Отличительной особенностью современных выключателей высокого напряжения является модульный принцип построения. Это обеспечивает возможность применения однотипных элементов (модулей) для создания выключателей на напряжения 110-1150 кВ. Широко распространены воздушные выключатели с металлическими дугогасительными камерами, заполненными сжатым воздухом. В целях увеличения отключающей способности повышают давление сжатого воздуха. В настоящее время это давление достигает 6-8,5 МПа.
На рис. 5 представлен общий вид выключателя ВВБ-220-12 номинальным напряжением Uном = 220 кВ, номинальным током отключения Iном.о = 31,5 кА, номинальным током Iном = 2000 А. Выключатель установлен на раме I, к которой крепится шкаф управления 2 и опорный изолятор 3 с двумя металлическими дугогасительными камерами 9, 10, разъединенными промежуточным опорным изолятором 7. Камеры снабжены конденсаторами 6, предназначенными для выравнивания распределения напряжения по разрывам отключенном положении полюса выключателя. Внутри фарфорового опорного изолятора и в промежуточном изоляторе проходят два воздухопровода из стеклопластика 4. Один служит для постоянной подачи сжатого воздуха в дугогасительные камеры, второй - для импульсной подачи сжатого воздуха в систему управления. Камеры снабжены люками 5, предназначенными для проведения ревизии и ремонта контактной и дугогасительной систем. Дугогасительные камеры 9, 10 включены последовательно токоведущей перемычкой 8. Внутренние полости фарфоровых изоляторов находятся под небольшим избыточным давлением сухого воздуха. Это обеспечивает постоянство электрического сопротивления изоляторов по внутренним поверхностям, не имеющим прочного глазурованного покрытия.
Общий вид полюса воздушного выключателя ВВБ-220-12
Рис. 5.
Рис. 6. Принципиальная схема дугогасительной камеры воздушного выключателя
На рис. 6 представлена дугогасительная камера, с элементами механизма управления в отключенном положении выключателя (нижний резервуар).
Дугогасительная камера имеет два главных 1, 2 и два вспомогательных контакта 3, 4. Главные контакты отключают основной ток. Каждый из них зашунтирован резистором с сопротивлением 100 Ом, служащим для выравнивания распределения напряжения между разрывами в процессе отключения и снижения скорости восстановления напряжения. Для тех же целей используются и шунтирующие конденсаторы 6. Вспомогательные (сопровождающие контакты отключают ток, протекающий через шунтирующие резисторы. Контактная система вместе со своим механизмом и дутьевым клапаном встроена в стальной резервуар 7. С двух сторон резервуара через эпоксидные вводы 8, защищенные фарфоровыми покрышками 21, осуществляется подвод тока. На внутренней стороне токоведущего стержня установлено шунтирующее сопротивление. Неподвижный главный контакт 2 имеет пять пар контактных пальцев, собранных в медном корпусе, экранированном вместе с пальцами биметаллическим стаканом, являющимся при гашении дуги одним из электродов, образующим дутьевую систему 9, 10. Подвижные главные контактные ножи 1 с припаянными серебряными пластинами установлены на траверсе 11, которая укреплена на штоке 12. Неподвижные сопровождающие контакты 3 выполнены подпружиненными и укреплены непосредственно на шунтирующих сопротивлениях. Каждый подвижный сопровождающий контакт 4 имеет свой управляющий механизм 13.
При включении пневмосистема управления производит сброс давления в атмосферу над поршнем 14 из полости (а) и над поршнем 15 из полости (в), сообщающейся с полостью (а) через полый шток. При этом за счет разности давлений над поршнем 15 и под поршнем (давление в резервуаре) траверса с контактной системой 11, связанная с поршнем 15, при помощи штока 12 идет на включение.
Включение сопровождающих контактов 4 происходит с запаздыванием по отношению к включению главных контактов. При отключении система управления подает давление над поршнем 14 (полость а) и через полый шток над поршнем 15 (полость в). Движение поршня 14 через полый шток передается дутьевому клапану 16, поршню механизма траверсы 15 и через шток 12 траверсе 11 с укрепленными на ней подвижными контактами 1. В конце хода поршня 14 шайба 17 закрывает выход сжатому воздуху из полости (б) в атмосферу. Дутьевой клапан 16 открыт. В то же время сжатый воздух из полости (а) над поршнем 14 дутьевого клапана 16 перетекает в полость (б) под поршнем через регулируемое перепускное отверстие в поршне 14, закрытое иглой 18. Когда давление в полости (б) достигает определенного значения, поршень 14 под действием пружины 19 возвращается в исходное положение и дутьевой клапан 16 закрывается, поэтому размыкание главных контактов 1, 2 происходит после открытия дутьевого клапана. Таким образом обеспечивается интенсивное воздушное дутье, за счет чего дуга перебрасывается с главных контактов 1, 2 в дутьевую систему 9, 10. Дуга устанавливается между противоэлектродом и оконечностью стакана 9 и гаснет при переходе тока через нуль. При этом перед переходом тока через нуль (сотни микросекунд-миллисекунды) происходит переброс тока в шунтирующий резистор 5. Отключение сопровождающих контактов 3, 4 происходит с запаздыванием по отношению к отключению главных контактов (примерно 0,035 с).
Кроме того, на рис. 6 штриховыми линиями показаны воздуховоды, связывающие внутренние полости фарфоровых изоляторов (опорных 20 или рубашек 21). Внутренние полости элементов имеют незначительный перепад давления по отношению к окружающей среде (6-12) • 103 Па. Этим достигается необходимая диэлектрическая прочность по внутренней поверхности фарфоровых элементов. Поэтому все воздушные выключатели должны иметь соответствующее компрессорное хозяйство, обеспечивающее непрерывный расход воздуха (до 1500 л/ч) на вентиляцию.
Рассмотренные вопросы
В чем особенности гашения электрической дуги в воздушных выключателях?
Почему воздушные выключатели „чувствительны" к неудаленному КЗ?
В чем заключается модульное построение конструкций воздушных выключателей на напряжение 220 В и выше?
Для чего в конструкциях воздушных выключателей используются шунтирующие резисторы и емкости?
Чем ограничивается предельный ток отключения в воздушных выключателях?
