Управление и система приводов
Управлять МВ можно через кнопки схемы управления, либо вручную воздействуя на катушку соленоида.
Привод предназначен для включения устройства в ручном или автоматическом режимах, а также поддержания его во включенном состоянии.
Различают следующие типы приводов:
- Ручной (автоматический). Данный привод позволяет управлять масляным выключателем как вручную, так и автоматически при помощи встроенного электромагнита.
- Пружинный. Такой тип привода включает МВ за счет энергии заведенной пружины. Завод пружины осуществляется вручную, при помощи электромагнита, или электродвигателя.
- Пружинно-грузовой. Включение осуществляется путем энергии взведенных пружин и груза, поднятого в верхнее положение.
- Электромагнитный. Управление масляным выключателем осуществляется за счет создания тягового усилия в электромагнитной катушке с сердечником. Для включения сердечник взаимодействует с рычажным механизмом.
Что это такое масляные выключатели, назначение, где применяются
Масляные выключатели — это высоковольтное электрооборудование, служащее для коммутации сетей от 6 кВ, включения и отключения электродвигателей, трансформаторов, а также целых секций и вводов высоковольтных подстанций.
Такой выключатель состоит из трех полюсов. Каждый полюс, в свою очередь, состоит из шин и непосредственно выключателя.
При выключении устройства образуется электрическая дуга. Ее гашение происходит в горшке, в котором налит диэлектрик – трансформаторное масло.
Масляные выключатели (МВ) используются в электрических подстанциях, которые размещаются на промышленных предприятиях, а также в населенных пунктах.
Что это такое масляные выключатели, назначение, где применяются
Масляные выключатели — это высоковольтное электрооборудование, служащее для коммутации сетей от 6 кВ, включения и отключения электродвигателей, трансформаторов, а также целых секций и вводов высоковольтных подстанций.
Такой выключатель состоит из трех полюсов. Каждый полюс, в свою очередь, состоит из шин и непосредственно выключателя.
При выключении устройства образуется электрическая дуга. Ее гашение происходит в горшке, в котором налит диэлектрик – трансформаторное масло.
Масляные выключатели (МВ) используются в электрических подстанциях, которые размещаются на промышленных предприятиях, а также в населенных пунктах.
Устройство и принцип действия
Вакуумные выключатели предназначены для совершения коммутационных операций в электроснабжающих сетях высокого напряжения. Конструктивно вакуумный выключатель состоит из трех отдельных полюсов или колонок (по одной на каждую фазу). Все колонки устанавливаются на одном приводе посредством опорного изолятора из полимера, фарфора или текстолита. У каждой из них имеются два вывода для подключения ошиновки.
Общий вид вакуумного автоматического выключателя
Устройство вакуумного выключателя.
Из картинки ниже видно, что внутри устройство состоит из двух контактов, подведенных под соответствующие потенциалы полюсов. Один из них выполняется подвижным, второй стационарным, как и в других типах выключателей. Силовые контакты вакуумного выключателя располагаются внутри герметичной камеры, способной сохранять вакуум в течении длительного периода времени (несколько десятков лет). Для чего в состав камеры включаются специальные металлические сплавы и керамические добавки. Именно этот элемент стал камнем преткновения для реализации такого выключателя в 30-е годы прошлого века.
Современные технологии предоставляют возможность сохранения вакуума внутри емкости, в том числе, с учетом динамических нагрузок, которые ей приходится претерпевать во время коммутаций. Для постоянного поддержания состояния сильно разреженной газовой среды, внутри вакуумной камеры, устройство комплектуется сильфонным компонентом. Он исключает возможность проникновения воздуха или другого газа внутрь вакуумной камеры при перемещении подвижного контакта.
Конструкция вакуумного выключателя
Принцип гашения электрической дуги.
При разрыве контактов между поверхностями возникает ионизация пространства. Если в воздушных выключателях с методом электромагнитного дутья эту ионизацию искусственно растягивают на несколько метров, а в элегазовых и масляных выключателях стараются погасить диэлектрическим материалом, то в вакуумных применяется другая технология. Основной принцип основан на том, что в идеальном вакууме отсутствует какое-либо вещество, способное к выделению заряженных частиц. Поэтому в момент разделения контактов, из-за разности потенциалов, единственным источником ионизации являются пары раскаленного металла.
