Воздушные выключатели

Ввоздушном выключателе сжатый воздух выполняет две функ­ции - гашения дуги и управления механизмом самого выключателя. Изоляция токоведущих частей от земли осуществляется фарфором.

Конструктивные схемы воздушных выключателей, применяемых на подстанциях, в основном определяются: способом создания изоляцион­ного промежутка между контактами выключателя, находящегося в от­ключенном положении; способом подачи сжатого воздуха в дугогасительные устройства; наличием шунтирующих резисторов и делителей напряжения и некоторыми другими особенностями.

На рис. 3.1 представлены две принципиально отличные конструк­тивные схемы воздушных выключателей 110 кВ и выше. По схеме рис. 3.1, а выполняются выключатели с воздухонаполненными отделителями серии ВВП или их новая модификация ВВШ, а по схеме рис. 3.1,б — вы­ключатели серии ВВБ.

Выключатели серии ВВШ (рис. 3.1,а). Основанием каждого полюса служат резервуары со сжатым воздухом 1. Выключатели имеют две контактные системы, соединенные последовательно. Первая — контакт­ная система дугогасительных камер 2, контакты которой лишь кратко­временно расходятся на время гашения дуги. Вторая — контактная си­стема отделителей 6, отключающая ток, ограниченный шунтирующими резисторами, и образующая надежный изоляционный промежуток при отключенном положении выключателя, когда контакты дугогаси­тельных камер замкнуты. Камеры и отделители связаны между собой трубчатыми шинами 10, к которым подключены резисторы 5, шунти­рующие камеры и емкостные делители напряжения 7, предназначенные для выравнивания распределения напряжения в отключенном положе­нии отделителей.

Сжатый воздух поступает из резервуаров полюса в гасительные ка­меры и отделители через дутьевые клапаны, находящиеся у основания каждого полюса, по полым опорным изоляторам. В корпусах дутьевых клапанов установлены обратные клапаны, через которые при включен­ном положении выключателя поступает воздух для вентиляции внутрен­них полостей опорной изоляции, камер и отделителей, откуда через не­плотности контактов и их механизмов выходит в атмосферу. Когда камеры или отделители находятся под давлением сжатого воздуха, обратные клапаны закрыты и система вентиляции не работает.

Управление выключателями однополюсное и трехполюсное осу­ществляется электромагнитами включения и отключения, воздействую­щими на систему пусковых клапанов.

Выключатели серии ВВБ (рис. 3.1, б). Контактная система полюса вместе со своим механизмом и дутьевым клапаном находится внутри металлического резервуара 11 со сжатым воздухом, изолированного от земли фарфоровой опорной колонкой (изолятором) 9. Внутри колонки проходят два стеклопластиковых воздухопровода, один из которых слу­жит для постоянной подачи воздуха в гасительные камеры — резер­вуары, второй — для импульсной подачи воздуха при отключении и сброса воздуха при включении выключателя. Дугогасительная камера имеет два главных и два вспомогательных разрыва. Главные контакты 8 отключают основной ток электрической цепи. Они шунтируются рези­сторами (не показаны), которые служат для выравнивания распределе­ния напряжения между разрывами в процессе отключения и для сниже­ния скорости восстанавливающегося напряжения. Вспомогательные контакты (не показаны) отключают остаточный ток, проходящий через шунтирующие резисторы.

По обе стороны резервуара имеются эпоксидные вводы, защи­щенные снаружи фарфоровыми покрышками от атмосферных воздей­ствий. Внутренние полости опорных изоляторов и фарфоровых покры­шек вводов постоянно вентилируются. Для вентиляции воздух понижен­ного давления подается по трубам через редукторный клапан, установленный в распределительном шкафу. Когда выключатель от­ключен, воздух через указатель продувки на цоколе поступает в полость опорного изолятора, а из него, разветвляясь, — в покрышки вводов и полость промежуточного изолятора. Из покрышек вводов воздух вы­ходит в атмосферу через указатели продувки, установленные на вводах. Если выключатель находится во включенном положении, вентиля­ционный воздух, кроме того, поступает в полости импульсных воздухо­проводов.

Питание воздушного выключателя сжатым воздухом производится через шкафы управления, где размещены элементы пневматического и электрического управления — системы клапанов, электромагниты управления, вспомогательные контакты (блок-контакты) с пневмоприводом, сборки зажимов, устройства световой сигнализации положения вы­ключателя. В шкафу управления полюса установлен электроконтактный манометр, показывающий давление в гасительной камере полюса вы­ключателя в отключенном его положении.

