Малообъемные масляные выключатели

Малообъемные (маломасляные) выключатели получили широкое применение на напряжения от 6 до 220 кВ для внутренней и наружной установок. В выключателях этого вида масло служит только газогенерирующей средой в процессе гашения дуги при отключении. Для изоляции токоведущих частей используется фарфор, стеклопластик, текстолит и другие изоляционные материалы. Выключатели имеют меньшие габариты и массу по сравнению с многообъемными выключателями. Небольшая масса трансформаторного масла (4,5 кг —ВМП-10; 12кг— ВК-10; 100 кг — ВМК- 35; 120 кг — ВМУЭ-35; 250 кг — ВМТ-1 10; 730 кг — ВМТ-220) облегчает ремонт выключателя и его обслуживания.

Выключатель ВМП-10 (выключатель масляный подвесной) на напряжение 10 кВ для внутренней установки показан на рис. 1.

На стальной раме 1 установлены шесть опорных изоляторов 7, на которых смонтированы три полюса (фазы) 8 выключателя (на рис. 1, а показано два изолятора и один полюс). В подшипниках рамы свободно вращается вал 4, на котором закреплены три двуплечных рычага 3 напротив каждого полюса. Рычаги одним плечом соединяются с изоляционной тягой 11, а другим — с отключающей пружиной 2. Для амортизации при включении и отключении выключатель снабжён масляным 9 и пружинным 5 демпферами. Болт 6 служит для заземления рамы выключателя. Изоляционная тяга 11 связывает рычаг вала выключателя с рычагом 12 вала полюса. Уровень масла в выключателе контролируется маслоуказателем.

Рис. 1:

а — конструкция выключателя типа ВПМ-10; б — разрез полюса; в — разрез дугогасительной камеры

Конструктивное устройство одного полюса выключателя показано на рис. 1, б. К цилиндру 22, выполненному из стеклоэпоксида, прикреплены нижний 30 и верхний 34 фланцы. Фланец 30 имеет буферную полость 31, снизу закрыт крышкой 26, на которой расположен неподвижный розеточный контакт 29 и маслоспускная пробка 27. Токоотводящая шина 28 крепится к крышке с помощью болтов. Над розеточным контактом 29 находится камера поперечного дутья 25. Внутри корпуса 19 смонтирован подвижной контакт со съемным наконечников 33, имеющий облицовку из металлокерамики. Подвижный контакт приводится в движение рычагом 20 на валу полюса, которые связаны между собой через выпрямляющий механизм 13, преобразующий вращательное движение вала в поступательное — стержня. Токосъем с подвижного контактного стержня на неподвижные 21 осуществляется с помощью роликов З6. Подвод тока от подводящей шины 35 к стержням 21 осуществляется через фланец 34, к которому она крепится болтами. Корпус полюса сверху закрыт пластмассовой крышкой 16 с маслоналивным отверстием, в которое завинчивается пробка 7.

Дугогасительная камера поперечного масляного дутья (рис. 1, в) состоит из пакета текстолитовых пластин. Пластины верхней части камеры круглые и имеют центральное отверстие 23 для прохода контактного стержня. Часть пластин имеют отверстия удлиненной формы. Это позволяет при сборке камеры создать специальные масляные карманы 32 (рис. 1, б). Помимо центрального отверстия верхние пластины имеют еще три (в некоторых камерах — два) отверстия, благодаря которым в собранной камере создаются вертикальные дутьевые каналы 24, переходящие в нижней части в горизонтальные.

Процесс гашения электрической дуги в выключателе показан на рис. 5,33. Во включенном положении подвижный контактный стержень 6 находится в розеточном контакте 3. При отключении стержень выходит из розеточного контакта и возникает электрическая дуга. Под действием высокой температуры масло генерирует газы, вокруг дуги возникает газовый пузырь, давление в камере повышается и воздух в буферной полости А сжимается. Когда при движении стержня вверх открываются дутьевые горизонтальные каналы, сжатый воздух выталкивает в них масло и газы, осуществляя поперечное дутье, растягивая дугу и производя ее интенсивную деионизацию. Масло и газы по вертикальным дутьевым каналам выбрасываются из дугогасительной камеры в верхнюю часть полюса. Газы через отверстия 18 в маслоотделителе 14 (рис. 1, б) и далее по каналу 15 в верхней пластмассовой крышке уходят из выключателя. Масло через маслоотделитель не проходит, оно стекает по стенкам цилиндра вниз и через отверстия 23 и 24 камеры возвращается в нижнюю часть полюса.

