Электромагнитные выключатели ВЭМ-6 и ВЭМ-10 - Электрическая изоляция

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ИЗОЛЯЦИЯ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Изоляция электрических аппаратов должна обеспечивать надежное разделение разнопотенциальных частей при номинальном напряжении и при всех его отклонениях, которые возникают в процессе эксплуатации. Запас электрической прочности изоляции определяется испытательным напряжением промышленной частоты, величина которого указана в табл. 2. Величины испытательных напряжений устанавливаются, исходя из характерных для установок данного класса напряжений наибольшей величины.
Таблица 2
Величины испытательного напряжения изоляции аппаратов

В соответствии с ГОСТ 1516-68 применение нормальной или облегченной изоляции определяется условиями работы аппарата. При этом электрооборудованием с нормальной изоляцией считается такое, которое предназначено для работы в электроустановках, подверженных воздействию атмосферных перенапряжений при обычных мерах грозозащиты. Электрооборудование с облегченной изоляцией предназначено для применения лишь в электроустановках, не подверженных воздействию атмосферных перенапряжений, или при специальных мерах по грозозащите, ограничивающих амплитуду перенапряжений до величины не превышающей амплитуду испытательного напряжения промышленной частоты.
Испытанию повышенным напряжением промышленной частоты на электрическую прочность подвергаются аппараты в процессе профилактических ремонтов. Изоляция же новых аппаратов в заводских условиях дополнительно испытывается импульсным напряжением, время нарастания которого от нуля до максимума измеряется миллионными долями секунды. При испытании импульсным напряжением выявляется способность изоляции противостоять перенапряжениям, особенно атмосферного характера.
Изоляция электромагнитного выключателя решена разнообразно, так как в выключателях применены: фарфоровые изоляторы, эпоксидные втулки, текстолитовые стойки, стеклопластиковые тяги, плоские гетинаксовые экраны, воздушные промежутки, керамические пластины, эпоксидные и другие покрытия. Электрическая прочность воздушных промежутков определяет расстояния между разнопотенциальными частями выключателя. В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» ни одна часть, находящаяся под напряжением, не должна приближаться к заземленным конструкциям менее чем на 90 мм при напряжении 6 кВ и на 120 мм—прк напряжении 10 кВ. Если выключатель работает в неотапливаемом помещении, что соответствует техническим условиям на ВЭМ, то при внезапных оттепелях в силу большой тепловой инерции изолирующих материалов последние оказываются холоднее окружающего воздуха и на них осаждается роса, что сильно снижает их разрядное напряжение.
Рис. 38. Выключатель типа ВЭЛ1-10К со встроенным электромагнитным приводом типа ПЭГ-7.

1.  — шина; 2 — изоляционный междуполюсный экран; 3 — опорный изолятор; 4 — катушка электромагнитного дутья; 5— сердечник магнитопровода; 6 — полюс магнитопровода; 7 — крепежная шпилька; 8—кромка магнитопровода; 9— стяжная шпилька; 10— дугогасительный рог подвижного контакта; II—общий изоляционный кожух; 12 — изоляционная тяга; 13—фарфоровое основание изолятора; 14 — пружина; 15 — крепежная гайка; 16 — ниппель.

1. Электромагнитные выключатели представляют собой компактную конструкцию и рассчитаны на установку в ячейках распределительных устройств сложившихся габаритов. Это обстоятельство определило необходимость в ряде случаев уменьшить величины воздушных промежутков по сравнению с нормированными, усилив эти промежутки барьерами (экранами) из изоляционного материала. Такие барьеры 2 на рис. 38 установлены между полюсами, а также между нижними выводами и заземленными конструкциями.

