Выключатели и измерительные трансформаторы в КРУ 6-220 кВ - Маломасляный выключатель ВМПЭ-10 до 1600 А

Маломасляный выключатель серии ВМПЭ-10 на номинальный ток до 1600 А со встроенным электромагнитным приводом имеет две разновидности: одна - это выключатель с полюсом и рамой, унифицированный с ранее изготавливаемым выключателем типа ВМПП-10, и другая - это выключатель, отличный от первого рамой и полюсом и в целом имеющий незначительно меньшие габариты по высоте и глубине. Оба выключателя имеют вариант исполнения для поставки в страны с тропическим климатом. Ниже приводятся технические данные и описание конструкции первой разновидности, так как они изготовлены в большем количестве и на нескольких заводах, и характерные отличия от выключателей другой разновидности.
Основные технические данные выключателя
Номинальное напряжение, кВ, для работы в условиях:
умеренного климата...   10
тропического климата. 11
Наибольшее рабочее напряжение, кВ...   12
Номинальный ток выключателей, А, для работы в условиях:
умеренного климата...   630, 1000,1600
тропического климата. 630,1250
Номинальный ток отключения, кА...   20; 31,5
Номинальный ток включения, к А:
действующее значение периодической составляющей                     20; 31,5
амплитудное значение.   52; 80
Предельный сквозной ток, кА:
начальное действующее значение периодической
составляющей 20; 31,5
амплитудное значение... 52; 80
Предельный ток термической стойкости для промежутка времени 3 с, кА                        20; 31,5
Минимальная бестоковая пауза при АПВ, с.   0,4
Собственное время отключения выключателя с приводом, с, не более                            0,09
Полное время отключения выключателя с приводом, с,
не более. 0,11
Собственное время включения выключателя с приводом, с, не более                              0,3
Номинальное напряжение постоянного тока, В:
электромагнита включения 110 или 220
электромагнита отключения 110/220
Диапазон оперативной работы привода по напряжению на зажимах его обмоток, % номинального напряжения:
отключающего электромагнита 65—120
включающего электромагнита 85—110
Потребляемый ток обмоток электромагнита, А: отключающего:
при 110 В, не более 5
при 220 В, не более 2,5
включающего: на 20 к А:
при 110 В... 180
при 220 В . 90
на 31,5 кА:
при 110 В... 200
при 220 В... 100
Масса выключателя без масла, кг 200 ± 10
Масса масла, кг 5,5 ± 0,5
При работе выключателей в сетях переменного тока частотой 60 Гц номинальный ток отключения уменьшается на 20%.
Выключатели рассчитаны на эксплуатацию при температуре окружающего воздуха в условиях умеренного климата от - 25 до +50 °С (среднесуточная расчетная температура не выше 45 °С, при наличии подогрева в КРУ допускается эксплуатация выключателей при температуре окружающего воздуха до минус 40 °С, а эпизодически - до минус 45 °С); в условиях тропического климата от -10 до +55 °С.
Относительная влажность окружающего воздуха не более 80% в условиях умеренного климата и не более 98% в условиях тропического климата. Окружающая среда невзрыво- и непожароопасная, не содержащая агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию, не насыщенная токопроводящей пылью и водяными парами.
Выключатель имеет только вертикальное рабочее положение и отклонение от него допускается не более 5° в любую сторону.
Выключатели всех типов по климатическому исполнению, номинальным токам и токам отключения максимально унифицированы, различаются только сечением токопровода и размерами выводов (по номинальному току), а также конструкцией дугогасительных камер, распорных цилиндров и мощностью привода (по току отключения). Управляется выключатель электромагнитным приводом постоянного тока, встроенным в раму выключателя.
Оперативное включение выключателя происходит за счет энергии включающего электромагнита, а отключение - за счет энергии отключающих пружин и пружинного буфера, которые срабатывают при воздействии отключающего электромагнита или кнопки ручного отключения на защелку привода, удерживающую выключатель во включенном положении.
Наибольшее допустимое для выключателей без осмотра число суммарных операций отключения и включения в режиме КЗ при токах отключения в диапазоне 30-60% номинального тока отключения составляет 17 операций О у выключателя на ток отключения 20 кА или 10 операций О 100%-ного номинального тока отключения и 12 операций О у выключателя на ток отключения 31,5 кА или 7 операций О 100%-ного номинального тока отключения или после совершения выключателем операции В и О рабочих токов, близких к номинальному току и суммарно равных 150 кА.
Выключатель смонтирован на сварной раме (рис. 4), которая своим основанием устанавливается на выдвижном элементе и крепится к нему болтами через имеющиеся четыре отверстия диаметром 18,5 мм. К раме подвешены три полюса, каждый на двух изоляторах. Изоляторы имеют внутреннее эластичное механическое крепление арматуры. В раму выключателя встроен электромагнитный привод. Движение передается от привода  через главный вал выключателя к механизмам перемещения подвижных контактов полюсов посредством изоляционной тяги. Между полюсами установлены изоляционные перегородки для увеличения изоляционного промежутка между фазами. К низу рамы прикреплен контактор постоянного тока,  предназначенный для замыкания и размыкания электрической силовой цепи электромагнита включения привода выключателя. На раме выключателя внизу установлен болт для выполнения заземления. Рама выключателя с фасада закрыта металлической крышкой, в которой имеются окна: для наблюдения за уровнем масла в полюсах и указателем положения выключателя; для кнопки ручного отключения выключателя; для управления механизмом вкатывания и указателя его положения.

