- ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ МЕХАНИЗМА ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ
Механическая надежность электромагнитных выключателей и их устойчивость при токах к. з. достаточно высоки (см. табл. 1). Испытания электромагнитных выключателей показали, что при включении и отключении к. з. на их контактах могут появиться лишь точечные следы оплавлений. Но всегда после таких испытаний выключатели оставались пригодными к дальнейшей работе. Некоторые же недостатки в работе механизма выключателя, которые были выявлены в процессе эксплуатации и испытаний при выполнении большого числа переключений главным образом, относятся к приводам. Одним из недостатков приводов типов ПЭГ-1 и ПЭГ-6 (рис. 27) являлось то, что возвратные пружины 17 были расположены под углом к оси сердечника, включающего электромагнита 4. Поэтому сила тяжения каждой пружины раскладывалась на составляющие и, следовательно, только ее часть использовалась для вытягивания сердечника из соленоида. Из-за недостаточности силы тяжения пружин после отключения выключателя наблюдались случаи, когда сердечник оставался в соленоиде, механизм не возвращался в исходное положение и привод не был подготовлен к дальнейшей работе (рис. 29, в). Для ликвидации этого недостатка в процессе эксплуатации были изменены места закрепления возвратных пружин. Для этого к концам крепежной планки 28 (рис. 31) привариваются угольники 30 с отверстиями для закрепления одного конца пружины.
Рис. 31. Привод типа ПЭГ-1 (вид снизу). Обозначения позиций соответствуют рис. 29.
3—главная отключающая пружина; 4 — сердечник включающего электромагнита; 6 — комплектовый вал; 16— вал механизма привода; 17 — возвратная пружина; 23— подвижной шарнир бугеля; 25 — Нижняя защелка; 28 — крепежная планка; 29 — дополнительная крепежная ось (палец); 30 — дополнительный крепежный угольник; 31 — задняя стенка привода; 32 — дополнительный кронштейн; 33—гайка; 34—наплавление от сварки.
Второй ее конец закрепляется на корпусе привода при помощи дополнительно установленных пальцев 29. При таком креплении усилия пружин направлены по оси сердечника, что облегчает их работу. Этим было устранено невозвращение механизма в исходное положение. Предварительный натяг возвратных пружин при новом креплении рекомендуется снизить с 9 до 5 кг.
У приводов типа ПЭГ-7, которые в последнее время начал выпускать завод-изготовитель, крепление возвратных пружин выполнено таким образом, что усилия также направлены по оси сердечника. Но пружины работают не на растяжение, а на сжатие.
Другой конструктивный недостаток приводов типов ПЭГ-1 и ПЭГ-6 заключался в том, что при включении выключателя усилия, создаваемые мощным электромагнитом включения, прикладывались через ролик 23 к переднему выступу нижней защелки 25 (рис. 29 и 31). В результате ось защелки после некоторого количества переключений изгибалась. Изгибалась и ось ролика, который ударяется в защелку. Кроме того, наблюдались случаи срыва включения привода, так как защелка 25 не всегда успевала захватить ролик 23 своим задним выступом (нарушался нижний упор). В связи с таким положением в приводах типа ПЭГ-6 были установлены более мощные защелки с усиленными пружинами, отжимающими защелку вверх. Но эти меры не дали положительного результата. Выход был найден в разгрузке защелки за счет перевода ударной нагрузки на заднюю стенку привода.
Рис. 32. нижняя защелка
привода.
С этой целью расточкой передней стенки защелки был увеличен ее раствор с 36 до 40 мм (рис. 32) и регулировка выключателя стала выполняться таким образом, чтобы при нажатии на рычаг ручного включения до конца сердечник 4 упирался в дно привода, а между роликом 23 и передней стенкой защелки 25 оставался зазор 2—3 мм.
Перевод удара с защелки на дно привода вызвал необходимость усиления механических креплений. Для этого к задней стенке привода были приварены пополнительные кронштейны 32, а к боковым стенкам привода приварены удлиненные гайки 33 диаметром 16 мм (рис. 31). Таким образом, задняя стенка стала крепиться к корпусу привода не четырьмя, а восемью болтами.
Для смягчения удара сердечника о заднюю стенку привода на торец сердечника крепится латунная прокладка толщиной 3 мм. Крепление этой прокладки на сердечнике показано на рис. 33. В сердечнике 1 высверливают отверстия диаметром 6 мм и нарезают резьбу. Отверстия на глубину 5 мм раззенковывают. В латунной прокладке после сверления отверстия специальной выколоткой выдавливается металл так, чтобы при ее установке выдавленные части вошли в раззенковку на сердечнике. Головки винтов должны быть на один миллиметр углублены относительно плоскости прокладки. Затем каждая головка винтов кернится в трех точках. Аналогичным образом устранен этот недостаток и в приводах типа ПЭГ-7, где удар подвижных частей прикладывается не к нижней защелке, а к усиленной задней стенке привода.
