабатывания.

Здесь могут применяться два типа приводов:

• Пружинный. Управляется он за счёт кинематической системы кулачков, валов, а также рычагов;
• Пружинно-гидравлический, управляется системой, основанной на работе гидравлического механизма.

Правила обслуживания элегазового выключателя

Обслуживание элегазовых выключателей регламентируется Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) 1.8.21.

При подключении системы следует проверить присутствие в баке минимального давления — без этого прибор сломается. Во избежание предупреждений конструкцией предусмотрена сигнализация, предупреждающая о критическом значении давления. Имеется также манометр для визуального контроля.

Шкаф привода содержит не позволяющие возникнуть конденсату на ответственных механизмах нагревательные элементы. Оператор ЭВ обязан следить за постоянной работой нагревателей и не допускать их выключения.

При осмотре ЭВ следует:

• проконтролировать состояние внешней защиты;
• убрать загрязнения при их наличии;
• устранить повреждения;
• выяснить и устранить причину нагрева контактов при наличии такового;
• если обнаружены посторонние шумы и треск — выявить их источник;
• проверить целостность металлической опорной рамы, поскольку она одновременно и часть контура заземления;
• снять показания манометра и сверить их с указанными производителем паспортными данными;
• проверить, исправны ли приборы управления и контроля, отремонтировать или заменить вышедшее из строя

При падении давления газа его запасы в камере пополняется.

Плюсы вакуумного переключателя

Вакуумные переключатели имеют некоторые преимущества:

1. Элементарная конструкция. Агрегат не имеет дополнительных устройств, усложняющих устройство.
2. Надежность в использовании. Поломка такого электрооборудования практически исключена.
3. Быстродействующий прибор.
4. Высокая скорость восстановления прочности между контактами.
5. Для их работы не требуются масла или другие горючие вещества.

Кроме этого отмечают ряд дополнительных плюсов:

• устройство не имеет больших весовых и габаритных характеристик;
• бесшумность при использовании; невысокая стоимость.

К тому же производители гарантируют небольшие расходы на эксплуатацию и ремонт.

Проблемы, связанные с элегазовыми выключателями

С элегазовыми выключателями связывают следующие проблемы:

Гексафторид серы является газом, вызывающим «парниковый эффект»

SF6 являет собой наибольшую угрозу  из тех веществ, воздействие которых на окружающую среду оценила Межправительственная Комиссия по контролю за изменением климата,  как газ, способный привести к парниковому эффекту. Его способствование глобальному потеплению  в  23 900 больше, чем у CO2. Согласно Киотскому протоколу SF6 классифицирован как газ ограниченного применения.

Токсичные газы низшего порядка

Когда электрическая дуга создаётся в  среде с небольшим количеством  SF6, образуются газы низшего порядка. Некоторые из этих побочных продуктов токсичны и могут вызвать болезненное раздражение глаз и дыхательной системы. 

Замещение кислорода

SF6 тяжелее воздуха, поэтому необходимо соблюдать осторожность при входе в низко расположенные замкнутые помещения, в которых может скопиться этот газ, во избежание риска реакции замещения кислорода

2.3. Маломасляные выключатели

Маломасляные выключатели (горшковые) получили широкое распространение в закрытых (ЗРУ) и открытых (ОРУ) распределительных устройствах всех напряжений.
Масло в этих выключателях в основном служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами. Изоляция токоведущих частей друг от друга и от заземленных конструкций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами. Контакты выключателей для внутренней установки находятся в стальном бачке (горшке), отсюда сохранилось название выключателей «горшковые». Маломасляные выключатели напряжением 35 кВ и выше имеют фарфоровый корпус. Самое широкое применение имеют выключатели 6—10 кВ подвесного типа (рис. 6, а, б). В этих выключателях корпус крепится на фарфоровых изоляторах к общей раме для всех трех полюсов. В каждом полюсе предусмотрен один разрыв контактов и дугогасительная камера.
По типу, показанному на рис. 6, а, изготовляют выключатели ВМГ-10 (выключатель масляный горшковый) и ВПМ-10, а ранее изготовились выключатели ВМГ-133.
По конструктивной схеме, приведенной на рис. 6,б, изготовляются выключатели серии ВМП (выключатель маломасляный подвесной). При больших номинальных токах обойтись одной парой контактов (которые выполняют роль рабочих и дугогасительных) трудно, поэтому предусматривают рабочие контакты снаружи выключателя, а дугогасительные внутри металлического бачка (рис. 6, в). При больших отключаемых токах на каждый полюс имеются два дугогасительных разрыва (рис. 6, г). По такой схеме выполняются выключатели серий МГГ и МГ на напряжение до 20 кВ включительно. Массивные внешние рабочие контакты 4 позволяют рассчитать выключатель на большие номинальные токи (до 12000 А).

