Приводы масляных и вакуумных выключателей предназначены для включения, удержания во включенном положении и отключения выключателя за счет энергии, поступающей в них от внешнего источника. По виду используемой энергии приводы могут быть ручными, пружинными, электромагнитными. По способу включения и отключения выключателя приводы разделяют на полуавтоматические, осуществляющие включение выключателя приложением мускульной силы, а отключение — дистанционно от ключа (устройств релейной защиты) и вручную; автоматические, осуществляющие включение и отключение выключателя дистанционно (устройствами релейной защиты и автоматики), а также отключение вручную.
Основными частями привода являются:
силовое устройство, служащее для преобразования подведенной к приводу энергии в механическую, изменяющую оперативное положение выключателя;
операционный и передаточный механизмы, служащие для передачи движения от силового устройства к механизму выключателя и для удержания последнего во включенном положении;
отключающее устройство.
Ко всем системам приводов предъявляются требования надежной работы запирающего механизма, удерживающего выключатель во включенном положении, и наличия механизма свободного расцепления, разобщающего силовое устройство с передаточным механизмом для последующего отключения выключателя в любой момент времени независимо от того, продолжает или прекратила действовать сила на включение.
Рис. 9. Привод ПРБА:
1 — корпус; 2 — съемная крышка; 3 — рычаг управления; 4 — отключающий элемент (электромагнит); 5 — кнопка завода реле минимального напряжения; б — указатель положения выключателя; 7 — регулировочный винт упора; 8 — вспомогательные контакты; 1, IV — положения рукоятки привода при включенном и отключенном выключателе; II — положение указателя при автоматическом отключении выключателя; III — положение указателя при выполнении операции включения или отключения выключателя поворотом вручную рычага управления 3
Рис. 10. Электромагнит отключения выключателя:
1 — катушка электромагнита; 2 — магнитопровод; 3 — подвижный сердечник; 4 — ударник; 5 — контрполюс; б — немагнитная шайба, предохраняющая от прилипания сердечника к контрполюсу; 7 — крышка
Необходимость механизма свободного расцепления связана также с требованием немедленного отключения выключателя действием релейной защиты в случае включения его на неустраненное КЗ.
Ручные приводы
Ручные приводы применяют для маломощных выключателей, когда мускульной силы оператора достаточно для совершения операции включения. Они неприменимы для дистанционного управления выключателем, не могут быть использованы и в схемах АПВ и АВР.
На рис. 9 показан привод ПРБА. Включение выключателя производится рычагом управления 3 перемещением его снизу вверх. Отключение выключателя может быть ручным (реже дистанционным) и автоматическим (действием реле). Для ручного отключения рычаг управления 3 опускают вниз в крайнее положение. При этом указатель положения б остается неподвижным и занимает положение III.
Рис. 11. Встроенное электромеханическое реле максимального тока с выдержкой времени РТВ:
1 — корпус часового механизма; 2 — часовой механизм; 3 — подвижный сердечник; 4 — катушка электромагнита; 5 — контрполюс; 6 — ударник; 7 — каркас катушки электромагнита; 8 — пружина; 9 — немагнитная гильза; 10 — магнитопровод; 11 — переключатель числа витков катушки электромагнита; 12 тяга; 13 — рычаг; 14 — пластина; 15 — головка регулятора выдержки времени; 16 — указатель; 17 — крышка
При автоматическом отключении выключателя боек отключающего элемента воздействует на отключающую планку, поворот которой приводит к отключению выключателя. Рычаг управления 3 при этой операции останется поднятым вверх, а указатель 6 повернется и займет горизонтальное положение II. Таким образом, для суждения о тех операциях, которые были совершены с выключателем, необходимо совместное рассмотрение положений рычага управления 3 и указателя 6.
Для дистанционного и автоматического отключения выключателя в приводе ПРБА установлены отключающие элементы. Чаще всего это электромагнит отключения, реле максимального тока и реле минимального напряжения. Однако возможны и другие комбинации отключающих элементов.
