Тема 12. Коммутационная аппаратура высокого напряжения. Высоковольтные выключатели. Вакуумные выключатели.(1/1/1;1/1/1)

План лекции

1 Вакуумные коммутационные аппараты

2 Структура условного обозначения выключателей

3 Конструкция выключателя ВР-1

Вакуумные коммутационные аппараты- передовая технология в аппаратостроении. В выключателях старого поколения для охлаждения и деионизации дуги, образующейся после разведения контактов, в качестве дугогасительной среды применяют масло, воздух или элегаз (SF6). Вакуумные выключатели выгодно отличаются от этих выключателей тем, что такой средой является просто вакуум.

Характерной особенностью вакуумных камер является то, что они имеют простые торцевые контакты. Выключатели с другими способами дугогашения требуют применения более сложных скользящих и других контактов с использованием контактных пружин, которые не надежны и подвергаются нежелательному высокотемпературному отжигу при коммутациях. Кроме того, в вакууме исключена возможность окисления и загрязнения контактов, а минимальное их выгорание гарантирует долговечность использования и высокую коммутационную износостойкость. Эти условия являются гарантией эксплуатации коммутационных аппаратов без ухода за вакуумными камерами.

Вакуумные выключатели серии ВР (ВР0, ВР1, ВР2, ВР3, ВР6, ВР6В, ВР6К, ВР35)предназначены для коммутации электрических цепей при нормальных и аварийных режимах в сетях трехфазного переменного тока частоты 50 (60) Гц с номинальным напряжением 6-35 кВ для систем с изолированной и частично заземленной нейтралью.

Выключатели используются для вновь разрабатываемых КРУ, а также для реконструкции шкафов КРУ, находящихся в эксплуатации.

Выключатели ВР6В в основном используются для замены электромагнитных выключателей ВЭС-6 в шкафах КЭ-6С на тепловых и атомных станциях.

Выключатели ВР6К в основном используются для замены электромагнитных выключателей ВЭМ-6 в шкафах К-Х и К-ХХV на тепловых и атомных станциях. Выключатели ВР35 используются для установки в шкафы комплектных распределительных устройств, а именно в шкафы КРУ серии КУ 35.

Основные преимущества выключателей ВР, это:

- механический ресурс до 100 000 циклов ВО;

- отсутствие обслуживания;

- применяемость в схемах на постоянном и переменном оперативном напряжении.

Новая серия литых полюсоввакуумных выключателей серии ВР наделяет выключатели еще одним рядом преимуществ. Залитые эпоксидным компаундом вакуумные камеры надежно защищены от механических и электрических повреждений.

Трубообразная конструкция изоляции полюсов обеспечивает оптимальное распределение электрического поля, при которой величина расстояния между полюсами, а также до заземленных частей конструкции выключателей и распределительных устройств может быть минимальной. Удачно выбранная конструкция полюсов препятствует накоплению пыли на изоляционной поверхности.

Новый многофункциональный электромагнитный приводвакуумных выключателей серии ВР выполняет следующие функции:

- обеспечивает надежное и стабильное включение с нормированными параметрами;

- обеспечивает надежное и стабильное отключение с нормированными параметрами, что позволило впервые упразднить традиционный элемент для всех выключателей - отключающую пружину и тем самым значительно снизить энергоемкость привода и повысить его надежность;

- надежно фиксирует выключатель с помощью “магнитной защелки” в обоих крайних положениях “Включено” и “Отключено”;

- обеспечивает ручное нормированное отключение.

Многофункциональность электромагнитного привода и простота его конструкции позволила резко увеличить надежность и ресурс выключателей.

Кроме того, это дало следующие преимущества:

- малое потребление электроэнергии при включении и отключении;

- возможность управления, как по цепям оперативного постоянного, так и оперативного переменного тока;

- минимальный вес и габариты;

- отсутствие буферов и регулировок;

- отсутствие необходимости проведения ремонтов в течение всего срока службы.

Электромагнитный привод имеет унифицированный ряд исполнений в зависимости от выполняемой работы, что позволяет выполнить каждому типопредставителю всего широкого семейства выключателей серии ВР ту расчетную минимально-необходимую работу, которую требуется выполнить каждому из них для обеспечения нормальной коммутации.

Блок (схема) управлениявакуумных выключателей серии ВР составляет единое целое с ним и размещен в корпусе выключателя. При этом управление осуществляется, как переменным, так и постоянным (выпрямленным) оперативным током. Выполненные в блоке управления схемные решения позволяют без особых трудностей применять выключатели во всех известных типовых работах, как для схем с пружинными, так и для схем с электромагнитными приводами для всех ныне и ранее выпускаемых КРУ (К-IIIу, К-XII, К-ХXVI, К-37, КРУ2-10, К-59, К-104, КМ-1Ф, КУ-10Ц, К-Х, КГ-6, КЭ-6, КЭЭ-6 и др.) с различными источниками питания. Применение новых электронных элементов гарантирует высокую надежность работы схемы.

Резервный блок аварийного отключенияпредназначен для отключения выключателей серий ВР0, ВР1, ВР2, ВР3 при коротком замыкании на линии и длительном отсутствии на этот момент оперативного напряжения. Выключатели с таким блоком предназначены для работы на подстанциях с большой вероятностью длительного пропадания оперативного напряжения (на время больше 10 часов).

Блок включенияпредназначен для неоперативного дистанционного включения выключателей серии ВР при отсутствии оперативного напряжения.

