Воздушные выключатели с воздухонаполненными отделителями - Сведения о выключателях

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЫКЛЮЧАТЕЛЯХ
В воздушных выключателях размыкание контактов гасительной камеры и отделителя, гашение электрической дуги и создание электрической прочности промежутков между контактами в процессе отключения производятся с помощью воздуха. В отключенном положении выключателя его отделитель заполнен сжатым воздухом. Воздушные выключатели с воздухонаполненным отделителем на номинальные напряжения 110—220 кВ изготовляются ЛенПО «Электроаппарат», на напряжение 330 и 500 кВ — ПО «Уралэлектротяжмаш» имени В. И. Ленина.
Технические характеристики выключателей приведены в табл. 1
Выключатель состоит из трех одинаковых полюсов, не имеющих механической связи, и общего распределительного шкафа.
Таблица 1 Технические характеристики воздушных выключателей с воздухонаполненным отделителем

Примечание Буквенная часть обозначения выключателей В (первое)—выключатель, В (второе) — воздушный, Ш — с шунтирующим резистором, Н — наружной установки, М — морозостойкое исполнение (устаревшее обозначение)110, 150, 220 и т д — номинальное напряжение, кВ, Б — условное обозначение категории электрооборудования по длине пути тока утечки внешней изоляции (2,25 см/кВ)> ХЛ, У климатическое исполнение, 1 -5- категория размещения Рабочее значение температуры окружающего воздуха верхнее — плюс 40° С, нижнее — минус 45° С для исполнения У, минус 60° С для исполнения ХЛ

При монтаже резервуары полюсов и распределительный шкаф соединяются между собой воздухопроводами Каждый полюс выключателя имеет собственную электропневматическую схему управления, которая дает возможность осуществлять трехфазное и пофазное управление. Управление полюсом производится электропневматическим приводом, который состоит из нескольких работающих в определенной последовательности клапанов, электромагнитов управления, контактов вспомогательных цепей и т. п. Часть элементов привода расположена в шкафу управления полюсом, часть — на баках, служащих основанием полюса и резервуарами для хранения сжатого воздуха рабочего давления. Баки при помощи опорных конструкций крепятся к фундаментам. На баках установлены дутьевые клапаны гасительной камеры и отделителя и колонки полых изоляторов, являющиеся одновременно опорной изоляцией выключателя и воздухопроводами. По ним сжатый воздух поступает в гасительную камеру и отделитель.
Гасительная камера и отделитель полюса состоят из нескольких разрывов, число которых зависит от номинального напряжения выключателя. В выключателях на 330 и 500 кВ разрывы гасительной камеры и отделителя разделены на две части, каждая из которых смонтирована на индивидуальной опорной колонке и имеет собственный дутьевой клапан. Части гасительной камеры и отделителя соединены токоведущими шинами, образуя главную токоведущую цепь.
Для выравнивания распределения напряжения по разрывам гасительной камеры и отделителя в конструкции выключателя на 154 кВ и выше предусмотрены активные и емкостные делители напряжения. Омические и емкостные делители напряжения выключателей на 330 и 500 кВ, так же как отделитель и гасительная камера, разделены на две части. На выключателях типа ВВШ вместо активных делителей напряжения установлены шунтирующие резисторы.
В выключателях на 500 кВ предусмотрено выравнивание распределения напряжения по изоляторам опорных колонок с помощью электростатических высоковольтных экранов. Для уменьшения изгибающих нагрузок и повышения устойчивости опорные колонки выключателей 150 кВ и выше имеют дополнительное механическое крепление, выполненное с помощью растяжек, состоящих из изоляторов и стяжек. Выключатели имеют выводы, к которым присоединяются подходящие к ним провода (спуски).
Для защиты внутренних поверхностей полых фарфоровых изоляторов опорных колонок гасительной камеры и отделителя от конденсации влаги в них предусмотрена система принудительной вентиляции. Внутренние полости отделителя и его опорных колонок в отключенном положении выключателя не вентилируются, так как они при этом заполнены сжатым воздухом.
Выключатели ВВ-500 выпускались в исполнении У и ХЛ, категории размещения 1 (ГОСТ 15150—69* и ГОСТ 15543—70*), остальные выключатели — в исполнении У, категории размещения 1. (В настоящее время снимаются с производства) Высота установки над уровнем моря не должна превышать 1000 м, окружающая среда может соответствовать атмосфере промышленных районов (ГОСТ 15150—69*).
Тяжение проводов, приложенное к контактным выводам выключателя в горизонтальном направлении вдоль продольной оси резервуаров, не должно превышать 1500 Н (150 кгс).
