Електрически ключове: насоки за избор и правила за свързване

Принцип на функциониране на задвижващите механизми

Пневматичният задвижващ механизъм работи чрез налягане на сгъстен въздух, който преминава от една камера в друга, задвижвайки буталата, които в крайна сметка оказват натиск върху изолационния прът. Първоначалният команден импулс се предава на електромагнити (включени или изключени), които чрез прибиране на ядрата отварят достъпа на сгъстен въздух до камерите на буталата.

Хидравличният задвижващ механизъм се задейства от налягането на течността, генерирано от помпена станция с малък капацитет. Той се управлява чрез хидравличен сигнал (повишаване на налягането). Това задейства серия от клапани, които предават движението на изолационен прът, който от своя страна задейства плъзгащия се контакт на газово изолирания ключ. Механизмът се обръща чрез намаляване на налягането на флуида.

Пружинният задвижващ механизъм има най-простата схема на действие, която се основава на свойствата на пружината. Работата на това устройство се основава единствено на механични компоненти. Мощна пружина е заключена на място при определени параметри компресия. Блокировката се освобождава от лоста за управление, а пружината, когато се отключи, задвижва теглича. Някои механизми са оборудвани с хидравлична система за по-сигурно захващане.

Проектиране на газоизолирани превключватели

Възможността за потискане на дъгата с газова изолация е най-ефективна, когато има висока скорост на газовия поток по отношение на заобикалящата дъга. Управляващият блок с газова изолация се предлага в следните варианти:
1) с автоматично пневматично продухване. Диференциалното налягане, необходимо за издухването, се създава от мощността на задвижването;
2) с охлаждане на дъгата с газова изолация по време на движението на дъгата, причинено от взаимодействието на тока и магнитното поле.
3) задушаване на дъгата от потока газ от съда с високо налягане към съда с ниско налягане (превключватели с двойно налягане).
Понастоящем първият метод е широко използван. Устройството за гасене на дъга с автоматично пневматично принудително подаване на въздух е показано на фигура 22. То е разположено в затворен резервоар с налягане на газа от 0,2 до 0,28 МРа. Това осигурява необходимата диелектрична якост на вътрешната изолация. По време на разединяването между неподвижния контакт 1 и подвижния контакт 2 се образува дъга. Заедно с подвижния контакт 2 по време на задействането се движат PTFE дюзата 3, преградата 5 и цилиндърът 6. Тъй като буталото 4 е неподвижно, газът се компресира и потокът му, преминаващ през дюзата, промива дъгата надлъжно и осигурява ефективното ѝ гасене.

Фиг. 22: схема на система за гасене на дъга за превключвател AES с автоматично пневматично обдухване
Фигура 23: Камера за потискане на дъгата на прекъсвача с газова изолация

Разработен е газово изолиран превключвател с номинално напрежение 110 и 220 kV, номинален ток 2 kA и номинален ток на прекъсване 40 kA за газово изолирани разпределителни устройства. Време на задействане 0,065 s, време на затваряне 0,08 s, номинално налягане на газа и въздуха 0,55 МРа, пневматично задвижване с налягане на въздуха 2 МРа.
220 kV SF6 камера за управление на прекъсвача с две прекъснатост на полюс При включване на прекъсвача цилиндърът 1 заедно с главния контакт 2 и свързания с него дъгогасящ контакт 3 се премества надясно. По този начин тръбата 2 влиза в гнездо 5, а гнездо 3 се свързва с контакт 4. PTFE дюзата 6 също се движи надясно и се плъзга по контакта на кухата тръба 4. Кухината А засмуква газа, а кухината В го изхвърля.