Структура условного обозначения выключателей

	выключатель вакуумный с электромагнитным приводом серий ВР0, ВР1, ВР2, ВР3, ВР6, ВР6В,ВР6К, ВР35
номинальное напряжение, кВ
номинальный ток отключения выключателя,кА
номинальный ток, А;
климатическое исполнение и категория размещения согласно ГОСТ 15150 и ГОСТ 15543

Пример записи обозначения выключателя серии ВР1 на номинальное напряжение 10 кВ, номинальный ток отключения 20 кА, номинальный ток 630 А, климатическое исполнение и категория размещения У2:

ВР1-10-20/630 У2 ТУ У 22588376.008-98

Пример записи обозначения выключателя серии ВР2 на номинальное напряжение 10 кВ, номинальный ток отключения 31,5 кА, номинальный ток 1600 А, климатическое исполнение и категория размещения У2:

ВР2-10-31,5/1600 У2 ТУ У 22588376.010-2000

Пример записи обозначения выключателя серии ВР3 на номинальное напряжение 10 кВ, номинальный ток отключения 40 кА, номинальный ток 2000 А, климатическое исполнение и категория размещения У2:

ВР3-10-40 /2000 У2 ТУ У 22588376.011-2000

Пример записи обозначения выключателя серии ВР6В на номинальное напряжение 6 кВ, номинальный ток отключения 40 кА, номинальный ток 2500 А, климатическое исполнение и категория размещения Т3: ВР6В-6-40/2500 Т3 ТУ У 22588376.011-2000. Пример записи обозначения выключателя серии ВР35 на номинальное напряжение 35 кВ, номинальный ток отключения 20 кА, номинальный ток 630 А, климатическое исполнение и категория размещения У2: ВР35-35-20/630 У2 ТУ У 31.2-22588376-020-2003.

Конструкция и принцип действия

Первым и базовым выключателем серии ВР стал выключатель ВР1 (до модернизации - VM1S-10).

Конструкция выключателя ВР1 показана на рисунке 1. Выключатель состоит из трех полюсов с залитыми вакуумными дугогасительными камерами (ВДК) размещенных на общем основании. Электромагнитный привод выключателя размещен в корпусе выключателя. Сердечник электромагнитного привода через промежуточный вал и тягу связан с валом выключателя. Вал выключателя соединен через изоляционные тяги с ВДК, и при повороте управляет контактами положения выключателя для внешних вспомогательных цепей. Во втулках изоляционных тяг находятся тарельчатые пружины поджатия контактов ВДК. Схемы блока управления реализованы на печатных платах, которые установлены в корпусе выключателя.

Работа выключателя:

Включение:

- по команде “ВКЛ” ток включения от блока управления протекает по катушке включения 13;

- сердечник 17 втягивается катушкой включения электромагнита, приводя в движение вставку 12;

- вставка 12 поворачивает промежуточный вал 11, который через тягу 10 проворачивает основной вал 8 выключателя; - вместе с основным валом 8 движется вверх изоляционная тяга 6 и подвижный контакт ВДК;

- контакты ВДК замыкаются;

- сердечник 17 и связанная с ним изоляционная тяга 6 продолжают двигаться вверх и пружинами поджатия 5 поджимают контакты ВДК;

- сердечник 17 достигает своего крайнего положения, замыкая контур включения постоянного магнита 14 (“магнитная защелка”) и тем самым обеспечивает удерживание контактов ВДК во включенном положении с необходимым уровнем их поджатия, катушка включения 13 обесточивается.

Отключение:

- по команде “ОТКЛ” ток отключения от блока управления протекает по катушке отключения 15 и создает электромагнитное поле в контуре отключения электромагнита гораздо больше, чем поле создаваемое постоянными магнитами 14; в контуре отключения;

- под воздействием электромагнитного поля сердечник 17 движется в направлении вставки отключения, приводя в движение вал 8 через промежуточный вал 11 и тягу 10;

- электромагнит, а также энергия накопленная в пружинах поджатия 5 в процессе включения, вызывают ускоренное движение изоляционной тяги 6 и связанного с ней подвижного контакта ВДК вниз;

- выключатель быстро отключается;

- сердечник 17 достигает крайнего своего положения, замыкая контур отключения постоянного магнита 14 (“магнитная защелка”) катушка отключения 15 обесточивается, привод находится в исходном положении.

.

Рисунок 1- Конструкция выключателя ВР-1: 1-верхний контакт; 2-вакуумная дугогасительная камера (ВДК); 3-нижний контакт; 4-гибкая связь; 5-пружина поджатия; 6-изоляционная тяга; 7-изоляционный каркас полюса; 8-основной вал; 9-электромагнит; 10-регулирующая тяга; 11-промежуточный вал; 12-вставка включения; 13-катушка включения; 14-постоянный магнит; 15-катушка отключения; 16-вал ручного отключения; 17-сердечник; 18-шток отключения

Ручное отключение.

Конструкцией выключателя предусмотрена возможность ручного отключения. Ручное отключение производится специальной рукояткой отключения, на которой размещена пружина ручного отключения. После сопряжения рукоятки отключения с валом ручного отключения 16 необходимо повернуть рукоятку против часовой стрелки до полного отключения выключателя (не более чем на 180°). При этом установленные на валу ручного отключения 16 кулачки воздействуют на шайбу штока отключения 18, что приводит в движение сердечник 17 электромагнита из включенного положения в отключенное. Запас энергии пружины отключения достаточен для обеспечения полного нормативного отключения

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 вакуумных выключателей