Рис. 2. Процесс гашения дуги в выключателе ВМП-10

Если отключаются небольшие токи, то давление в камере может быть недостаточным для быстрого гашения дуги. Она тянется за стержнем и в верхней части камеры испаряет масло в масляных карманах 5 (рис. 2), создавая встречно-радиальное дутье, которое гасит дугу. Масло в процессе гашения практически не расходуется, однако, насыщается частичками металла электродов, взвешенным углеродом — продуктом разложения масла, твердыми механическими примесями и водой. Поэтому масло после определенного числа отключений меняют, для чего имеется пробка в крышке 1 нижнего фланца 2. После отключения подвижный контакт выходит из масла, изоляцию между контактами осуществляет цилиндр 4 из стеклоэпоксида.

ВМП-10 относится к выключателям ускоренного действия: собственное время отключения выключателя с приводом составляет 0,09 с, а полное — 0,11с.

Выключатель ВК-10 (выключатель колонковый) на напряжение 10 кВ маломасляный со встроенным пружинным приводом относится к быстродействующим: собственное время отключения выключателя с приводом — 0,05 с; полное — 0,07 с. Колонковый выключатель ВКЭ-10 комплектуется встроенным электромагнитным приводом. Выключатель ВКЭ-М-10 является модернизированной разновидностью выключателя ВКЭ-10.

На рис. 3 показан выключатель ВК-10 (ВКЭ-М-10) на выкатной тележке 2. Полюса 4 выключателя (на рис. 3 виден один полюс) снабжены контактами главной цепи 1 розеточного типа (на виде/показаны увеличено) для включения выключателя в высоковольтную цепь при вкатывании его в высоковольтный шкаф. управление выключателем осуществляется приводом 3. На фасадной перегородке 5 находятся ручки для выкатывания и два низковольтный штепсельных разъема 6 для цепей управления и сигнализации.

Рис. 3. Выключатель типа ВК-10

Из-за малого расстояния между фазами (200 мм) металлические части полюсов имеют изоляционный кожух 7,

На номинальный ток отключения до 20 кА полюс выключателя состоит из изоляционного цилиндра 16 (рис. 4), внутри которого находится дугогасительная камера 15, неподвижный розеточный контакт 19, с которым электрически связан внешний контакт главной цепи 18, закрепляемый гайкой 17 на втулке 12 (см. нижний контакт главной цепи). Прокладка 11 защищает изоляционный цилиндр от деформации и течи масла. Аналогичные прокладки 13 и 21 ставятся в местах крепления деталей к цилиндру. Цилиндр крепится на корпус механизма 6 фланцем 8 с кольцевой прокладкой 7. Механизм полюса имеет вал с двумя рычагами внешним и внутренним. Внутренний рычаг через изолирующую тягу 9 шарнирно связан с подвижным контактным стержнем 4, который через токоотвод 3 (роликовое токосъемное устройство) связан с направляющими стержнями 2. Ток со стержнем 2 передается на токоведущий стержень 5 с обоймой 10 и далее на нижний главный контакт выключателя розеточного типа. Над токоотводом установлен распорный цилиндр 14. Винт 20 с шайбой 22 и прокладкой 21 обеспечивает крепление розеточного контакта к цилиндру 16. Сверху на полюсе расположено смотровое стекло 1 маслоуказателя поплавкового типа.

Дугогасительная камера выключателя ВК-10 аналогична камере выключателя ВМП-10. В верхней ее части находятся три поперечные дутьевые щели для гашения больших токов, расположенные одна под другой и связанные вертикальным каналом, проходящим через всю камеру. В нижней части камеры имеются два глухих масляных кармана для гашения малых токов.