Рис. 33. Сердечник включающей катушки с дополнительной
латунной прокладкой.
1 — сердечник; 2 — дополнительная прокладка; 3 — винт.
Повышение надежности работы пружин. Назначение главных отключающих пружин состоит в создании необходимых усилий при размыкании главных контактов и обеспечении соответствующей скорости подвижных контактов. Для предотвращения самоотвинчивания пружин в процессе включения и отключения заводом-изготовителем устанавливались две специапьные планки, которые могут передвигаться в прорези держателя. В процессе эксплуатации наблюдались случаи ослабления крепления планок, в результате чего они сдвигались и заклинивали пружины. На рис. 31 показана пружина 3 без планок; для предотвращения ее самоотвинчивания пружина фиксируется на держателе точечной сваркой.
Вспомогательная пружина привода служит для перевода подвижных контактов выключателя в крайнее положение после прекращения действия главных пружин, чтобы расстояние между неподвижным и подвижным контактом было не менее 120 мм. Помимо этого она преодолевает сопротивление механизма воздушного дутья.
Крепление пружин приводов типов ПЭГ-1 и ПЭГ-6 осуществлялось без специальных пружинодержателей, и длина их не регулировалась. На рис. 34 показана вспомогательная пружина привода ПЭГ с пружинодержателем, обеспечивающим возможность регулирования. Применение таких пружин у приводов типов ПЭГ-1 и ПЭГ-6 потребовалось особенно после установки в механизмах воздушного дутья кожаных манжет, которые оказывают значительное сопротивление при отводе контактных ножей в отключенное положение.
Рис. 34. Дополнительная пружина для привода типа ПЭГ-7.
Ра — сила предварительного натяжения; Рi—сила натяжения при включенном выключателе.
Рис. 35. Блок-контакты типа БКМ.
- — карболитовый корпус;
- — головка штока; 8—пружина; 4 — регулировочная прокладка; 5—неподвижный контакт; 6—подвижный контакт.
Блок - контакты. Как указывалось выше, для цепей управления и сигнализации выключателя используются коммутаторы типа Б КМ (блок-контакт с магнитным гашением искры). Каждый БКМ представляет собой разборную контактную пару (рис. 35). Она состоит из четырех неподвижных контактов 5 и двух подвижных контактов 6, находящихся на одной траверсе. При регулировке блокконтактов необходимо следить за тем, чтобы не было
жесткого удара подвижного штока 2 о карболитовый корпус 1. Для этого шток блок-контактов должен иметь во включенном положении свободный ход не менее 0,3 мм. При наборе из нескольких комплектов БКМ при нажатии на составной шток все контакты должны переключаться одновременно. Для выполнения такого требования при необходимости в местах стыков изменяется толщина прокладок.
Как показала практика, размыкающие контакты БКМ обычно имеют более надежный контакт, а замыкающие часто нуждаются в дополнительной регулировке. С этой целью следует нажать на шток БКМ и проверить по прибору Ц-315 (тестеру) замыкание замыкающего контакта. При отсутствии цепи осторожно отверткой отжимают неподвижные контакты от карболитового корпуса до получения надежного соединения.
После значительного количества переключений выключателя необходимо обращать внимание на крепление к корпусу привода фасадного листа, на котором укреплены комплекты блок-контактов. В случае ослабления крепежных винтов фасадный лист может сместиться вместе с блок-контактами и нарушить их правильную работу. Для исключения подобных явлений рекомендуется винтовые крепления фасадного листа заменить на болтовые с фиксацией гаек стопорными шайбами.
Электрическая схема управления. Во время проверки и наладки схем управления приводами ПЭГ необходимо обращать внимание на подбор сопротивлений в цепи отключающего электромагнита и контролировать изоляцию цепей управления. При этом необходимо знать, что при токе 0,2 — 0,4 А (номинальный ток отключающего электромагнита 2,5 — 1,5 А) отключающий сердечник в некоторых случаях может втянуться и выключатель отключится, а при токе 0,15 — 0,3 А наблюдались случаи, когда отключающий сердечник после очередной операции «отключить» не возвращался в исходное положение, что сопровождалось срывом последующей операции включения.
