Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Воздушные выключатели

Предотвращение конденсации влаги внутри полых изоляционных элементов - Воздушные выключатели

Оглавление
Воздушные выключатели
Назначение, условия работы и классификация воздушных выключателей
Характеристики современных воздушных выключателей
Электродуговые процессы в газовых выключателях
Шунтирующие сопротивления
Схемы включения шунтирующих сопротивлений
Конструкция шунтирующих сопротивлений
Резервуары для сжатого воздуха
Предотвращение конденсации влаги внутри полых изоляционных элементов
Пневматические клапаны
Дроссельные устройства
Управление клапанами
Системы управления воздушными выключателями
Системы управления с пневматической передачей
Системы управления с пневмо-механической передачей
Системы управления с пневмо-гидравлической и пневмо-световой передачей
Принципы конструирования воздушных выключателей
Выключатели «Электроаппарат»
Выключатели «Уралэлектротяжмаш»
Выключатели фирмы ВВС
Выключатели фирмы «Делль»
Конструктивные особенности выключателей иностранных фирм
Приложения
Литература

7-2. ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ КОНДЕНСАЦИИ ВЛАГИ ВНУТРИ ПОЛЫХ ИЗОЛЯЦИОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ВОЗДУШНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
Общие сведения. Наиболее уязвимым местом в изоляции высоковольтных воздушных выключателей являются полые опорные изоляторы, поддерживающие дугогасительное устройство и изолирующие его от заземленных частей. В полости этих опорных изоляторов расположены подвижные и неподвижные части, соединяющие дугогасительное устройство с механизмом выключателя, например тяги, приводящие в движение контакты или клапаны, воздухопроводы из изоляционного материала и другие детали. Воздух, заполняющий внутреннее пространство опорного изолятора, неизбежно будет сообщаться с окружающей атмосферой, а потому в нем будет содержаться примерно столько же водяных паров, сколько в атмосферном воздухе.
Как указывалось в § 1-2, содержание водяных паров в воздухе зависит только от его температуры. В данном объеме воздуха и при данной его температуре не может содержаться больше определенного количества водяных паров, насыщающих этот объем. Если в этот объем ввести дополнительное количество водяных паров, то их избыток будет выпадать в виде конденсата. Конденсация паров происходит также и при понижении температуры насыщенного воздуха. При последующем повышении температуры воздуха выделившийся конденсат опять превратится в водяной пар. Температура, при которой начинается конденсация влаги из воздуха, называется точкой росы.
Количество влаги, содержащейся в воздухе, резко уменьшается при понижении температуры. При температуре —30° С и ниже воздух можно считать практически сухим.
Количество водяных паров, находящихся в атмосферном воздухе, обычно меньше, чем это требуется для насыщения.
Так, для средней полосы СССР относительная влажность составляет 60—80%.
При понижении температуры окружающей среды температура опорного изолятора будет понижаться быстрее, чем температура находящегося в нем воздуха. Поэтому более нагретый воздух, соприкасаясь с холодной внутренней поверхностью опорного изолятора, будет охлаждаться, а находящиеся в нем водяные пары будут конденсироваться и осаждаться в виде росы на внутренней поверхности изолятора.
Предотвращение конденсации влаги на внутреннюю поверхность изолятора достигается искусственной вентиляцией внутреннего пространства изолятора (создание непрерывного направленного движения воздуха) или заполнением этого пространства сухим сжатым воздухом, находящимся под небольшим избыточным давлением.
Схема подачи воздуха на вентиляцию
Рис. 7-5. Схема подачи воздуха на вентиляцию

Вентиляция внутренних пространств изоляционных элементов.