При изключване цилиндър 1 и тръба 7 се преместват наляво. Първо се отделят основните контакти (2, 5), а след това и контактите за потискане на дъгата (3, 4). В момента на отваряне на контактите 3 и 4 се образува дъга, която се издухва от газ. Буталото 10 остава неподвижно. В зона А се образува сгъстен газ, а в зона Б - разреден газ. В резултат на това газът преминава от зона А през кухия контакт 7 към зона В през отвори 8 и 9 под действието на разликата в налягането pl-(-Pb). Голямата разлика в налягането позволява да се постигне необходимата (критична) скорост на издуване на дъгата. При тежки условия на задействане (неуспешно късо съединение) дъгата се гаси и чрез охлаждането ѝ в дюзата 6, след като напусне контакта 4.
Фигура 24. Проектиране на прекъсвач с газова изолация SF6 за 220 kV

На фиг. 24 е показан основният дизайн на газово изолиран превключвател SF6 за 220 V GIS. Фиксираният контакт 1 на MCCB е закрепен към резервоара на прекъсвача върху формован изолатор 2. Превключвателят има два DU 3 и 4, свързани последователно през корпуса 11. Равномерното разпределение на напрежението върху DU се осигурява от керамични кондензатори 6. За да се елиминира коронацията, ДТ се покриват с щитове 5. Цилиндрите 3 и 4 се задвижват от изолационен прът 8 чрез лостов механизъм 7. Прекъсвачът се включва и изключва с пневматично задвижване. Прекъсвачът е запълнен с изолиран газ под налягане от 0,55 МРа. Неподвижните контакти на прекъсвача 1 са изведени от резервоара през втулки 9 и 10 на газовия изолатор, което означава преход от газоизолираната кухина на прекъсвача към кухината на цялото разпределително устройство, също запълнена с газоизолиран PRUE). Тук 9 е изолационна преграда, а 10 е контакт с гнездо. Този изолатор позволява газът да се задържи в прекъсвача, когато той е изключен от разпределителното устройство.
Описаният тук прекъсвач с газова изолация има висока степен на ефективност и позволява 20 пъти по-голям ток на късо съединение от 40 kA без поддръжка. Прекъсвачът с газова изолация има степен на изтичане под 1 % годишно. Експлоатационният живот на прекъсвача преди основен ремонт е 10 години. Разработени са устройства с единично номинално напрежение 220 kV и ток на прекъсване 40 kA с висока степен на възстановяване. Експерименталните модели на прекъсвачи с газова изолация са способни да прекъсват токове до 100 kA при прекъсване 245 kV и 40 kA при прекъсване 362 kV. Елегазните превключватели са най-обещаващи за напрежения над 35 kV и могат да бъдат конструирани за 800 kV и повече.

• Обратно

• Forward

Принцип на работа

Принципът на действие на въздушните прекъсвачи се основава на потушаването на електрическа дъга, която се причинява от прекъсване на товара. Този процес може да се осъществи при два вида движение на въздуха:

1. Надлъжно;
2. напречно.

Въздушният прекъсвач може да има повече от една контактна междина и това зависи от номиналното напрежение, за което е проектиран. Към контактите на дъгата се свързва шунтиращ резистор, за да се улесни гасенето на особено големи видове дъги. Въздушните прекъсвачи, които работят на принципа на гасене на дъга в конвенционални камери без наличие на сгъстен въздух, нямат такива елементи. Камерата за гасене на дъгата се състои от прегради, които разбиват дъгата на малки парчета, така че тя не се възпламенява и изгасва бързо. Този документ ще се съсредоточи повече върху работата на прекъсвачи за средно напрежение (над 1 000 V), които не са оборудвани с вграден прекъсвач, но имат система за управление, включваща релейна защита.

Принципът на работа на прекъсвач НН със сгъстен въздух се различава един от друг по конструкция, и по-специално със и без сепаратор.