Рис. 4. Выключатель маломасляный ВМПЭ-10 до 1600 А:
1 — рама; 2 — полюс; 3 — изолятор; 4 — тяга изоляционная; 5 — привод электромагнитный; 6 — контактор; 7 — перегородка междуполюсная; 8 — болт заземления; 9 — крышка

Рис. 5. Полюс выключателя ВМПЭ-10 до 1600 А:
1 — крышка нижняя; 2 — фланец нижний; 3 — цилиндр; 4 - фланец верхний; 5 - корпус; 6 — головка; 7 — крышка верхняя; 8 — пробка маслоспускного отверстия; 9 — клапан; 10 — подшипник; 11 — буфер; 12 — рычаг механизма внутренний; 13 - уплотнение; 14 — вал механизма; 15 — механизм; 16 — рычаг механизма наружный; 17 — стержень направляющий; 18 — токоотводы; 19 - втулка; 20 - планка; 21 — камера дугогасительная; 22 - маслоуказатель; 23 - цилиндр распорный; 24 - стержень подвижный; 25 — серьга; 26 — пружина

Полюс выключателя ВМПЭ-10 изображен на рис. 5. Дугогасительная камера имеет два исполнения (рис. 6): поперечного масляного дутья для выключателей с номинальным током отключения 20 к А или встречно-поперечного масляного дутья для выключателей на номинальный ток отключения 31,5 кА. Камера верхней частью упирается в пружину. Встроенная в верхнюю часть камеры встречно-поперечного масляного дутья изоляционная конусная втулка предотвращает чрезмерный разгон стержня подвижного контакта под действием высокого давления, возникающего при отключении токов КЗ. Для повышения стойкости к действию электрической дуги и увеличения срока службы контакт подвижного стержня имеет облицовку из дугостойкой металлокерамики. Вал механизма перемещения подвижного контакта выключателя установлен в каждом полюсе на подшипниках скольжения и имеет уплотнения для предотвращения выброса газомасляной смеси при отключениях.
Для надежности контакта подвижных стержнем с верхней головкой и для, повышения из токосъемной способности верхние концы стержней и отверстия в головке имеют конический профиль. Для направления подвижного стержня нижние его концы связаны планкой, в которую установлена втулка. Для смягчения ударов при отключениях на каждом стержне имеются буфера. Между направляющими и подвижными стержнями установлены токоотводы (роликовые токосъемные устройства), которые служат для передачи тока с подвижного стержня на направляющие. Токоотводы в зависимости от номинального тока и номинального тока отключения имеют разное количество: четыре токоотвода на 20 кА и шесть на 31,5 кА на выключатель с номинальным током 630 А; шесть на 1000 А и восемь на 1600 А; на выключателях в тропическом исполнении: шесть токоотводов на 630 А и восемь на 1250 А.
Для снижения давления в дугогасительных камерах в конечном процессе отключения тока в крышке маломаслянных выключателей имеются отверстия, через которые происходит частичный выброс газомасляной смеси, объем которой зависит от значения отключаемого тока. Там же установлен обратный клапан с отверстием, закрываемым пробкой для прохода штанги при измерении скоростей и хода. Для подсоединения токоведущих шин или установки подвижных разъемных контактов главной цепи КРУ на головке полюса имеется прилив с двумя резьбовыми отверстиями.

Рис. 6. Камера дугогасительная масляного дутья:
а — поперечного; б — встречно-поперечного; 1 — щели дутьевые; 2 - карман масляный; 3 — каналы вертикальные; 4 - втулка конусная; 5 — кольцо

Рис. 7. Приводное устройство выключателя ВМПЭ-10:
1 — контактор; 2 — привод встроенный; 3 — кнопка; 4, 13 — контакты вспомогательные; 5 — вал привода; 6, 15,17 — тяга; 7 — вал выключателя; 8 — рама;

9 — пружина буферная; 10 — пружина отключающая; 11 — указатель; 12 — буфер масляный; 14 монтаж проводки; 16 — кулачок; Г — вид при включенном выключателе

