Маслен превключвател: видове, маркировка + специфика на използване

Сред комутационното оборудване масленият прекъсвач, използван както в затворени, така и в отворени разпределителни уредби с всяко напрежение, заема почетно място като ветеран.

Основната му функция е да включва и изключва отделни линии на нормално работеща електрическа система или в необичайни ситуации. В зависимост от обстоятелствата изключването става автоматично или ръчно.

В тази статия ще разгледаме съществуващите видове тези устройства, тяхната класификация и етикетиране. Ще обърнем внимание и на плюсовете и минусите на такива превключватели, характеристиките и правилата за тяхното използване. За по-добро разбиране на материала сме избрали диаграми, таблици, визуални снимки и тематични видео прегледи.

Плюсове и минуси на маслени превключватели

Тези устройства имат сравнително прост дизайн. Те имат добра превключваща способност и не се влияят от атмосферните условия. Ако възникнат неизправности, могат да се извършат ремонтни дейности. Резервоарните MV са подходящи за външен монтаж. Има условия за монтиране на вградени токови трансформатори.

Скоростта на контактната дивергенция играе важна роля в работата на MV. Може да възникне ситуация, когато контактите се разминават с огромна скорост и дъгата моментално достига дължина, която е критична за нея. В този случай величината на възстановяващото се напрежение може да не е достатъчна, за да пробие междуконтактната междина.

Превключвателите на резервоара имат повече недостатъци.Първият е наличието на голям обем масло, следователно значителните размери на тези агрегати и разпределителни уредби. Втората е опасност от пожар и експлозия, при извънредни ситуации последствията могат да бъдат най-непредвидими.

Нивото на маслото както в резервоара, така и във входовете, както и състоянието му трябва да се следи периодично. При наличие на средно напрежение в обслужваните електрозахранващи мрежи е необходимо наличието на специално маслено съоръжение.

Снимката показва превключвателя за масло VMG. Той може да изключи всички токове на натоварване и късо съединение, включително максималния ток на прекъсване. Този тип се използва широко в трансформаторни подстанции

Класификация на маслените превключватели

Използването на маслени ключове започва в края на предишния век. Почти до средата на ХХ век в мрежите с високо напрежение просто нямаше други изключващи устройства.

Има две големи групи от тези устройства:

1. резервоар, които се характеризират с наличието на голям обем масло. За това оборудване това е както средата, в която се гаси дъгата, така и изолацията.
2. Ниско масло или нисък обем. Самото име говори за количеството пълнител в тях. Тези ключове съдържат диелектрични елементи и изискват масло само за гасене на дъгата.

Първите се използват главно в разпределителни инсталации от 35 до 220 kV. Вторият - до 10 kV. Нискомаслените устройства от серията VMT се използват и в разпределителни уредби за открито, предназначени за 110 и 220 kV.

Принципът на гасене на дъгата е идентичен и за двата типа. Дъгата, която се появява при отваряне на високоволтовите контакти на превключвателя, причинява бързо изпаряване на маслото. Това води до създаването на газова обвивка около дъгата. Тази формация се състои от маслени пари (около 20%) и водород (H2).

Дъговата междина се дейонизира в резултат на бързото охлаждане на цевта на дъгата чрез смесване на газове с висока и ниска температура в обвивката.

В момента на образуване на дъга в контактната зона температурата е много висока - около 6000⁰. В зависимост от инсталацията се различават превключватели за вътрешна, външна употреба, както и за използване в KRP - комплектни разпределителни уредби.

Тип #1 - оборудване тип танк

Комутационното оборудване от този тип може да има един резервоар или повече в зависимост от напрежението. В първия случай това е до 10 kV, в някои случаи до 35. Всяка фаза на превключватели, работещи в инсталации с високо напрежение, се поставя в отделен резервоар.

Всички превключватели на резервоара имат приблизително еднакво оформление. Стоманен резервоар при входовете за масло съдържа дъговите улеи. Външните контакти се покриват с траверса

Задвижванията както към резервоара, така и към превключвателите с ниско ниво на масло могат да бъдат ръчни, автоматични, сглобени на соленоидна задействаща бобина или пружинни. Във втория случай се използва магнитното свойство на соленоида, което му позволява да затегне металната сърцевина, свързана чрез специална система към вала на средното напрежение.