При прекъсвачите, оборудвани с изхвъргач, силовите контакти са свързани със специални бутала и образуват един механизъм контакт-бутало. Освобождаващият блок е свързан последователно с контактите за гасене на дъгата. Това означава, че сепараторът и контактите за гасене на дъгата образуват един полюс на прекъсвача. В затворено положение контактите за гасене на дъгата и изолаторът са в едно и също затворено положение. Механичният пневмоклапан се задейства по време на сигнала за задействане, което от своя страна отваря пневматичния задвижващ механизъм и въздухът от разширителя действа върху контактите за гасене на дъгата. Между другото, разширителят се нарича от специалистите и приемник. По този начин се отварят силовите контакти и възникналата дъга се гаси с помощта на потока сгъстен въздух. След това се изключва и самият сепаратор, като се прекъсва все още наличният ток. Подаването на въздух трябва да се регулира добре, за да се гарантира, че е достатъчно за потушаване на дъгата. При прекъсване на подаването на въздух контактите за гасене на дъгата се превключват в положение ON и веригата се прекъсва само когато превключвателят се отвори. Ето защо е наложително разединителите да се отварят, когато се работи по електрически инсталации, захранвани от такива ключове, за да се осигурят безопасни работни практики. Изключването на въздушния прекъсвач не е достатъчно! При вериги до 35 kV най-често срещаната конструкция е с отворени изолатори, но ако напрежението, при което работи прекъсвачът, е по-високо, изолаторите вече се изработват под формата на специални камери, запълнени с въздух. В Съветския съюз например се произвеждат превключватели с изолатор под марката VVG-20.

Ако въздушният прекъсвач не е оборудван с изолатор, контактите на въздушния прекъсвач действат и като прекъсвач и като устройство за гасене на дъгата. Задвижването е отделено от охлаждащата среда и контактите могат да имат един или дори два етапа на работа.

Данни за поддръжката и експлоатацията

При работа с тези разпределителни устройства в открити разпределителни уредби е важно да се има предвид, че в шкафа на разпределителната уредба може да се образува конденз, който да доведе до корозия в системата на механизма, както и във вторичните вериги за управление и сигнализация. За тази цел производителят осигурява нагревателни резистори в шкафовете, които са постоянно активни.

Всички действия по превключване или изключване са възможни само ако налягането на газа не е по-ниско от допустимото; ако това се пренебрегне, съществува голям риск от повреда и отказ на сравнително скъпия превключвател. За тази цел трябва да се осигури аларма за минимално налягане, както и блокиране на веригите за управление.

Ако операторът забележи, че налягането спада, машината трябва да бъде изведена за ремонт и да се проучат причините за спада на налягането, което е жизненоважно за нея. Естествено, той трябва да бъде изведен от експлоатация при спазване на всички необходими изисквания за безопасност на съответната електрическа инсталация, както е предвидено в местните разпоредби.

Трябва да има функциониращ манометър за следене на налягането, а след като бъде отстранен течът на газ, си струва да се допълни чрез специална връзка, разположена в механизма на задвижването.

Проверката на прекъсвачите с газова изолация трябва да се извършва ежедневно и веднъж на две седмици през нощта.

При влажно време трябва да се обърне внимание на появата на електрическа корона. Ако е достигнат максимално допустимият ток на прекъсване (в случай на късо съединение), трябва да се извърши правилна поддръжка.

Броят на прекъсванията, както рутинни, така и аварийни, се записва в специални дневници.

Въпреки недостатъците си, прекъсвачът с газова изолация има своите силни страни, което го прави достойна алтернатива на прекъсвачите с маслена изолация, както и на въздушните прекъсвачи за високо напрежение.

Предимства и недостатъци

Предимствата на тези остарели устройства са малко на брой, а ето и основните от тях:

1. Поради дългата история на използване има голям опит както в експлоатацията, така и в ремонта;
2. За разлика от други по-съвременни устройства (особено прекъсвачите с газова изолация), тези прекъсвачи могат да се ремонтират.

Недостатъците включват следното:

1. Наличието на допълнително пневматично оборудване или компресори за работа;
2. Високо ниво на шум при изключване, особено при дефектно късо съединение;
3. Големи и остарели размери, които водят до увеличаване на площта на разпределителното устройство;
4. Страх от влажен въздух и запрашеност. Поради това се прилагат допълнителни мерки за въздушните системи, инсталира се оборудване, за да се намалят тези вредни фактори.