В различных конструкциях воздушных выключателей избыточное давление сжатого воздуха составляет (10-=-40)Х 10-5 Па. Для вентиляции внутреннего пространства изоляторов и других полых элементов достаточно создать перепад давления в несколько Паскалей.
Прекращение подачи сжатого воздуха на вентиляцию может повести к аварии. Поэтому устройство для вентиляции полостей воздушных выключателей должно состоять из устройства для понижения давления 3, указателя поступления воздуха на вентиляцию 1 и соединительных трубок 2 (рис. 7-5). Устройство для понижения давления присоединяется к магистральному трубопроводу 4по которому сжатый воздух подается к выключателю.
Устройства для понижения давления сжатого воздуха. Понижение давления сжатого воздуха может быть достигнуто установкой редукторного клапана, присоединяемого к резервуару выключателя, либо дроссельного устройства (например, установкой на пути воздуха небольшого резервуара, заполненного спрессованным порошком).
Устройство для понижения давления механическим редуктором изображено на рис. 7-6. Тонкая бронзовая диафрагма 8 зажата по наружному контуру между корпусом 7 и крышкой 11. С обеих сторон диафрагмы проложены эластичные прокладки 9. В средней части диафрагма опирается на головку штока 6. 
Редукторный клапан
Рис. 7-6. Редукторный клапан   ,  ,

В диске 3 имеются мелкие отверстия. Между двумя дисками 3 проложено несколько дисков 2 из мелкой латунной сетки. Диски 2 являются фильтром, устраняющим попадание в редуктор пыли из сжатого воздуха. Пружина стремится поднять шарик 5 вверх и прижать его к седлу во втулке 15. Когда в редукторе нет сжатого воздуха, пружина 12 прогибает диафрагму 5 вниз до тех пор, пока головка штока 6 не ляжет на торец втулки 15.
Сжатый воздух, поступающий из воздухопровода, подается через штуцер 1 и фильтр 2 во внутреннее пространство втулки 15 и далее через зазоры между штоком 6 и внутренним каналом во втулке 15, щель между нижним торцом головки штока 6 и торцом втулки/5 в пространство под диафрагмой 8.
Устройства дроссельного типа для понижения давления
Рис. 7-7. Устройства дроссельного типа для понижения давления. Стрелками показано направление подачи сжатого воздуха из резервуара выключателя
При прохождении воздуха по этому пути его давление понижается. Под давлением сжатого воздуха диафрагма 8 несколько прогибается вверх, сжимая пружину 12. Вслед за диафрагмой под действием пружины поднимаются упор 4 и шарик 5. При этом расстояние между седлом во втулке 15 и шариком уменьшается. При каком-то сжатии пружины 12 устанавливается равновесие между силой, действующей на диафрагму со стороны сжатого воздуха, и силой пружины 12. Таким образом в пространстве под диафрагмой устанавливается определенное давление воздуха. Чтобы предотвратить замерзание редуктора в зимнее время, к корпусу крепится нагревательный элемент 16.
Устройства дроссельного типа для понижения давления не имеют подвижных частей. Понижение давления воздуха достигается в этих устройствах путем прохождения воздуха через мелкопористые тела или через набор дисков с небольшими отверстиями.
На рис. 7-7 изображены две конструкции устройств для понижения давления путем пропускания воздуха через мелкопористые тела.
Устройство на рис. 7-7, а состоит из корпуса 1, присоединенного к резервуару выключателя. Внутрь корпуса плотно вставлен латунный диск 2 с четырьмя калиброванными отверстиями диаметром 2 мм. На диск положена шайба 3 из латунной сетки с ячейками 0,5 мм и диск 4 из фетра. Поверх фетра насыпается тальк 5 (или другой негигроскопичный порошок), а на тальк снова укладывается фетровый диск, шайба из латунной сетки и латунный диск — точно таких же размеров, как и предыдущие. Все это сжимается при ввертывании в корпус ниппеля 6. Таким образом, на пути движения воздуха имеется большое гидравлическое сопротивление, вследствие чего давление воздуха на выходе из этого устройства резко понижается. Давление на выходе регулируется степенью спрессованности талька.
На рис. 7-7у б изображена другая конструкция устройства для понижения давления. Она состоит из корпуса 2, соединенного трубкой с резервуаром выключателя. Внутри корпуса находится втулка 3 из пористой металлокерамики. Сжатый воздух поступает внутрь втулки 3, проходит сквозь ее стенки наружу и далее по трубкам разводится к указателям поступления воздуха на вентиляцию. Пористая втулка представляет собой определенное гидравлическое сопротивление. Поэтому давление воздуха снаружи втулки значительно меньше, чем внутри ее. Подбирая материал втулки, толщину ее стенки и поверхность, можно получить нужную степень понижения давления и необходимое количество воздуха. Вентиль 1 служит для спуска влаги, Которая может выделиться в этом устройстве.
На рис. 7-8, а изображено еще одно устройство дроссельного типа для понижения давления. Оно состоит из корпуса h соединенного с резервуаром выключателя трубкой 2. Внутри корпуса размещен фильтр 3 из металлической сетки. В трубке# уложены дроссельные диски 5 особой конфигурации. В каждом дроссельном диске просверлено одно отверстие небольшого диаметра. Между двумя дисками образуется небольшой воздушный объем, называемый камерой. Число камер на единицу меньше числа дисков. Все эти камеры соединены между собой отверстиями в дисках. При прохождении сжатого воздуха через отверстие в диске происходит некоторое понижение давления воздуха. Степень понижения давления воздуха и его массовый секундный расход зависят от числа дроссельных дисков и диаметра отверстий в них. Влага, которая может выделяться в корпусе при расширении сжатого воздуха, удаляется через вентиль. На рис. 7-8, б изображен вариант конструктивного выполнения дроссельного устройства, каждая камера которого образуется плоским диском 7 и фигурным диском 8.
На рис. 7-9 представлена зависимость расхода дросселированного воздуха V от диаметра отверстия в дроссельных дисках и от избыточного давления сжатого воздуха в резервуаре выключателя. Эти кривые получены при установке в трубке 4 устройства на рис. 7-8 девятнадцати дроссельных дисков и избыточном давлении воздуха на выходе примерно 0,5 • 105 Па. Температура окружающей среды +15° С.
Устройство с дроссельными дисками для понижения давления
Рис. 7-8. Устройство с дроссельными дисками для понижения давления

