- специфіка комутації
- Що таке "повітряний вимикач"?
- Структура умовного позначення
- Класифікація та типи повітряних вимикачів
- Пристрій і конструкція повітряного вимикача
- Принцип дії
- Область застосування і процес експлуатації
- Переваги і недоліки
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Функціонування будь-якої енергосистеми безпосередньо залежить від надійності комутаційних апаратів, що забезпечують (в залежності від стану) безперешкодне проходження струмів навантаження і належний рівень ізоляції розімкнутих сегментів електричного кола. У системах з високим класом напруги, поряд з іншими високовольтними комутаторами, широко застосовуються повітряні вимикачі. Про те, що являють собою ці пристрої можна дізнатися і матеріалів нашої статті.
специфіка комутації
Процес «розриву» високовольтних електроланок супроводжується утворенням потужного дугового розряду. У деяких випадках, наприклад при відключенні лінії 100 кВ з великим струмом навантаження, температура плазми всередині електродуги може досягати 15000 ° С, що цілком достатньо для виведення з ладу не тільки контактної групи, а й всієї несучої конструкції вимикача навантаження.
Щоб не допустити такого розвитку подій, комутатори високої напруги повинні мати можливість гасіння дугового розряду, в іншому випадку їх спрацьовування буде одноразовим. З цієї причини дугогасительниє камери вважаються найважливішим елементом автоматичних вимикачів. Їх конструкція стала критерієм при поділі вимикачів на наступні типи:
- Елегазові, в таких вимикачах використовуються спеціальні камери, наповнені газовим складом на основі фтористої сірки.
- Вакуумні апарати. Гасять електричну дугу в камерах з відкоченим повітрям.
- Масляні і маломасление вимикачі, де в якості дугогасного наповнювача використовується трансформаторне масло.
- Повітряні. Розряд гаситься повітряним потоком.
Оскільки наша тема присвячена останнім, розглянемо детально, що вони з себе представляють.
Що таке "повітряний вимикач"?
Такий термін застосовується до високовольтних комутаційних пристроїв з існуючим повітряні потоки для придушення розряду, який проявляється при робочому або аварійному спрацьовуванні.
Для нормального функціонування таких пристроїв необхідно додаткове обладнання, куди входять:
- Компресорні установки для нагнітання необхідного тиску повітря.
- Ресивери (ємності для зберігання повітряної суміші під тиском).
- Пневмопроводів, за якими подається стиснене повітря в дугогасильні модулі і пневматичний привід (якщо такий використовується для розриву ланцюга).
Детально конструкція повітряного вимикача буде розглядатися окремо.
Структура умовного позначення
Нижче на малюнку приведена структура позначень електричних комутаційних апаратів відповідно до номами ГОСТ 687 78.
позначення:
- Може бути від двох до п'яти літер. Перша вказує на тип вироби, для вимикачів це «В». Решта характеризують конструктивні особливості та інші суттєві характеристики, такі як виконання, тип установки і т.д. Наприклад, вимикачі серії ВВБ: перша буква говорить, що це вимикач (В), друга вказує категорію - повітряний (В), третя на тип виконання - баковий (Б). Також можна привести серію ВВШ, де «Ш» вказує на застосування в електричній схемі вимикача шунтуватися резисторів.
- Відображення номінальної напруги приладу (кВ).
- Для вимикачів з 1-ю категорією розміщення вказується група витоку ізоляції (літери «А», «Б», «В»).
- Номінальне значення струму відключення (кА).
- Відображення номінального струму комутатора (А).
- Варіант кліматичного виконання.
- Позначення категорії розміщення.
Для прикладу розшифруємо позначення вимикача ВВБК-110-35 / 2000 У2. Виходячи з маркування це повітряний вимикач бакового типу в крупномодульних виконанні (літера «К» в позначенні моделі). Пристрій призначений для комутації ланцюгів на 110, 0 кВ зі струмом відключення 35, 0 кА і робочим - 2000, 0 А. Може експлуатуватися в кліматичних умовах близьких до помірних.
Класифікація та типи повітряних вимикачів
Силові вимикачі, в тому числі і повітряні, в першу чергу прийнято класифікувати за типом конструкції і призначенню, після чого вже розглядаються технічні характеристики. Почнемо з більш пріоритетного критерію класифікації.
За призначенням
Залежно від призначення повітряні комутатори розділяють на наступні види:
- Мережева група, в неї входять електромеханічні апарати, з номінальною напругою починаючи від 6, 0 кВ. Можуть використовуватися як для оперативної комутації ланцюгів, так і аварійного відключення, наприклад, при КЗ.
- Генераторна група. Вона включає в себе електроапарати, розраховані на 6, 0-20, 0 кВ. Дані прилади можуть комутувати ланцюг, як при нормальних умовах, так і в разі КЗ або наявності пускових струмів.
- Категорія для роботи з енергоємними споживачами (дугові, рудотермічні, сталеплавильні печі і т.д.).
- Група особливого призначення. Вона включає в себе наступні підвиди:
- Повітряні комутатори надвисокої категорії напруги, службовці для приєднання до ЛЕП реакторів шунтирующего дії, якщо в лінії відбулося перенапруження.