Различные этапы образования плазмы
Начало разведения контактов
Развитие ионизации
Заключительные процессы
Они продолжают движение между контактными поверхностями, но при переходе синусоиды электрического тока через ноль, заряженные частицы утрачивают энергию для ионизации и перемещения, их место быстро занимает пустое пространство с высокой электрической прочностью и дуга рвется. Ионы металлов примыкают к ближайшей поверхности – контактам или стенкам камеры. Такой принцип действия позволяет сократить время на прекращение горения дуги и предоставляет ряд преимуществ, в сравнении с другими типами коммутационных аппаратов. Но чрезмерные коммутационные перенапряжения могут привести к деформации поверхности, что будет препятствовать нормальному замыканию контактов, увеличит переходное сопротивление и вызовет перегрев внутри вакуумной камеры.
Достоинства системы
Система гашения дуги данного типа имеет ряд особенностей, из-за которых она используется во многих цепях электроснабжения. К достоинствам системы относится следующее:
Высокая эффективность прерывания цепи, что позволяет использовать подобное оборудование в сетях высокого напряжения.
Простота конструкции делает ее надежной и ремонтопригодной
Ремонт масляных выключателей должен проводиться исключительно профессионалами, так как подобное оборудование отвечает за выполнение важной команды от автоматической системы управления или оператора. Также это качество обуславливает относительно небольшую стоимость этого типа оборудования.
Неполадки в работе масляных выключателей и их устранение
Неполадки в работе масляных выключателей приводят к крупным авариям с образованием пожаров в распределительных устройствах.
Частые неполадки:
– отказы выключателей в отключении токов короткого замыкания;
– неисправности контактных систем, перекрытия элементов внутренней и внешней изоляции;
– поломки изолирующих частей;
– отказы передаточных механизмов и приводов.
Отказ в отключении тока связан несоответствием фактической отключающей способности выключателей условиям их эксплуатации.
Чтобы не допустить этого, надо периодически проверять соответствие параметров выключателей реальным условиям их работы.
На практике не должны создаваться такие схемы работы подстанций, при которых мощность короткого замыкания превышает отключающую способность выключателей.
В аварийных и ремонтных ситуациях при необходимости соединения на параллельную работу двух систем шин и более (например, включением секционных выключателей) эта операция должна сопровождаться проведением мероприятий, приводящих к ограничению токов КЗ.
Неполадки контактных систем: недовключения подвижных контактов, зависания контактов в промежуточном положении, разрушения металлокерамики, поломки розеточных контактов. Это препятствует отключениям и включениям выключателей и приводит к образованию дуги с последующим взрывом выключателя.
Перекрытия изоляции происходят при коммутационных и грозовых перенапряжениях и в результате загрязнения изоляции уносами промышленных предприятий вблизи подстанции.
У выключателей серий ВМГ и ВМП нередки случаи перекрытий опорной изоляции по загрязненной и увлажненной поверхности.
Отказы в работе передаточных и операционных механизмов и приводов происходят в результате поломок отдельных деталей и нарушений регулировки. Это приводит к заеданию валов, застреванию тяг и ненормальной работе контактных систем, что приводит к авариям.
Причины отказа приводов – некачественная регулировка, затирания в механизме расцепления и сердечников электромагнитов, дефекты пружин, нарушения связей между частями механизма привода из-за выпадения осей, пальцев.
Высоковольтные выключатели и их приводы
Это важные коммутационные устройства, которые предназначены для того, чтобы включить и выключить электрическую цепь. Они бывают:
- элегазовые;
- масляные;
- воздушные;
- вакуумные;
- электромагнитные.
Испытание высоковольтных выключателей – обязательное условие при монтаже, капитальном ремонте (примерно каждые 8 лет) и периодических проверках (раз в 4 года).