Рис. 6. Конструктивные схемы маломасляных выключателей:
1-подвижный контакт; 2 — дугогасительная камера; 3 — неподвижный контакт;
4 — рабочие контакты

Специально для КРУ выдвижного исполнения разработаны и изготовляются колонковые маломасляные выключатели серии ВК по схеме рис. 6, д. Для установок 35 кВ и выше корпус колонковых выключателей фарфовый, заполненный маслом (рис. 6,е). В выключателях 35, 110 кВ предусмотрен один разрыв на фазу, при больших напряжениях — два и более разрывов.
Выключатели серии ВМП широко применяются в закрытых и комплектных распределительных устройствах 6 — 10 кВ. Выключатели для КРУ имеют встроенный пружинный или электромагнитный привод (типы ВМПП и ВМПЭ), Выключатели этих серий рассчитаны на номинальные токи 630 — 3150 А и токи отключения 20 и 31,5 кА.
Внутреннее устройство полюса для выключателей всей серии одинаково. Количество масла в выключателях на токи (630 – 1600)А 5,5 кг, в выключателях на 3150 А  8 кг.
Конструкция маломасляных выключателей 35 кВ и выше продолжает совершенствоваться с целью увеличения номинальных токов и отключающей способности. В мировой практике маломасляные выключатели изготовляются на напряжения до 420 кВ,Достоинствами маломасляных выключателей являются небольшое количество масла, относительно малая масса, более удобный, чем у баковых выключателей, доступ к дугогасительным контактам, возможность создания серии выключателей на разное напряжение с применением унифицированных узлов.Недостатки маломасляных выключателей: взрыво- и пожароопасность, хотя и значительно меньшая, чем у баковых выключателей; невозможность осуществления быстродействующего АПВ; необходимость периодического контроля, доливки, относительно частой замены масла в дугогасительных бачках; трудность установки встроенных трансформаторов тока;
относительно малая отключающая способность.
Область применения маломасляных выключателей — закрытые распределительные устройства электростанций и подстанций 6, 10, 20, 35 и 110 кВ, комплектные распределительные устройства 6, 10 и 35 кВ и открытые распределительные устройства 35, 110 и 220 кВ.

Магнитный расщепитель

Механизм действия магнитного устройства приводится в действие подвижным сердечником. Расщепитель данного вида является соленоидом, через обмотку которого проходит ток, идущий через выключатель, при превышении номинального значения сердечник начинает втягиваться. Магнитный вид обладает свойством моментального срабатывания, чем не может похвастаться тепловой, но реакция происходит только в случае существенного превышения установленного порога. Используется несколько разновидностей, которые обладают различной степенью чувствительности.

В процессе расщепления возникает вероятность появления электрической дуги. Для предотвращения этого рядом с контактами размещается дугогасительная решетка, а сами элементы выполняются в особой форме.

Дополнительная защита

Для предотвращения повреждения устройств, вызванного скачками напряжения, используется сетевая защита от пиков напряжения. Возможно два варианта монтажа таких аппаратов: на специальную рейку в электрическом шкафу при использовании для группы энергопотребителей или локально у определенного прибора.

Такие приспособления позволяют производить фильтрацию аварийных скачков напряжения во внешней сети и блокировать высокомощные потоки. Несмотря на то что до энергопотребителей пики напряжения не доходят, течение тока остается на прежнем уровне. Новейшие электронные схемы обеспечивают продолжительный период работы и быструю скорость срабатывания. Защита сети за счет электронных процессоров реагирует на превышение параметров в тысячные доли секунды.

Структура условного обозначения

Ниже на рисунке приведена структура обозначений электрических коммутационных аппаратов в соответствии с номами ГОСТ 687 78.