Большим преимуществом устройств дроссельного типа для понижения давления является отсутствие в них подвижных частей. Расчет дроссельных устройств приведен в § 7-6.
В механическом редукторе или дроссельном устройстве происходит резкое расширение воздуха, вследствие чего температура его понижается. При понижении температуры воздуха выделяется находящаяся в нем влага. При работе выключателя в зимних условиях влага может оказаться причиной примерзания подвижных частей редуктора друг к другу или к корпусу либо смерзания порошка в дроссельном устройстве. Это может привести к уменьшению или полному прекращению подачи воздуха во внутреннее пространство опорного изолятора.
Для устранения замерзания редуктора и дроссельного устройства на них надеваются нагревательные элементы.
Указатели поступления воздуха на вентиляцию полостей выключателя должны обеспечить контроль прохождения   через них требуемого количества; воздуха. Указатели выполняются трубчатыми или реактивными.
Указатели трубчатые. Действие трубчатого указателя основано на протекании воздуха сквозь щель переменного сечения, образуемую поплавком 2 и трубкой 1 (рис. 7-10). Направление движения воздуха в трубке указателя показано на рисунке стрелками.

Рис. 7-9. Расход дросселированного воздуха, приведённый к избыточному давлению 0,5 • 10-5 Па, в зависимости от диаметра отверстия в дроссельных дисках и от избыточного давления воздуха в резервуаре
Под воздействием струи воздуха, поступающего через нижний ниппель, поплавок поднимается вверх и занимает некоторое положение,, определяемое количеством, поступающего воздуха. Рассмотрим, под влиянием каких сил происходит перемещение поплавка.   На поплавок действует две силы: сила веса поплавка и сила давления на нее  струи сжатого воздуха, поступающего из устройства для понижения давления.  Сила веса направлена вниз и определяется размерами поплавка и плотностью материала, из которого он изготовлен. Сила давления воздуха направлена вверх и определяется площадью наибольшего поперечного сечения поплавка и разностью давлений воздуха под поплавком и над ним.