2.4.5 Елеганси и околна среда

Замърсителите на въздуха от човешката дейност се разделят на две категории в зависимост от ефектите, които предизвикват:
- изчерпване на стратосферния озон (дупки в озоновия слой);
- глобално затопляне (парников ефект).
Елегасът не оказва голямо влияние върху разрушаването на стратосферния озон, тъй като не съдържа хлор, който е основният реагент в озоновата катализа, нито върху парниковия ефект, тъй като количествата, които се съдържат в атмосферата, са незначителни (IEC 1634 (1995)).
Използването на SF6 в разпределителните устройства за всички работни условия е довело до предимства по отношение на производителността, размера, теглото, общите разходи и надеждността. Разходите за закупуване и експлоатация, които включват и разходите за поддръжка, могат да бъдат значително по-ниски, отколкото при по-старите видове разпределителни устройства.
Дългогодишният опит показва, че SF6 не представлява опасност за работещия персонал или за околната среда, при условие че се спазват основните правила за работа и използване на газоизолирано оборудване.

• Обратно

• Forward

Принцип на работа

Работата на превключвателя се основава на принципа на гасене на дъгата чрез високоскоростен поток от сгъстена въздушна смес, подавана в каналите за взрив. Въздушният поток разширява колоната на изхвърляне и я насочва към дъговите канали, където тя окончателно изгасва.

Конструкциите на дъговите гасителни камери се различават както по взаимното разположение на димните канали, така и по отварящите се контакти. Следните механизми за издухване се основават на тази функция:

1. Надлъжно продухване през металния канал.
2. Надлъжно обдухване през изолационния канал.
3. Двустранно симетрично издухване.
4. Асиметричен с двоен край.

Модели за издухване Последният от представените варианти е най-ефективният.

Класификация и видове въздушни прекъсвачи

Автоматичните прекъсвачи, включително въздушните прекъсвачи, обикновено се класифицират първо според типа на конструкцията и приложението им, след което се разглеждат техническите характеристики. Нека да започнем с критерия с по-висок приоритет за класификация.

По предназначение

В зависимост от предназначението си въздушните прекъсвачи се разделят на следните видове:

• Мрежовата група, включваща електромеханични апарати, с номинално напрежение, започващо от 6,0 kV. Те могат да се използват както за оперативно превключване, така и за аварийно изключване, напр. при късо съединение.
• Група генератори. Това включва уреди с номинално напрежение 6,0-20,0 kV. Тези устройства могат да превключват вериги както при нормални условия, така и в случай на късо съединение или пускови токове.
• Категорията за потребители с интензивно потребление на електроенергия (електродъгови, рудотермични, стоманолеярски пещи и др.).
• Група със специална цел. Тя включва следните подгрупи:

1. Превключватели за свръхвисоко напрежение, използвани за свързване на шунтиращи реактори към линията, ако в нея възникне свръхнапрежение.
2. Прекъсвачи с генератори на пренапрежение (използвани при стендови изпитвания), предназначени за превключване при нормални работни условия и в случай на необичайни ситуации.
3. Апарати във вериги 110,0-500,0 kV, осигуряващи преминаване както при нормални работни условия, така и за определено време при къси съединения.
4. Разпределително устройство с въздушно охлаждане, включено в комплекта разпределително устройство.

По проект

Конструктивните особености на превключвателите определят вида на техния монтаж. Въз основа на това се разграничават следните видове апарати:

• Включени в комплекта разпределителни устройства (вградени).
• Изтегляемият тип включва разпределителните устройства, оборудвани със специално устройство за изваждане от панелите на разпределителните устройства.

  Самоходен въздушен прекъсвач Metasol.

• Версия за монтаж на стена. Стенно разпределително устройство Metasol в затворени разпределителни шкафове.
• Окачени и монтирани на люлка (различни видове изолация към земята).

При употреба остарелите и неактуални прекъсвачи причиняват много проблеми.

По данни на РАО "ЕЕС" 15% от всички прекъсвачи за високо напрежение не отговарят на условията за експлоатация; амортизацията на оборудването на подстанциите надхвърля 50%. Повече от една трета от въздушните прекъсвачи 330-750 kV, които са в основата на комутационното оборудване на мрежите за взаимно свързване, са с експлоатационен срок над 20 и дори 30 години. Подобна е ситуацията и с разпределителните устройства 110-220 kV.

Остарелите прекъсвачи и техните поддържащи системи изискват високи експлоатационни разходи.

