1 Лекция 10 Коммутационная аппаратура Выключатели

2 3. Воздушные выключатели В воздушных выключателях энергия сжатого воздуха используется и как дугогасящая среда, и как движущая сила, перемещающая контакты Принцип гашения дуги в воздушных выключателях

3 В связи с этим принципиальная схема воздушного выключателя в значительной мере определяется способом подачи сжатого воздуха в дугогасительное устройство. В воздушном выключателе в процессе отключения должно быть обеспечено: 1) быстрое нарастание давления воздуха в дугогасительном устройстве, 2) подача необходимого количества сжатого воздуха к месту гашения дуги в течение заданного промежутка времени.

4 На рис. приведена принципиальная схема 1 компоновки воздушных выключателей. Сжатый воздух находится в заземленном резервуаре, который одновременно является основанием выключателя. На основании установлен изоляционный воздухопровод, по которому сжатый воздух подается к дугогасительному устройству. Дугогасительное устройство располагается в изоляционной покрышке. Клапан, который располагается между резервуаром и воздухопроводом, называется дутьевой клапан.

5 В выключателях на относительно невысокие напряжения один резервуар может обеспечивать сжатым газом все три полюса выключателя. С ростом номинального напряжения расстояние между дугогасительным устройством, которое находится под высоким напряжением, и заземленным резервуаром увеличивается. Это приводит к уменьшению быстродействия выключателя.

6 Здесь резервуар со сжатым воздухом находится под высоким напряжением вблизи дугогасительного устройства. После открытия дутьевого клапана сжатый воздух сразу же поступает в дугогасительное устройство, что повышает быстродействие выключателя. В такой компановке два положительных качества: 1) быстрое повышение давления газа в дугогасительном устройстве, 2) исключается необходимость в длинных изоляционных воздухопроводах, рассчитанных на высокое давление.

7 Отрицательная сторона: большие массы и габариты, находящиеся под высоким напряжением.

8 В выключателях третьей группы дугогасительные устройства находятся непосредственно в металлическом резервуаре со сжатым воздухом. В этом случае для ввода-вывода высокого напряжения необходимы специальные изоляторы. Обдув дуги в выключателях такой компоновки начинается сразу же после открытия дутьевого клапана, расположенного в выхлопной части камеры. Иногда ставят дополнительные дутьевые клапаны. В одном резервуаре обычно устанавливают два дугогасительных разрыва. Такие выключатели выпускают на все напряжения от 110 кВ до 1150 кВ.

9 В выключателях четвертой группы (рис. 10.1г) дугогасительная камера является и резервуаром для сжатого воздуха и изолирующим устройством. Выполняется она из стеклопластика. Преимущество с предыдущей схемой заключается в отказе от дорогостоящих вводов. При этом уменьшаются массо- габаритные показатели выключателя.

10 Дугогасительные устройства воздушных выключателей Принцип действия дугогасительного устройства заключается в том, что дуга, образующаяся между контактами, подвергается интенсивному охлаждению потоком сжатого воздуха. При прохождении тока через нуль температура дуги падает, и сопротивление промежутка увеличивается. Одновременно происходит механическое разрушение дугового столба и вынос заряженных частиц из промежутка.

11 Различают камеры продольного дутья, у которых воздушный поток направлен вдоль дуги, и камеры поперечного дутья, у которых воздушный поток направлен поперек дугового столба. Наибольшее распространение получили камеры продольного дутья.

12

13

14

15

16 Обычно камеры поперечного дутья применяются для мощных генераторных выключателей. Однако они имеют недостатки, ограничивающие область их применения: большие размеры, наличие вблизи дуги органической изоляции

17 Большое влияние на отключаемый ток оказывает расстояние между контактами. С ростом межэлектродного расстояния, с одной стороны, растет длина дуги (энергия дуги), с другой возрастает сечение, через которое проходит воздух. Существует оптимальное расстояние, при котором ток отключения наибольший.

18 Приводы воздушных выключателей В настоящее время в воздушных выключателях в основном применяются встроенные пневматические приводы.

19 Распределение напряжения по разрывам воздушного выключателя Воздушные выключатели на 220 кВ и выше состоят из нескольких последовательно включенных дугогасительных разрывов. При этом в процессе отключения к. з., а также в отключенном положении, если не принять специальных мер, распределение напряжения по разрывам может быть крайне неравномерным.

