4.2.2 Маломасляные выключатели
Принцип работы маломасляного выключателя основан на гашении электрической дуги, возникающей при размыкании контактов, потоком газо-масляной смеси, которая образуется в результате интенсивного разложения трансформаторного масла под действием высокой температуры электрической дуги. Этот принцип работы дугогасительного устройства хорошо зарекомендовал себя при эксплуатации выключателей.
В маломасляных выключателях трансформаторное масло используется в основном для гашения электрической дуги. Выключатели имеют малые размеры, малую массу, достаточно высокие технические данные. Это определило их широкое применение при номинальном напряжении до 35 кВ в сборных распредустройствах, комплектных распредустройствах для внутренней ( КРУ ) и наружной установок ( КРУН ).
Маломасляные выключатели по конструктивным особенностям можно разбить на следующие основные четыре группы:
подвесного типа (серии ВМП-10). Номинальный ток до 3150 А, номинальный ток отключения до 31,5 кА, номинальное напряжение 10 кВ;
колонкового типа (серии ВК-10). Номинальный ток до 3150 А номинальный ток отключения до 31,5 кВ, номинальное напряжение 10 кВ;
горшкового типа для генераторов (серии МГГ). Номинальный ток до 11 200 А, номинальный ток отключения до 90 кА, номинальное напряжение до 20 кВ;
выключатели для наружных установок серий ВМУЭ-35, ВМТ-110 и ВМТ-220.
Номинальное напряжение до 220 кВ, номинальный ток до 2000 А, номинальный ток отключения 40 кА.
Рассмотрим конструкцию маломасляных выключателей на примере выключателя ВМП.
Разрез полюса выключателя показан на рис. 4.10.
Каждый полюс выключателя состоит из прочного влагостойкого цилиндра, на концах которого заармированы металлические фланцы 2 и 9. Внутри корпуса 4 из алюминиевого сплава, укрепленного на верхнем фланце, размещен приводной механизм, подвижный контактный стержень, роликовое токосъемное устройство и маслоотделитель.
Корпус механизма сверху закрыт крышкой из изоляционного материала, имеющей канал для соединения внутренней полости цилиндра с атмосферой и отверстие для заливки масла, закрытое пробкой. Нижний фланец снизу закрыт крышкой из меди, внутри которого расположен неподвижный розеточный контакт, а снаружи маслоспускательная пробка. К крышке с помощью болтов крепится токоведущая шина.
Конструкция нижнего фланца позволяет создать воздушную подушку при залитом трансформаторным маслом цилиндре выключателя. Подушка выполняет роль амортизатора при повышении давления в нижней части цилиндра в момент горения электрической дуги.
При входе контактного стержня в розетку, сегменты, из которых состоит контакт, расходятся, сжимая контактные пружины тем самым обеспечивается так называемый ход в контактах.
Внутри изоляционного цилиндра 14 над розеточным контактом расположена дугогасительная камера. Дугогасительная камера выполняется в двух вариантах. Набирается она из чередующихся гетинаксовых и фибровых пластин. Чтобы предотвратить возможность загорания дуги между подвижными стержнями и стенками нижнего фланца, внутри последнего находится изоляционный распорный цилиндр. Этот цилиндр одновременно удерживает дугогасительную камеру от смещения.
Во включенном положении подвижный стержень находится в розеточном контакте. При отключении выключателя контактный стержень выходит из розеточного контакта и в этот момент загорается электрическая дуга. Под действием высокой температуры дуги трансформаторное масло газогенерирует.
Рис. 4.10. Разрез полюса выключателя ВМП–10:
а– положение «отключено»;б– положение «включено»;в– процесс отключения; 1 – нижний вывод и крышка выключателя; 2 – неподвижный контакт; 3 – воздушная подушка; 4 – гасительная камера; 5 – изоляционный цилиндр; 6 – верхний вывод; 7 – роликовый токосъёмный контакт; 8 – маслоотделяющее устройство; 9 – крышка; 10 – приводной механизм; 11 – направляющий стержень; 12 – подвижный контакт; 13 – маслоуказатель
В связи с тем что в начале размыкания контактов поперечные каналы еще перекрыты контактным стержнем, давление в камере повышается, и воздушная подушка в амортизационной камере сжимается. При дальнейшем движении контактного стержня освобождаются поперечные каналы и находящиеся под давлением масло и газы устремляются поперек дуги, производя интенсивную ее деонизацию.
При переходе тока через нуль давление в газопаровой среде снижается и сжатый воздух амортизационной камеры подобно поршню нагнетает масло в область дуги. При отключении больших токов образуется энергичное поперечное дутье и дуга гаснет в нижней части камеры. При отключении малых токов дуга тянется за стержнем и в верхней части камеры испаряется масло в карманах, создавая встречнорадиальное дутье, а затем при выходе стержня из камеры продольное дутье. Время гашения дуги при отключении больших и малых токов не превосходит 0,0150,025 с.
Отработавшие газы по вертикальным отверстиям камеры попадают в верхнюю часть цилиндра и через отверстия в маслоотделитель, в котором газы очищаются от капелек масла. После очистки газы через отверстия уходят в окружающую среду. После нескольких отключений масло в выключателе загрязняется примесью обгоревшей фибры и его изоляционные свойства ухудшаются. Поэтому в отключенном состоянии между контактными стержнями и поверхностью масла должна быть воздушная прослойка толщиной около 15 мм. Для наблюдения за уровнем масла в выключателе предусмотрен маслоуказатель. В выключателе должен строго поддерживаться определенный уровень масла, отмеченный на маслоуказателе. Бестоковая пауза при АПВ для этих выключателей довольно большая 0,5 с.
Преимущество маломасляных выключателей:
небольшие габариты и масса;
малое количество масла, пожаробезопасность;
имеют приводы пружинные и электромагнитные;
удобный монтаж на тележке КРУ ( серий ВМП-10, ВК-10 ).
К недостаткам этих выключателей следует отнести небольшой ресурс при номинальном токе и при токе КЗ ( серии ВМП, ВК ). Показатели надежности такие же, как у баковых масляных выключателей.