Другие системы с пневматической передачей приведены в [5, 6].
8-4. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ С ПНЕВМО-МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ
В механизмах управления с пневмо-механической передачей одна часть элементов приводится в действие сжатым воздухом, для чего эти элементы имеют свои поршневые устройства, а другая часть — общим пневматическим приводом. Какие элементы приводятся в действие сжатым воздухом, а какие общим приводом, обусловливается конструкцией выключателя, номинальным напряжением, номинальным током и некоторыми другими причинами.
На рис. 8-3 изображена система управления с пневмо-механической передачей, применяемая в воздушных выключателях серии ВВБК. В выключателе этой серии нет заземленных резервуаров со сжатым воздухом. Запас воздуха, необходимый для отключения выключателя, заключен в резервуаре 22, который находится под напряжением. Пополнение расхода воздуха в этом резервуаре происходит из магистрали 4 через внутреннюю полость цилиндров 5 и 5а из стеклопластика и далее по трубке 28. Цилиндры 5 и 5а находятся внутри полых фарфоровых изоляторов, не показанных на рисунке.
На рис. 8-3 для уменьшения его размеров показан только один модуль дугогасительного устройства. В действительности на одной опорной изоляционной конструкции установлены два модуля дугогасительного устройства, соединенные последовательно. Они установлены один над другим и отделяются друг от друга посредством фарфорового изолятора. Каждый модуль имеет свою систему клапанов. Клапаны обоих модулей одинаковы и управляются общей изоляционной тягой, состоящей из двух частей 6 и 6а. Общая конструктивная схема такого выключателя будет рассмотрена в гл. 9 (см. рис. 9-4). По такой схеме выполняется полюс выключателя серии ВВБК на номинальные напряжения 220 и 330 кВ.
Рис. 8-3. Система управления с пневмо-механической передачей
Каждый полюс воздушного выключателя серии ВВБК на 500 кВ составляется из двух элементов, а на 750 кВ — из трех элементов. Каждый элемент выполняется по схеме, изображенной на рис. 8-3, т. е. имеет два дугогасительных модуля на одной опорной изоляции, рассчитанной на соответствующее номинальное напряжение.
Одновременное отключение и включение элементов, образующих полюс, достигается последовательным соединением обмоток их электромагнитов.
Контактные части и клапаны показаны на рис. 8-3 в том положении, в каком они находятся, когда выключатель отключен.
Включение выключателя осуществляется подачей командного импульса на электромагнит включения ЭВ. Сердечник последнего втягивается и открывает клапан включения 37. Тогда сжатый воздух из магистрали 4 через клапан включения 37 и канал 36 поступает в пространство над поршнем 41. Под действием сжатого воздуха поршень 41 опускается.
Поршень 41 с одной стороны соединен посредством изоляционной тяги 6 с поршнем 34 нижнего модуля, а с другой стороны — с рычагами 39 и 43. Соединение тяги 6 и поршня 34 выполнено следующим образом. На верхней части изоляционной тяги 6 закреплен металлический шток, который проходит сквозь поршень 34 н тарелку 33 и соединяется с изоляционной тягой 6а. Последняя таким же образом соединяется с поршнем верхнего модуля (на рисунке не показан). В месте прохода штоков сквозь поршни установлены уплотнения для предотвращения утечки воздуха по поверхности штоков. Каждый шток имеет по два кольцевых буртика — верхний и нижний. К верхним буртикам под действием пружин прижимаются тарелки (33 для нижнего модуля). Нижний буртик Штока находится на расстоянии нескольких миллиметров над поверхностью поршня 34.