Повышение быстродействия ВЭМ при отключении. На рис. 36 приведены принципиальная схема релейной защиты и осциллограмма отключения ВЭМ от тока короткого замыкания с разбивкой по времени действия реле и самого выключателя. Из осциллограммы рис. 36, б видно, что наибольшие затраты времени приходятся
на действие реле защиты и собственное время выключателя. Как правило, при релейной защите полное время отключения выключателя составляет 0,15—0,2 с:
где tn — полное время отключения; tp_ т — время срабатывания первичного токового реле, например типа РТ-40;
Рис. 36. Принципиальная схема релейной защиты и осциллограмма отключения ВЭМ.
РТ — реле токовое; РП — реле промежуточное; ЭО — отключающий электромагнит; UT. к — напряжение на главных контактах ВЭМ; /р. т—ток в катушке РТ; i эо — ток в электромагните отключения гр.п— ток в катушке РП.
*р.п—время срабатывания промежуточного реле, например типа РП-24 или РП-28; /с— собственное время выключателя; tR—время дугогашения.
Добиться существенного снижения времени отключения можно сократив в первую очередь собственное время выключателя и время работы защиты. Собственное время выключателя т. е. время от подачи команды на отключающую катушку до начала расхождения контактов, определяется конструкцией выключателя и главным образом конструкцией его привода. Поэтому, чтобы уменьшить собственное время выключателя, необходимо в какой-то мере изменить его кинематику. Но решить эту задачу можно путем переработки конструкции привода заводом-изготовителем.
Время действия защиты — это суммарное время работы реле. Известно, что электромагнитные реле имеют значительные времена действия, которые зависят от силы тока и составляют, например, для реле типа РТ-40 0,1 с при /сраб = 1,2 /УСТ и 0,03 с при /сра6 =3 /уст, где /уст—ток уставки.
Изменить время действия защиты, снизив его до нескольких миллисекунд, можно путем применения электронных датчиков, т. е. схем без электромеханических реле. В качестве примера такого решения на рис. 37 приведена опытная схема, которая легко реализуется как в трехфазном, так и в двухфазном исполнениях. В этой схеме для исключения влияния нелинейности диодов Д1—Д6 (падения на них напряжения) трансформаторы тока Тр1, Тр2, ТрЗ присоединяют через промежуточные повышающие трансформаторы ПТР. Напряжение вторичных обмоток трансформаторов ПТР через мостовую схему выпрямления (диоды Д1 — Д6) и диоды Д7 или Д8 подается через стабилитрон СТ на управляющий электрод тиристора Т. Величина напряжения на вторичных обмотках ПТР\ — ПТР3, а значит, и на выводах выпрямителя (Д1 — Д6) будет определяться нагрузкой в линии. При напряжении на стабилитроне примерно 8 В тиристор Т открывается и ток проходит через отключающую катушку ЭО: выключатель отключается. Конденсатор С, переменный резистор R2 и резистор R\ служат для регулировки момента отпирания тиристора Т через диод Д7. Время заряда конденсатора С определяется постоянной времени контура Ru R2, С; следовательно, этот контур может быть использован, если требуется защите задать выдержку времени. Для действия зашиты без выдержки времени момент отпирания тиристора Т регулируется с помощью резистора R4 через Д8.
На рис. 37, б приведена осциллограмма отключения ВЭМ при срабатывании защиты без выдержки времени. Из осциллограммы видно, что при появлении сверхтока в первичной цепи команда на отключение подается практически мгновенно. Это значит, что при применении схемы защиты на тиристорах полное время отключения может определяться только временем работы выключателя. Но с применением защиты на тиристорах часто возникает необходимость отстройки от токов намагничивания при включении трансформаторов большой мощности. Например, у тяговых трансформаторов типа УТМРУ 3500/35 максимальное значение тока намагничивания достигает 6 — 7 /ном а потому защита, предназначенная для отключения в период коротких замыканий, срабатывает при включении исправного трансформатора.
Рис. 37. Схема защиты на тиристорах и осциллограмма отключения ВЭМ.
Наиболее просто задача отстройки может быть решена двумя комплектами защиты: тиристорной защиты, трансформаторы тока которой включаются со стороны вторичной обмотки силового трансформатора, и обычной релейной защиты с трансформаторами тока на стороне первичной обмотки того же силового трансформатора.
Например, для схемы полупроводникового агрегата быстродействующая защита на тиристорах срабатывает при к. з. в вентилях, присоединенных ко вторичной обмотке тягового трансформатора. При подобных повреждениях схема защиты должна работать мгновенно, а сила тока в первичной цепи ограничена сопротивлением трансформатора, т. е. ВЭМ разрывает сравнительно небольшие токи. При повреждениях на стороне высшего напряжения трансформатора действует обычная релейная защита и ВЭМ отключается за более длительное время, а потому разрывает установившиеся т. к. з. Последнее в известной мере благоприятно, так как выключатель не отключает тока с большой апериодической составляющей.