Общий изоляционный кожух 11 закрывает все основные токоведущие части выключателя, отделяя полюсы друг от друга. При установке изоляционных барьеров их стремятся располагать посередине воздушных промежутков или по крайней мере с таким условием, чтобы барьер по своей плоскости не прикасался к заземленным конструкциям Для этого между барьером и несущими конструкциями устанавливаются небольшие изоляционные прокладки толщиной 10—15 мм. Отверстия на барьерах для их крепления высверливаются в местах, удаленных от токоведущих частей не менее чем на 120 мм.
В качестве опорных изоляторов приняты фарфоровые изоляторы с эластичным механическим креплением арматуры (узел А на рис. 38). В этом изоляторе фарфор воспринимает все виды механических нагрузок через пружину, свернутую в кольцо. Крепление арматуры выполнено довольно просто. Во внутреннее пространство основания изолятора 13 закладывается стальной ниппель 16, Выступающая наружу цилиндрическая часть ниппеля имеет внутреннюю и внешнюю резьбы. На наружную резьбу навертывается крепежная гайка /5; внутренняя резьба служит для крепления изолятора к конструкциям. Во внутреннем пространстве изолятора в кольцевую канавку закладывается спиральная пружина 14. При навертывании гайки 15 на ниппель 16 его головка плотно прижимается к пружине, обеспечивая эластичное крепление. заутреннее механическое крепление арматуры надежнее, чем при армировке цементом, так как различные коэффициенты линейного расширения фарфора и металла арматуры не сказываются на прочности соединения.
У ВЭМ-6 и у ВЭМ-10 первых выпусков выводы подвижных и неподвижных контактов имели эпоксидные изоляторы 3 (рис. 6). Конструкция этих изоляторов проста и представляет токопроводящий полый стержень, залитый в эпоксидную смолу. На внешней эпоксидной оболочке изолятора, отлитой вместе с фланцем, который служит для его крепления к раме, имеется два ребра для исключения скользящих разрядов (стримеров) в области фланца. В период эксплуатации первых ВЭМ-10 с эпоксидными изоляторами при испытании повышенным напряжением имели место единичные случаи пробоев и поверхностных перекрытий изоляторов. Их причиной явилось несовершенство технологии эпоксидного покрытия первых партий изоляторов, так как в толще материала были обнаружены воздушные включения и раковины, а также трещины.
У выключателя ВЭМ-6 последних выпусков эпоксидные изоляторы имеют хорошие показатели и случаи отбраковки из-за недостатков практически не наблюдались.
При испытаниях изоляции ВЭМ повышенным напряжением особое внимание следует обращать на изоляцию катушек электромагнитного дутья 4 от сердечника магнитопровода 5 и изоляцию промежутка от кромки 8 полюса магнитопровода 6 до стяжной шпильки 9 дугогасительной камеры и рога 10 (рис. 38). Эти изоляционные узлы (изоляция катушки 4 от сердечника 5, а также воздушный промежуток по поверхности изоляционных плит коробки камеры между 8 —10) при испытании включаются последовательно. Если происходит перекрытие между магнитопроводом и рогом подвижного контакта, то все напряжение прикладывается к изоляции катушки магнитного дутья и в результате может произойти ее пробой. В процессе эксплуатации пробои изоляции не происходили, но во время испытаний при напряжении выше 32 кВ наблюдались интенсивные поверхностные скользящие разряды, что объясняется в первую очередь малым воздушным промежутком пс цепи полюс 6 — шпилька — 9 рог 10, а также емкостным влиянием изоляционного кожуха. Появление значительных поверхностных токов при испытании указанного участка изоляции в основном определило ограничения по доведению выключателя типа ВЭМ-10 в целом до класса нормальной изоляции 10 кВ. У некоторых выключателей последних выпусков, в частности у выключателей типа ВЭМ-6КТ, катушки магнитного дутья залиты в эпоксидную смолу совместно с медной шинкой верхнего вывода. Такое исполнение изоляции катушки при хорошей технологии эпоксидного покрытия может повысить электрическую прочность указанного участка.
У выключателей типа ВЭМ-10КУ изоляция катушки магнитного дутья от сердечника выполнена с помощью
сплошного каркаса из стекловолокна с заполнением из эпоксидной смолы. Помимо этого, у них отсутствует стяжная шпилька 9 и закруглены кромки 8 полюсов магнитопровода. Выключатель типа ВЭМ-10КУ успешно выдержал испытательное напряжение 42 кВ ,фф . Изоляционные стекловолокнистые тяги 12 имеют хорошие электрические и механические характеристики и их эксплуатация не выдвигает каких-либо особых требований, кроме внешних осмотров и протирки от пыли.
При проверке изоляции ВЭМ, КРУ, а также внешних подсоединений необходимо обращать особое внимание на соблюдение расстояний по воздуху между разнопотенциальными частями. Нарушения допустимых приближений могут быть самыми различными. Например, на трансформаторах тока зачастую устанавливаются пломбы, укрепленные проволокой с концами, которые чуть ли не касаются токоведущих частей.
Следует заметить, что если положение выключателя в период испытания повышенным напряжением по каким-либо причинам не будет соответствовать его рабочему положению, то нарушение изоляции не всегда удается выявить в процессе испытаний. Так, например, электромагнитный выключатель испытывается переменным током, а силовой кабель постоянным, значит, одновременная их проверка исключается. Поэтому для испытания того и другого необходимо или ВЭМ выкатить из ячейки КРУ, или отсоединить и отвести концы кабеля. Но при восстановлении выключателя в рабочее положение могут измениться условия взаимного расположения разнопотенциальных конструкций. Это значит, что каждое испытание должно сопровождаться тщательным осмотром целостности изоляции, ее чистоты, проверкой взаимного расположения токоведущих частей и их приближения к заземленным конструкциям.
Как было указано, испытание изоляции ВЭМ повышенным напряжением промышленной частоты выполняется перед его включением в работу и в период профилактических ремонтов. Перед началом испытаний осматриваются все изоляционные детали и проверяется сопротивление изоляции мегомметром. Напряжение мегомметра прикладывается к тем же частям ВЭМ, что и при испытании повышенным напряжением промышленной частоты. Нормы испытательного напряжения указаны в табл. 2.
Испытательное напряжение прикладывается: а) между токоведущими частями и заземленными конструкциями при включенном и отключенном положениях; б) между токоведущими частями соседних полюсов во включенном и отключенном положениях; в) между разомкнутими контактами одного и того же полюса при отключенном положении. Порядок испытания определяется «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» и местными условиями. При этом согласно ГОСТ 1516-68 скорость подъема напряжения до 40% максимального испытательного может быть произвольной. Дальнейшее повышение напряжения должно производиться плавно с изменением напряжения примерно на 3% нормируемого испытательного напряжения в течение 1 с. После достижения нормируемого испытательного напряжения и выдержки в течение 1 мин напряжение плавно снижается за время примерно 5 с до величины не менее 25% испытательного, после чего напряжение снимается.
Аппарат считается выдержавшим испытание, если не произошло пробоев и перекрытий изоляции; при этом допускается умеренное стримерообразование. На основании опыта эксплуатации можно сделать заключение, что, если изоляция ВЭМ не имеет внешних повреждений, выдержаны воздушные промежутки, изоляционные барьеры расположены правильно, выключатель всегда выдерживает испытание повышенным напряжением.