Пункты проверки:
- осмотр;
- проверка изоляции, сопротивление в условиях постоянного тока;
- сопротивление обмоток и контактов;
- сравнение данных с заявленными;
- контроль в условиях повышенного напряжения (1 минута);
- контроль подвижности контактов выключателя;
- измерение минимального времени срабатывания выключателя;
- информация о наименьшем напряжении, необходимом для работы электромагнитом;
- оценка нагревания рабочих контактов (тепловизионный контроль).
Некоторые виды испытаний высоким напряжением проводят путем многочисленных проб при номинальном (то есть нормальном, на которое они изначально рассчитаны) напряжении.
Испытания проводится с помощью специальной электролаборатории, которая имеет право на выдачу юридической документации.
Основные типы масляных выключателей
Конструкция масляных выключателей выполняется двух основных типов:
- Баковые. Обладают большим объёмом масла. Оснащены одним большим баком сразу для трёх контактов трёхфазного напряжения;
- Горшковые (маломасляные). С меньшим объёмом масла, но и с дополнительной системой дугогашения, и тремя раздельными баками. В них на каждой фазе присутствует отдельный металлический цилиндр, заполненный маслом, в каком и происходит разрыв контактов и подавление электрической дуги.
Выключатели масляные баковые
Чаще всего они рассчитаны на сравнительно небольшие токи отключения. Производятся они однобаковыми конструкциями (три полюса находятся в одном баке) при рабочем напряжении до 20 кВ. а при на напряжение выше 35кВ — трехбаковыми (каждая из фаз расположена отдельном баке) с персональными или групповыми приводами включения. Выключатели баковые снабжаются электромагнитными или воздушными пневмоприводами. Есть возможность работы с повторным автоматическим включением (АПВ).
Маломасляные выключатели
По сравнению с баковыми здесь масло служит исключительно как дугогасящая среда, а изолирование токоведущих деталей и дугогасительного аппарата касательно замыкания на землю осуществляется через твердый изоляционный материал (керамику, текстолит, и различные эпоксидные смолы). Это масляный выключатель ВМП или ВМГ типа.
Они обладают кардинально меньшими габаритами, массой, а также значительно меньшей взрывоопасностью и пожароопасностью. Присутствие в этих высоковольтных устройствах встроенных емкостных трансформаторов напряжения и трансформаторов тока, существенно усложняет конструктивное устройство выключателей и повышает их габаритные размеры.
Масляные выключатели по своей конструкции могут выпускаться заводом изготовителем двух видов движения контактной группы:
- дугогасительные камеры снизу (движение подвижного контакта выполняется сверху вниз);
- дугогасительные камеры сверху (перемещение подвижного контакта происходит наоборот снизу ). Этот вид более перспективен в отношении улучшения отключающей возможности.
выключатель может быть оборудован встроенным внутрь механизмом защиты и управления. Это такие реле, как:
- максимального тока моментального действия
- выдержки времени
- реле минимального напряжения (для защиты электрооборудования от работы на не номинальном напряжении)
- электромагниты отключения,
- вспомогательные блок-контакты.
Увеличение номинального рабочего тока тут выполняется за счёт механизма искусственного обдува как подводящих шин, так и контактной системы. В последнее время начало применяться водяное охлаждение, этих нагревающихся от прохождения тока элементов.
Выключатель маломасляный для наружной установки состоит из трех основных ключевых частей:
- дугогасительное устройство, которое помещено в фарфоровую оболочку;
- фарфоровые опорные колонки;
- основания, то есть рамы.
Изоляционный цилиндр, охватывает дугогасительное устройство чем и выполняет защитную функцию. Главная его защитная цель — это фарфоровая оболочка, чтобы во время большого давления, которые возникают в момент отключения масляника, она попросту не разорвалась.
Особенности капитального ремонта
Капитальный ремонт масляного выключателя может включать в себя следующие работы:
- Отключение выключателя, разборка, отключение шин.
- Слив масла из горшков.
- Разборка, чистка, смазка, ремонт, настройка привода.
- Чистка, ремонт, испытания, замена изоляторов.
- Зачистка контактных токопроводящих поверхностей.
- Испытание.
- Измерение сопротивления изоляции полюсов.
- Испытание изоляторов.