Подача сжатого воздуха из воздухораспределительной сети к вы­ключателю производится через распределительный шкаф типа ШРНФ-2М (для ВВН) и типа ШРНА (для ВВБ). С помощью распреде­лительного шкафа производится: очистка сжатого воздуха, поступаю­щего из магистрали, и его распределение по резервуарам полюсов вы­ключателей; редуцирование воздуха для вентиляции; отсоединение обратным клапаном резервуаров выключателей от магистрали при сни­жении в ней давления; блокировка работы выключателя при недоста­точном давлении воздуха; местное отключение выключателя.

Неполадки в работе. Причины неполадок характерны для воз­душных выключателей всех типов. Наиболее часто повторяющимися неполадками на протяжении последних лет являются следующие:

1) отказы в отключении токов к.з. Они в основном происходят из-за недостаточной способности воздушных выключателей гасить элек­трическую дугу при отключении неудаленных к.з., сопровождающихся большой скоростью восстановления напряжения на контактах, хотя ток к.з. при этом может быть меньше номинального. При удалении точки короткого замыкания от шин подстанции токи к.з. и скорость восста­новления напряжения в общем случае уменьшается.

До недавнего времени полагали, что наиболее тяжелым коротким замыканием является повреждение на шинах. Однако практикой и ана­лизом установлено, что процессы коротких замыканий на участках ли­ний протяженностью от 0,5 до 8 - 10 км (т. е. в зоне так называемого километрического эффекта) характеризуются большими значениями ам­плитуды первого пика высокочастотных колебаний и очень высокой на­чальной скоростью восстанавливающегося напряжения. При этом, как правило, происходит повторный пробой межконтактного промежутка и выключатель не справляется с отключением. Применяемыми в на­стоящее время способами улучшения работы воздушных выключателей является шунтирование дугового разрыва низкоомным резистором и повышение эффективности дугогасящих устройств путем увеличения последовательно включенных мест разрыва;

2) дефекты контактных систем. Их основная причина — дефекты конструкций отдельных узлов выключателя, заклинивания деталей, при­водящие к зависанию подвижных контактов в промежуточном положе­нии или к недостаточному вжиму контактов. Зависания подвижных кон­тактов отделителей выключателей серии ВВН вызываются загрязне­нием и «надирами» на трущихся поверхностях. Если зависание происходит во время отключения к.з., то горящей дугой разрушаются контактные системы и фарфоровая изоляция;

3) перекрытия опорной изоляции. Перекрытия по наружной поверх­ности обусловлены главным образом загрязнением изоляторов уносами промышленных предприятий, пылью при ее увлажнении. Проникнове­ние и накопление влаги внутри изоляторов, а также прекращение про­дувки внутренних полостей воздухопроводов обычно приводит к пере­крытиям изоляции по внутренней поверхности и разрушениям выклю­чателей ;

4) неисправности механизмов приводов и клапанов. Значительное число отказов в работе выключателей связано с дефектами клапанов (из­ломы, заклинивания), попаданием под клапаны посторонних предметов, повреждением электромагнитов и цепей управления. Часто происходит самопроизвольное уменьшение сброса давления из-за попадания в ка­налы клапанов отсечек пыли и смазки. Все эти неисправности, как пра­вило, приводят к неполнофазной работе выключателей;

5) повреждения резиновых уплотнений. В эксплуатации наблюда­лись случаи выдувания прокладок из фланцевых соединений изоляторов и нарушения герметичности соединений из-за потери упругих свойств резины. Для устранения этих нежелательных явлений производятся об­жатия всех элементов эластичного крепления изоляторов. Периодич­ность устанавливается с учетом имеющегося опыта (обычно перед на­ступлением холодной погоды). Более частые (сезонные) обжатия приводят к деформации и преждевременному выходу из строя рези­новых прокладок и уплотнений. Длительное пребывание воздухонаполненных отделителей под рабочим давлением ускоряет процесс наруше­ния плотности фланцевых соединений и ведет к выдуванию резиновых уплотнений. В связи с этим заводы рекомендуют не находящиеся в ра­боте выключатели (шиносоединительные, обходные, секционные) дер­жать во включенном положении, а разрывы цепи создавать разъедини­телями. Однако в эксплуатации этих рекомендаций не придерживаются в тех случаях, когда, например, воздушный выключатель используется в режиме АВР. Опыт многих энергосистем свидетельствует о том, что выключатели серии ВВН могут неограниченно долго оставаться в от­ключенном положении под рабочим давлением.

Краткое описание неполадок в работе выключателей приведено с той целью, чтобы дежурные имели о них некоторое представление, не­обходимое для анализа обнаруженных явлений и предупреждения по­вреждений. Устранение возникших неполадок производится специально обученным ремонтным персоналом. При этом никакие работы в рас­пределительных шкафах и на выключателях, находящихся под рабочим давлением, разрешаться не должны.

