Р азрядные напряжения для промежутков в сжатом воздухе

ВОЗДУШНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

НОМИНАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Первые промышленные образцы воздушных ВВ на 10 кВ появились в 1929 г. В настоящее время область применения воздушных ВВ — выключатели высокого и сверхвысокого напряжения. Большой опыт проектирования и эксплуатации воздушных ВВ был использован при разработках и внедрении в эксплуатацию более совершенных элегазовых ВВ.

Для ОРУ напряжением 110 кВ и выше используются баковые воздушные ВВ, где гашение дуги осуществляется потоком сжатого воздуха с давлением в ДУ до 4,1 МПа (абс.) через сопловые конструкции ДУ. Параметры некоторых отечественных воздушных ВВ приведены в табл. 3.1 [8].

Таблица 3.1

Параметры некоторых отечественных воздушных выключателей

Тип выключа- теля	Номина- льное напряже- ние , кВ	Номина- льный ток, А	Номина- льный ток от ключе- ния, кА	Номиналь- ное давле- ние сжато- го воздуха, р, МПа (изб.)	Время отклю-чения, сек	Число дугогаси- тельных разрывов
ВВБ	110	2000	31,5	2	0,06	2
ВВБК	110	3200	50	4	0,06	2
ВВБ	220	2000	31,5; 40	2; 3,2	0,08	4
ВВБК	220	3200	56	4	0,04	4

Для воздушных ВВ на 110 кВ и выше требуется сложная компрессорная установка с давлением 16-28 МПа. Большое количество подвижных элементов силовой пневмомеханики высокого давления со сложными механическими связями и уплотнительными соединениями (неподвижными и подвижными) понижает надежность таких ВВ в эксплуатации. Согласно инструкции по эксплуатации необходим осмотр воздушных ВВ под напряжением не реже одного раза в сутки (проверка давления сжатого газа, наличия загрязненности изоляторов, наличия вентиляции, отсутствия утечек воздуха, наличия подогрева при температуре ниже –10^оС и т. д.). Предусмотрен также «средний ремонт» один раз в три года (если не исчерпан механический или коммутационный ресурс), который предполагает разборку и ремонт выключателя (смена контактов, сопел, уплотнений и т. д.).

Отключение НКЗ возможно данным типом ВВ только с введением шунтирующих резисторов (при номинальном токе отключения 40 кА и выше), что потребовало введения шунтирующих резисторов в конструкцию ВВ с дополнительными собственными контактами. Ресурс по отключению номинального тока — 500 циклов ВО, что является недостаточным для современного уровня развития коммутационной аппаратуры. Значительное количество разрывов для воздушных ВВ сверхвысокого и ультравысокого напряжения понижают их надежность в эксплуатации. Действительно, если современный элегазовый ВВ на 500 кВ на =40–50 кА имеет один разрыв и один привод на фазу, то для воздушного ВВ типа ВВБ 500 кВ на фазу необходимо иметь 12 разрывов с 3 отдельными силовыми пневмоприводными системами для коммутации.

В первых воздушных ВВ воздух поступал в ДУ только в процессе отключения (во время гашения дуги), а дутьевой клапан, как правило, располагался на входе в ДУ (например, выключатели типа ВВН).

Наибольшее распространение получили воздушные ВВ, в которых ДУ находится в металлическом резервуаре со сжатым воздухом (баковые ВВ). В таких ВВ силовая пневмомеханика при отключении и включении контактов выключателя, гашение электрической дуги в дугогасительном устройстве, создание изоляции между элементами конструкции и контактами обеспечивается сжатым воздухом. Наибольшее применяемое в настоящее время номинальное давление составляет 4,0–5,0 МПа.

ДУ таких выключателей постоянно заполнены сжатым воздухом, и обдув электрической дуги отключения между контактами начинается после открытия дутьевого клапана, расположенного в выхлопной части камеры. Для класса напряжения 110 кВ в таких ВВ используется стандартный модуль, в котором два разрыва (два межконтактных промежутка с соплами) расположены в одном резервуаре со сжатым воздухом. Для более высокого класса напряжения ВВ количество модулей увеличивается, и они снабжаются делительными конденсаторами для выравнивания распределения напряжения между разрывами.