Внутри трубка указателя выполнена конусной с меньшим диаметром у нижнего торца трубки и с большим —у верхнего торца. Диаметр нижнего отверстия трубки обычно принимается равным Z)i = dn+ (0,2-5-0,5) мм. Высота трубки берется такой, чтобы при заданном расходе воздуха диаметр ее внутренней конической части посредине высоты трубки равнялся D [см. формулу (7-9)].
(7-9)
Трубка и поплавки указателей поступления воздуха на вентиляцию
Рис. 7-10. Трубка и поплавки указателей поступления воздуха на вентиляцию

Внутренняя поверхность трубки должна быть совершенно гладкой. Изнутри стеклянная трубка может быть конической или цилиндрической и должна быть откалибрована точно по заданному размеру. Калибровка стеклянных трубок технологически отработана и несложна. Торцы трубок шлифуются. Если трубка внутри цилиндрическая, то в нее вставляется латунный вкладыш 3 с коническим пазом. Широкое применение получили трубки из органического стекла, конические внутри.
где V — расход воздуха, проходящего через указатель, м3/с; цр=0,8&-т-0,9 — коэффициент расхода; qn — масса поплавка, кг; у— плотность воздуха, поступающего в указатель, кг/м3; du — диаметр (наибольший) поперечного сечения поплавка, м. Диаметр (в метрах) кольцевой щели
Поплавок изготовляется из различных пластмасс и может быть сплошным или полым. При той же массе полый поплавок будет иметь большие размеры и, следовательно, будет лучше виден персоналу. Обычно dn=8-20 мм. На рис. 7-10 справа показаны различные конструкции поплавков. Поплавки могут быть в виде шара или более сложного тела вращения, сплошного или полого. Если в верхней части поплавка сделать косые прорези с наклоном 10—20° к его продольной оси,
Трубчатые указатели поступления воздуха на вентиляцию
Рис. 7-1L Трубчатые указатели поступления воздуха на вентиляцию
/-2 — риски, указывающие крайние положения поплавка; С —стекло, ос — органическое стекло
то при поступлении воздуха поплавок придет во вращение и будет удерживаться в центре струи. Этим исключается трение поплавка о стенки конической расточки трубки.
На рис. 7-11 изображены различные конструкции трубчатых указателей поступления воздуха на вентиляцию. Положение поплавка при поступлении вентиляционного воздуха показано штриховыми линиями. Допустимые крайние положения поплавка указываются рисками, нанесенными на наружную поверхность трубки или на закрепленный на ней экран. Заклинивание поплавка в нижней части трубки, а также закрытие им выходного отверстия при внезапном увеличении давления предотвращается установкой ограничителей (верхнего и нижнего). В рассматриваемых конструкциях указателей ограничителями
служат торцы ниппелей, имеющие по четыре прорези для прохода воздуха.
Указатели реактивные получили меньшее распространение, чем трубчатые. Основным, элементом реактивного указателя является тонкая капиллярная трубка из нержавеющей стали с наружным диаметром 0,5—03 мм, один конец которой загнут под углом 90°. На другом конце трубка для получения необходимой гибкости образует 3—4 витка. При поступлении в трубку воздуха он выходит из ее конца, загнутого под углом 90°. Вследствие реактивного действия выходящего воздуха этот конец трубки несколько поднимается. Конструктивное выполнение реактивного указателя приведено в [5, 6 и 7].
Расход воздуха на вентиляцию полостей, воздушного выключателя  зависит от объема этих полостей и, приведенный к атмосферному давлению, для различных выключателей принимает следующие значения:

Заполнение внутреннего v*пространству полых изоляционных элементов сжатым воздухом. 
Устройство 7 Для понижения давления дроссельного типа с тальковым заполнением установлено на крышке резервуара дугогасительного модуля и соединено посредством медных трубок 6, 8 и 11 с вентилируемым пространством между фарфоровыми изоляторами и стеклоэпоксидными цилиндрами (4 и 5, 9—10) в дугогасительном устройстве и между опорным изолятором 2 и его стеклоэпоксидным цилиндром 3. Устройство для понижения давления (см. рис. 7-7, а) отрегулировано на подачу определенного количества воздуха пониженного давления.  Из устройства 7  сжатый воздух по трубке 11 поступает в пространство между фарфоровым изолятором 10. и стеклоэпоксидным цилиндром 9. Из этого пространства сжатый воздух по трубке 8 перетекает в пространство между изолятором 4 и цилиндром 5, а затем по трубке 6—в пространство между опорным изолятором 2 и стеклоэпоксидным цилиндром 3. Отсюда сжатый воздух по трубке 14 поступает к клапану сброса воздуха 13, служащему для регулирования и поддержания давления  воздуха в указанных выше пространствах в пределах
(0,6-г-1,1)* 105 Па. Этот клапан установлен в распределительном шкафу и является общим для всех вентилируемых пространств данного выключателя. К клапану сброса 13 присоединен злектроконтактный манометр 12, являющийся указателем и сигнализатором минимального и максимального давления в вентилируемых пространствах.
Сжатый воздух из дугогасительного модуля проходит через устройство для понижения давления и заполняет вентилируемые пространства, повышая давление воздуха в них до установленных значений. После того как давление в вентилируемых пространствах превысит давление, на которое отрегулирован клапан сброса 13, этот последний открывается и давление в вентилируемых полостях несколько уменьшается; Тогда клапан сброса под действием пружины закрывается и давление в вентилируемых пространствах начинает повышаться. Затем следует открытие клапана сброса и понижение давления в вентилируемых пространствах и т. д.
В нижней части опорного изолятора 2 установлен предохранительный клапан /, который открывается при давлении воздуха в вентилируемых пространствах, превышающем расчетное.
Расход воздуха на вентиляцию при выполнении ее по рассмотренной схеме составляет не более 1500 дм8/ч для выключателей на 220 кВ, 2000— 2500 дм8/* для выключателей на 330 и 500 кВ и 2000—3000 дм8/ч для выключателей на 750 кВ. Сравнивая эти данные с данными расхода воздуха на вентиляцию при непрерывной продувке, приведенными в табл. 7*3, можно видеть, что расход воздуха при выполнении вентиляции по рис, 7-5 больше, чем по рис. 7-12.
подача воздуха на вентиляцию
Рис. 7-12. Схема, подачи воздуха на вентиляцию
Повышение эксплуатационной надежности схемы защиты при одновременном уменьшении числа устройств может быть достигнуто заменой непрерывной вентиляции (продувки) внутреннего пространства изоляционных элементов выключателя заполнением их сухим- сжатым воздухом при определенном давлении (с автоматическим поддержанием этого давления). Для этого внутренние пространства всех изоляционных элементов (колонок) одного полюса последовательно соединяются между собой медными трубками. Заполнение этих пространств осушенным воздухом начинается с одной из крайних колонок каждого полюса через редуктор типа КБ-60  —— ГОСТ 6268—68, расположенный в распределительном шкафу выключателя и подключенный к магистрали со сжатым воздухом Редуктор снабжен предохранительным клапаном и. фильтром для очистки поступающего сжатого воздуха.
Редуктор обеспечивает подачу сжатого воздуха для заполнения внутренних пространств колонок всех трех полюсов выключателя и выполняет несколько функций, а именно: снижает давление сжатого воздуха с 4 до 0,12 МПа и автоматически поддерживает его, предохраняет всю систему защиты выключателя от увлажнения при случайном нарушении уплотнений и очищает поступающий сжатый воздух от твердых частиц.
Пространство другой, крайней колонки каждого полюса соединяется медной трубкой с электроконтактным манометром, выполняющим контрольные функции.
Таким образом, внутренние пространства между изоляционными элементами выключателя постоянно заполнены сухим сжатым воздухом.
Преимущества рассмотренной системы постоянного давления:
значительное сокращение расхода сжатого воздуха вследствие устранения непрерывной вентиляции (продувки) защищаемых внутренних пространств опорных колонок и модулей выключателя;
автоматическое поддержание редуктором постоянного давления в защищаемых пространствах, что предотвращает возникновение аварийной ситуации при непредвиденном увеличении утечки воздуха из них;
размещение редуктора на заземленном резервуаре выключателя, что значительно упрощает обслуживание всей системы;
уменьшение количества элементов в системе.



 
« ВМПЭ-10 - руководство по капитальному ремонту   Выбор аппаратуры для испытаний электрооборудования »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.