Когато към намотката на соленоида се подава постоянен електрически ток, уредът се включва чрез прибиране на пръта на магнитната сърцевина и след това завъртане на вала на превключвателя.

Специално резе държи вала в това положение. Едновременно с включването соленоидът задава определена позиция на изключващите пружини, които при получаване на специален електрически импулс ще изключат MV.

Процесът на изключване инициира втория соленоид чрез избиване на ролковия механизъм (резе).В резултат на това валът моментално се завърта поради пружината и се изключва. За да работи соленоидното задвижване, трябва да има батерия, която да го захранва с постоянен ток.

Когато няма батерия се използва пружинно задвижване. Превключването се извършва с помощта на електрически двигател или чрез мускулно усилие. Възможно е ръчно изключване за устройства с ниска мощност със стойност на тока на късо съединение до 30 kA, за да ги изключите, трябва да приложите максимална сила от 25 kg.

Еднотанков MV с отворена дъга

Някои разпределителни уредби са оборудвани с резервоарни прекъсвачи, които нямат дъгови улеи. Електрическата дъга тук се гаси по най-простия начин - чрез двукратно прекъсване на контактите в напълнен с масло съд. Такива устройства с отворена дъга включват домашни модели VMB и VME. Предназначени са за номинален ток 1,25 kA.

Схема на ВМЕ-6-200. Конструкцията се състои от резервоар (1), капак (2), порцеланови изолатори (3), неподвижни контакти (4), подвижни контакти (5), траверса (6), дъгови контакти (7), пластини (8) , пружини (9), вал (10)

Символът "E" означава багер, числото 6 е номиналното напрежение от 6 kV, 200 е номиналният ток в ампери. Праговият ток на изключване за това MV е 1,25 kA. Резервоарът на този MV е изработен от стомана и е свързан с чугунен капак с помощта на болтове. Стените на резервоара са покрити с изолация (13).

Шест порцеланови изолатора, преминаващи през края на капака в медни скоби, които служат като фиксирани работни контакти. Серията VME има ръчно задвижване на маховика.

На траверсата или контактния мост има подвижни контакти. Тук са разположени и дъгогасителни мобилни контакти под формата на месингови квадратчета.Медните пластини с месингови накрайници, разположени в долните краища на изолаторите, са неподвижни дъгови контакти. Изолиращ прът съобщава движението на движещите се контакти чрез контакт със задвижващия механизъм.

Когато траверсата е в повдигнато положение, неподвижните контакти са затворени, пружината, отговорна за изключване, се компресира и MV се включва. Превключвателят е свързан към задвижващ вал на ключалката, който го държи в работно положение. Всеки път, когато се разкачи, резето се освобождава, пружината се освобождава и траверсата бързо се придвижва надолу. В този случай работните контакти се отварят последователно: 4 и 5, след това 7,8.

Това кара всеки полюс на превключвателя да отвори веригата в две точки, образувайки дъга и разлагайки маслото. Вътре в черупките 12 налягането достига от 0,5 до 1 MPa, като по този начин се активира процесът на дейонизация. В рамките на максимум 0,1 s дъгите изгасват и черупките, издигайки се, се озовават под капака и увеличават обема на въздушната възглавница.

Когато всички фази на MV са в един контейнер, маслото изолира контактите помежду си и от корпуса на резервоара, който трябва да бъде заземен

Последният действа като буфер, намалявайки силата на удара по време на процеса на гасене на дъгата. Нормалната височина на въздушната възглавница е приблизително 25% от обема. Превишаването на този праг може да доведе до експлозия.

Такива превключватели са лесни за работа, сравнително евтини и удобни за използване в отворени подстанции. Но горещите маслени пари, дори при обикновен контакт с кислород, са лесно запалими.

Горенето на дъга в маслена среда задейства процеса на поликондензация, което влошава електрическата якост на маслото. Резервоарът се запушва с утайка, състояща се от въглеродни частици. Следователно са необходими проверки на агрегата със смяна на маслото.