На рис. 3.1 в упрощенном виде представлены наиболее характерные конструктивные схемы воздушных ВВ.

В первой схеме (рис. 3.1,а)сжатый воздух находится в заземленном резервуаре 1, который одновременно является основанием ВВ. На основании установлен изоляционный воздухопровод 3, по которому сжатый воздух подается к дугогасительному устройству 4, расположенному в изоляционной покрышке. Дутьевой клапан 2 укреплен на резервуаре в нижней части воздухопровода, длина которого зависит от номинального напряжения. С ростом номинального напряжения расстояние между ДУ, находящимся под высоким потенциалом, и заземленным резервуаром сжатого воздуха увеличивается. Это приводит к уменьшению быстродействия ВВ. Падение давления воздуха в канале опорной колонки 3 отрицательно сказывается на гашении дуги. Отсюда вытекает нецелесообразность применения таких ВВ на сверхвысокие напряжения. При расположении дутьевого клапана в верхней части воздухопровода ДУ заполняется воздухом быстрее, но давление воздуха в этом случае ниже, что может привести к снижению отключающей способности ВВ.

Рис. 3.1. Принципиальные схемы воздушных выключателей

В ВВ (рис. 3.1,б)дугогасительное устройство 4 находится непосредственно в металлическом резервуаре 1 со сжатым воздухом. В этом случае для ввода высокого напряжения в дугогасительную камеру необходимы специальные изоляторы 6, работающие в тяжелых условиях: сильнонеоднородное электрическое поле, высокое давление газовой среды. ДУ таких ВВ постоянно заполнены сжатым воздухом, и обдув дуги начинается с момента открытия дутьевого клапана 2, расположенного в выхлопной части камеры. При использовании ДУ с двухсторонним дутьем может возникнуть необходимость в дополнительных дутьевых клапанах 5.

В ВВ (рис. 3.1,в) изоляционная дугогасительная камера 1 со сжатым воздухом выполняется из высокопрочного стеклопластика (остальных элементов ВВ: 2, 3, 4, 5, соответствуют конструкции на рис. 3.1, б). Применение изоляционной дутогасительной камеры позволяет отказаться от изоляционных вводов, являющихся самым ненадежным элементом в конструкции ВВ, а также уменьшить массу и габариты частей, находящихся под высоким напряжением.

Воздушные баковые выключатели серии ВВБ (рис. 3.2) рассчитаны на напряжения 110–750 кВ. ДУ состоят из одного или нескольких двухразрывных модулей с металлической камерой на напряжение 110 кВ. В ДУ используется система одностороннего продольного воздушного дутья.

Рис. 3.2. Воздушный баковый выключатель 500кВ

Напряжение подводится к контактам ДУ с помощью эпоксидных вводов, защищенных снаружи фарфоровыми покрышками. Снаружи ДУ находятся конденсаторы, служащие для выравнивания распределения напряжения по разрывам.

На рис. 3.2 приведена принципиальная схема ВВ серии ВВБК на 500 кВ, где 1 —шкаф управления; 2 — опорная колонка; 3 — колонка управления; 4 — ввод (изоляционный) модуля ДУ: 5 — промежуточные изоляторы; 6 — бак модуля: 7 — токоведущие перемычки.

Выключатели ВВБК имеют большие номинальные токи и номинальные токи отключения, меньшее число модулей. В ВВБК применяются быстродействующая механическая система управления и усовершенствованное ДУ с системой несимметричного дутья, а также повышенное до 4 МПа рабочее давление [8].

3.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ СЖАТОГО ВОЗДУХА
ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ В ДУГОГАСИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВАХ

Номинальные параметры воздушных ВВ соответствуют ГОСТ 52565-06. К специфическим номинальным (нормированным) параметрам, характерным для воздушных ВВ (ВВ с двумя ступенями давления), следует отнести номинальное давление сжатого воздуха р_ном (высокое давление в баке ВВ).

Номинальное давление сжатого воздуха (избыточные давления по манометру в мегапаскалях)— это давление, при котором определены условия гашения дуги и оперирования приводом ВВ. Приведем принятые в России номинальные давления 0,5; 1,0; 1,6; 2,0; 2,6; 3,0; 4,0.