20 Для выравнивания распределения напряжения по разрывам наиболее часто применяют шунтирующие конденсаторы. Обычно это конденсаторы для наружной установки в фарфоровом изоляционном корпусе.

21 Применение шунтирующих резисторов для выравнивания распределения напряжения по разрывам допустимо, но не нашло широкого применения. Шунтирующие резисторы должны быть длительно включены на рабочее напряжение в отключенном положении выключателя, это является сдерживающим фактором для их применения. Рассматриваются варианты применения в качестве шунтирующих резисторов нелинейные резисторы типа варисторов, которые нашли применение в качестве ОПН.

22 Шунтирующие резисторы Шунтирующие резисторы применяются в воздушных выключателей для следующих целей: 1) для ограничения скорости восстановления напряжения на контактах выключателя при отключении коротких замыканий; 2) для ограничения коммутационных перенапряжений при отключении ненагруженных трансформаторов, реакторов и линий; 3) для ограничения коммутационных перенапряжений при включении ненагруженных линий; 4) для выравнивания распределения напряжения по разрывам многоразрывных выключателей.

23 Наибольшее распространение нашли резисторы первой группы. Сопротивления этих резисторов изменяются от десятых долей Ома для генераторных выключателей до сотен Ом для выключателей высокого напряжения. Резисторы второй группы, а также резисторы третьей группы применяются в основном для выключателей сверхвысокого напряжения. Сопротивления резисторов этих групп изменяется в пределах от десятков Ом до нескольких тысяч Ом.

24 Схем подключения шунтирующих резисторов очень много, но по сути их можно свести к двум.

25 Изоляция воздушных выключателей Обычно воздушные выключатели предназначены для ОРУ, поэтому для них главное это наружная изоляция. В качестве опорной и продольной изоляции используются фарфоровые покрышки. При больших давлениях воздуха (3-4 МПа) механическая прочность фарфора недостаточна. Поэтому воздуховоды высокого давления изготавливают из стеклопластиковых труб. Чтобы они противостояли атмосферным воздействиям и частичным дуговым разрядам, возникающих при увлажнениях их покрывают защитными покрытиями или помещают в фарфоровые покрышки. Использование полимерных покрытий позволяет достичь средней напряженности при увлажнениях и загрязнениях 2 кВ/см.

26 Изоляционные расстояния для выключателей выбирают исходя из двух положений выключателя: включенного и отключенного. Испытательные напряжения изоляции высоковольтных выключателей нормируются ГОСТ и техническими условиями.

27 Конструкции воздушных выключателей Буквенная часть в обозначении выключателя: В выключатель, второе В воздушный, Б баковый, Г генераторный, Н наружной установки, У усиленный по скорости восстанавливающегося напряжения, М малогабаритный, Д с повышенным давлением, П для электротермических установок (частых коммутаций), А морозоустойчивое исполнение, Ш с шунтирующими резисторами.

28 Основные заводы-изготовители: завод "Уралэлектротяжмаш" (г. Екатеринбург) и "Электроаппарат" (г. Санкт-Петербург). Отличительной особенностью современных воздушных выключателей является модульный принцип построения. Это позволяет применять однотипные элементы (модули) в выключателях от 110 до 1150 кВ.

29 Выключатель типа ВВГ-20 (номинальное напряжение 20 кВ, номинальный ток А, номинальное давление воздуха 2 МПа). Выключатель имеет пополюсное исполнение. Выпускается с 1949 г. ВВ типа ВВГ-20

30 Выключатели серии ВВ на напряжение 110, 220 и 500 кВ по схеме выключателя ВВГ выпускались до1958 года. Позднее начат выпуск выключателей типа ВВШ с шунтирующими резисторами для выравнивания распределения напряжения между отдельными модулями.

31 ВВ серии ВВБ на 110 кВ. 1 шкаф управления, 2 опорный изолятор, 3 модуль ДУ, 4 делитель напряжения ВВ серииВНВ на 330 кВ. 1 резервуар, 2 опорная колонка, 3 экран, 4 модуль ДУ, 5 делитель напряжения