Структура маркировки выключателей

Обозначения:

1. Может быть от двух до пяти литер. Первая указывает на тип изделия, для выключателей это «В». Остальные характеризуют конструктивные особенности и другие существенные характеристики, такие как исполнение, тип установки и т.д. Например, выключатели серии ВВБ: первая буква говорит, что это выключатель (В), вторая указывает категорию – воздушный (В), третья на тип исполнения – баковый (Б). Также можно привести серию ВВШ, где «Ш» указывает на применение в электрической схеме выключателя шунтированных резисторов.
2. Отображение номинального напряжения прибора (кВ).
3. Для выключателей с 1-й категорией размещения указывается группа утечки изоляции (буквы «А», «Б», «В»).
4. Номинальное значение тока отключения (кА).
5. Отображение номинального тока коммутатора (А).
6. Вариант климатического исполнения.
7. Обозначение категории размещения.

Для примера расшифруем обозначение выключателя ВВБК-110-35/2000 У2. Исходя из маркировки это воздушный выключатель бакового типа в крупномодульном исполнении (литера «К» в обозначении модели). Устройство предназначено для коммутации цепей на 110,0 кВ с током отключения 35,0 кА и рабочим — 2000,0 А. Может эксплуатироваться в климатических условиях близких к умеренным.

Выключатели серии ВВБК

2.4.3 Окончание срока службы элегазового оборудования

Для элегазового оборудования, снятого с эксплуатации, может потребоваться нейтрализация продуктов распада, оставшихся после удаления газа SF6. Для защиты окружающей среды SF6 необходимо удалить и не выпускать в атмосферу. Необходимость нейтрализации зависит от уровня распада; ожидаемые уровни распада приведены в табл. 2.4.
2.4. Ожидаемые уровни распада SF6 для различных типов оборудования

Применение	Ожидаемая степень распада SF6
Выключатель нагрузки — разъединитель среднего напряжения (КРУЭ и RM6)	— от 0 до нескольких десятых процента — видимые отложения пыли отсутствуют
Выключатели среднего и высокого напряжения	среднее: — до нескольких процентов — небольшие порошковые отложения
Любой корпус, в котором произошло аномальное образование дуги	высокое: — может превысить 10 % — порошковые отложения, от средних до значительных

Остановимся на общем описании процедуры нейтрализации.
Перед утилизацией оборудования SF6 необходимо извлечь для повторного использования. Оборудование затем необходимо обработать в соответствии с нормами для ожидаемого уровня распада. После обработки оборудование можно утилизировать как обычные отходы (с соблюдением инструкций), либо подвергнуть восстановлению, чтобы извлечь металлы. Растворы, используемые в процессе нейтрализации, можно утилизировать как обычные отходы.
При малом распаде специальных действий не потребуется.
При среднем и высоком распаде внутренние поверхности газовых корпусов необходимо нейтрализовать с помощью раствора гашёной извести (гидроксид кальция) — 1 кг извести на 100 л воды. Обрабатываемый корпус необходимо, по возможности, заполнить раствором извести на 8 ч, а затем опорожнить корпус. Если корпус впоследствии необходимо снова использовать, его следует сначала промыть чистой водой.
Большие корпуса, которые сложно заполнить, можно очистить с помощью пылесоса, оборудованного фильтрами для нейтрализации различных веществ в отдельности. Внутренние поверхности необходимо затем промыть раствором извести, который следует оставить на месте в течение, по крайней мере, одного часа, а затем промыть чистой водой.

Устройство и принцип действия масляного выключателя

В отличие от воздушных (газовых) выключателей, широкое применение нашли и масляные. Данные выключатели применяют в различных распределительных устройствах до 10 кВ, и в трансформаторных подстанциях от 35 до 110 к В.

Устройство выключателя:

• Рама;
• Масляный буфер;
• Контактные рычаги;
• Контактный стержень;
• Полюс выключателя;
• Изолятор;
• Серьга;
•  Изоляционный рычаг;
• Рычаг с роликами;
• Изоляционная перегородка.

Данное устройство, предназначено для гашения электродуги, которая возникает при разъединении контактов. Возникшая дуга, обладает высокой температурой, которая в свою очередь разлагает трансформаторное масло. При этом образуется газомасляная смесь, которая и гасит дугу.

На общей раме (сварной) выключателя, монтируются тир полюса. На лицевой стороне сварной рамы, устанавливаются опорные изоляторы, которые выполнены из фарфора. Полюс выключателя, подвешивается на двух парных изоляторах.

Механизм привода состоит из вала, с рычагами, к плечам (малым) которых, прикреплены отключающие и буферная пружины. Плечи рычагов (большие), подключаются к токоведущим контактам стержня серьгами. Рычаг с двумя плечами, ограничивает положение выключателя.

