Высоковольтные выключатели нагрузки, выпускаемые в странах СНГ - Статьи :: Международный Электротехнический Журнал Электрик
Рубрика

Техника и технологии

9826
Высоковольтные выключатели нагрузки, выпускаемые в странах СНГ

Высоковольтные выключатели нагрузки (ВН), первоначально выполнявшиеся в виде комбинации двух простых устройств: обычных разъединителей, включавших токи нагрузки и токи «холостого хода» (ХХ) и отключавших только токи ХХ, и высоковольтных плавких предохранителей, служивших для защиты электроустановки от перегрузки и от токов КЗ, начали применять в высоковольтных электросетях еще в начале 1950-х годов вместо более дорогих высоковольтных выключателей. Вначале область их применения была довольно ограниченной: их устанавливали преимущественно на тупиковых электроподстанциях небольшой мощности, использовали для размыкания кольцевых линий электропередачи, коммутации высоковольтных электродвигателей и т.п.

Затем, по мере роста токов нагрузки и токов ХХ электроустановок, для осуществления коммутации все более и более возраставших токов нагрузки, а также для устранения явлений феррорезонанса, возникающих при однополюсном отключении цепи тока, вместо обычных разъединителей стали применять намного более надежные разъединители мощности на средний класс напряжения. Таким образом, ВН превратились в коммутационные аппараты, объединившие в одном устройстве выключатель с дугогасительным устройством небольшой мощности, предназначенный для коммутации токов нагрузки и отключения небольших перегрузочных токов, и разъединитель. При этом в ряде случаев (например, при коммутации силовых трансформаторов и конденсаторных батарей) требовалось, чтобы для защиты от токов КЗ последовательно с разъединителем были включены также высоковольтные плавкие предохранители.

В дальнейшем конструкция ВН была изменена: в них вместо разъединителя мощности стали применять обычный разъединитель с простыми недорогими дугогасительными камерами, что значительно упростило эти коммутационные аппараты, повысило их надежность и тем самым позволило применять их на электроподстанциях 6 (10) /0,4 кВ, обслуживавших не только малоответственных сельских потребителей, но и собственные нужды АЭС, ГРЭС и других наиболее ответственных электропотребителей. Такой вид конструкции высоковольтных ВН, когда в одном коммутационном аппарате объединяется выключатель и разъединитель с дугогасительными камерами, с успехом применяется и в настоящее время.

Широко используются выключатели нагрузки и за рубежом, причем применяемые в них способы гашения дуги весьма разнообразны.

К числу таких способов дугогашения относятся:

- быстрые коммутации в воздухе;

- коммутация в сжатом воздухе;

- дутье предварительно сжатым воздухом или азотом;

- коммутации в маслонаполненной дугогасительной камере;

- магнитное дутье; гашение дуги в элегазе;

- гашение дуги в вакууме;

- гашение дуги многоступенчатым отключением и др.

 

Особенности основных типов выключателей нагрузки, выпускаемых в странах СНГ

В СССР, а ныне в странах СНГ нашли применение различные типы высоковольтных ВН, выпущенных как отечественными, так и зарубежными производителями. Рассмотрим вначале конструктивные особенности основных типов ВН, выпускаемых в настоящее время в странах СНГ. К числу таких типов относятся:

1. Автогазовые ВН типа ВН-16 на напряжение 6 и 10 кВ и номинальный ток 400 и 200 А. Такие ВН, выпускавшиеся еще в СССР, с некоторыми конструктивными изменениями производятся в настоящее время в странах СНГ. Поэтому, учитывая их достаточно широкое использование в высоковольтных сетях России, Украины и других стран СНГ, рассмотрим их основные конструктивные особенности.

Общий вид ВН типа ВН-16 на номинальное напряжение 6 и 10 кВ с номинальным током отключения 400 и 200 А (в отдельных случаях – до 800 А) и мощностью отключения 4 и 3 МВА показан на рис.1,а, а входящее в состав этого выключателя дугогасительное устройство продольного дутья – на рис.1,б, где обозначено:

1 – отключающие пружины (они же включающие – после перестановки рычага для использования при АВР);

2 – основные неподвижные контакты;

3 – дугогасительные камеры;

4 – рама;

5 – стопорные изоляторы;

6 – общий приводной вал;

7 – дугогасительные контакты;

8 – изоляционные тяги;

9 – основные подвижные контакты;

10 – вкладыши в дугогасительном устройстве;

11 – щель, образуемая вкладышами;

12 – дугогасительные неподвижные контакты;

13 – пластмассовые щеки;

14 – электрическая дуга.

