3. Электромагнитные выключатели
По способу сооружения и монтажа современные РУ (распределительные устройства) делятся на сборные и комплектные. Сборные РУ собираются на месте установки из отдельных узлов в условиях строительной площадки. Комплектные РУ (КРУ) комплектуются (составляются) из отдельных шкафов, изготовленных на заводе и поставляемых в готовом для монтажа виде. Применение КРУ ведет к повышению технико-экономических показателей электроустановки благодаря изготовлению КРУ по отлаженной заводской технологии, индустриализации строительно-монтажных работ, упрощению проектирования, обслуживания и ремонта.
Отечественная промышленность выпускает КРУ со схемой с одной системой шин на напряжения 6-35 кВ. Они применяются на электрических станциях и подстанциях с масляными, электромагнитными и вакуумными выключателями.
Электромагнитные выключатели для КРУ 6 и 10 кВ применяют для потребителей с частыми отключениями.
Электромагнитные выключатели нашли широкое применение на блочных тепловых и атомных электростанциях с энергоблоками единичной мощностью от 300 до 1200 МВт, на плавучих электростанциях, подстанциях метрополитена, металлургических комбинатах.
Особое место среди КРУ с электромагнтными выключателями занимают рудничные взрывобезопасные КРУ типов КРУВ-6 и ЯВ-6400. Указанные КРУ применяют в подземных выработках угольных шахт, опасных по газу и пыли для управления вводными и отходящими присоединениями распределительных электрических сетей на напряжение 6 кВ, а также для управления отдельными электроприемниками.
Были разработаны также электромагнитные выключатели общепромышленного применения, которые предусматривались для установки в КРУ2-10-20. На основе этих разработок промышленностью было освоено производство электромагнитных выключателей ВЭМ-10П со встроенным пружинным приводом на переменном оперативном токе и ВЭМ-10Э с электромагнитным приводом 151.
Принцип работы элекромагнитных выключателей основан на гашении электрической дуги в дугогасительной камере, содержащей пакет керамических пластин, в которые дуга затягивается поперечным магнитным полем, возбуждаемым током дуги. Дуга, возникающая при размыкании дугогасительных контактов, под действием электродинамических сил контура тока и тепловых конвенционных потоков поднимается вверх и входит в дугогасительную камеру, постепенно увеличивая свое сопротивление.
На рис.3.1 показаны различные положения, которые занимает электрическая дуга, поднимаясь по камере. Одно ее основание задерживается при этом на металлокерамической напайке неподвижного дугогасительного контакта, а второе перемещается по верхней кромке подвижного дугогасительного контакта. Дуга образует петлю между металлокерамическими напайками этих контактов (положение А). Постепенно удлиняясь, петля дуги приближается к левому рогу и переходит на него. При этом, часть дуги, находящаяся между металлокерамической напайкой неподвижного дугогасительного контакта и рогом оказывается зашунтированной катушкой магнитного дутья. Отдавая тепло керамической гребенке, она быстро гаснет и через катушку начинает проходить полный ток, протекающий через выключатель. Второе основание дуги перебрасывается с подвижного дугогасительного контакта на правый рог, и дуга принимает положение Б. Вторая катушка дутья, один конец которой соединен с рогом, а другой с нижним выводом выключателя, при этом оказывается последовательно включенной в цепь дуги.
Рис. 3.1. Дугогасительная камера электромагнитного выключателя: 1.23 - щеки боковые; 2 - экран; 3 - гребенка; 4, 18 - рога; 5 - сердечник; 6 , 17 - катушки; 7 - шпилька; 8, 10 - колодки; 9, 20 -пластина; 11 - пакет пластин; 12, 13 - распорка; 14 - козырек; 15, 22 - плита; 16 - эксцентрик; 19 -выхлоп; 21 - уплотнение; А, Б, В, Г - положение дуги в процессе ее гашения.
Между полюсными боковыми щеками электромагнитов создается интенсивное магнитное поле, пронизывающее камеру перпендикулярно плоскости, в которой движется дуга. Это магнитное поле взаимодействует с током дуги. Направление навивки витков катушек выбрано таким, что усилие воздействия магнитного поля на дугу направлено всегда в сторону затягивания дуги в камеру, где она занимает последовательно положения Б, Г и т.д. Поднимаясь в камере, дуга входит в вырезы керамических пластин пакета, приобретает зигзагообразную форму (длина ее увеличивается) и одновременно отдает тепло керамическим пластинам. Благодаря этому сопротивление дуги увеличивается и при очередном переходе тока через нуль дуга гаснет. Горячие газы, образующиеся при горении дуги, вытекают вверх по узким щелям между пластинами, охлаждаясь до такой степени, что выброса пламени из камеры не наблюдается.
Электромагнитный выключательВЭ-10 на номинальное напряжение 10 кВ и номинальные токи от 1250 до 3600 А с пружинным приводом. Управление выключателем (дистанционное или вручную) осуществляется двигательным выносным пружинным приводом косвенного действия. Операция включения осуществляется за счет энергии, предварительно запасенной включающими пружинами привода, отключение - за счет энергии, запасенной отключающими пружинами привода.
Собственное время отключения выключателя с приводом до 0,06 с, , полное время отключения (до погасания дуги) - 0,07 с, собственное время V включения - 0,075 с, минимальная бестоковая пауза при АПВ - 0,5 с.
Узкие щели ДУ нагреваются дугой до очень высоких температур, при которых корпус начинает проводить ток. Большой остаточный ток может приводить к
пробою по раскаленной поверхности пластин. Из-за этого номинальное напряжение электромагнитных выключателей не превышает 10 кВ.
Достоинства электромагнитных выключателей:
1. Высокая надежность и большой срок службы.
- Пожаро- и взрывобезопасность.
- Не требуют масла или другой гасящей среды.
- Низкий уровень коммутационных перенапряжений.
- Меньшее обгорание контактов.
- Быстродействие в зоне отключения больших токов.
- Чистота обслуживания.
- Повышенная износостойкость ду го гасящей части выключателя обеспечивает
большое допустимое число коммутационных операций без ревизий.
Недостаток электромагнитных выключателей:
высокая проводимость стенок ДУ.