Важной характеристикой сжатого воздуха, применяемого для ВВ, является его относительная влажность a_вл.(%), определяемая как отношение количества влаги g_вл, содержащегося в воздухе при данной температуре, к наибольшему количеству влаги g₁₀₀, которое в нем может содержаться при этой же температуре (100%-ная влажность):

a_вл = g_вл100/g₁₀₀. (3.1)

При большой влажности сжатого воздуха и значительных перепадах температуры окружающего воздуха в течение короткого времени часть влаги может выпасть на изоляционных частях ВВ и привести к перекрытию по поверхности.

На рис. 3.3 показано изменение относительной влажности сжатого воздуха a_вл, измеренное в двух резервуарах (кривые 1 и 2) ВВ при изменении температуры окружающего воздуха от –1 до –20°С в течение 5 суток. Влажность воздуха, подаваемого в ВВ, составляла 50%. Следует отметить, что ГОСТ 15150-69 нормирует более существенное изменение температуры, а именно,
40^оК в течение 8 часов, и более низкий нижний предел температуры (до –60°С). Из рис. 3.3 видно, что уже при окружающей температуре –20°С часть водяных паров конденсируется, приводя к существенному ухудшению изоляции [8].

Влажность сжатого воздуха мало сказывается на разрядном напряжении U_пер в промежутке между электродами. Однако она существенно влияет на U_пер по поверхности изоляционных элементов конструкции ДУ во влажном сжатом воздухе. В частности, при значительном увлажнении поверхности изолятора поверхностная пленка влаги обусловливает возникновение токов утечки; из-за загрязнения образуются зоны низкой проводимости, между которыми возникает коронный разряд. Высокое содержание азота в сжатом воздухе приводит к образованию оксидов азота, которые, взаимодействуя с влагой, образуют азотную и азотистую кислоты. В результате увеличивается поверхностная проводимость. Процесс развивается лавинообразно и заканчивается перекрытием по поверхности.

Рис. 3.3. Изменение относительной влажности сжатого воздуха и
температуры в резервуарах ВВ при эксплуатации

В эксплуатации применяются три способа осушки воздуха, подаваемого в ВВ: химический, абсорбционный и термодинамический.

Первый основан на пропускании влажного воздуха через химические осушители, содержащие влагопоглощающее вещество, например, силикагель, а второй — на пропускании воздуха через специальные, например, керамические фильтры. Оба способа включают в себя обязательный процесс регенерации влагопоглощающего вещества, обычно при помощи подогревателей. Из-за относительно низкой пропускной способности и сложности эксплуатации эти способы не получили широкого распространения, однако к преимуществам их следует отнести отсутствие необходимости компрессоров высокого давления. Более распространена термодинамическая сушка, заключающаяся в комбинированном охлаждении и затем в пропускании сжатого воздуха через редукторный клапан.

Электрическая прочность воздуха высокого давления. Электрическая прочность промежутков, находящихся в сжатом воздухе, существенно зависит от материала, площади и состояния контактов (чистоты обработки), от давления, степени очистки и т. д. Перечисленные выше факторы снижают электрическую прочность промежутка. От этих факторов зависят статистические характеристики разрядных напряжений, а также вольт-секундные характеристики.

Рис. 3.4. Разрядная напряженность сжатого воздуха для различных
электродных систем от избыточного давления

Материал электродов практически начинает сказываться на разрядном напряжении при давлениях свыше 1 МПа. Материалы, наиболее широко применяемые для электродов при одинаковой их конфигурации и одном и том же размере промежутка, можно в порядке возрастания разрядного напряжения расположить в следующий ряд: алюминий, медь, никель, латунь и сталь. Сравнение средней разрядной напряженности Е в сжатом воздухе для электродов из стали и алюминия при изменении избыточного давления р приведено на рис. 3.4 (кривые 1 и 2 — постоянное напряжение, предварительная очистка камеры, электроды из нержавеющей стали и алюминия соответственно; кривые 3 и 4 — импульсное напряжение (1,5/40 мкс, максимальное значение) и напряжение 50 Гц (амплитуда) соответственно (значения Е соответствуют 50 % вероятности разряда), применены сетчато-войлочный фильтр, предварительная очистка камеры, латунные электроды, шлифованные наждачной бумагой; 5 — то же, что и 4, но без фильтра [8].