Маслени превключватели с дъгообразен улей

Капацитетът на прекъсване и надеждността на резервоарните автоматични прекъсвачи се увеличава значително от наличието на дъгообразен улей. Поставя се в маслото, намиращо се в резервоара. При прекъсвачите с три резервоара всяка фаза се поставя в отделен резервоар.

Изглед в разрез на единия полюс на превключвателя на резервоара. Той е оборудван с дъгогасителна камера C -35 – 630 – 10. Маркировката показва, че прекъсвачът е предназначен за монтаж в разпределителна уредба 35 kV и по-висока, проектирана за номинален ток 630,4 kA, номинален ток на изключване 10 kA

Дизайнът е по-сложен от този на VM без дъгови улеи и се състои от:

• стълбове (1);
• токов трансформатор (2);
• корпус на задвижването (3);
• пръчки (4);
• фиксиран контакт (5);
• дъгогасителна камера (6);
• изолация (7);
• нагревателен елемент (8);
• устройства за източване на масло (9).

Горната част на камерата е снабдена с фиксиран контакт. Когато е включен, в него прониква движещ се контакт с форма на пръчка. В случай на прекъсване, прътът напуска фиксирания контакт, което води до появата на дъга в камерата. Количеството генерирано налягане в този случай е с порядък по-висок от съответния параметър на превключватели, които не са оборудвани с дъгообразен улей.

Налягане от 8 -7 MPa намалява диаметъра на дъгата и увеличава якостта на пробив на междината, след като токът премине през нулевата маркировка. В резултат на това се получава по-бърз процес на гасене на дъгата. След излизане на подвижния контакт от камерата, през свободния отвор се отделят газове с частично улавяне на масло.

Цилиндърът на дъгата се охлажда бързо и настъпва интензивна дейонизация. С увеличаването на тока ефективността на дъговия улей се увеличава.MV може да работи и като оборудване с отворена дъга в случай на прекъсване на малък ток.

В допълнение към увеличаването на налягането на парната смес в дъговата междина, за ускоряване на изгасването на дъгата се използва метод като повишено издухване на парен коктейл в зоната на дъгата. Има надлъжно, напречно, насрещно издухване

Типът на автоматичното издухване се определя от конструкцията на дъгообразния улей. В първия случай векторът на парообразната смес има надлъжна посока спрямо вала на дъгата (фрагмент а). При напречна посока на издухване потокът се движи в посока, перпендикулярна на стълба на дъгата или под определен ъгъл (фрагмент b).

В случай, че потокът има посока, противоположна на вектора на движение на подвижния контакт с дъгата, възниква противообдухване. Комбинации от тези методи често се използват в устройства за гасене на дъга.

Дъгата в МВ се гаси на 3 етапа. При първия (а) в дъгата се отделя електричество и в затворената обвивка се генерира високо налягане. В момента, в който сместа напусне черупката, започва вторият етап (b). Трето (c) - отстраняване на остатъчните нагрети газове и продуктите от разлагането от камерата

На последния етап камерата се подготвя за участие в следващия цикъл на спиране. За автоматично повторно изключване тази стъпка е изключително важна.

Тип #2 - превключватели за гърне или ниско масло

В затворени инсталации потните прекъсвачи се използват като генератори и разпределителни вериги. В откритите - като трафопост и разпределение. Маслото не изпълнява изолационни функции в ключове от този тип, необходимо е само като среда за гасене на дъгата.

Опасността от пожар и експлозия на VM с малък обем е значително по-ниска от тази на базираните на резервоари.Монтират се както във външни разпределителни уредби, така и в закрити разпределителни уредби с напрежение до 110 kV. Ролята на изолация на полюсите един спрямо друг и земята се изпълнява от диелектрици като порцелан, лята смола, стеатит.

Маслото в тези VM заема само 3 до 4% от обема на полюса. Малък обем масло, ниско тегло и удобни размери са неоспоримите предимства на това оборудване. Въпреки това, те се използват в такива системни компоненти, където не се поставят високи изисквания към превключвателите.

Тези ограничения се обясняват със силната връзка между изключващата мощност и прекъснатия ток и невъзможността на конструкцията да работи при условия на чести прекъсвания.