Рис. 4. Разрез полюса выключателя ВК-10

Выключатель ВМК-35 (выключатель маломасляный колонковый) на напряжение 35 кВ предназначен для наружной установки. На рис. 5, а показаны три фарфоровые колонки (фазы), установленные на тележке 8. Каждая колонка состоит из двух аппаратных полых изоляторов, в верхнем 3 находится дугогасительная камера 9, в нижнем 5 — изоляционная тяга 7, к которой крепится подвижный контактный стержень 6. Неподвижный розеточный контакт 2 смонтирован в верхней части дугогасительной камеры Р, которая набрана из изоляционных дисков 10. Чтобы разгрузить изоляторы от ударного действия высокого давления, возникающего в камере при отключении выключателя, ее помещают в толстостенный бакелитовый цилиндр 11. Масло находится в верхней части выключателя, его уровень контролируется маслоуказателем 1. Роликовая контактная система 4 обеспечивает токосъем с подвижного стержня на неподвижные, которые связаны с нижним внешним выводом на среднем фланце. Верхний вывод делается от колпака 13, на котором имеется маслоналивное отверстие 12 закрытое пробкой.

Рис. 5:

а — выключатель типа ВМК-35; б — разрез дугогасительной камеры

Разрез дугогасительной камеры встречно-поперечного дутья приведен на рис. 5, б. В верхней части камеры на стержне 20 смонтирован контактный вывод 21 и неподвижный розеточный контакт. Его сегменты 14 имеют металлокерамическое покрытие и пружинами 18 поджимаются к контактному стержню при включенном выключателе. Розеточный контакт сверху закрыт металлическим стаканом 19 с отверстием 22 для постепенного выхода газов после гашения дуги. Цилиндрический корпус 16 камеры навинчивается на стакан. Внутри корпуса пластины 17 и вкладыши 15 образуют комбинированную дугогасительную камеру. Каналы 24 й 25 служат для поперечного дутья при гашении дуги с большими токами. В нижней части камеры при отключении малых токов осуществляется интенсивное продольное дутье при разложении масла в карманах, образованных полостями р в фигурных вкладышах 15 из изоляционного газогенерирующего материала. После отключения тока карманы и полость камеры вновь заполняются маслом, поступающим через отверстие 26 для прохода подвижного контакта, а также через каналы 24 и 25.

Выключатель ВМК-27,5, применяемый в тяговых сетях однофазного переменного тока, имеет аналогичную конструкцию и принцип гашения дуги, но состоит из одной колонки. Основанием выключателя служит шкаф привода.

Большинство выключателей типа ВМК относится к числу быстродействующих, хотя некоторые имеют полное время отключения 0,1-0,11 с.

Выключатель ВМУЭ-35Б-25/1250 УХЛ 1 (выключатель маломасляный унифицированный с электромагнитным приводом) на напряжение 35 кВ, номинальный ток отключения 25 кА, номинальный ток 1250 А для умеренного и холодного климата и наружной установки.

Конструкция имеет много общего с выключателем ВМК-35. Три полюса выключателя устанавливаются на сварной раме, закрытой со всех сторон. Внутри рамы находится приводной механизм. В центральной части рамы, ниже приводного механизма, установлен электромагнитный привод.

Полюс выключателя представляет собой колонку (см. рис. 5, а) фарфоровых, армированных металлическими фланцами изоляторов: нижнего — опорного; верхнего — камерного (с дугогасительной камерой внутри). Наверху камерного изолятора установлен колпак с указателем уровня масла. Между изоляторами установлен промежуточный фланец с токовым выводом, на котором крепятся направляющие стержни, придающие вертикальность движению подвижного контакта. Токоотвод от подвижного контактного стержня осуществляется через роликовый токосъем на вывод промежуточного фланца. Между колпаком и камерным изолятором Установлен верхний фланец со вторым токовым выводом. На верхнем фланце смонтирован неподвижный розеточный контакт и дугогасительная камера, заключенная в стеклоэпоксидный цилиндр с окнами для выхлопа газов, образующихся при гашении дуги. Подвижный контактный стержень связан с приводным механизмом выключателя изоляционной тягой.