Электромагнит отключения (рис. 10) состоит из катушки 1, магнитопровода 2, внутри которых расположен подвижный сердечник 3 с ударником 4. При замыкании цени катушки электромагнита сердечник
мгновенно втягивается в полость катушки и воздействие его на отключающую планку приводит к отключению выключателя. После размыкания цепи катушки электромагнита сердечник возвращается в исходное положение под действием собственного веса. Электромагнит отключения может работать от сети переменного тока 127, 220 В.
На рис. 11 показан другой отключающий элемент — электромеханическое реле максимального тока с выдержкой времени. Уставки по току срабатывания на реле выполняются переключением числа витков катушки электромагнита 4 с помощью переключателя 11. Выдержка времени срабатывания реле регулируется головкой 15 часового механизма 2. Воздействие ударника б на отключающую планку привода происходит при прохождении через катушку реле тока КЗ, равного или превышающего уставку по току реле, и только по истечении установленной выдержки времени.
Электромеханическое реле минимального напряжения (рис. 12) предназначается для отключения выключателя при исчезновении напряжения. Оно работает следующим образом. При нормальном напряжении на катушке электромагнита 10 сердечник 4 подтянут к контрполюсу 7, а ударник 8 не касается отключающей планки и удерживается во взведенном состоянии собачкой 1 часового механизма.
При исчезновении напряжения в защищаемой цепи, а следовательно, и на катушке электромагнита сердечник 4 опускается вниз, приводя в действие часовой механизм выдержки времени. По истечении времени уставки собачка 1 сдвигается и освобожденный ударник под действием пружины 15 выталкивается вверх, ударяя по отключающей планке привода. Выключатель отключается. Уставка напряжения срабатывания реле регулируется натяжением пружины 14.
Пружинные приводы.
Источником энергии в приводах служат мощные предварительно натянутые пружины. Натяжение пружин обычно осуществляется с помощью электродвигателя, соединенного с редуктором, но возможно и ручное натяжение пружин с помощью съемного рычага. Время натяжения пружин для приводов разных типов от нескольких до десятков секунд.
Операция включения выключателя, выполняемая за счет потенциальной энергии пружин, может происходить лишь после полного их завода, что контролируется специальной блокировкой и сигнализируется указателем готовности привода к работе. В пружинных приводах наиболее распространенных в настоящее время конструкций ПП-67 и ППМ-10 включающие пружины должны заводиться перед каждой операцией включения. Завод пружин возможен как при отключенном, так и при включенном выключателе — в последнем случае для осуществления электрического АПВ.
Отключение выключателя, оснащенного пружинным приводом ПП-67 или ППМ-10, выполняется за счет энергии специальных отключающих
Рис. 12. Встроенное электромеханическое реле минимального напряжения с выдержкой времени РНВ:
1 — собачка часового механизма; 2 — рычаг; 3 — корпус; 4 — подвижный сердечник; 5 — зажимы; 6 — немагнитная гильза; 7 — контрполюс; 8 — ударник; 9 — магнитопровод; 10 — катушка электромагнита; 11 — каркас катушки; 12 — часовой механизм; 13 — пружинодержатель; 14, 15 — пружины
пружин, расположенных в механизме самого выключателя, при его включении.
Встроенные пружинные приводы в зависимости от конструкции барабана с пружинами (см. ниже) могут обеспечивать выполнение двух или большего числа операций включения и отключения выключателя без подзавода пружин.
В приводах устанавливаются электромагниты включения* и отключения, кнопки подачи команд на электромагниты. Имеется указатель готовности привода к выполнению операции включения, а также механический указатель положения выключателя.
Одно из преимуществ пружинных приводов состоит в том, что они не требуют для j своей работы источника постоянного оперативного тока. Питание оперативных цепей управления, оперативных цепей релейной защиты и автоматики, цепей обогрева шкафов комплектных распределительных устройств осуществляется от источников переменного тока (трансформаторов собственных нужд, выносных трансформаторов, подключенных к вводам питающих электроустановку линий).
Рассмотрим некоторые конструктивные особенности упомянутых выше типов приводов.
Рис. 13. Пружинный привод ПП-67: 1 — включающие пружины; 2 — инерционный груз; 3 — вал привода- 4 — конечный выключатель; 5 — электродвигатель; 6 — редуктор; 7 — шестеренчатая передача
Пружинный привод ПП-67 (рис. 13) позволяет управлять выключателем вручную, дистанционно, автоматически, производить АПВ (АВР).