Друга причина е трудността при внедряването на множество високоскоростни автоматични повторни затваряния. При превключватели с малък обем се използват следните видове маслена струя: напречна, надлъжна, смесена. Експертите смятат, че първият е най-ефективен.

За превключватели от този тип, предназначени за затворена разпределителна уредба, контактите се поставят в стоманен резервоар. MV с напрежение 35 kV и по-високи имат порцеланова обвивка. Най-често използваното оборудване е окачено 6-10 kV. Тялото му е фиксирано върху рамка, обща за всички стълбове. И трите полюса имат дъгогасителна камера, като всеки е предназначен за едно прекъсване на контакта, а при високи напрежения за 2 и повече.

Конструкцията на нискомаслени превключватели включва подвижни и неподвижни контакти (1 и 3), дъгогасителна камера (2), работни контакти (4)

Съгласно горната диаграма се произвеждат превключватели VMP, VMG, MG, предназначени за напрежение до 20 kV. Конструктивна характеристика на превключвателите за големи токови номинални стойности е, че работните контакти са разположени отвън, а контактите за гасене на дъгата са разположени вътре в резервоара.

Прекъсвачите от серията VMP често се използват в затворени устройства, както и в разпределителни уредби 6-10 kV. Разпределителните уредби от серията VK се монтират в комплектни разпределителни уредби. Те са оборудвани с вградено електромагнитно или пружинно задвижване и са предназначени за токове на прекъсване от 20 - 31,5 kA и номинален ток от 630 - 3150 A.

Колонните превключватели, произведени специално за разпределителни уредби, се отличават със своя прибиращ се дизайн. В инсталации 35 kV се монтират колонни VM от серията VMK и VMUE. RU 110, 220 kV са оборудвани с прекъсвачи от серията VMT. Устройството има заварена основа, върху която са разположени трите му полюса. Управление - пружинно задвижване.

Снимката показва превключвателя VMT-110. Изображението вляво показва компонентите, от които се състои: пружинно задвижване (1), изолатор на опорния стълб на превключвателя (2), устройство за гасене на дъгата (3), основа (4), контролен механизъм (5)

В дясната част на снимката е показан модул, където: 1 е отвеждащ проводник, 2 е движещ се контакт, свързан към отвеждащия проводник чрез токоприемници. Дъговата камера е обозначена с номер 3, неподвижният контакт е 5. Всичко това е поставено в кух изолатор (4), изработен от порцелан. Вътре има трансформаторно масло и капачка (6) отгоре.

Последният е снабден с манометър за следене на налягането в модула. Освен това капакът има устройство за пълнене със сгъстена газова смес, автоматичен освобождаващ клапан и индикатор за масло (8). Подвижният контакт и управляващото устройство са свързани чрез изолационни пръти.

Дизайнът на полюса е идентичен за цялата серия ключове. Резервоарите за средно напрежение за ток от 630 до 1600 A съдържат 5,5 kg масло, над 1600 и до 3150 A включително - 8 kg.

За да се увеличи надеждността, дизайнът на отделните превключватели включва допълнителни елементи за управление и защита:

• изключващи електромагнити;
• релета, работещи моментално и със закъснение при прагов ток;
• реле за минимално напрежение;
• допълнителни контакти.

В зависимост от метода на оформление има прекъсвачи с ниско съдържание на масло с дъгообразен улей, разположен отдолу и срещуположно отгоре. В първия случай подвижният контакт осъществява движение отгоре надолу, във втория - обратно. Капацитетът на прекъсване на последния е по-висок.

Маркиране на маслени превключватели

Дешифрирането на маркировките, приложени от производителя към масления превключвател, ще ви позволи да се запознаете с основната информация за него. Нека разгледаме маркировките на превключвателя VMG-133 като пример. Първият знак "B" показва, че пред вас има превключвател.

Тази диаграма показва състава на символа за превключватели за високо напрежение, включително тези за оборудване, напълнено с масло

второ - "М" обозначава вида на превключвателя, в конкретния случай - нискомаслен. Писмо "G" определя принадлежност към определен вид – саксийни. 133 - серия MV.

Правила за експлоатация на МВ

Ремонтният и експлоатационният персонал, специалистите, свързани с поддръжката и експлоатацията на маслени превключватели, са длъжни да познават съответните инструкции, структура и принцип на работа на оборудването.