Выключатели могут работать в схеме автоматического повторного включения (АПВ), с регулируемой бестоковой паузой в циклах операций по ГОСТ 687—70: О—бт—ВО—Г—О—бт—ВО;
О— бт—ВО—180 с—ВО, О—бт— ВО—20 с—ВО, где О— операция отключения; ВО — операция включения и следующая за ней немедленно, без выдержки времени, операция отключения; t6r— гарантируемая минимальная бестоковая пауза при АПВ; бт — промежуток времени (15 мин) между двумя частями циклов О—бт—ВО; 180 с и 20 с — промежутки времени.
Выполнение первой части указанных циклов обеспечивается выключателем без подпитки резервуаров сжатым воздухом, для выполнения второй части циклов требуется подпитка в течение паузы (180, 20 с, 15 мин)
Показатели надежности и долговечности выключателей серии ВВШ: наработка по механической стойкости — 1000 операций включения и 1000 операций отключения, срок службы до первого ремонта — 26 300 ч. Выключатели серии ВВШ обеспечивают без осмотра и ремонта. 10 операций отключения и 10 операций включения при токах, равных 100% номинального тока отключения; 15 операций отключения и 15 операций включения при токах, равных 60% номинального тока отключения, и 30 операций отключения и 30 операций включения при токах, равных 30% номинального тока отключения; 250 операций отключения и 250 операций включения при токах нагрузки, не превышающих номинальный ток выключателя Допустимое число операций без осмотра и ремонта дугогасительного устройства выключателей серии ВВ при токах короткого замыкания (КЗ) в диапазонах (в процентах номинального тока отключения) составляет от 60 до 100% — 12 (из них не менее 8 операций отключения); от 30 до 60% —20 (из них не менее 14 операций отключения). Механический ресурс выключателей серии ВВ до капитального ремонта — 1000 циклов «включение пауза — отключение», средний срок службы до среднего ремонта — 3 года Допустимое число операций и механический ресурс выключателей других серий (ВВН, ВВМ), выпускавшихся ранее, указан в соответствующих заводских инструкциях.
Выпускаемые заводами выключатели с воздухонаполненным отделителем отличаются друг от друга в зависимости от номинального напряжения количеством изоляторов в опорных колонках и растяжках, количеством элементов гасительной камеры, отделителя, количеством шунтирующих резисторов и конденсаторов, вместимостью резервуаров.. Выключатели ВВШ-110 не имеют емкостного делителя напряжения и растяжек.
Опорные колонки полюса выключателя ВВШ-220Б имеют по два изолятора высотой 1290 мм каждый (как у ВВШ-220) и по одному дополнительному изолятору высотой 800 мм. Каждая растяжка этого выключателя состоит из трех фарфоровых элементов и металлической стяжки. Выключатели ВВ- 330Б не имеют экранов и опорных колонок емкостного делителя напряжения.
За годы, прошедшие со времени выпуска первых выключателей с воздухонаполненным отделителем, оба завода-изготовителя внесли в них много конструктивных изменений, направленных на повышение надежности работы и достижение соответствия характеристик этих выключателей требованиям эксплуатации.
На выключателях серии ВВН, выпуск которых был налажен ЛенПО «Электроаппарат» до перехода на серию ВВШ, не устанавливались шунтирующие резисторы: параллельно разрывам гасительной камеры на выключателях, начиная с номинального напряжения 154 кВ, устанавливались делители напряжения с большим активным сопротивление.
Выключатели на 220 кВ серии ВВН имеют два исполнения: ВВН-220- 10 и ВВН-220-15. В полюсе первого исполнения предусмотрено четыре разрыва гасительной камеры, во втором — пять разрывов.
В выключателях ВВН-330-15 разрывы гасительной камеры и отделителя разделены на две части. На каждом полюсе установлено по два дутьевых клапана гасительной камеры и два дутьевых клапана отделителя На дутьевых клапанах гасительной камеры смонтированы промежуточные клапаны, управляющие работой дутьевых клапанов при отключении.
В неподвижных контактах гасительной камеры выключателей на 220 и 330 кВ установлена конусная диафрагма, благодаря которой создавалось несимметричное дутье в подвижный и неподвижный контакты, вследствие чего происходило более эффективное вытеснение продуктов горения дуги и ионизированных частиц из промежутка между контактами. Подвижный контакт представляет собой медную трубу, закрепленную на стальном поршне. Проходное сечение канала по всей длине подвижного контакта одинаково. На всех фланцах в перемычках выхлопных каналов были предусмотрены два, отверстия диаметром, 14 мм, сообщающие полость камеры с атмосферой. Они предназначены для уменьшения вибрации подвижных контактов камеры при их смыкании. В последующих выпусках эти отверстия аннулированы, вследствие чего увеличена норма Допустимой вибрации контактов камеры.