В приводе установлены электромагниты включения и отключения, а также отключающие элементы релейной защиты.
* Электромагнит включения воздействует на рычаги привода, в результате чего предварительно заведенные пружины соединяются с валом выключателя, производя его включение.
Для завода пружин имеется специальный электродвигатель 5 (типа МУН), редуктор 6 и шестеренчатая передача 7. Напряжение на электродвигатель подается автоматически после срабатывания привода на включение выключателя и снимается конечным выключателем 4 после натяжения пружин. Вручную пружины привода заводятся с помощью съемной рукоятки.
Включение выключателя может производиться вручную, нажатием соответствующей кнопки, или дистанционно, а также действием АПВ (АВР). В конце хода включения выключателя заметно уменьшается деформация пружин привода и тяговое усилие их падает. Недостаточное усилие пружин на этом этапе включения компенсируется энергией маховика 2, который поглощает кинетическую энергию в начале включения и отдает ее в конце операции включения выключателя.
Отключение выключателя может выполняться вручную кнопкой "Откл.", дистанционно, автоматически действием релейной защиты. "Отключающие электромагниты воздействуют при этом на отключающую планку привода.
Рис. 14. Пружинный привод с электромоторным редуктором ППМ-10:
1 — заводной рычаг; 2 — корпус; 3 — конечный выключатель; 4 — электродвигатель; 5 — редуктор; б — большая шестерня зубчатой передачи; 7 — ролик ведущей собачки; 8 — шестерня взвода; 9 — спиральная пружина; 10 — штурвал
Пружинный привод с моторным редуктором ППМ-10 (рис. 14) по своему устройству аналогичен приводу ПП-67. Но в отличие от последнего он имеет спиральную пружину 9, встроенную в коробку и закрепленную одним концом на валу привода, другим — к корпусу коробки. Завод пружин производится электродвигателем 4, движение от которого через редуктор 5 и шестерню 6 передается шестерне взвода 8. При этом ролик ведущей собачки 7 упирается в зуб рычага 1, заводя спиральную пружину 9. В конце завода пружины запорно-пусковой механизм привода удерживает ее во взведенном состоянии. Для включения выключателя необходимо воздействовать на запорный механизм и тогда вся накопленная пружиной энергия израсходуется на поворот вала выключателя. Привод рассчитан на выполнение только одной операции включения при полностью заведенных пружинах, на что следует обращать внимание при его эксплуатации.
В нижней части привода встроены отключающие элементы: электромагниты отключения и реле, воздействующие через планку отключения на механизм свободного расцепления.
Отключение выключателя происходит под действием отключающих пружин, расположенных в механизме самого выключателя и заводимых при его включении.
Встроенный пружинный привод размещается в раме выключателя и является его неотъемлемой частью. Особенность такой конструкции состоит в том, что выполнение операций включения и отключения выключателя происходит за счет энергии и тех же рабочих пружин привода.
Привод (рис. 15) состоит из вала привода 1, вала выключателя 4, редуктора 3 с электродвигателем, релейного вала 5, запирающего механизма отключения 15 и запирающего механизма включения 16, электромагнитов отключения 7 и включения 9, пульта местного управления 10, указателя положения 11, указателя готовности привода 13.
Рассмотрим некоторые узлы привода. На валу привода 1 имеется барабан 2, внутри которого размещены спиральные рабочие пружины. Одним концом пружины прикреплены к валу, другим — к барабану.
Устройство для завода пружин состоит из редуктора 3 с электродвигателем. На выходном валу редуктора установлен эксцентрик, преобразующий вращательное движение редуктора в колебательное, которое затем передается обгонной муфте, жестко связанной с барабаном. Так как вал привода удерживается запорным механизмом, то серией колебательных движений барабан 2 поворачивается, заводя рабочие пружины.
Завод рабочих пружин вручную также осуществляется многократными движениями рычага ручного завода. При каждом таком движении барабан поворачивается на небольшой угол, закручивая пружины. Для завода пружин на две операции достаточно повернуть барабан на 360°.