Выключатель ВМУЭ-27,5 применяется в тяговых сетях однофазного переменного тока, конструктивно схож с выключателем ВМК-27,5.

Выключатели серии ВМУЭ относятся к быстродействующим имеют собственное время отключения 0,05 с, а полное — 0,075 с. Они предназначались для замены выключателей серий МКП-35 ВМО и ВМК.

Выключатель ВМТ-110 на напряжение 110 кВ с токоотводом специальной конструкции относится к числу маломасляных. Его внедрение позволяет прекратить производство многообъемных выключателей типов МКП-110 и У-110.

Рис. 6. Внешний вид выключателя типа ВМТ-110

На рис. 6 показан общий вид выключателя ВМТ-110. Выключатель состоит из стальной рамы 7, на которой установлены три фарфоровые колонны. Нижняя часть каждой колонны представляет собой полный опорный изолятор 2, внутри которого размещены стеклопластиковые тяги для передачи движения от привода 1 через механизм управления 8 к системе управления подвижным контактом. Верхняя часть колонны, заполненная трансформаторным маслом, представляет собой дугогасительное устройство 3. Уровень масла контролируется с помощью маслоуказателя 4. Рядом с

ним на колпаке 5 каждого полюса располагается манометр б для контроля избыточного давления в дугогасительном устройстве. Дугогасительное устройство заполнено сжатым азотом, которое обеспечивает избыточное давление, способствующее поддержанию высокой электрической прочности межконтактного промежутка, повышению износостойкости контактов и сохранения высокого уровня внутренней изоляции вне зависимости от внешних атмосферных условий. Избыточное давление создается перед пуском выключателя в эксплуатацию и, благодаря надежной герметизации, сохраняется в выключателе вплоть до очередной ревизии.

Дугогасительное устройство (рис. 7) состоит из дугогасительной камеры 2 неподвижного контакта 4, колпака 8, токопровода 5 с подвижным контактом I. Камера помещена внутри установленного на токоотводе стеклопластикового цилиндра 12, защищающего фарфоровый корпус 3 от воздействия давления, возникающего при гашении дуги. На колпаке 8 установлены маслоуказатель 6 и манометр 7, а внутри над уровнем масла находится буферная полость 9. Для скрепления металлических частей используются шпильки с гайками 10, а для герметизации — уплотняющее кольцо 11. Снизу дугогасительное устройство закрывается колодкой 13 с центральным отверстием для подвижного контакта.

Рис. 7. Дугогасительное устройство выключателя ВМТ-110.

На рис. 8 на разрезе нижней части колонны показана система управления подвижным контактом 7. В процессе включения выключателя тяга 2 привода перемещается влево, поворачивая рычаг 1 вместе с валом внутренним рычагом 3 по

часовой стрелке.

При отключении в приводе освобождается защелка, удерживающая выключатель во включенном положении. Под действием отключающих пружин 16 и 17 подвижная колодка 10 перемещается вместе с роликами 9 и Л вверх. Ролик 11 через трос 12 перемещает подвижный контакт 7 вниз, в отключенное положение.

Рис. 8: Система управления подвижным контактом выключателя ВМТ-110

Верхний и нижний 5 фарфоровые изоляторы имеют фланцевое соединение с токоотводом, расположенным между ними. Крепление фланцев к изоляторам осуществляется с помощью цементной мастики 6, а для герметизации соединена используется кольцо 15.

Рис. 9. Дугогасительная камера выключателя ВМТ-110

Дугогасительная камера встречно- поперечного дутья (рис. 9) представляет собой изоляционный цилиндр 2, плотно охватывающий фигурные вкладыши 15 из дугостойкого фторопласта, образующие зоны выхлопа 4, горизонтальные дутьевые щели 6 и центральное отверстие 3 для прохождения подвижного контакта 7 к находящемуся в камере неподвижному контакту 8. Напротив дутьевых щелей в изоляционном цилиндре 2 выполнены окна 9. В нижней части камеры изоляционными вкладышами 1 образованы масляные карманы для гашения малых и средних токов.

Выключатель ВМТ-110 относится к быстродействующим, его собственное время отключения составляет 0,03 +- 0,035 с, а полное — 0,05 +- 0,06 с.