Тема 11 Коммутационная аппаратура высокого напряжения. Высоковольтные выключатели. Элегазовые выключатели.( 1/0/0;1/0/0)
1 Контактная система выключателя нагрузки с элегазом
2 Выключатель нагрузки элегазовый на три направления
3 Элегазовый выключатель 110 кв
Элегаз SF6 обладает высокими дугогасящими свойствами, которые используются в различных аппаратах высокого напряжения. Выключатели нагрузки элегазовые во многом напоминают конструкцию отделителей. Однако для успешного отключения тока в них предусматриваются устройства для вращения дуги в элегазе (рисунок 1).
В подвижный и неподвижный контакты встроены постоянные магниты из феррита, которые создают магнитные поля, направленные встречно. При размыкании контактов образуется дуга, ток которой взаимодействует с радиальным магнитным полем, в результате чего создается сила F, перемещающая дугу по кольцевым электродам. Вращение дуги в элегазе способствует быстрому гашению. Чем больше отключаемый ток, тем больше скорость перемещения дуги, это защищает контакты от обгорания. Контактная система описанной конструкции помещается внутри фарфорового корпуса, заполненного элегазом и герметически закрытого. Давление внутри камеры 0,3 МПа. Подпитка при возможных утечках происходит из баллона со сжатым элегазом.
Разработаны конструкции выключателей нагрузки с элегазом на 35, 110, 220 кВ. Выключатели 35 и 110 кВ имеют по одной камере на полюс, в выключателе 220 кВ - две камеры на полюс. Кроме того, разработаны конструкции выключателей на два и три направления. Такой аппарат заменяет два или три выключателя, что дает значительную экономию при установке их на подстанциях.
Конструкция выключателя нагрузки на три направления ВНЭШ-110 показана на рисунке 2.
Дугогасительные камеры 1 присоединяются к корпусу механизма 2, установленному на опорном изоляторе 4. Через внутреннюю полость проходят три изоляционные тяги 5, связанные с рычажными механизмами 3 управления подвижным контактом соответствующей камеры. Нижний конец штанги 5 с помощью штока, проходящего внутри сильфонного уплотнения б, связан с рычажным механизмом 7 соответствующего направления. Приводные механизмы всех направлений находятся в коробке и связаны с приводом стальными трубами. Давление элегаза контролируется электроконтактным манометром 9.
Рисунок 1 - Контактная система выключателя нагрузки с элегазом: 1 – трубчатый токопровод неподвижного контакта; 2 – корпус неподвижного контакта; 3 – постоянные магниты; 4 – дугостойкая изоляционная шайба; 5 – корпус подвижного контакта; 6 – трубчатый токопровод подвижного контакта.
Элегазовые выключатели могут отключать не только ток нагрузки, но и ток КЗ. Такие выключатели имеют дугогасительные устройства с автопневматическим дутьем (рисунок 3, а).
При отключении возникает дуга между неподвижным 1 и подвижным 3 контактами. Вместе с контактом 3 перемещаются сопло из фторопласта 2 и цилиндр 4 с перегородкой. Поршень 5 остается неподвижным, поэтому элегаз сжимается и его поток, проходя через сопло 2, создает продольное дутье и гасит дугу.
Рисунок 2 - Выключатель нагрузки элегазовый на три направления:
а – электрическая схема; б – конструкция.
На рис. 3, б схематично показан разрез полюса элегазового включателя на 110 кВ, применяемою в КРУЭ-110. Полюс выключателя представляет собой герметичный из немагнитной стали резервуар б с днищами 2 вместимостью 800 л, в котором размещено двухразрывное автопневматическое дугогасительное устройство. Наибольшее давление элегаза в корпусе 0,5 МПа. Неподвижные части (на рисунке заштрихованы) закреплены на изоляционной штанге 13, подвижные части (на рисунке зачернены) крепятся к изоляционной тяге, связанной со штоком пневматического привода 14. Вводы в выключатель выполнены из эпоксидных проходных изоляторов 4. Со стороны выключателя токоведущий стержень 5 соединяется с контактами выключателя, а с другой стороны — с элементами ячейки КРУЭ. Контактная система имеет экран 9.
На рисунке 3., б выключатель показан в отключенном положении. При включении шток 14 и изоляционные тяги перемещают вверх цилиндры 12 и электрически и механически с ним связанные розеточные контакты 10, а также фторопластовые сопла 8. Розеточный контакт надвигаются на трубчатый неподвижный контакт 7, замыкая цепь тока. Экран неподвижного контакта 15 связан с подвижными элементами камеры и при включении перемещается вверх, освобождая контакт 7.
При отключении привод перемещает подвижную систему вниз, при этом элегаз сжимается в объеме между неподвижным поршнем 11 и соплом 8. Как только контакты размыкаются, создается дутье через трубчатые контакты, а при дальнейшем ходе подвижной системы, когда трубчатые контакты выходят из сопла 8, создается сильный поток элегаза, который гасит дугу. Образующееся при гашении дуги небольшое количество продуктов разложения элегаза поглощается специальными фильтрами 3 (4 на полюс). Удары при включении и отключении выключателя смягчаются буфером 1. Такой выключатель рассчитан на номинальный ток 1250 А. ток отключения 31,5 кА, собственное время отключения 0,06 с.
Так же как и в воздушных выключателях, возможен модульный принцип создания элегазовых выключателей на более высокие напряжения. Выключатели и другая аппаратура с элегазом имеют большие перспективы.
Достоинства элегаэовых выключателей: пожаро- и врывобезопасность, быстрота действия, высокая отключающая способность, малый износ дугогасительных контактов, возможность создания серий с унифицированными узлами, пригодность для наружной и внутренней установки.
Недостатки: необходимость специальных устройств для наполнения, перекачки и очистки SF6, относительно высокая стоимость SF6.
Рисунок 3 - Элегазовый выключатель 110 кв: а – автопневматическое дугогасительное устройство; б – полюс выключателя.
Рекомендуемая литература:
Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.: ил.
Чунихин А.А. Электрические аппараты: Общий курс. Учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 720 с.: ил.
Самостоятельная работа студентов:
1. Изучение конструкции элегазовых выключателей