Очистка сжатого воздуха от механических примесей является весьма эффективным средством повышения его электрической прочности. Из сравнения кривых 4 и 5 на рис. 3.4 видно, что при давлении 1 МПа очистка сжатого воздуха увеличивает его электрическую прочность на 20 %, а при давлении 2 МПа это увеличение составляет уже примерно 70 %. Таким образом, эффективность очистки воздуха резко увеличивается с повышением его давления. В указанных случаях очистка воздуха осуществлялась сетчато-войлочным фильтром, установленным на входе в камеру, многократной продувкой камеры.

Влияние температуры на разрядное напряжение промежутка в сжатом воздухе между двумя симметричными полыми медными электродами диаметром 70/40 мм при атмосферном давлении, из которых один подвергался нагреву, показано в табл. 3.2. Как видно из таблицы, разрядное напряжение U_раз промежутка при повышении температуры t одного из электродов от 20 до 500°С снижается в 2,6 раза при длине промежутка l =5,7 мм и в 2 раза при длине промежутка 30 мм.

Таблица 3.2

Р азрядные напряжения для промежутков в сжатом воздухе

ℓ, мм	U_раз, кВ, при t ,°C
ℓ, мм	20	100	200	300	400	500
5,7	11,3	8,7	6,9	5,6	4,5	4,3
10	13,7	11,9	9,5	8,3	8,1	7,5
30	35	29,2	23,8	20	18,8	18
40	43	38	33	30	26,8	23,8

Существенное влияние на статистические характеристики разрядных напряжений оказывают пыль, волокна и другие загрязняющие частицы, попадающие в изоляционные промежутки и на поверхность контактов (электродов) в процессе изготовления и сборки и заполнении ВВ воздухом. Разброс разрядных напряжений увеличивается с повышением давления газа, зависит от размеров поверхности электродов и напряженности поля в ее отдельных точках, поэтому выбор рабочих напряженностей определяется после испытаний полномасштабных макетов и опытных образцов элементов ВВ.

Электрическая прочность воздуха при атмосферном давлении. Нормированные требования к координации внешней изоляции ВВ (см. Приложении 1) требуют некоторых пояснений по электрическим свойствам воздуха при атмосферном давлении. В первом приближении, при оценке воздушных промежутков, можно пользоваться экспериментальными данными (рис. 3.5-3.6) [8].

Рис. 3.5. Действующее значение пробивного напряжения

воздушных промежутков при частоте 50 Гц

Рис. 3.6. Импульсные пробивные напряжения в воздухе при положительной (+)
и отрицательной (–) полярности полного импульса 1,5/40 мкс

Согласно нормированным импульсному испытательное напряжение при полном импульсе U_{р. имп} и пробивному напряжениию промышленной частоты U_р, с учетом коэффициента запаса 1,05-1,1,можно определить требуемые воздушные промежутки l_i между частями ВВ, находящимися под напряжением. Для оценки внутренней газовой изоляции необходимо иметь экспериментальные данные по зависимости U_р /l от давления и распределение электрического поля в межконтактном промежутке ДУ с учетом влияния внутренних и внешних экранов ВВ [4].

3.3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОЗДУШНЫХ
ДУГОГАСИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Основным требованием при выборе оптимальных параметров ДУ является обеспечениие требуемой отключающей способности, при заданных ПВН, а также надежность функционирования в эксплуатации, при минимальном массовый расход газа из камеры высокого давления ДУ. Наибольшее распространение для газовых (воздушных и элегазовых) ДУ получили системы продольного газового дутья, приведенные на рис. 3.7.

Рис. 3.7. Системы продольного газового дутья

Основными конструктивными параметрами такой системы одностороннего дутья (см. рис. 3.7,а) с давлением вверх по потоку p₀ (высокое давление) и с внешним давлением p_b (низкое давление) являются: диаметр (критический) горловины d_c сопла, расстояние x₀между критическим сечением сопла и оконечностью контакта 1 вверх по потоку, расстояние между контактами x, геометрия оконечностей контактов 1, 2 и их размеры, параметры конфузора К и диффузора D.