- Измерение переходных сопротивлений шин.
- Регулировка включения.
- Смазка губок для более мягкого подключения выключателя к шинам в ячейке.
- Сборка выключателя после ремонта, доливка масла.
- Удаление пыли, грязи, масла с шин и горшков.
- Затяжка ослабленных болтовых соединений шин.
- Уборка рабочего места после окончания всех работ.
Капитальный ремонт выполняется строго специально обученным персоналом, имеющим все необходимые допуски и разрешения для работы в установках и подстанциях с напряжением 6 и выше кВ.
Работы проводятся под наблюдением ответственного лица с группой электробезопасности не ниже 5. Посторонние люди не должны иметь доступа к месту проведения работ, а само рабочее место должно быть огорожено, должны быть вывешены предупреждающие и запрещающие плакаты.
Капитальный ремонт и испытания масляных выключателей проводится, как правило, раз в 6 лет, при интенсивной эксплуатации значительно чаще.
После каждого внештатного отключения устройства перед его последующим включением проводятся высоковольтные испытания.
Классификация оборудования
Для обеспечения стабильной работы электрооборудования могут использоваться следующие типы масляных выключателей:
- Система с большой емкостью и маслом в ней – баковые.
- Использующие диэлектрические элементы и небольшое количество масла – маломасляные.
Схема масляного выключателя имеет специальное устройство для гашения образованной дуги во время разрыва цепи. По принципу действия дугогасительных устройств подобное оборудование делится на следующие группы:
- С использованием принудительного дутья рабочей среды. Подобное устройство имеет специальный гидравлический механизм для создания давления и подачи масла в месте разрыва цепи.
- Магнитное гашение в масле проводится при использовании специальных электромагнитах элементов, которые создают поле, перемещающее дугу в узкие каналы для разрыва созданной цепи.
- Масляный выключатель с автодутьем. Схема масляного выключателя данного типа предусматривает наличие специального элемента в системе, который осуществляет выделение энергии из образованной дуги для передвижения масла или газа в баке.
Знакомство с масляным выключателем
Масляный выключатель — это коммутационное устройство, предназначенное для включения и отключения силовых высоковольтных цепей и электрооборудования под нагрузкой и без неё.
Этот процесс разрыва электрической цепи выполняется выключателем за счет размыкания силовых контактов, погружённых в трансформаторное масло. За счет этого происходит гашение электрической дуги между ними, т.е. масло служит дугогасительной средой.
Во время процесса отключения в масле поднимается очень высокая температура, порядка 6 000 °С. Но выделение теплоты при горении не наносит вреда этому электрическому коммутационному устройству за счет свойств масла и химицеской реакции с парами.
Маломасляные выключатели (горшковые), устройство, принцип работы
Данный тип МВ предназначен для включения/отключения потребителей электрической энергии в штатном режиме, или при аварийных ситуациях. Отключение происходит в ручном и автоматическом режимах.
Рассмотрим устройство масляного выключателя на примере ВМГ-10.
Он состоит из следующих основных элементов:
- Металлический корпус, на котором устанавливаются полюса.
- Горшки с трансформаторным маслом. Это три полюса изолированных друг от друга при помощи воздуха и изоляторов, и расположенных на одной общей раме.
- Подвижные стержни и неподвижные контакты.
- Фарфоровые изоляторы. С их помощью горшки изолируются от металлического корпуса.
- Траверса.
- Масляный буфер.
- Изоляционные перегородки.
- Пружина.
- Вал.
- Рычаги. При помощи рычажного механизма происходит включение/выключение МВ.
Принцип действия данного типа масляного выключателя заключается в гашении электрической дуги, возникающей при размыкании контактов, находящихся под напряжением в газомасляной смеси.
Эта смесь образуется в результате воздействия разложения масла под воздействием высоких температур (может достигать 6000 градусов).
Маломасляный тип оборудования
Выключатель масляный ВМП, или другими словами маломасляный, кроме рабочей жидкости для обеспечения изоляции элементов системы друг от друга, имеет специальные элементы, изготовленные из диэлектрических материалов. В данном случае масло используется только для образования газа. Каждый элемент системы, в котором происходит разрыв цепи, имеет отдельную камеру с дугогасительным устройством. При этом используется специальный привод в системе, который обеспечивает поперечное дутье.
