Назначение высоковольтных выключателей
Выключатели служат для коммутации электрических цепей во всех эксплуатационных режимах: включая и отключения токов нагрузки, токов короткого замыкания, токов намагничивания трансформаторов, зарядных токов линий и шин.
Наиболее тяжелым режимом для выключателя является отключение токов короткого замыкания. При прохождении токов короткого замыкания выключатель подвергается воздействию значительных электродинамических сил и высоких температур. Кроме того, всякое автоматическое или ручное повторное включение на не устранившееся короткое замыкание связано с пробоем промежутка между сходящимися контактами и прохождению ударного тока при малом давлении на контакте, что приводит их к преждевременному износу. Для увеличения срока службы контакты изготавливают из металлокерамики.
В конструкции выключателей заложены различные принципы гашения дуги.
Основными требованиями, предъявляемые к выключателям во всех режимах работы, является:
а) надежное отключение любых токов в пределах номинальных значений.
б) быстродействие при отключении, т.е. гашение дуги за возможно короткий период времени.
в) пригодность для автоматического повторного включения.
г) взрыво- и пожаробезопасность.
д) удобство в обслуживании.
В настоящее время на станциях и подстанциях применяются выключатели разных типов и конструкций. Преимущественное распространение получили масляные баковые выключатели с большим объемом масла, маломасляные выключатели с малым объемом масла и вакуумные выключатели.
Эксплуатация масляных выключателей
В баковых выключателях с большим объемом масла оно используется как для гашения дуги, так и для изоляции токопроводящих частей от заземленных конструкций.
Гашение дуги в масляных выключателях обеспечивается воздействием на неё дугогасящей среды – масла. Процесс сопровождается сильным нагревом, разложением масла и образованием газа. В газовой смеси содержится до 70% водорода, что и определяет высокую дугогасящую способность масла.
Чем больше значение отключаемого тока, тем интенсивнее газообразование и те успешнее гашение дуги.
Скорость расхождения контактов в выключателе также играет важную роль. При высокой скорости движения контактов дуга быстро достигает своей критической длинны, при котором восстанавливающееся напряжение оказывается недостаточным для пробоя промежутка между контактами.
Вязкость масла в выключателе отрицательно сказывается на скорости движения контактов. Вязкость увеличивается с понижением температуры. Загустение и загрязнении смазки трущихся частей передаточных механизмов и приводов в большой степени отражается на скоростные характеристики выключателей. Случается, что движение контактов становится замедленным или вообще прекратиться, и контакты зависнут. Поэтому при ремонте необходимо заменять старую смазку в узлах трения и заменять ее новой незамерзающей смазкой марок ЦИАТИМ-201, ЦИАТИМ-221, ГОИ-54.
Эксплуатация вакуумных выключателей
Основными достоинствами вакуумных выключателей являются простота конструкций, высокая степень надежности и небольшие расходы на обслуживание. Они нашли применение в электроустановках напряжением 10 кВ и выше.
Главной частью вакуумного выключателя является вакуумная камера. Цилиндрический корпус камеры состоит из двух секций полых керамических изоляторов, соединенных металлической прокладкой и закрытых с торцов фланцами. Внутри камеры расположена контактная система и электростатические экраны, которые защищают изоляционные поверхности от металлизации продуктами эрозии контактов и способствуют распределению потенциалов внутри камеры. Неподвижный контакт жестко прикреплен к нижнему фланцу камеры. Подвижный контакт проходит через верхний фланец камеры и соединяется с ним сильфоном из нержавеющей стали, создающим герметическое подвижное соединение. Камеры полюсов выключателя крепятся на металлическом каркасе с помощью опорных изоляторов.
Подвижные контакты камер управляются общим приводом с помощью изоляционных тяг и перемещаются при отключении на 12 мм, что позволяет достигать высоких скоростей отключения (1,7…2,3 мс).
Из камер откачан воздух до глубокого вакууме, который сохраняется в течение всего срока их службы. Таким образом, гашение электрической дуги в вакуумном выключателе происходит в условиях, где практически отсутствует среда, проводящая электрический ток, поэтому изоляция межэлектродного промежутка восстанавливается очень быстро и дуга гаснет при первом прохождении тока через нулевое значение. Эрозия контактов под действием дуги при этом незначительна. Инструкциями допускается износ контактов на 4 мм. При обслуживании вакуумных выключателей проверяют отсутствие дефектов (сколов, трещин) изоляторов и загрязнений их поверхностей, а также отсутствие следов разрядов коронирования.