Устройство и работа выключателя

Выключатели серии ВГТ относятся к электрическим коммутационным аппаратам высокого напряжения, в которых гасящей и изолирующей средой является элегаз (SF6).

Выключатель ВГТ-220II* состоит из трех полюсов (колонн), установленных на общей раме и механически связанных друг с другом.

Все три полюса выключателя управляются одним пружинным приводом типа ППрК-1800С.

Общий вид выключателя приведен на рисунке 1.

Принцип работы выключателей основан на гашении электрической дуги потоком элегаза, который создается за счет перепада давления, обеспечиваемого автогенерацией, т.е. тепловой энергии дуги, а также поршневым устройством.

Включение выключателя осуществляется за счет энергии включающих пружин привода, а отключение – за счет энергии пружины отключающего устройства выключателя.

Выключатели выполняют следующие операции и циклы:

а) отключение (О);

б) включение (В);

в) включение-отключение (ВО), в том числе - без преднамеренной выдержки времени между операциями В и О;

г) отключение-включение (ОВ) при любой бесконтактной паузе, начиная от t_бк, соответствующей t_бт, где t_бк – бесконтактная пауза, t_бт - нормированная бестоковая пауза при АПВ;

д) отключение-включение-отключение (ОВО) с интервалами времени между операциями согласно подпунктов в) и г);

е) коммутационные циклы:

О - 0,3с - ВО - 180с - ВО;

О - 0,3с - ВО - 20с - ВО;

О - 180с - ВО - 180с - ВО.

После выполнения одного из указанных циклов последующее оперативное включение выключателя должно производиться не ранее, чем через 15 минут.

Допустимое для каждого полюса выключателя без осмотра и ремонта дугогасительных устройств число операций отключения (ресурс по коммутационной стойкости) составляет:

при токах в диапазоне свыше 60 до 100 % номинального тока отключения – 20 операций;

при токах в диапазоне свыше 30 до 60 % номинального тока отключения – 50 операций;

при рабочих токах, равных номинальному току, - 5000 операций.

Допустимое число операций включения для токов короткого замыкания дополнительно должно составлять не более 50 % от допустимого числа операций отключения, допустимое число операций включения для нагрузочных токов равно допустимому числу операций отключения.

Выключатели имеют следующие показатели надежности и долговечности:

ресурс по механической стойкости до капитального ремонта – 10000 циклов "включение-произвольная пауза-отключение" (В - t_п - О);

срок службы до первого ремонта - 20 лет, если до этого срока не исчерпаны ресурсы по механической или коммутационной стойкости;

срок службы - не менее 40 лет.

3. Расчёт электрической изоляции

1. Выбор основных, подлежащих расчету изоляционных промежутков. Расчету подлежат:

- промежутки между токоведущими и заземленными частями;

- промежутки между частями одного и того же полюса, имеющие различные потенциалы при размыкании контактов;

- между токоведущими частями соседних полюсов, находящиеся под напряжением.

2. Определение исходных расчетных значений разрядных напряжений для каждого промежутка в соответствии с ГОСТ 1516.3–96.

3. Определение минимальных размеров основных изоляционных промежутков в различных изоляционных средах в зависимости от разрядного напряжения.

4. Проверка промежутков по импульсному, влагоразрядному напряжению и по длине пути утечки.

5. Конструктивное уточнение размеров промежутков в результате применения стандартных изоляторов.

Для расчета изоляции, согласно заданию на проектирование, используем следующие номинальные данные:

Таблица 3.1- Испытательное напряжение

Вид испытательных напряжений	Испытательное напряжение внутренней и внешней изоляции Uисп, кВ
Между разомкнутыми контактами	Относительно земли	Между фазами
Кратковременное (одноминутное) переменное в сухом состоянии Uсух, кВ
Кратковременное (одноминутное) переменное под дождем Uдож, кВ
Грозового импульса Uгим, кВ

Предварительно найдем необходимые для расчета изоляции значения напряжений. Расчетные напряжения определяют толщину изоляционного промежутка, обеспечивающего надежную работу выключателя в заданных условиях. Поэтому расчетные напряжения должны на 5 – 10 % превышать нормированные испытательные напряжения промышленной частоты, коммутационные импульсы (для внешней и внутренней изоляции) и грозовые импульсы (для внешней изоляции).

Рисунок 3.1-Промежутки изоляции

3.1. Расчёт изоляции в сухом состоянии

При напряжении частоты 50 Гц длина изоляционного промежутка L (в сантиметрах) определяется по соответствующему значение (действующее, кВ) согласно следующим эмпирическим формулам [3]:

(3.1)

1) Промежуток L₁

2) Промежуток L₂

3) Промежуток L₃

4) Промежуток L₄

5) Промежуток L₅

Определение минимальных размеров основных изоляционных промежутков в различных изоляционных средах в зависимости от разрядных напряжений по опытным зависимостям или эмпирическим формулам

Минимальные размеры изоляционных промежутков L₁ , L₂ , L₃ , L₄ , L₅ могут быть определены по следующим формулам [4]:

1) Промежуток L₁

L₁ – промежуток вида «игла-игла» в атмосферном воздухе

, (3.2) см.

2) Промежуток L₂

L₂ – промежуток вида «игла-плоскость» в атмосферном воздухе.

, (3.3) .

3) Промежуток L₃

,

,

4) Промежуток L₄

L₄ – промежуток вида «игла-игла» в атмосферном воздухе (расстояние между контактами двух фаз)

, (3.4)

.

5) Промежуток L₅

L5 – промежуток вида «игла-игла» в элегазе

, (3.5)

где : E₀ – напряженность зажигания разряда определяется выражением : , (3.6)

где p – давление в промежутке, Па;

r₀ – радиус кривизны электрода с максимальной напряженностью поля, м;

a и m – коэффициенты, зависящие от характера изменения поля в промежутке(a = 8,0, m = 0,54)

Минимальная длина промежутка L₅: