9-2. ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ОБЪЕДИНЕНИЯ «ЭЛЕКТРОАППАРАТ»
Сетевые выключатели. Объединением выпускается серия воздушных выключателей на напряжение 110—750 кВ типа ВВБ [21]. Основные параметры серии приведены в сводной табл. 9-1. Серия построена на базе двухразрывного модуля с металлической дугогасительной камерой на напряжение 110—150 кВ, с твердыми литыми вводами. Камера может снабжаться внутренними шунтирующими сопротивлениями от 50 до 100 Ом,
подключенными по схеме рис. 6-17, а. Такими сопротивлениями оснащены выключатели на напряжение 110—220 кВ.
Выключатели серии имеют пневматическую систему управления, а выключатель на напряжение 750 кВ — пневмо-механическую. В зависимости от класса напряжения модули расположены на соответствующей опорной изоляции (110— 220 кВ — колонкового типа, 330— 750 кВ — на изоляции типа треноги), причем в выключателях на напряжение 330—750 кВ на одном опорном изоляторе расположено по два модуля.
Серия выпускается во всех климатических исполнениях. На рис. 9-1 приведен выключатель этой серии на напряжение 220 кВ, а на рис. 9-2 — двухразрывное дугогасительное устройство модуля. Принцип работы дугогасительного устройства совместно с пневматической системой управления подробно описан в гл. 8 (см. рис. 8-2), а конструкция ясна из рисунка 9-2! Как видим, в серии применено дугогасительное устройство одностороннего дутья с фиксированными дугогасительными контактами и подвижной контактной траверсой. К его преимуществам следует отнести чрезвычайную простоту, удобство ревизии и высокий коммутационный ресурс.
Дальнейшим шагом в развитии конструктивных принципов, заложенных в серии ВВБ, явилась разработка новой крупномодульной серии ВВБК на напряжения от 110 до 1150 кВ [22].
Рис. 9-1. Выключатель ВВБ-220
Как видно из табл. 9-1, в выключателях серии ВВБК существенно улучшены по сравнению с выключателями серии ВВБ параметры по номинальному току и току отключения. Одновременно уменьшено время отключения до двух периодов и
Таблица 9-1
Основные характеристики отечественных воздушных выключателей
Примечание. Выключатели серий ВВБ, ВВБК» ВВУ и выключатели для электротермических установок (ЭТУ) изготовляются в ЛПО «Электроаппарат»; выключатели серии BHB изготовляются в ПО «Уралэлектротяжмаш».
Рис. 9-2. Дугогасительное устройство выключателей серии ВВБ
1 — кольцо с уплотнением; 2 — поршень; 3—фиксирующий механизм траверсы; 4 — траверса; 5 — подвижный контакт (нож); 6 — неподвижный контакт; 7 —дутьевой клапан; ход дутьевого клапана; 11 — ход траверсы
число дугогасительных разрывов. Характерно, что выключатели серии ВВБК в большой мере унифицированы с выключателями серии ВВБ. Отличительными чертами выключателей серии ВВБК являются повышенное рабочее давление и напряжение модуля, новая быстродействующая механическая (а для выключателя на 1150 кВ — световая) система управления и усовершенствованное дугогасительное устройство с двусторонним несимметричным дутьем (см. гл. 5). Принцип действия выключателей серии ВВБК подробно описан в гл. 8 (см. рис. 8-3).
Рис. 9-3. Дугогасительный модуль выключателей серии ВВБК
На рис. 9-3 приведен разрез дугогасительного устройства выключателей серии ВВБК. Как было отмечено, особенностью конструкции этого устройства является введение в неподвижные контакты 4 каналов дополнительного дутья 5, которые управляются клапанами 7 и 8, размещенными в самих контактах, приводимыми в движение при помощи изоляционных толкателей 10, рычагов 9 и привода 11 и синхронизированными с главной контактной траверсой 1.
Вынос продуктов горения из каналов дополнительного дутья осуществляется через внутренние полости токоведущих стержней вводов 6. При отключении значительных токов в течение большей части полупериода электрическая дуга не втягивается в дополнительные каналы вследствие их малого сечения и действия магнитных сил, препятствующих втягиванию дуги в отверстия в магнитных наконечниках контактов. За несколько сотен микросекунд до прохождения тока через нулевое значение происходит резкое втягивание дуги в дополнительные каналы и интенсивная деионизация плазмы у оконечностей неподвижных контактов. Это обстоятельство позволило практически без увеличения расхода воздуха по сравнению с расходом через основные сопла резко повысить эффективность дугогашения.
Два подвижных главных контакта укреплены на траверсе 1 и выполнены в виде четырех пар ламелей 3 с экранирующей пластиной между ними, входящих во включенном положении в неподвижные контакты 4. Дугогасительные контакты выполнены в виде подпружиненных пальцев 2. До напряжения 750 кВ в модулях применяются твердые литые вводы, а на 1150 кВ — самоуплотняющиеся стеклопластиковые вводы. В выключателях серии применены опорные изоляторы из фарфора повышенной прочности. На рис. 9-4 изображен полюс выключателя серии ВВБК на напряжение 330 кВ.
Рис. 9-4. Выключатель ВВБК-330
При создании выключателей на напряжения свыше 750 кВ размещение дугогасительных модулей на опорных изоляторах становится технически трудным и экономически нецелесообразным, так как при большой высоте опорных изоляторов существенно понижается их механическая прочность, а электрическая прочность растет медленно.
По-видимому, начиная с класса напряжения 1500 кВ создание выключателей в опорном исполнении невозможно. Перспективным для выключателей свыше 750 кВ оказалось применение подвесной изоляции [1]. На рис. 9-5 приведен полюс выключателя серии ВВБК на напряжение 1150 кЗ с подвесной изоляцией. В каждом из двух трехлучевых подвесов укреплено по три модуля, связанных трубчатыми токоведущими перемычками. Для стабилизации подвесок при ветровой нагрузке и отключениях модули свободно подвешены на треугольных платформах, являющихся промежуточными ярусами подвесов. В выключателе применена пневмо-световая система управления, принцип работы которой описан в гл. 8 (см. рис. 8-5).
В качестве световодов и защитных покрышек стеклопластиковых воздухопроводов использованы свободно подвешенные к порталу фарфоровые колонки с глазурованными внутренними поверхностями, связанные с нижней платформой при помощи специальных амортизаторов. Передатчики световых импульсов расположены на заземленном портале, а приемники с источником питания — на платформах.
Рас. 0-5. Выключатель серии ВВБК на 1150 кВ в подвесном исполнении
Воспринимающие управляющий импульс фотодиоды расположены в световодах и связаны с приемниками экранированными проводами, а колонки воздухопроводов связаны с модулями гибкими трубопроводами. Как показали исследования, по такой конструктивной схеме могут быть созданы выключатели на напряжения вплоть до 2000 кВ.
Выключатели для особо тяжелых условий по скорости нарастания восстанавливающегося напряжения.
Объединением выпускается серия таких выключателей типа ВВУ на напряжение 35, 110 и 220 кВ [20], максимально унифицированных с выключателями серии ВВБ. Основные характеристики выключателей серии ВВУ приведены в табл. 9-1. Серия выключателей ВВУ построена по схеме рис. 6-17, в без последовательного отделителя (принцип действия схемы описан в § 6-7), что позволило в качестве модуля описываемой серии использовать модуль серии ВВБ, один из контактов которого шунтирован, внешним низкоомным сопротивлением (см. рис. 6-23), а второй внутренним высокоомным (см./рис. 6-20) со вспомогательным контактом. На рис. 9-6 приведен выключатель серии ВВУ на 110 кВ с двумя модулями. Пневмо-механический принцип действия этих выключателей тот же, что и выключателей серии ВВБ, и здесь не повторяется. Выключатели серии ВВУ рассчитаны на отключение токов к. з. вплоть до 40 кА при практически неограниченных СВН, причем применение низкоомных сопротивлений позволило достичь таких параметров при давлении всего 2 МПа.
Генераторные выключатели.
Объединением изготавливаются генераторный воздушный выключатель на. напряжение 20 кВ типа ВВГ-20 и комплекс аппаратный генераторный, на напряжение 15,75 кВ типа КАГ-15.
Генераторный выключатель ВВГ-20 (рис. 9-7) рассчитан на отклонение токов к. з. вплоть до 160 кА,на сквозной ток 410 кА и номинальный ток 12,5 и 20 кА с принудительным воздушным охлаждением. Номинальное давление сжатого воздуха выключателя 2 МПа.
Выключатель имеет два главных дугогасительных контакта 3 и 5 и вспомогательный контакт 6. Последний разрывает ток, проходящий через сопротивления 4 и 9 (0,8 Ома каждое), шунтирующие главные контакты. Вспомогательный контакт 6 в свою очередь шунтирован сопротивлением 8 (14 Ом), подключаемым через искровой промежуток 7 таким образом, что на обоих вспомогательных контактах дуга гасится в одной камере общим потоком воздуха. Цепь главных дугогасительных ; контактов выключателя шунтирована разъединителем 2 с выводными концами /. (Разъединитель включается последним). Изоляционный промежуток в отключенном положении выключателя создается отделителем 10, который отключается последним, а включается первым. (Принципиальная схема выключателя ВВГ-20 изображена на рис. 8-4).
Как было подчеркнуто в гл. 1, при возрастании мощностей турбо- и гидрогенераторов иногда становится экономически целесообразным превращать генераторные выключатели в выключатели нагрузки, способные многократно коммутировать нагрузочные токи и отключать к. з. за силовыми трансформаторами, в то же время объединяя в аппаратные комплексы с целью удобства встраивания в закрытые шинопроводы весь необходимый набор генераторных аппаратов (выключатели, разъединители, трансформаторы тока и напряжения, заземлители).
На рис. 9-8 представлен аппаратный генераторный комплекс на напряжение 15,75 кВ и номинальный ток 30 кА. Комплекс состоит из выключателя нагрузки (в центре) с коммутационной способностью до 31,5 кА и устойчивостью к сквозным токам 650 кА, разъединителя со встроенным заземлителем (слева) и трансформатора тока со встроенными трансформаторами напряжения (справа). Все аппараты комплекса имеют водяное охлаждение (при номинальных токах свыше 12,5 кА).
Рис. 9-7. Генераторный выключатель типа ВВГ-20
На рис. 9-9 изображен воздушный выключатель нагрузки аппаратного комплекса. Металлический немагнитный кожух 15, образованный двумя концентрическими цилиндрами с кольцевой полостью для водяного охлаждения по торцам, закрыт двумя стеклопластиковыми вводами 28, на которых укреплено дугогасительное устройство с выводами 20 и 29. Основная токоведущая система выключателя состоит из двенадцати коробчатых ножей 8, размыкающихся в виде зонта и прижимающихся во включенном положении выключателя к кольцевым контактам 7 и 25 посредством мощных пружин растяжения 9, закрепленных в центре каждого ножа. Движение ножей и растяжение контактных пружин осуществляется конусами 6 и /7, связанными штоками 21 и 26 с приводом 18 и масляным демпфером 22.
Рис. 9-8. Аппаратный генераторный комплекс КАГ-24
Главное дугогасительное устройство выключателя состоит из разрезного контакта 5, дугогасительного контакта 2, жестко связанных с конусами 6 и 17 и с поршнем привода /5, неподвижного сопла с конфузором 3 и дутьевого клапана Параллельно главным контактам включены шунтирующее сопротивление 10 и подвижный контакт 14, который введен в кожух 15 через эпоксидный ввод 13. Номинальное давление сжатого воздуха в системе управления 2 МПа, а в кожухе выключателя 0,6 МПа; воздух поступает в кожух по трубе 11.
При подаче команды на включение срабатывает электромагнит включения и система управления (не показанная на рисунке) подает сжатый воздух по воздухопроводу 23 под поршень 19 привода 18. Поршень вместе с конусами 6 и 17 передвигается влево; при этом рычаги 27, упираясь правыми роликами в конус 17, поворачиваются вокруг оси и посредством контактных пружин 9 включают ножи. Во включенном положении выключателя конус фиксируется пружинным роликовым фиксатором 12.
Рис. 9-9. Выключатель нагрузки аппаратного генераторного комплекса
Прежде чем ножи сомкнутся с контактом 7, разрезной контакт 5 входит в кольцевой контакт 4. После прихода контактной системы во включенное положение срабатывают связанные с ней контакты цепи управления, снимается команда с электромагнита включения и воздух сбрасывается из воздухопровода 23 и привода 18 в атмосферу.