Измерение сопротивления изоляции:

а) поводков и тяг, выполненных из органических материалов.

Производится мегаомметром на напряжении 2,5 кВ. Сопротивление должно быть не менее следующих значений:

б) многоэлементных изоляторов.

Производится мегаомметром на напряжение 2,5 кВ только при положительной температуре окружающего воздуха. Сопротивление должно быть не менее 300 МОм для каждого элемента штыревого изолятора.

в) вторичных цепей и обмоток электромагнитов управления.

Измерения производятся мегаомметром на напряжение 500-1000 В. Испытания производятся со всеми присоединенными аппаратами (обмотки приводов, реле, приборы, вторичные об мотки трансформаторов тока и напряжения и т.п.). Сопротивление изоляции должно быть не менее 1 МОм.

Проверяется также сопротивление изоляции от земли ножа короткозамыкателя, работающего совместно с отделителем. Проверка целости изоляторов и изолирующего элемента производится мегаомметром на напряжение 2500 В при отсоединении заземляющей шины. Сопротивление изоляции не нормируется.

Испытание повышенным напряжением промышленной частоты:

а) изоляции разъединителей, отделителей и короткозамыкателей.

Изоляция, состоящая из одноэлементных опорных или опорно-стержневых изоляторов, испытывается согласно госту.

Изоляция, состоящая из многоэлементных штыревых изоляторов, подвергается испытанию напряжением 50 кВ, прикладываемым к каждому склеенному элементу изолятора.

Время испытания для керамических (фарфоровых) изоляторов — 1 мин, для твердой органической изоляции — 5 мин.

б) изоляции вторичных цепей и обмоток электромагнитов управления.

Испытание изоляции проводится напряжением 1 кВ промышленной частоты в течение 1 мин со всеми присоединенными аппаратами защиты, управления и сигнализации.

Что такое “воздушный выключатель”?

Такой термин применяется к высоковольтным коммутационным устройствам, использующим воздушные потоки для подавления разряда, проявляющегося при рабочем или аварийном срабатывании.

Воздушные выключатели на атомной электростанции Salem (США)

Для нормального функционирования таких устройств необходимо дополнительное оборудование, куда входят:

• Компрессорные установки для нагнетания необходимого давления воздуха.
• Ресиверы (емкости для хранения воздушной смеси под давлением).
• Пневмопроводы, по которым подается сжатый воздух в дугогасительные модули и пневматический привод (если таковой используется для разрыва цепи).

Подробно конструкция воздушного выключателя будет рассматриваться отдельно.

Ссылки по теме

• ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7 / Нормативный документ от 13 декабря 2006 г. в 18:44
• Зевин М.Б. Парини Е.П. Справочник молодого электромонтера / Нормативный документ от 14 октября 2019 г. в 16:45
• РД 153-34.0-03.150-00 / Нормативный документ от 10 ноября 2007 г. в 23:59
• Князевский Б.А. Трунковский Л.Е. Монтаж и эксплуатация промышленных электроустановок / Нормативный документ от 17 октября 2019 г. в 12:36
• Руководство по устройству электроустановок 2009 / Нормативный документ от 21 января 2014 г. в 15:40
• ГОСТ Р 51853-2001 / Нормативный документ от 7 декабря 2006 г. в 22:39
• ГОСТ 16556-81 (2006) / Нормативный документ от 21 декабря 2007 г. в 06:00

Тепловой расщепитель

Биметаллическая пластина, из которой состоит расщепитель теплового вида, нагревается протекающим напряжением. Механизм расщепления происходит после изгибания пластины, вызванного прохождением тока с напряжением, выше установленного значения. Свойства тока напрямую влияют на период реагирования, который может находиться в пределах часа. Элемент срабатывает на напряжение, установленное в ходе производства. Воздушный выключатель ВНВ может использоваться сразу после того, как пластина достигнет нормальной температуры, что нехарактерно для поплавкового предохранителя.

Конструктивные особенности

Конструкция вакуумного выключателя включает два элемента: подвижный и неподвижный контакты. Устройство оснащается тремя полюсами, на каждом из которых имеются пофазно установленные электромагнитные приводы. Эти приводы монтируются на одном основании.

Размещенные внутри прибора фазные приводы соединяются друг с другом за счет вала, который осуществляет синхронизацию фаз и защищает от неполных фаз. Кроме того, вал предназначен для механической блокировки расположенных поблизости распределительных систем и управления индикацией расположения контактов.