Оптимальные условия гашения дуги в системах продольного дутья ДУ зависят от геометрических параметров входной части сопла (конфузора сопла К), которые должны удовлетворять двум основным требованиям: форма потенциального поля течения газа должна быть аэродинамически оптимальной, обеспечивающей лучшие условия коаксиальной стабилизации потоком ствола дуги 3; форма электрического поля в межконтактном промежутке должна быть оптимальной, обеспечивающей максимальную электрическую прочность холодного межконтактного промежутка (без дуги).

В системе двухстороннего дутья (рис. 3.7,б)массовый расход газа в два раза выше, чем в ДУ одностороннего дутья (рис. 3.7,а), однако отключающая способность ДУ возрастает лишь в 1,4-1,6 раза. Так как горение и гашение дуги отключения неразрывно связано с газодинамическими характеристиками сопловых конструкций ДУ, то в данном случае (в системе двухстороннего дутья) в середине межконтактого промежутка x₀ образуется зона торможения (область стагнации). Так как скорость в зоне стагнации мала, то замедляются процессы распада остаточного ствола дуги и восстановления электрической прочности после перехода тока через нулевое значение. Для исключения этого явления длина x₁ (рис 3.7,б)конфузоров сопел 1,2 должна быть ограничена.

При выборе оптимальных параметров диффузоров дутьевых сопелобычно принимают число Маха на выходе М =1,5-2, а угол расширения
2α= 12-20° (более подробно см. Приложение 6).

Для повышения эффективности использования массового расхода воздуха из камеры высокого давления ДУ используют системы несимметричнго дутья (рис. 3.7,в), где в неподвижном контакте 1 выполнено дополнительное сопло с критическим диаметром d_вс (оптимальное соотношение площадей сечений S_BC/S_C≈0,25). При этом оптимальное относительное расстояние х_o/d_c для систем одностороннего (рис. 3.7,а)и несимметричного (рис. 3.7,в) дутья составляет

Рассмотрим конструкцию ДУ с несимметричным дутьем (рис. 3.8) для выключателя серии ВВБК. Межконтактный промежуток образован двумя неподвижными соплообразными контактами 2 и 3. Во включенном положении цепь тока создается подвижной контактной траверсой 1,приводимой в действие при отключении и включении пневматическим механизмом. С последним сопряжен главный дутьевой клапан 6 и пневматический механизм 5 управления клапаном дополнительного дутья через канал 4. В процессе отключения (после открытия дутьевого клапана и последующего размыкания контактов) дуга потоком воздуха и электродинамическими усилиями, возникающими в токоведущем контуре, перебрасывается в область дутьевого сопла, где происходит ее гашение.

При отключении больших токов сопло 3 дополнительного дутья в течение большей части полупериода тока закупорено дугой. Непосредственно в конце полупериода вступает в действие система дополнительного дутья, что вызывает более интенсивный распад остаточного ствола у оконечности контакта 3 и создает более благоприятные условия для гашения дуги.

Рис. 3.8. Конструкция ДУ с несимметричным газовым дутьем

Взаимодействие дуги отключения с газовым потоком в ДУ. Интенсификация взаимодействия электрической дуги отключения и газового потока — важный фактор для увеличения отключающей способности в газовых ДУ. Обычно выделяют три зоны взаимодействия (см. рис. 3.9): область вверх по потоку 0–1 (область между критическим сечением сопла 4 и контактом вверх по потоку 1), горловина сопла (критическое сечение сопла 4) и область вниз по потоку (диффузор сопла 4 и зона до второго контакта 5).

В начальной фазе восстановления электрической прочности межконтактного промежутка ДУ после нуля тока (в фазе теплового пробоя) происходит взаимодействие остаточного следа электрической дуги отключения 2 и газового потока в области горловины сопла. При этом удельный массовый расход газа является предельным, и обеспечивается интенсивная теплоотдача за счет аксиальной конвекции и высокого уровня радиальной турбулентной теплопроводности в пограничном слое 3 в области нуля тока (см. рис. 3.9).