При «отключении выключателя сжатый воздух подается по воздухопроводам 24 и 3/, поршень 19 переходит в правое положение, при этом рычаги 27, поворачиваясь по часовой стрелке, вначале снимают натяжение с пружин, а затем, упираясь в конус 6, левыми роликами через толкатели внутри пружин отводят ножи 8. В отключенном положении выключателя конусы удерживаются фиксатором 12. При перемещении конуса 6 на 40 мм размыкаются контакты 4 и 5 и дуга сбрасывается потоком воздуха на дугогасительный контакт 2 и дугоулавливатель, где и гасится. Выхлоп воздуха осуществляется через ввод U проходящий сквозь кожух шинопровода. Дутьевой клапан 30"к моменту размыкания контактов находится в полностью открытом положении под действием сжатого воз- духи, поступившего под его поршень. Через несколько сотых долей секунды после открытия клапана 30 срабатывает клапан отсечки 32, воздух сбрасывается из-под поршня дутьевого клапана и последний закрывается. Одновременно с подачей в главный дутьевой клапан сжатый воздух подается в механизм подписного вспомогательного контакта 14, опускает его до соприкосновения с контактом 16 и открывает через вспомогательный дутьевой клапан (не показанный на чертеже) выход воздуху через сопло в атмосферу. Спустя 0,03—0,04 с подвижный контакт 4 размыкается с контактом 16 и дуга, возникшая между ними, гасится потоком воздуха через сопло контакта 14. Шунтирующее сопротивление подключено согласно рис. 6-17, л.
Как упоминалось, при номинальных токах свыше 12,5 кА в выключателе, разъединителе и трансформаторе тока комплекса применено водяное охлаждение главного токоведущего контура и кожуха. Водяное охлаждение выключателя и разъединителя аналогично. Водой с высоким электрическим сопротивлением охлаждается каждая из двенадцати частей неподвижных выводов 20 и 29 при помощи впаянных по их периметру и затем соединенных последовательно медных трубок; технической водой охлаждается и полость кожуха выключателя.
Выключатели для коммутации электротермических установок на напряжения 35, 110 и 220 кВ используются в основном в цепях мощных дуговых, сталеплавильных и рудно-фосфорных печей. Основные характеристики этих выключателей приведены в табл. 9-1.
На рис. 9-10 приведен полюс выключателя типа ВВП-35. Выключатель имеет трехполюсное исполнение.
Три импульсные дугогасительные камеры 2 смонтированы на стеклопластиковых изоляторах /, в свою очередь установленных на горизонтальном резервуаре 10. Камеры зашунтированы нелинейными сопротивлениями 3 (см. рис. 6-27).
Рис. 9-10. Выключатель ВВП-35 для отключения электротермических установок
Рис. 9-11. Дугогасительная камера выключателя ВВП-35
Последовательно с контактами камер включены ножевые отделители 4, приводимые в действие через изоляционные штанги 6 общим приводом. Неподвижные ножевые контакты отделителей 5 также установлены на стеклопластиковых цилиндрах 7.
При отключении пневматическое устройство 9 сбрасывает воздух из-под поршня дутьевого клапана 5 и последний подает сжатый воздух в дугогасительные камеры. Под действием сжатого воздуха контакты камеры расходятся и дуга, возникшая между ними, гасится. Через несколько сотых долей секунды срабатывает клапан отсечки (не показанный на рисунке). Он отделяет полость под поршнем дутьевого клапана от атмосферы. Дутьевой клапан закрывается, после чего контакты камер смыкаются. До их смыкания отключается отделитель 4 в привод которого сжатый воздух подается непосредственно из полости опорного изолятора 1 одной из камер. Включение выключателя осуществляется отделителем 4.
Устройство дугогасительных камер ясно из рис. 9-11. Под действием сжатого воздуха, поступившего в изолятор поршень 4 поднимается, сжимая пружин 5. Дуга, возникшая между наконечником неподвижного контакта 2 и дугоулавливателем 5, гасится в соплах 3. Выход воздуха из камеры происходит через глушитель 7.
Выключатели для отключения электротермических установок на 110 и 220 кВ созданы на базе описанных выше сетевых выключателей серии ВВБ и принципиально от них не отличаются, за исключением отсутствия шунтирующих сопротивлений, существенного облегчения контактной траверсы, применения, во всех клапанах полиуретановых литых уплотнений и несколько облегченной конструкции сигнально-блокировочных контактов и их привода.