Нижний фланец изоляционного цилиндра полюса закрывается нижней крышкой, на которой расположен неподвижный розеточный контакт. Для присоединения токоведущих частей или подвижных разъемных контактов глазной цепи КРУ на крышке имеется прилив с четырьмя резьбовыми отверстиями.
Для наблюдения за уровнем масла в полюсе на нижнем фланце цилиндра установлен маслоуказатель, состоящий из стеклянной трубки с нанесенными двумя предельными рисками, верхний конец которой прикрыт резиновым колпачком. Для предотвращения выбросов масла при коммутациях из полюсов через маслоуказатель в нижнем фланце цилиндра установлен обратный клапан, выполненный из штуцера и шарика.
Приводное устройство выключателя (рис. 7) состоит из рамы, электромагнитного привода, вала выключателя, отключающих пружин, буферной пружины, масляного буфера, контактора постоянного тока, вспомогательных контактов положения выключателя, цепей управления приводом и монтажа проводки.
Электромагнитный привод (рис. 8) состоит из сварного корпуса, вала, механизма свободного расцепления, удерживающей и отключающей "собачки", электромагнитов отключения и включения. Стабильность усилий на штоке отключающего электромагнита, расположенного на верхней горизонтальной плите корпуса, обеспечивается роликовым расцеплением, примененным в механизме расцепления. Над электромагнитом отключения расположены вспомогательные контакты, которые используют в приводе для электрической блокировки против повторения операций включения и отключения выключателя, когда команда на включение продолжает оставаться поданной после автоматической операции отключения от защит, эта блокировка в эксплуатации называется блокировкой от "прыгания". Там же расположен резистор, предназначенный для повышения термической стойкости отключающей катушки. Для привода на напряжение 220 В применяется резистор ПЭВ-50 на 150 Ом; на напряжение 110 В - ПЭВ-50 на 39 Ом.
Электромагнит включения привода на 20 кА отличается от электромагнита на 31,5 кА наличием в нем контрполюса с шайбой и размерами составляющих элементов, приведенных в табл. 5.
Цепи управления включением и отключением привода заведены через вспомогательные контакты, этим достигается автоматическое прекращение питания включающего и отключающего электромагнитов после соответствующих операций. Этим же достигается подготовка выключателя к последующей операции. Включение выключателя происходит при подаче питания на катушку электромагнита включения.

Рис. 8. Привод электромагнитный выключателя ВМПЭ-10:
а — на 20 кА; 6 — на 31,5 к А; 1 — основание магнитопровода с буфером; 2 - катушка включающая; 3 — "собачка" удерживающая; 4 — механизм свободного расцепления; 5 — вал; 6 — электромагнит отключения; 7 — вспомогательные контакты; 8 — резистор; 9 — винт регулировочный; 10 — "собачка" отключающая; 11 - стержень стопорящий; 12 — болт упора; 13 — корпус сварной; 14 — контрполюс; 15 - рычаг ручного включения; 0,3 + 0,8 мм — зазор между роликом и отключающей "собачкой" в отключенном положении; А - ход сердечника, равный 81 мм; 1 - 1,5 мм — зазор при полностью поднятом штоке

Для шпильки приведена ее длина.
Одновременно с включением выключателя его вал растягивает отключающие и буферную пружину, производя тем самым подготовку к последующей операции - отключению, которое происходит при воздействии электромагнита отключения или кнопки ручного отключения на отключающую собачку. Определение положения выключателя осуществляется при помощи указателя, установленного на валу привода, с надписями ВКЛ и OTKJI, которые видны через смотровое окно крышки.
Электрическое сопротивление полюса измеряется между выводами выключателя и должно быть не более 55 мкОм у выключателя на 630 А и соответственно 45 мкОм - на 1000 А (630 А - тропическое исполнение); 32 мкОм - на 1600 А (1250 А - тропическое исполнение).
Минимальный удерживающий момент на валу выключателя на ток отключения 20 кА - не менее 40 Н м, максимальный включающий момент - не более 270 Н * м, а у выключателей на 31,5 к А - соответственно 60 и 290 Н * м.
Скорость подвижных стержней в момент размыкания контактов при отключении у выключателей на 20 кА равна 3,2 ± 0,4 м/с, скорость их в момент касания розеточных контактов при включении равна (4,8 ± 0,4) м/с, а у выключателей на 31,5 к А - соответственно (3,4 ± 0,4) и (5,2 ± Ur4) м/с.
Выключатель ВМПЭ-10 на ток до 1600 А другой разновидности (с незначительно меньшими размерами: высота 1025 вместо 1035 мм и глубина 640 вместо 650 мм) имеет следующие технические данные в отличие от выше рассмотренного:
выключатель на ток отключения 20 к А. рассчитан на протека ние предельного тока термической стойкости в течение 8 с; минимальная бестоковая пауза при АПВ - не более 0,5 с;
собственное время отключения выключателя - не более 0,07 с;
полное время отключения выключателя до погасания дуги - не более 0,095 с.
Диапазон оперативной работы привода по напряжению на зажимах обмоток включающего электромагнита выключателей 20 кА исполнения для умеренного климата 77-110% Uном, для тропического климата 80-110% Uном;
температура окружающего воздуха для районов с умеренным климатом - от -25 до + 40 °С, а для районов с тропическим климатом от -10 до +45 °С.