В качестве примера рассмотрим особенности вакуумного выключателя от компании «Таврида Электрик» (серия BB/TEL).

Условные обозначения:

1. Вакуумная камера с функцией дугогашения.
2. Основание.
3. Крышка.
4. Вал синхронизации.
5. Дополнительные контакты.
6. Блокировочная тяга.
7. Привод.
8. Узел блокировочный торцевой.

На рисунке видно, что вакуумный выключатель нагрузки включает в себя три полюса, которые имеют пофазно встроенные приводы электромагнитного типа. Приводы установлены на общем основании. Все приводы соединяются друг с другом при помощи вала.

Особенности одного из полюсов с номинальным током 2 тысячи ампер показаны на рисунке ниже.

Условные обозначения:

1. Вывод в верхней части.
2. Дугогасящая камера, вмонтированная в полые изоляторы. Подвижные контакты за счет изоляционных тяг скреплены жестким соединением с приводами.
3. Дополнительные контакты.
4. Кулак.
5. Блокировочная тяга.
6. Вал синхронизации.
7. Электромагнитный вал, оснащенный защелкой на магните.
8. Пружина для прижатия контактов.
9. Пружина отключения контактов.
10. Приводной якорь.
11. Кольцевой магнит.
12. Приводная катушка.
13. Плоский привод.
14. Тяговый изолятор.
15. Опорное изолирующее устройство.
16. Нижний вывод.

Магнитный привод может располагаться в одном из двух положений: «включено» или «выключено». Закрепление якоря в указанных положениях осуществляется без использования механических щеколд. Фиксация возможна благодаря упругой пружине в положении «выключено» и кольцевому магниту в положении «включено». Подключение и отключение производится за счет передачи управляющих импульсов разнополярных напряжений на обмоточную катушку привода.

Что такое элегаз: свойства

Для осуществления безопасного включения и отключения контактов, в коммутационных электрических устройствах, используют специальный элегаз, который обладает особыми свойствами.

Особенности газа:

• Эксплуатационная;
• Прочность электрическая;
• Прочность диэлектрическая.

Данный газ, предназначен для работы в электроустановках и выполнен в виде шестифтористой серы (SF6). Элегаз является бесцветным, не имеет запаха, обладает высокими показателями негорючести, масса газа больше массы воздуха в пять раз.

Главной особенностью газа, является его способность не терять свои свойства в течении продолжительного времени. При воздействии высоких температур, газ устойчив к нагреву, инертен, не имеет химической активности, тем самым не воздействует агрессивно на металлические изделия электротехнических устройств.

Эксплуатационные способности газа, улучшаются в равномерно распределенном электрическом поле. Для того чтобы обеспечить нормальные условия работы элегаза, элементов конструкции электроустройств, должны быть чистыми и гладкими.

Высокие показатели электрической прочности элегаза, позволяют сокращать расстояния между изолированными контактами. Это способствует уменьшению массы и габаритов устройства.

Показатели высокой диэлектрической прочности, способствуют лучшему гашению дуги и охлаждению устройства.

Крепление

Конструкция аппарата заключается в диэлектрическом корпусе. Автоматические воздушные выключатели, используемые для небольшого напряжения, фиксируются на установочном месте при помощи DIN-рейки. К винтовым элементам подключается проводка, а при помощи рычага производится отключение и включение прибора. Корпус держится на рейке за счет специальной защелки — так устройство можно быстро снять, предварительно отодвинув ее. Неподвижный и подвижный контакты необходимы для процесса коммутации цепи. В подвижном элементе используется пружина для обеспечения возможности разъединения контактов. Данное действие может выполняться магнитным или тепловым расщепителем.

Принцип действия

В основу работы выключателя положен принцип гашения электродуги скоростным потоком сжатой воздушной смеси, подаваемого в дутьевые каналы. Под воздействием воздушного потока столб разряда растягивается и направляется в дутьевые каналы, где окончательно гасится.

Конструкции дугогасительных камер отличаются как взаимным расположением дутьевых каналов, так и размыкающихся контактов. По этому признаку следующие схемы дутья:

1. Продольная продувка через металлический канал.
2. Продольная продувка через изоляционный канал.
3. Двухстороння симметричная продувка.
4. Двухсторонняя ассиметричная.

Схемы дутья Из представленных вариантов наиболее эффективен последний.