По време на работа работниците, обслужващи МВ, са длъжни да наблюдават:

1. Ефективно напрежение, ток на натоварване. Индикаторите не трябва да надхвърлят стойностите на таблицата.
2. Височината на масления стълб на полюсите, липсата на течове.
3. Наличие на смазка върху триещите се части.Контактите могат да загубят подвижност и да замръзнат, ако смазката на триещите се елементи стане гъста и замърсена.
4. Прах в помещенията, където са разположени разпределителните уредби.
5. Съответствие на механичните характеристики на задействаните превключватели с табличните стандарти.

След всяко прекъсване на късо съединение оборудването трябва да се проверява. Информацията за тези прекъсвания се записва в специален дневник. Трябва да има регистър на дефектите, за да се записва информация за неизправностите, установени по време на работа на уреда. Превключвателят, на който е настъпило изключване в резултат на късо съединение, подлежи на проверка.

Проверете за изтичане на масло. Ако това се случи и в големи количества, това показва необичайно изключване на късо съединение. Оборудването е изведено от експлоатация и прегледано. Когато маслото потъмнее, трябва да се смени. Скоростта на отваряне се влияе отрицателно от вискозитета на маслото, който се увеличава с понижаване на температурата.

Понякога се налага да смените старата смазка с нова по време на ремонт: ЦИАТИМ-221, ГОИ-54 или ЦИАТИМ-201.

Таблица с технически характеристики на маслени превключватели. Ако действителните стойности не отговарят на фабричните, настройката се извършва отново

След изваждането на МВ от експлоатация опорните изолатори, прътите и изолацията на резервоара подлежат на щателна проверка за наличие на пукнатини. Силно замърсената изолация се избърсва. Необходимостта от спешен ремонт се появява след определен брой къси съединения.

Периодичен преглед (ПИ) се извършва ежемесечно. В този случай обърнете внимание на степента на нагряване на превключвателя. ТР (текущи ремонти) се извършват ежегодно. Тя включва работа като проверка и отстраняване на дефекти в крепежни елементи, кинематика на задвижването, ниво на маслото и уплътнения.Изолационните части също се проверяват за тяхната цялост.

След 3-4 години след основен ремонт се извършва среден ремонт (СР). Включва целия набор от TR работи, плюс те допълнително измерват контактното съпротивление на стълбовете и проверяват механичните и скоростните параметри.

При установяване на несъответствие между наблюдаваните характеристики и табличните данни превключвателят се разглобява, извършват се настройки и пълен набор от високоволтови тестове.

По време на извънредни ремонти те обикновено се опитват да оставят предишната настройка непроменена. Поради тази причина превключвателят е разглобен до минимум. Честотата на основен ремонт е от 6 до 8 години. В неговия обхват се извършва общ преглед, изваждат се цилиндрите от рамата, разкачват се гумите, ремонтират се задвижването, дъгогасителните устройства, блок-контактите.

След всичко се правят корекции, боядисват се, свързват се гуми и се правят тестове. За цялата работа се изготвя документация.

Освен маслени превключватели, в мрежи с високо напрежение се използват и други изключващи устройства. Например, SF6 и вакуум. На нашия уебсайт имаме други статии, които обсъждат подробно характеристиките и дизайна на тези видове превключватели, както и характеристиките на тяхното използване:

• Вакуумен превключвател: устройство и принцип на работа + нюанси на избор и свързване
• Елегазови прекъсвачи: насоки за избор и правила за свързване

Изводи и полезно видео по темата

Конструкция, видове, предназначение и работа на МВ:

Подробен преглед на VMP-10:

Маслените превключватели също отговарят на всички основни изисквания за прекъсвачи, работещи в условия на високо напрежение.Повечето от тях са безопасни и надеждни при работа, осигуряват бързо изключване и са лесни за инсталиране. Въпреки това, производителите се стремят да осигурят още по-голямо съответствие с изискванията, поставени за MV.

Имате ли познания за маслените превключватели и искате да допълните представения материал с полезна информация? Може би сте забелязали несъответствие или грешка? Или все още имате въпроси по темата? Моля, пишете ни за това под статията - ще ви бъдем благодарни.