При перемещении поршня 41 вниз опускаются тяги 6 и 6а и поворачиваются рычаги 39 и 43. Нижние буртики на штоке доходят до поршней (34 для нижнего модуля) и опускают их. Тарелка 33 клапана управления нижнего модуля и такая же тарелка клапана управления верхнего модуля под действием своих пружин, следуя за штоками, опускаются и садятся на свои седла. Клапаны управления выполнены разгруженными. Канал 32 соединяет между собой пространства с обеих сторон Тарелки 33. Металлический шток, закрепленный на тяге 6, не имеет жесткого соединения с тарелкой 33 клапана управления. Этот шток проходит свободно сквозь тарелку и за пределами клапана соединяется с изоляционной тягой 6а. Тарелка 33 прижимается пружиной к кольцевому выступу на штоке. После того как тарелка 33 села на седло, поршень 34 со штоком продолжает еще опускаться, пока между тарелкой 33 и верхним кольцевым выступом на штоке не образуется зазор 1—2 мм.
После опускания поршня 34 открывается выход сжатому воздуху из пространства под поршнем 14 дутьевого клапана, из пространства между поршнем 14 и шайбой 16, из пространства под поршнем 19, из пространства слева от поршня 10 и из каналов 7 и 31 через отверстие О5 в атмосферу. Причем выход воздуха из пространства между поршнем 14 и шайбой 16 происходит через дроссель 15, закрепленный на шайбе 16. Выход воздуха из пространства под поршнем 19 происходит по каналу в штоке дутьевого клапана. Когда давление сжатого воздуха в пространстве между шайбой 16 и поршнем 14 уменьшится до определенного значения, шайба 16 под действием пружины опускается и прижимается к поршню 14.
Одновременно с выходом сжатого воздуха из дутьевого клапана происходит выход воздуха из пространства справа от поршня 10 через обратный шариковый клапан 8, а частично и через регулируемый дроссель 9. При этом поршень 10 вместе с тарелкой 11 перемещаются слева направо до тех пор, пока тарелка И клапана не сядет на седло.
Когда давление сжатого воздуха под поршнем 19 уменьшится до определенного значения, поршень под действием сжатого воздуха, находящегося в резервуаре 22, начинает опускаться. Вместе с поршнем 19 опускается и шток 20 с подвижными контактами 21. При этом подвижные контакты 21 смыкаются с неподвижными контактами 23, осуществляя включение выключателя.
Ролики фиксатора оказываются над утолщением на штоке 20 и фиксируют включенное положение контактов.
При опускании поршня 41 рычаг 39 отводит защелку 38. Конец рычага 39 заходит за ролик этой защелки. Следовательно, после выхода сжатого воздуха из пространства над поршнем 41 последний подняться не может. Одновременно с поворотом рычага 39 происходит и поворот рычага 43, соединенного тягой с рычагом L При повороте рычага 1 закрывается клапан 3 и открывается клапан 44. Тем самым открывается выход сжатому воздуху, находящемуся над поршнем 2 привода контактов цепи управления, через регулируемый дроссель 42 в атмосферу. Под действием пружины поршень 2 поднимается, переключая контакты цепи управления, которые размыкают цепи электромагнита включения ЭВ и подготавливают цепи электромагнита отключения ЭО.
Когда поршень 41 дойдет до своего нижнего положения, откроется доступ сжатому воздуху из пространства над поршнем 41 по каналу 35 к торцу штока клапана 37. При этом клапан 37 закрывается, несмотря на то, что обмотка электромагнита ЭВ еще обтекается током. После закрытия клапана 37 сжатый воздух из пространства над поршнем 41 выходит по каналу 36 через отверстие Об в атмосферу. Частично воздух выходит из этого пространства и через регулируемый дроссель 40.
Отключение выключателя осуществляется подачей командного импульса в обмотку электромагнита отключения ЭО. Сердечник последнего втягивается и поворачивает защелку 38 против часовой стрелки. При этом ролик на защелке 38 соскакивает с конца рычага 39, удерживающего поршень 41, изоляционную тягу б, поршень 34 и тарелку 33 клапана управления нижнего модуля, как и соответствующие элементы верхнего модуля, в нижнем положении. Под действием сжатого воздуха, находящегося в пространстве под поршнем 34, последний поднимается. Вместе с ним поднимаются поршень 41, а также поворачиваются рычаги 39 и 43.