Из-за небольшого количества масла во время выключенного состояния контакты находятся выше уровня используемого в камере масла, что повышает надежность разрыва электроснабжения. Из-за загрязнения рабочей среды она со временем может потерять свои основные диэлектрические свойства. Также при создании подобной системы конструкторы учли то, что со временем образуются продукты разложения. Для них специально создали маслоотделители.
Основные типы масляных выключателей
Конструкция масляных выключателей выполняется двух основных типов:
- Баковые. Обладают большим объёмом масла. Оснащены одним большим баком сразу для трёх контактов трёхфазного напряжения;
- Горшковые (маломасляные). С меньшим объёмом масла, но с дополнительной системой дугогашения и тремя раздельными баками. В них на каждой фазе присутствует отдельный металлический цилиндр, заполненный маслом, где происходит разрыв контактов и подавление электрической дуги.
Выключатели масляные баковые
Они рассчитаны на небольшие токи отключения.
Производятся однобаковыми конструкциями (три полюса находятся в одном баке) при рабочем напряжении до 20 кВ, а при на напряжение выше 35кВ — трехбаковыми (каждая из фаз расположена отдельном баке) с персональными или групповыми приводами включения.
Выключатели баковые снабжаются электромагнитными или воздушными пневмоприводами.
Масляные баковые выключатели, выпускаемые на напряжение больше 35кВ, имеют встроенные вовнутрь трансформаторы тока.
Баковые выключатели на рабочее напряжение 110 кВ и выше оборудованы ёмкостными трансформаторами напряжения.
Маломасляные выключатели
В них масло служит как дугогасящая среда, а изолирование токоведущих деталей и дугогасительного аппарата касательно замыкания на землю осуществляется через твердый изоляционный материал (керамику, текстолит, и различные эпоксидные смолы).
Это масляный выключатель ВМП или ВМГ типа.
Он обладает меньшими габаритами, массой, меньшей взрывоопасностью и пожароопасностью.
Масляные выключатели по своей конструкции бывают двух видов движения контактной группы:
- дугогасительные камеры снизу (движение подвижного контакта выполняется сверху вниз);
- дугогасительные камеры сверху (перемещение подвижного контакта происходит наоборот снизу вверх). Этот вид более перспективен в отношении улучшения отключающей возможности.
Выключатель может быть оборудован встроенным внутрь механизмом защиты и управления.
Это такие реле, как:
- максимального тока моментального действия;
- выдержки времени;
- реле минимального напряжения (для защиты электрооборудования от работы на не номинальном напряжении);
- электромагниты отключения;
- вспомогательные блок-контакты.
Выключатель маломасляный для наружной установки состоит из трех основных ключевых частей:
- дугогасительное устройство, которое помещено в фарфоровую оболочку;
- фарфоровые опорные колонки;
- основания, то есть рамы.
Изоляционный цилиндр, охватывает дугогасительное устройство чем и выполняет защитную функцию. Главная его защитная цель — это фарфоровая оболочка, чтобы во время большого давления, которые возникают в момент отключения масляника, она попросту не разорвалась.
Эксплуатация масляных выключателей
Перед началом работы надо выполнить регулировку вхождения свечей (подвижных контактов) в розетки. Это производится путём раскрепления подвижного контакта и фиксирования его на нужном уровне.
Также должна быть оформлена форма протокола испытания масляного выключателя. Испытания масляных выключателей заключается в проверке его повышенным напряжением как в отключенном, так и во включенном состоянии, в проверке всех его цепей защит и сигнализаций. Это должен выполнять специально обученный персонал, чаще всего электротехническая лаборатория, соблюдая все меры безопасности.
После каждого отключения и включения высоковольтных механизмов нужно убедиться:
- В наличии и качестве трансформаторного масла в соответствующих пределах, что можно определить по специальному стеклянному стержню с метками;
- Контролировать крепление всех элементов привода, его шплинтов и механизмов болтового соединения;
- Следить зацелостностью проходных и опорных изоляторов;
- Производить чистку блок контактов по необходимости.