- Вимикачі ланцюгів з ударними генераторами (використовуються при стендових випробуваннях), розраховані на комутацію в нормальному режимі роботи і при виникненні позаштатних ситуацій.
- Апарати в ланцюгах 110, 0-500, 0 кВ, що забезпечують проходження, як при нормальних умовах роботи, так і певний час при КЗ.
- Повітряні комутатори, що входять в комплект розподільних пристроїв.
За конструктивним виконанням
Особливості конструкції вимикачів визначають їх тип установки. Залежно від цього розрізняють наступні види апаратів:
- Вхідні в комплект до РУ (вбудовуються).
- Забезпечені спеціальними пристроями викочування з осередків РУ відносяться до викочування типу.
Виїзний повітряний вимикач Metasol - Настінне виконання. Прилади, що встановлюються на стіни в РУ закритого типу.
- Підвісні та опорні (відрізняються типом ізоляції на «землю»).
Пристрій і конструкція повітряного вимикача
Розглянемо, як влаштований повітряний вимикач на прикладі силового комутатора ВВБ, його спрощена конструктивна схема представлена нижче.
позначення:
- A - Ресивер, резервуар в який накачується повітря поки не утвориться рівень тиску відповідним номінальному.
- В - Металевий бак дугогасильні камери.
- З - Торцевий фланець.
- D - Конденсатор дільника напруги (в сучасних конструкціях вимикачів не застосовується).
- E - Штанга кріплення рухомий контактної групи.
- F - Порцеляновий ізолятор.
- G - Додатковий дугогасительного контакт для шунтування.
- H - Шунтувальний резистор.
- I - Клапан подачі струменя повітря.
- J - Труба імпульсного воздуховода.
- K - Основний підведення повітряної суміші.
- L - Група клапанів.
Як бачимо, в даній серії контактна група (Е, G), механізм підключення / відключення і дутьевой клапан (I) укладені в металевій ємності (В). Сам бак наповнений стислій повітряною сумішшю. Полюси вимикача розділяє проміжний ізолятор. Оскільки на ємності присутня висока напруга, захист опорної колони надається особливе значення. Вона виконана за допомогою ізоляційних порцелянових «сорочок».
Подача повітряної суміші здійснюється за двома воздуховодам До і J. Перший основний, використовується для нагнітання повітря в бак, другий працює в імпульсному режимі (подає повітряну суміш, коли відключаються контакти вимикача і скидає при замиканні).
Принцип дії
В основу роботи вимикача покладено принцип гасіння електродуги швидкісним потоком стислій повітряної суміші, що подається в дуттьові канали. Під впливом повітряного потоку стовп розряду розтягується і направляється в дуттьові канали, де остаточно гаситься.
Конструкції дугогасильних камер відрізняються як взаємним розташуванням дуттєвих каналів, так і розмикає контакти. За цією ознакою наступні схеми дуття:
- Поздовжня продування через металевий канал.
- Поздовжня продування через ізоляційний канал.
- Двухстороння симетрична продування.
- Двостороння асиметрична.
З представлених варіантів найбільш ефективний останній.
Область застосування і процес експлуатації
Сфера застосування вимикачів даного типу досить обширна. У перспективі, за рахунок застосування нових технологій, ситуація може дещо змінитися, але зараз повітряні комутатори залишаються затребуваними для вирішення наступних завдань:
- Комутація ланцюгів від 35, 0 кВ і струмами відключення до 100, 0 кА.
- Швидкого відключення ланцюга, наприклад, при випробуваннях електроустаткування ударним генератором. Швидкість спрацьовування деяких моделей повітряних вимикачів може досягати одного періоду (за основу взята робоча частота змінного струму - 50 Гц).
- Експлуатація в суворих кліматичних умовах. При морозі у елегазових аналогів виникають проблеми з прогріванням, в той час як вакуумним вимикачів складно зберегти герметичність.
- Відключення потужного джерела з високою аперіодичної складової струму КЗ, може призвести тільки повітряний комутатор.
В процесі експлуатації важливо приділяти належну увагу обслуговування повітряних комутаторів, яке включає в себе наступні регулярні процедури:
- Вентиляція внутрішньої поверхні фарфорових ізоляторів, для цього передбачений спеціальний клапан для відведення стисненого повітря.
- Тестування пневматичної системи, перевіряється по скиданню тиску при окремій операції. Показання порівнюються з нормувального таблицями.
- Здійснюється перевірка приводу поршня. Процедура залежить від типу механізму.
- Перевіряється герметичність дугогасящей камери.
- Тестуються контакти (спочатку головні струмопровідні, потім додаткові) шляхом вимірювання опору
- Вимірюється ізоляція при розімкнутому отделителе.
- Тестується схема управління і ланцюг включення.
Регламент проведення обслуговування в процесі експлуатації наведено в технічній документації.
Переваги і недоліки
У повітряних вимикачів є багато переваг перед альтернативними апаратами з аналогічними функціями. Наведемо безперечні плюси:
- Висока швидкість спрацьовування.
- Хороші показники відключає здібності.
- Тривалий термін експлуатації.
- Високий рівень пожежної безпеки.
Тепер перерахуємо основні недоліки:
- Висока вартість обладнання і дорогий монтаж.
- Необхідність в компресорному обладнанні і його регулярному обслуговуванні.