Осмотры и обслуживание воздушных выключателей. При осмотре проверяется действительное положение всех фаз воздушного выключа­теля по показаниям сигнальных ламп и манометров. Обращается вни­мание на общее состояние воздушного выключателя, на отсутствие уте­чек воздуха (на слух); на целость изоляторов гасительных камер, отде­лителей, шунтирующих резисторов и емкостных делителей напряжения, опорных колонок и изолирующих растяжек, а также на отсутствие за­грязненности поверхности изоляторов.

Контролируется степень нагрева контактных соединений шин и ап­паратных зажимов.

По манометрам, установленным в распределительном шкафу, про­веряется давление воздуха в резервуарах выключателя и поступление его на вентиляцию. У выключателей, работающих с АПВ, давление дол­жно находиться в пределах 1,9 - 2,15 МПа (оптимальное 2,0 МПа), а у выключателей без АПВ - 1,6 - 2,1 МПа. Выключатель не должен при­ходить в действие при понижении давления воздуха ниже указанных величин. С этой целью в схеме управления предусмотрена блокировка, препятствующая проведению операции. При давлении ниже 1,6 МПа один из манометров размыкает цепи включения и отключения, другой при давлении ниже 1,9 МПа переключает цепи АПВ на отключение.

Как отмечалось, большое значение имеет непрерывная вентиляция внутренних полостей изоляторов выключателя сухим воздухом, исклю­чающая конденсацию водяных паров внутри изоляторов. Контроль за поступлением воздуха на вентиляцию ведется по указателю продувки (стеклянная трубка с находящимися в ней алюминиевым шариком). Ша­рик под воздействием струйки воздуха, создавая видимость движения воздуха, должен находиться во взвешенном состоянии между рисками, нанесенными на указателе. Регулирование расхода воздуха производит­ся винтом на верхней части редукторного клапана. Проверяется закры­тие заслонок выхлопных козырьков гасительных камер. При неблаго­приятных метеорологических условиях через неплотности в камеры выключателей может проникнуть снег. Накопление его приводит к обледенению контактов и отказу камер в работе.

При внешнем осмотре визуально проверяется целость резиновых прокладок в соединениях изоляторов гасительных камер, отделителей и их опорных колонок, так как применяемые резиновые прокладки не обладают достаточной эластичностью и со временем увеличивают свою остаточную деформацию. Операции с выключателями, имеющими по­врежденные или выдавленные прокладки, не должны допускаться.

Обслуживание выключателей в процессе эксплуатации охватывает собой проведение следующих мероприятий. Из резервуара выключате­лей 1 - 2 раза в месяц удаляется накопившийся в них конденсат. С той же периодичностью воздухораспределительная сеть продувается сжатым воздухом рабочего давления (при положительной температуре окружающего воздуха). Несоблюдение периодичности продувок при резких изменениях температуры окружающей среды приводит к конден­сации влаги в резервуарах выключателей и образованию льда в возду­хораспределительной сети. Чтобы не допускать скопления конденсата в блоках пневматических клапанов, из них также удаляют конденсат че­рез спускной клапан.

В период дождей увеличивают подачу воздуха на вентиляцию. При понижении температуры окружающего воздуха ниже + 5°С в шкафах управления полюсов и в распределительном шкафу включают электри­ческий обогрев. В распределительных шкафах типа ШРНФ-2М нагрева­тельные элементы манометров и редукторного клапана включают при указанной выше температуре воздуха. В распределительных шкафах ти­па ШРНА включение нагревательных элементов должно производиться двумя ступенями. При температуре воздуха менее + 5С включается один нагревательный элемент манометров и один нагревательный эле­мент редукторного клапана. При температуре - 30С дополнительно включаются все остальные нагревательные элементы. Ввод в действие всех нагревательных элементов при температуре воздуха, близкой к + 5°С, приводит к перегреву устройств шкафов и разрушению (растре-скиванию) резиновых уплотнений. Проверяют работоспособность выключателя путем контрольных опробовании на отключение и включе­ние при давлении 2,0 - 1,6 МПа, проверка производится не реже 2 раз в год.

В резервуары выключателей должен поступать очищенный от меха­нических примесей воздух. Основная очистка воздуха, а также его осуш­ка производится компрессорной воздухоприготовительной установкой. Для дополнительной очистки сжатого воздуха в распределительных шкафах выключателей установлены войлочно-волосяные фильтры. Не­обходимо систематически в зависимости от загрязненности воздуха, производить смену в них фильтрующих патронов. Заметим, что при экс­плуатации распределительных шкафов запорные вентили в них должны быть открыты полностью.