Как видно из рис.1, дугогасительные камеры 3 с неподвижными контактами 2 и 12, а также подвижные 9 и дугогасительные 7 контакты рассматриваемого выключателя смонтированы на одной общей раме 4 на опорных изоляторах 5, причем все три полюса выключателя имеют общий приводной вал 6, связанный с полюсами изоляционными тягами 8. Привод выключателя – ручной или электромагнитный.

Дугогасительная камера выключателя состоит из двух пластмассовых щек 13, внутри которых заложены изготовленные из оргстекла сменные вкладыши 10, образующие узкую щель 11, в которой движется дугогасительный контакт. Для отключения выключателя служат две отключающие пружины 1.

Электрическая дуга 14, образующаяся между дугогасительными контактами при отключении выключателя, вызывает интенсивное газовыделение из стенок вкладышей, которое, непрерывно нарастая, вызывает повышение давления в камере. Так как газы могут выходить только через щель между подвижным контактом и стенками камеры, то они, выходя по этому пути, вызывают интенсивное продольное обдувание дуги и ее гашение.

Дугогасительные камеры выключателя недолговечны, поэтому их изготовляют со сменными вкладышами, выдерживающими определенное число отключений в зависимости от величины тока нагрузки. Так, при номинальном токе нагрузки Iн=50 А можно выполнить (без замены вкладыша) 300 отключений выключателя, при Iн=100 А – 200, при Iн=200 А – 75, при Iн=400 А – только 3 отключения. Другие технические характеристики ВН типа ВН-16 приведены в табл.1.

Работа выключателя

Процесс замыкания контактов при включении выключателя происходит следующим образом: сначала замыкаются дугогасительные, а затем главные контакты. При его отключении размыкание контактов происходит в обратном направлении, причем в отключенном положении подвижный дугогасительный контакт выключателя образует достаточно большой видимый воздушный зазор с дугогасительной камерой. Выключатели нагрузки могут быть оснащены стационарными заземляющими ножами с блокировкой от неправильного включения.

Применяемый для управления выключателя ВН-16 ручной автоматический привод типа ПРА-17 снабжен механизмом свободного расцепления со встроенным электромагнитом для дистанционного отключения аппарата. Основной недостаток этого привода состоит в том, что он не позволяет включить выключатель дистанционно и автоматически. Поэтому в случае необходимости применения дистанционного включения ВН обычно используют привод прямого действия – электромагнитный или пневматический, в котором энергия для включения непосредственно потребляется от источника оперативного постоянного тока большой мощности. Однако необходимость иметь на электроподстанции такой источник – существенный недостаток такого привода.

2. Выключатели нагрузки типов ВН-10, ВН-11, ВНП-16 и ВНП-17. Кроме выключателя ВН-16, для включения и отключения токов нагрузки от 200 до 400 А в странах СНГ широко используются также выключатели типов ВН-10, ВН-11, ВНП-16, ВНП-17 и др. Их отличительная особенность – применение в них трехполюсного разъединителя рубящего типа внутренней установки с автогазовыми дугогасительными камерами, изготовляемыми из оргстекла.

Выключатели типа ВН-10 снабжены стационарными заземляющими ножами, которые заземляют верхние и нижние выводные контакты. Так как эти типы выключателей не могут защищать электрические сети от токов КЗ, поэтому, в случае необходимости объединения функций нормальной коммутации и защиты от токов КЗ и токов перегрузок, их необходимо снабжать высоковольтными кварцевыми предохранителями, устанавливаемыми в них как с верхней, так и с нижней стороны выключателя.

Внешний вид автогазового выключателя нагрузки типа ВН-10 с ручным приводом на номинальное напряжением 10 кВ, с номинальным током Iн=400 А и током термической стойкости Ітерм=10 кА схематически показан на рис.2, на котором обозначено:

1 – система главных контактов выключателя;

2 – дугогасительное устройство;

3 – система дугогасительных подвижных контактов.