До 2010 г. на световния пазар няма алтернатива на газовите и вакуумните прекъсвачи. По тази причина се правят допълнителни разработки.

Процесът на автопневматично разхерметизиране се комбинира с широко разпространения в момента процес на автогенерация в прекъсвачите с газова изолация. Това намалява потреблението на енергия на задвижването и прави възможно икономичното и надеждно пружинно задвижване за прекъсвачи с газова изолация с напрежение 245 kV и повече.

Повишената ефективност на гасене на дъгата позволява да се увеличи напрежението на прекъсвач до 360-550 kV.

В момента се работи по по-нататъшното подобряване на контактните системи на VDK, намирането на оптимално разпределение на магнитното поле за ефективно гасене на вакуумната дъга и намаляване на диаметъра на камерите. Продължава работата по създаването на VDC за напрежения над 35 kV (110 kV и повече) за вакуумни прекъсвачи за високо напрежение.

Вакуумното оборудване започва да се използва при ниски напрежения (1140 V и по-ниски), не само под формата на контактори, но и под формата на прекъсвачи и устройства за управление.

Работи се по замяната на газово-въздушните смеси с други газове и по използването на други газове.

Нивото на развитие на апаратурата с газова и вакуумна изолация до голяма степен отговаря на изискванията на клиентите.

Към момента обемът на предлагането на руския пазар на чуждестранни В момента обемът на чуждестранното газоизолирано оборудване на руския пазар значително надвишава обема на продажбите на местно оборудване. За руските производители става все по-трудно да се конкурират с чуждестранните поради технологичната изостаналост и липсата на средства за техническо преоборудване.

2814

Отметки

Скорошни публикации

EKF получава патент за SMK-222 фийд-трансферни терминали

ноември 27 в 17:11

33

Нова линия честотни инвертори Vector80 EKF Basic

ноември 27 в 17:10

35

KRUG подобрява енергийната ефективност на помпена станция №4 на Саратовските топлофикационни мрежи

ноември 26 в 18:39

74

Atos предоставя на Nornickel платформата BullSequana S за внедряване на SAP

26 ноември в 14:48

79

Националният изследователски университет MPEI обсъди проблемите на обучението на кадри за електро- и топлофикационния сектор с представители на правителството и бизнеса

24 ноември в 21:07

107

Националният изследователски университет "MPEI" говори за създаването на университет 3.0 на президентския форум на УАСГ

ноември 23 в 22:35

62

KTPM 35 kV на ул. "Лев Толстой

23 ноември в 12:25

197

Удобни комплекти диелектрични инструменти за монтажници от EKF

22 ноември в 23:34

197

Нов размер на опаковката на гъвкави гофрирани HDPE тръби от EKF

22 ноември в 23:33

190

Скоба от EKF с опора за закрепване на кабелни корита на стени

22 ноември в 23:31

257

Най-интересните публикации

Новата газотурбинна електроцентрала в Касимов ще захранва енергийната система на Рязанска област с повече от 18 MW

юни 4, 2012 в 11:00

147466

Автоматичен прекъсвач с газова изолация VGB-35, VGBE-35, VGBEP-35

юли 12, 2011 в 08:56

31684

Прекъсвачи за 6, 10 kV

28 ноември 2011 г. в 10:00 ч.

19520

Превключватели за резервоари Elegas тип VEB-110II

21 юли 2011 г. в 10:00 ч.

13899

Правилно изхвърляне на батерии

14 ноември 2012 г. в 10:00 ч.

13250

Признаци на неизправност на силовите трансформатори при работа

29 Feb 2012 at 10:00 am

12581

Разпределително устройство 6(10) kV с микропроцесорни клеми BMRZ-100

16 август 2012 г. в 16:00 ч.

12015

Изготвяне на "Списък на оперативните документи"

24 май 2017 г., 10:00 ч.

11856

Проблеми в концептуалната система. Липса на логика

25 декември 2012 г. в 10:00 ч.