Включающий запорный механизм 16 удерживает вал привода при отключенном положении выключателя и освобождает его при включении выключателя.
Отключающий запорный механизм 15 удерживает вал привода при включенном положении выключателя и освобождает его при отключении выключателя.
Включение выключателя осуществляется подачей напряжения на электромагнит включения 9 дистанционно, от устройства автоматики или нажатием кнопки на пульте местного управления 10. При этом включающий запорный механизм 16 освобождает вал привода и он поворачивается. Вместе с валом поворачивается эксцентрик 20, соединенный тягой с рычагом на валу 4 выключателя. Поворотом вала выключателя на 60 осуществляется включение выключателя. Если пружины привода будут заведены менее чем на две операции, включение выключателя блокируется.
Рис. 15. Встроенный пружинный привод:
1 — вал привода; 2 — барабан с рабочими пружинами; 3 — редуктор с электродвигателем; 4 — вал выключателя; 5 — релейный вал; б — диск на валу приводу; 7 — электромагнит дистанционного отключения; 8 — узел проводки; 9 — электромагнит дистанционного включения; 10 — пульт местного управления; 11 — указатель положения выключателя; 12 — блокировочный штырь; 13 — указатель готовности привода; 14 — вспомогательные контакты аварийной сигнализации; 15, 16 — запорный механизм отключающий и включающий; 17 — вспомогательные контакты положения выключателя; 18 — блокировочный шток; 19 — рычаг; 20 - эксцентрик с поводком, соединяющим вал привода с валом выключателя; 21 — толкатель; 22 — вспомогательные контакты положения привода; 23 — обгонная муфта с обоймами; 24 — рама привода
Рис. 16. Электромагнитный привод ПЭ-11:
1 — шток сердечника; 2 — сердечник; 3 — катушка включающего электромагнита; 4 — удерживающий рычаг; 5, 8 — рычажные передачи; б, 9 — вспомогательные контакты; 7 — вал привода; 10 — рычаг механизма свободного расцепления; 11 — рычаг ручного отключения; 12 — электромагнит отключения; 13 — сборка зажимов; 14 — корпус
Отключение выключателя осуществляется подачей напряжения на электромагнит отключения дистанционно, от встроенных реле (которые воздействуют на релейный вал 5), или нажатием кнопки на пульте местного управления. Работа привода при отключении аналогична работе при включении, но вал выключателя поворачивается в обратном направлении на 60°.
Электромагнитные приводы постоянного тока применяются преимущественно на центрах питания — подстанциях энергосистем, питающих распределительные сети. Для их работы необходимы мощные источники постоянного тока, в качестве которых используются подстанционные аккумуляторные батареи.
На рис. 16 показан наиболее распространенный в сетях 6-10 кВ электромагнитный привод тина ПЭ-11, предназначенный для маломасляных выключателей.
Силовое устройство — электромагнит включения — состоит из магнитопровода с обмоткой 3 и сердечника 2 со штоком 1. Тяговое усилие, необходимое для включения выключателя, создается сердечником 2, который втягивается электромагнитом при прохождении по его обмотке постоянного тока. Усилие, развиваемое приводом, передается выключателю системой рычагов операционного и передаточного механизмов.
После завершения операции включения выключателя цепь включающего электромагнита автоматически разрывается вспомогательными контактами 6 и сердечник 2 под действием силы тяжести (и пружины) опускается вниз.
Для отключения выключателя в обмотку электромагнита отключения 12 подается оперативный ток. Сердечник втягивается электромагнитом, и его боек ударяет в одно из звеньев механизма свободного расцепления 10. Звенья механизма складываются, вал выключателя освобождается и поворачивается под действием встроенных в выключатель отключающих пружин — происходит отключение выключателя.
Для ручного отключения выключателя с места его установки пользуются рычагом 11, воздействующим на механизм свободного расцепления.
Привод имеет электрическую блокировку против повторного включения и последующего отключения выключателей защитой (включение на неустраненное КЗ), когда команда на включение, подаваемая ключом управления, еще не снята. Для блокировки используется вспомогательный контакт, связанный с сердечником отключающего электромагнита.