Зона вверх по потоку имеет доминирующее влияние на диэлектрическую фазу восстановления электрической прочности межконтактного промежутка после нуля тока, так как горячий газ остается в области вверх по потоку (в зоне стагнации контакта 1), когда волна переходного восстанавливающегося напряжения имеет предельные значения. Аксиальный профиль давления в этих зонах и уровень возмущения в газовом потоке (интенсивность турбулентности в пограничном слое 3) определяют уровень отключающей способности в этих фазах восстановления.

Рис. 3.9. Зоны взаимодействия дуги с газовым потоком

Для газового ДУ одностороннего дутья с двумя ступенями давления не наблюдается повышения уровня тепловой отключающей способности с увеличением расстояния между горловиной сопла и контактом вниз по потоку. В конструкциях ДУ, при отключении предельных токов КЗ, имеется термодинамическая блокировка критического сечения сопла, что негативно влияет на процесс восстановления электрической прочности межконтактного промежутка. Поэтому окончательный выбор критического сечения сопла и исходного высокого давления в камере ДУ определяется максимальным диаметра дуги отключения и заданными сетевыми условиями (характеристиками ПВН).

Газодинамика соплового канала. При анализе процессов после нуля тока принято выделять процесс тепловой фазы пробоя, когда остаточный ток и высокая температура инициируют пробой межконтактного промежутка по следу остаточной плазмы и диэлектрической фазы пробоя, когда промежуток относительно охлажден, и остаточный ток отсутствует. Тогда процесс пробоя промежутка связан с параметрами газа между контактами. Применительно к системам продольного дутья пробой определяется газодинамическими характеристиками соплового канала (см. Приложение 6). Расчетные методы (см. Приложение 6) позволяют получить параметры потока для стационарного одномерного процесса в сопловом канале без теплообмена (адиабатный). Кривые М(х) и р(х)/p₀ для воздушного потока приведены на рис. 3.9. Следовательно, электрическая прочность промежутка (при анализе диэлектрической фазы пробоя) определяется газодинамическими характеристиками потока. Экспериментальные исследования показывают, что временные зоны (условные границы) между тепловой фазой пробоя и диэлектрической фазой пробоя составляют для воздушных дугогасительных устройств сотни микросекунд (для элегазовых — десятки микросекунд) и определяются как параметрами газовых ВВ, так и жесткостью сети.

3.4. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМИ
ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Под системой управления воздушными ВВ понимается совокупность элементов и устройств, обеспечивающая выполнение выключателем нормированных циклов. Аварийность систем управления ВВ в эксплуатации достаточно высока, так как от ВВ требуется повышенное быстродействие при наличии значительных распределенных масс элементов конструкции систем управления и контактных систем. ВВ имеют сложную систему клапанов силовой пневмомеханики для передачи командного силового импульса управления на высоких потенциалах, значительное количество подвижных уплотнительных соединений, работающих при больших динамических и температурных нагрузках. Необходимость в синхронизации работы (минимизация времени разброса при выполнении операции «отключение») отдельных разрывов (модулей) ВВ при выполнении нормированных циклов требует периодического контроля за функционированием системы управления ВВ.

На рис. 3.10 представлена принципиальная схема управления воздушным ВВ типа ВВБ 110 кВ [8].

При подаче команды на отключение якорь управляющего электромагнита КО открывает пусковой клапан1 и подает сжатый воздух под поршень управляющего клапана 2, который после срабатывания соединяет бак со сжатым воздухом 3 с изолирующим воздухопроводом 4. На высоком потенциале, на конце воздухопровода установлен клапан 5. Этот клапан срабатывает от пневматического управляющего импульса и подает сжатый воздух под поршень дутьевого клапана 6, который поднимает траверсу 8, обеспечивая размыкание контактов 7.

Для ВВБ сверхвысокого напряжения обычно используется механическая система управления (силовой сигнал передается на высокий потенциал через стеклопластиковую тягу, принимая во внимание тот факт, что скорость звука по стеклопластику более чем в три раза выше, чем в воздухе, поэтому время передачи импульса управления будет меньше).