Перемещение поршня 34 вверх происходит до тех пор, пока он не дойдет до седла, закрыв отверстие 05. После того как поршень 34 поднимется еще на 1—2 мм, кольцевой выступ на штоке поршня начнет передвигать тарелку 33 вверх. Как только тарелка 33 отойдет от седла, сжатый воздух, поступающий в клапан управления по трубке 28 и цилиндру 5а, передвинет ее дальше вверх. Ход тарелки 33 больше хода поршня 34. Это достигается тем, что площадь поперечного сечения канала 32 выбрана небольшой, так что для выравнивания давления воздуха под тарелкой 33 и над ней требуется некоторое время. После выравнивания давления тарелка 33 под действием пружины опускается и прижимается к кольцевому выступу на штоке поршня 34.
Тогда сжатый воздух, находящийся внутри цилиндров 5 и 5а, проходя мимо тарелки 33, заполняет пространство над поршнем 34, каналы 7 и 31, а также пространства под поршнями 14 и 19. Поршень 14 вместе с шайбой 16 под действием сжатого воздуха поднимается, сжимая соответствующие пружины. Перемещение поршня 14 и шайбы 16 происходит до тех пор, пока уплотнения в шайбе 16 не закроют отверстий 02.
В целях значительного уменьшения давления трогания поршня 14 в систему управления введена ускоряющая приставка с поршнем 13. Выступ на поршне 13 при включенном и отключенном положениях прижат сжатым воздухом к поршню 14. В пространстве под поршнем 13 всегда находится сжатый воздух, поступающий по трубке 17 из полости дутьевого клапана. Это необходимо для того, чтобы при возврате поршня 13 в начальное положение не происходило его торможения. Давление в корпусе дутьевого клапана, когда он открыт, меньше, чем в пространстве между поршнем 14 и шайбой 16. Кроме того, ускоряющая приставка несколько разгружает уплотнение в тарелке 18. Ускоряющая приставка работает в начале открытия дутьевого клапана. Ее перемещение равно 15 мм, в то время как ход поршня 14 составляет 50 мм.
Поршень 14 соединен посредством полого штока с тарелкой 18 дутьевого клапана. Следовательно, при перемещении вверх поршня 14 вместе с ним поднимаются тарелка 18, поршень /Л шток 20 и подвижные контакты 21. При этом происходит размыкание подвижных контактов 21 и неподвижных 23. Электрическая дуга, возникающая между контактами, гасится струей сжатого воздуха, обтекающей неподвижные контакты 23 и выходящей из резервуара 22 через отверстия 03.
Ход поршня 14 несколько меньше хода поршня 19 с подвижными контактами 21. В конце хода поршня 14 шайба 16 прижимается к седлу, закрывая отверстия 02, сообщающие пространство над поршнем 14 с атмосферой. Дальнейшее перемещение поршня 19 и подвижных контактов 21 происходит вследствие разности давлений по обе стороны поршня, а также по инерции и под действием пружин фиксатора. В отключенном положении подвижные контакты удерживаются фиксатором, ролики которого располагаются ниже утолщенной части штока 20, как это я показано на рис. 8-3.