Принцип действия этого выключателя такой же, как и выключателя типа ВН-16, то есть основан на гашении дуги потоком газов, образующихся при разложения вкладыша из оргстекла. Управление выключателем осуществляется ручным приводом, снабженным механизмом свободного расцепления, и электромагнитом отключения, который питается от независимого источника тока. Включить выключатель можно только вручную с помощью рукоятки привода, а отключить – вручную и дистанционно электромагнитом отключения.

В странах СНГ в электросетях с номинальным напряжением 10 кВ также применяются выключатели типа ВНА-10/630 и типа ВНР-10/400-10з (рис.3). Общий вид КТП, производимой Камским электромеханическим заводом, которая укомплектована этими типами выключателей, показан на рис.4.

3. ВН автогазового типа ВНП-М1-10/630-20. Выключатели этого типа, разработанные с учетом замечаний и пожеланий Госэнергонадзора России и предприятий электрических сетей стран СНГ, серийно выпускаются Заводом высоковольтной аппаратуры г. Нальчик. Они предназначены для работы в шкафах КРУ, ячейках КСО и КТП напряжением 10 кВ для систем с заземленной или изолированной нейтралью, а также предназначены для замены находящихся в эксплуатации морально и физически устаревших типов ВН, аналогичных по техническим характеристикам.

Основные технические характеристики ВН типа ВНП-М1-10/630-20приведены в табл.3.

Модернизированный выключатель ВНП-М1-10/630-20 с автономным блоком питания обладает следующими преимуществами по сравнению с другими аналогичными типами ВН:

• В случае отключения напряжения на ТП с помощью этого выключателя можно дистанционно управлять работой коммутационных аппаратов, что позволяет осуществлять не менее шести циклов О-В-О без подзарядки импульсных конденсаторов энергии.

• В течение бестоковой паузы может быть отключен поврежденный участок электросети, подана команда АПВ выключателю на РП (Т) и АВР в пункте деления сети, что значительно дешевле, чем применение схемы с другими, например вакуумными, коммутационными аппаратами.

• Выключатель этого типа может быть (с минимальными затратами) использован для замены отработавшего свой ресурс аналогичного по техническим характеристикам ВН устаревшей конструкции в камерах КСО и КТП.

4. Трехпозиционный выключатель нагрузки типа ВНТ-2П. Выключатели этого типа, разработанные с учетом современных требований МЭК и ГОСТ Р к надежности и безопасности оборудования, выпускаются компаниейОАО «ПО Элтехника», впервые в России освоившей производство трехпозиционных разъединителей и выключателей нагрузки 6 (10) кВ. Основные технические характеристики ВН типа ВНТ-2П приведены в табл.4 [5].

Основные преимущества ВН типа ВНТ-2П:

• Применение этих аппаратов, имеющих три фиксированных положения: «Включено», «Отключено» или «Заземлено», полностью исключает возможность заземления частей электроустановок, находящихся под напряжением.

• Аппарат имеет современный энергонезависимый привод, обеспечивающий высокую скорость срабатывания выключателя и гашения дуги.

• Основные элементы и узлы ВН и разъединителей унифицированы, что значительно сокращает сроки их изготовления и обеспечивает высокое качество сборки.

В заключение отметим, что рассмотренные выше высоковольтные ВН охватывают лишь небольшую часть конструкций этих коммутационных аппаратов, выпускаемых промышленностью. Более полные сведения о других типах ВН содержатся в справочниках по высоковольтному электрооборудованию, например в [2].

 

Литература

1. Теория и конструкции выключателей. Пер. с англ. / Под ред. В.В. Афанасьева. – Л.: Энергоиздат, 1982.

2. Макаров Е.В. Справочник по электрическим сетям 0,4–35 кВ и 110–1150 кВ. Т.5. – М.: Папирус Про, 2005.

4. Афанасьев В.В., Адоньев Н.М., Карпенко Л.Н. Электрические аппараты высокого напряжения. Атлас конструкций. – Л.: Энергия, 1977.

5. Овчинников А., Анищенко А. Надежная схема электроснабжения: выключатели нагрузки в распределительных сетях // Новости электротехники. – 2004. – №6.

6. Выключатель ВНТ – сильная позиция. Техническая информация компании ОАО «ПО Элтехника». – Новости электротехники. – 2005. – №1 (31).

Понравилась статья? Расскажите друзьям!
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ
comments powered by Disqus