Достоинства системы
Система гашения дуги данного типа имеет ряд особенностей, из-за которых она используется во многих цепях электроснабжения. К достоинствам системы относится следующее:
Высокая эффективность прерывания цепи, что позволяет использовать подобное оборудование в сетях высокого напряжения.
Простота конструкции делает ее надежной и ремонтопригодной
Ремонт масляных выключателей должен проводиться исключительно профессионалами, так как подобное оборудование отвечает за выполнение важной команды от автоматической системы управления или оператора. Также это качество обуславливает относительно небольшую стоимость этого типа оборудования.
Правила эксплуатации МБ
Ремонтный, обслуживающий персонал, специалисты, связанные с обслуживанием и эксплуатацией масляных выключателей, должны знать соответствующую инструкцию, устройство, принцип работы оборудования.
В процессе эксплуатации сотрудники ФК обязаны проверять:
- Действующее напряжение, ток нагрузки. Показатели не должны выходить за рамки табличных значений.
- Высота масляного столба по полюсам, протечек нет.
- Наличие смазки на трущихся деталях. Контакты могут расшататься и расшататься, если смазка трущихся элементов станет густой и грязной.
- Запыленность комнат, в которых находится картина.
- Соответствие механических характеристик управляемых выключателей табличным нормам.
После каждого отключения от короткого замыкания следует проверять оборудование. Эти прерывания записываются в специальный журнал. Должен быть доступен журнал отказов для записи информации о неисправностях, обнаруженных во время работы агрегата. Проверке подлежит выключатель, отключение которого произошло в результате короткого замыкания.
Проверьте, не лопнуло ли масло. Если это тоже произошло в больших количествах, то это говорит о поломке из-за короткого замыкания. Оборудование выводится из эксплуатации и проверяется. Когда масло темное, необходима замена. На скорость открытия отрицательно влияет вязкость масла, которая увеличивается с понижением температуры.
Иногда возникает необходимость замены старой смазки при ремонте на новую: ЦИАТИМ-221, ГОИ-54 или ЦИАТИМ-201.
Таблица с техническими характеристиками масляных выключателей. Если фактические значения не соответствуют заводским, настройка повторяется
После снятия СН с работы тщательному осмотру подлежат опорные изоляторы, стержни, утеплитель емкости на предмет трещин. Сильно загрязненная изоляция удаляется. Потребность в внеочередном ремонте возникает после определенного количества коротких замыканий.
Периодическая проверка (ПО) выполняется ежемесячно
В этом случае обратите внимание на степень нагрева переключателя. ТР (незавершенный ремонт) выполняется ежегодно
В него входят такие работы, как проверка и устранение дефектов крепежа, кинематики привода, уровня масла, сальников. Изолирующие части также проверяются на целостность.
Через 3-4 года после серьезной ревизии выполните среднее (SR). Включает в себя весь комплекс работ ТП, а также производит замеры контактного сопротивления полюсов и проверяет механические и скоростные параметры.
При обнаружении расхождения между контролируемыми характеристиками и табличными данными автоматический выключатель разбирается, производится регулировка и проводится полный комплекс высоковольтных испытаний.
При внеплановом ремонте обычно стараются оставить прежнюю регулировку без изменений. По этой причине переключатель разбирается до минимума. Периодичность пересмотра составляет от 6 до 8 лет. В его объеме проводится общий осмотр, снимаются цилиндры с рамы, отсоединяются шины, ремонтируются привод, дуговые устройства и замыкающие контакты.
Ведь производятся регулировки, покраска, подключаются шины, проводятся испытания. На все работы оформляется документация.
Помимо масляных выключателей в высоковольтных сетях используются и другие отключающие устройства. Например, SF6 – это вакуум. У нас есть другие статьи на нашем веб-сайте, в которых подробно описаны функции и структура этих типов переключателей, а также особенности их использования:
- Вакуумный выключатель: устройство и принцип действия + нюансы выбора и подключения
- Автоматические выключатели SF6: рекомендации по выбору и правилам подключения