После остановки поршня 14 сжатый воздух из пространства под этим поршнем перетекает через регулируемый дроссель 30 и шлицы в боковой стенке поршневого цилиндра в пространство над поршнем 14. При достижении давлением над поршнем определенного значения поршень вместе с тарелкой 18 под действием пружины возвращается в первоначальное положение. Тарелка 18 прижимается к седлу и прекращает выход сжатому воздуху из резервуара 22. Регулируемый дроссель 30 позволяет изменять время, в продолжение которого дутьевой клапан находится в открытом положении, и тем самым изменять объем воздуха, выходящего через дутьевой клапан в атмосферу при отключении выключателя. Открытие дутьевого клапана происходит раньше, чем размыкаются контакты и между ними загорается дуга, так как дугогасительный контакт размыкается с неподвижным контактом 23 после перемещения подвижных контактов на 15 мм. Этим обеспечивается интенсивное воздушное дутье в момент возникновения дуги и переброс ее с дугогасительных контактов на дугоулавливатели. Дуга стабилизируется между наконечниками на неподвижных контактах и дугоулавливателями и гаснет при первом прохождении тока через нуль.
Одновременно с подачей сжатого воздуха под поршень 14 сжатый воздух от клапана управления по каналу 7 поступает в пространство слева от поршня 10 клапана отсечки (поршень 10 и тарелка И при включенном положении выключателя находятся в крайнем правом положении) и далее по трубкам 12 и 29 в пространство над поршнями 24 привода дополнительного дутья (на рис. 8-3 левый привод дополнительного дутья, к которому должна присоединяться трубка 12, не показан). Поршень 24 опускается и посредством изоляционной тяги 25, толкателя 45 и рычага 46 открывает клапан 48, передвигая его поршень справа налево. При этом происходит опоражнивание пространства внутри поршня 50 через отверстие 49 и далее через отверстие 04 в атмосферу. Под действием разности давлений справа
и слева от поршня 50 последний передвигается справа налево, открывая канал 04, являющийся полостью токоведущей трубы проходного изолятора 26. Таким образом открывается выход сжатому воздуху из зоны горения дуги в атмосферу через внутренний канал в неподвижном контакте 23, каналы 27 и О4. Канал 27 на рассматриваемой схеме показан условно: в действительности имеется два канала 27, которые подходят к поршню 50 (на выноске I их не видно).
Поршень 50 заканчивается в правой части эжектирующим хвостовиком для устранения нарастания давления во внутреннем пространстве поршня 50 при его крайнем левом положений. Этим предотвращается вибрация поршня в процессе отключения.
С момента подачи сжатого воздуха под поршень 24 привода системы дополнительного дутья начинается и заполнение воздухом пространства справа от поршня 10 через регулируемый дроссель 9. При определенном давлении в этом пространстве поршень 10 и тарелка 11 перемещаются справа налево. При этом прекращается поступление сжатого воздуха из клапана управления по каналу 7 в трубки 12 и 29 и открывается выход сжатому воздуху из этих трубок и из пространств над поршнями 24 обоих приводов дополнительного дутья в атмосферу через отверстия 0\. Давление в этих пространствах уменьшается, и поршни 24, изоляционные тяги 25 и толкатели 45 под действием давления сжатого воздуха на торец штока поршня 24 поднимаются, освобождая рычаг 46. Тогда под действием пружины 47 клапан 48 закрывается. Давление воздуха внутри поршня 50 увеличивается, и последний перемещается слева направо, закрывая выход сжатому воздуху из резервуара 22 по каналу 27 через отверстие 04 в атмосферу. Следовательно, прекращается дополнительное дутье сжатого воздуха.
Поршень 34, поднимаясь, посредством тяги 6 перемещает поршень 41. Шток последнего поворачивает рычаг 43. Так как этот рычаг соединен тягой с рычагом 1, то последний поворачивается. При этом клапан 44 закрывается, а клапан 3 открывается. Тогда сжатый воздух из магистрали 4 через клапан 3 поступает в пространство над поршнем 2 привода контактов цепи управления и опускает поршень. Тем самым осуществляется переключение контактов цепи управления, размыкание цепи обмотки электромагнита отключения ЭО и подготовка цепи электромагнита включения.
На рис. 8-4 изображена система управления с пневмо-механической передачей, применяемая в воздушном выключателе ВВГ-20 на 20 кВ, 20 000 Л. Номинальное давление воздуха 2 МПа. Изображение элементов системы соответствует отключенному положению выключателя.