Неподвижный контакт отделителя всех выключателей серии ВВН, за исключением выключателя ВВН-220-15, выполнен неразрезным. Неподвижный контакт отделителя ВВН-220-15 имеет вид розетки. Контактное давление ламелей создается пружинами.
Длительное время выключатели выпускались с конструктивными недоработками, основное из которых следующие: ход дутьевого клапана был недостаточен для создания оптимального дутья в гасительную камеру; расстояние между корпусом механизма и неподвижным контактом гасительной камеры не обеспечивало необходимой электрической прочности, вследствие чего имели место случаи перебрасывания электрической дуги отключения с подвижного, контакта на корпус механизма, приводившие к повреждению гасительной камеры; конструкция узла крепления верхнего механизма гасительной камеры к фланцу не исключала возможность появления неплотностей, через которые внутрь камеры попадала влага; выхлопные клапаны гасительной камеры не обеспечивали свободного истечения воздуха при отключении: в выхлопных каналах создавались пробки, приводившие к снижению отключающей способности выключателя; поток воздуха в колонке гасительной камеры был неравномерным из-за отсутствия рассекателя на нижнем фланце и фасок на перемычках выхлопных каналов; через антивибрационные отверстия во фланцах терялась часть воздуха, необходимого для гашения дуги; применявшиеся скользящие контакты отделителя типа — танкетки имели низкую надежность: вследствие царапин, образующихся на трущихся поверхностях, подвижные контакты отделителя зависали при отключении, во фланцах отделителя были установлены выхлопные клапаны, предназначенные для изоляции полости отделителя от атмосферы, однако вследствие конструктивной недоработки эти клапаны служили причиной «незалипания» отделителя
Заводами-изготовителями разработаны мероприятия [2] по устранению недостатков, выявленных в ходе эксплуатационной проверки выключателей, в частности сделано следующее: увеличен ход дутьевого клапана гасительной камеры, увеличено расстояние от корпуса механизма камеры до неподвижного контакта: корпус укорочен, при этом удален один ряд скользящих контактов; установлен рассекатель воздуха на нижнем фланце гасительной камеры и сняты фаски на перемычках выхлопных каналов, заглушены антивибрационные отверстия, скользящие контакты отделителя типа танкетки заменены Z-образными; изменена конструкция крепления механизма гасительной камеры верхнего разрыва (фланец не имеет сквозного центрального отверстия, крепление механизма к фланцу осуществляется нажимным кольцом), удалены выхлопные клапаны из фланцев механизмов отделителя.
С целью повышения коммутационной способности выключателей активный делитель напряжения заменен малоиндуктивным шунтирующим резистором с малым омическим сопротивлением, цилиндрические контакты гасительной серии камеры заменены контактами, выполненными аналогично применяемым в выключателях серии ВВШ, неподвижный контакт отделителя имеет небольшое перемещение за счет установки под него пружины Изменена также конструкция выхлопных клапанов гасительной камеры.
Разработаны и внедрены некоторые мероприятия по повышению ремонтопригодности выключателей: в тарелках клапанов применены сменные уплотнения; узкое и широкое уплотнения в узлах механического крепления изоляторов заменены комбинированным уплотнением, совмещающим функции этих двух уплотнений. Выключатели 300 и 500 кВ производства ПО «Уралэлектротяжмаш» на протяжении ряда лет также совершенствовались. Было выпущено несколько серий (например, ВВ-500, ВВМ-500, ВВ-500Б), имеющих отдельные конструктивные особенности. Так, разборный корпус выхлопного клапана гасительной камеры выключателя предусмотрен с мая 1973 г.; укороченный корпус механизма гасительной камеры (два ряда ламелей скользящих контактов)—с июля 1973 г.; раз- борный клапан дутьевого клапана отделителя — с 1974 г , нажимные кольца механического крепления изоляторов отделителя с увеличенный диаметром расположения центров отверстий под шпильки (унификация, размеров колец отделителя и его опорной изоляции)—с мая 1976 г, аннулирование кожухов для узлов механического крепления изоляторов, расположенных выше опорной изоляции,— с января 1977 г , неразборный корпус выхлопных клапанов гасительной камеры и отделителя — с мая 1980 г , выключатель ВВ-500Б, у которого подвижные контакты гасительной камеры имеют форму сопла, неподвижные контакты отделителя выполнены неразрезными и также имеют небольшое перемещение за счет установки пружины,— начиная с заводского номера 417, разборные клапаны большого клапана включения, отключения и выхлопного на выключателях 500 кВ — с заводского номера 669, отделитель выключателей ВВ-500Б не имеет дополнительных объемов, предназначавшихся ранее для создания дутья при отключении.