11049

Изчисляване на мрежите в зависимост от загубите на напрежение

27 Feb 2013 at 10:00 am

9150

Област на приложение

Трансформаторът на напрежение се използва в различни електрически подстанции. Устройството може да предава сигнал към измервателни уреди, компоненти за защита на разпределителни устройства. Трансформаторите на напрежение са свързани към трифазна (индустриална) мрежа. Тяхната задача е да преобразуват променлив ток с честота 50 Hz. Монтажът е разрешен при средно и умерено студен климат.

Работата на трансформатори с газова изолация е възможна в почти всички области на човешката промишлена дейност. Функционирането на оборудването дава възможност за предаване на обработения сигнал към измервателни устройства, системи за сигурност и защита. Инсталацията се използва за осигуряване на работата на различни устройства за измерване на електроенергия.

Устройството е идеално подходящо за затворени или подземни подстанции, работещи в централната градска част. Устройствата се монтират в чувствителни за околната среда зони. В тези зони не се допускат течове на масло. Поради това тази зона трябва да се експлоатира само с газово изолирана среда.

Функция и област на приложение

Как работи високоволтовият прекъсвач с газова изолация? Изолиране на фазите между тях посредством газово изолирана среда. Принципът на работа на механизма е следният: когато електрическото оборудване е изключено, контактите на всяка камера се отварят. Вградените контакти създават електрическа дъга, която се отлага в газовата среда.

Тази среда разделя газа на отделните му частици и компоненти, а поради високото налягане в резервоара самата среда се намалява. Възможно е да се използват допълнителни компресори, ако системата работи при ниско налягане. След това компресорите увеличават налягането и образуват газов взрив. Използва се и байпасиране, което е необходимо за изравняване на тока.

Обозначението в схемата по-долу показва местоположението на всеки елемент в механизма на превключвателя:

При моделите от резервоарен тип управлението се осъществява с помощта на задвижващи механизми и трансформатори. За какво служат задвижващите механизми? Механизмът му е регулатор и има за цел да включва или изключва захранването и, ако е необходимо, да поддържа дъгата на определено ниво.

Задвижванията се разделят на пружинни и пружинно-хидравлични. Пружинните задвижвания се отличават с висока степен на надеждност и имат прост принцип на работа: цялата работа се извършва от механични части. Пружината се задейства със специален лост и може да се компресира и декомпресира и да се блокира на определено ниво.

Пружинно-хидравличните превключвателни задвижвания имат допълнително хидравлична система за управление в своята конструкция. Този тип задвижване се счита за по-ефективен и надежден, тъй като пружинното устройство може да променя нивото на заключване самостоятелно.

Проектиране и конструиране на въздушния превключвател

Нека вземем конструкцията на въздушния прекъсвач като пример за превключвател на мощност BBB, неговата опростена конструктивна схема е показана по-долу.

Типичен дизайн на въздушни прекъсвачи от серията BBB

Символи:

• А - Резервоар, резервоар, в който се изпомпва въздух, докато нивото на налягането достигне номиналното налягане.
• B - Метален резервоар на камерата за дъгово закаляване.
• C - Краен фланец.
• D - Кондензатор за разделяне на напрежението (не се използва при сегашните конструкции на превключватели).
• E - Монтажен прът за подвижен контактен възел.
• F - Порцеланов изолатор
• G - спомагателен контакт за прекъсване на дъгата.
• H - шунтиращ резистор.
• I - Въздушен клапан.
• J - Импулсен въздуховод.
• K - Основно подаване на въздушна смес.
• L - банка клапани.

Както може да се види, в тази серия контактната група (E, G), механизмът за свързване/развързване и взривният клапан (I) са затворени в метален резервоар (B). Самият резервоар се пълни със смес от сгъстен въздух. Полюсите на превключвателя са разделени от междинен изолатор. Тъй като на кораба има високи напрежения, защитата на опорната колона е от особено значение. Изработен е с изолиращи порцеланови "кожуси".

Въздушната смес се подава от два въздуховода K и J. Първият е основният, който се използва за вкарване на въздух в резервоара, а вторият работи в импулсен режим (подава въздушна смес, когато контактите на превключвателя се разединят и се нулират, когато той се затвори).