Рис. 8*4. Система управления с пневмо-механической передачей
Включение выключателя осуществляется подачей командного импульса на электромагнит включения 14, который открывает пусковой клапан 12. Последний посредством трубок 4 и 11 соединен с резервуаром 1. При открытии клапана 12 сжатый воздух из пространства В поступает к поршню 13, перемещает его, открывая тем самым клапан 15. Тогда сжатый воздух по трубке 9 поступает к поршню 42 привода 41, а по трубке 23 — к поршню 34 привода 36. При перемещении поршней последовательно поворачиваются ножи отделителя 44 и ножи разъединителя 46, осуществляя замыкание соответствующих цепей. Поршни 34 и 42 при своем движении производят переключение контактов цепи управления 21 и 30 посредством металлических тяг 22, 25 и 29.
Отключение осуществляется подачей командного импульса на электромагнит отключения 18, который открывает пусковой клапан 19, соединенный трубкой 10 с пространством В. Из клапана 19 воздух поступает к поршню 17, перемещает его и открывает клапан 16. Тогда воздух по трубке 24 поступает к поршню 34, передвигает его, осуществляя размыкание ножей разъединителя 46. Вал 37 соединен тягой 28 с рычагом 26, который прижимается к ролику 27. При повороте вала 37 ролик 27 передвигает золотник 20 справа налево. Тогда сжатый воздух по трубке 7 через кольцевую выточку на золотнике поступает к поршню 6, который, перемещаясь, открывает клапан 5. Последний, открываясь, выпускает воздух из пространства А через отверстия Б. После этого открывается дутьевой клапан 3 и воздух из резервуара 1 по трубке 2 поступает в главные дугогасительные камеры 32 и 45 я во вспомогательную камеру 54 (для предотвращения вибрации контакта 62 воздух одновременно подается по трубке 60 к поршню 59, который прижимает контакт 62 к контакту 63). Главные дугогасительные камеры 32 и 45 имеют одностороннее дутье с жестко фиксированным дугоулавливателем и снабжены охладителями выходящего воздуха ОВ. Контакты камер зашунтированы сопротивлениями 31 и 50. После размыкания главных контактов воздух по трубке 49 поступает в клапан 56 и через регулировочное отверстие 57 к поршню 58. Последний, перемещаясь, открывает клапан 56, из которого воздух поступает к поршню 61 и перемещает поршень вправо. При этом контакты 62 и 63 размыкаются, а возникшая между ними дуга может погаснуть в зависимости от параметров восстанавливающегося напряжения либо без переброса на вспомогательные контакты 47 и 48, либо после переброса и подключения параллельно этим контактам сопротивления 55 (электрод 47 изолирован от корпуса камеры).
Из правой главной дугогасительной камеры сжатый воздух по трубке 53 через дополнительный объем 52 и регулировочное отверстие 51 поступает к поршню 42. При передвижении последнего осуществляется отключение отделителя 44. Такая схема подачи воздуха обеспечивает необходимое запаздывание при отключении отделителя после гашения дуги. После того как рычаг 26 проскочит ролик 27, клапан 20 под действием пружины вернется в исходное положение. Тогда сжатый воздух из пространства слева от поршня 6 выходит в атмосферу через регулировочное отверстие 8 и клапан 5 закрывается. Когда пространство А через отверстие в поршне заполнится сжатым воздухом, дутьевой клапан 3 закроется и прекратит подачу сжатого воздуха в дугогасительные камеры 32 и 45. Контакты последних замыкаются. В конце процесса размыкания разъединителя и отделителя контакты их цепей управления под действием рычагов 39 и 40 и тяг 22, 25, 29 и 38 перейдут в отключенное положение, разрывая цепь электромагнита отключения.
Дроссельные устройства 33, 35 и 43 позволяют регулировать время срабатывания приводов 36 и 41.