Рис. 3.10. Принципиальная схема управления воздушным выключателем
типа ВВБ 110 кВ

Упрощенная схема прохождения импульса управления (см. рис. 3.10) для функционирования ДУ не отражает полной (реальной) системы управления ВОВ, поэтому рассмотрим более подробно некоторые особенности управления ВОВ на примере принципиальной электропневматической схемы отечественного воздушного выключателя ВВБ -110 кВ (рис. 3.11).

Два ДУ одностороннего газового дутья, каждый из которых имеет неподвижный контакт 4, подвижный контакт 2, металлическое сопло с конфузором 6 и противоэлектрод 7, симметрично расположены в центре металлической камеры высокого давления 1. Подвижные контакты 2, укрепленные на контактной траверсе 3, а в неподвижных контактах 4 расположены контактные ламели. Контакты 4 укреплены на внутренних частях вводов 5. Конфузоры сопел 6 предназначены для экранирования контактов 2 в отключенном положении, переброса дуги с токоведущих на дугогасительные контакты (конечное расположение дуги отключения — оконечность контакта 4 и противоэлектрод 7), для формирования потока сжатого воздуха перед входом в горловину сопло 6.

На вводах укреплены шунтирующие сопротивления 8 и неподвижные вспомогательные контакты 9. Подвижные вспомогательные контакты 10 размещены под вводами.

Рис. 3.11. Принципиальная электропневматическая схема
воздушного выключателя ВВБ-110 кВ

При отключении ВВ подается командный импульс на электромагнит отключения 11, который открывает пусковой клапан 13 системы пневмоуправления ВВ, расположенной на баке высокого давления 12. Открытие пускового клапана 13 вызывает открытие выходного клапана 14, и сжатый воздух из бака 12 попадает по изолирующему воздухопроводу 15 в пневматические устройства, расположенные на высоком потенциале и управляющие работой клапанных систем и контактов. При этом открывается дутьевой клапан 16, и через шток 17 поднимается вверх траверса 3, размыкая тем самым контакты 2 и 4. Ход контактной траверсы несколько больше хода дутьевого клапана 16. После его остановки, когда выходное сечение полностью открыто, шток 17 контактной траверсы вместе с траверсой 3 продолжает движение за счет сил инерции, а также разности давлений по обе стороны поршня 18 и действия фиксирующего механизма. Дуга, загоревшаяся на оконечности подвижных контактов (ножей) 2 и нижней паре дугоулавливающих ламелей контактов 4, перебрасывается за счет потока сжатого воздуха и электродинамических усилий на противоэлектрод 7, а также оконечность неподвижных контактов 4 и гасится потоком сжатого воздуха, вытекающего из камеры в атмосферу через горловину сопел 6 и открытый дутьевой клапан 16. После гашения дуги траверса с ножами 2 остается в отключенном положении. Контактная траверса 18 в отключенном и включенном положениях фиксируется специальным механизмом, который состоит из трех шарнирных роликовых рычагов 20, расположенных равномерно по окружности и поддерживаемых сильной пружиной. Ролики упираются в специальный круговой выступ 19 на штоке траверсы. Усилие фиксатора максимально в крайних положениях и равно нулю в промежуточном положении. В конце хода на отключение шток с траверсой тормозится пневматическим демпфером. Примерно через 0,035 сек после размыкания контактов — размыкаются вспомогательные контакты 9 и 10, а возникшая между ними дуга с током, ограниченным шунтирующими сопротивлениями 8, гасится потоком сжатого воздуха, вытекающего в атмосферу через внутренние полости в контактах 10 и выхлопные козырьки 21. После гашения дуги контакты 10 остаются в отключенном положении.

При включении ВВ срабатывает электромагнит включения, закрывает выходной клапан 14, и тем самым сбрасывает воздух из воздухопровода 15. Контакты 2 включаются под действием давления на поршень 18 контактной траверсы, а вспомогательные 10 — под действием своих включающих пружин.

Модернизация воздушных ВВ и их элементной базы внесла значительный вклад в развитие высоковольтного аппаратостроения и дальнейшее совершенствование газовых (элегазовых) выключателей.

4. ЭЛЕГАЗОВЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО
ТОКА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 60; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!