Малообъемные масляные выключатели - ­­­Электрическая часть электростанций

В этих выключателях масло служит только для гашения дуги и не выполняет изоляционных функций, как в баковых выключателях. Изоляция полюсов между собою и по отношению к земле выполняется из фарфора, стеатита, литой смолы. Изоляцией между полюсами выключателя служит также воздух. По существу, малообъемный выключатель представляет собой как бы дугогасительную камеру бакового выключателя, помещенную вне бака на изолирующих опорах. Во всех конструкциях малообъемных выключателей с продольным, поперечным или смешанным дутьем при размыкании контактов возникает сильная струя масла, которая интенсивно охлаждает ствол дуги и деионизирует его. При этом наиболее эффективным оказалось поперечное масляное дутье. Малообъемные масляные выключатели изготавливаются в нашей стране на напряжения до 110 кВ включительно и номинальные мощности отключения до 10 ГВ-А. Их несомненным достоинством является малое количество масла, небольшие габариты и масса, а также относительно низкая стоимость. Значительно меньшая взрыво- и пожароопасность делает возможным установку их не только в открытых, но и в закрытых распределительных устройствах. Однако сильная зависимость отключающей способности от отключаемого тока, сложность многократных АПВ и неприспособленность к частым повторным срабатываниям ограничивает их применение менее ответственными узлами системы, где требования к выключателям облегчены. В некоторых конструкциях малообъемных выключателей предусмотрены устройства принудительного дутья, усиливающие действие естественного дутья. Выключатели с таким комбинированным дутьем имеют характеристику отключающей способности, менее зависящую от тока (рис. 5-9), и могут успешно отключать холостой ход линий и трансформаторов, а также применяться в схемах АПВ.

Рис. 5-9. Сравнительные характеристики масляного дутья различных типов На рис. 5-10 приведены наиболее распространенные конструктивные схемы малообъемных масляных выключателей. Малообъемные масляные выключатели получили преимущественное распространение в установках до 20 кВ, а также выше 330 кВ, где они успешно конкурируют с воздушными выключателями. К малообъемным выключателям можно отнести также экспансионные выключатели с заполнением маслом. Принцип действия таких выключателей состоит в том, что газовый пузырь, генерированный дугой в процессе отключения и находящийся под высоким давлением, внезапно получает возможность адиабатного расширения и при этом интенсивно охлаждает и деионизирует дугу за счет связанного с расширением газов отвода теплоты. Ударное понижение давления в камере отключения, называемой также экспансионной камерой, заставляет частицы паров и масла устремляться в ствол дуги и осуществлять добавочное его охлаждение. Использование адиабатного расширения газов отключения для гашения дуги основано на анализе тяжелых аварийных случаев, когда к. з. успешно отключалось почти разрушенным выключателем. Гашение дуги и отключение к. з. завершались благополучно потому, что, несмотря на повреждение выключателя, газы получали возможность расширяться. Экспансионные выключатели обладают хорошо известными преимуществами жидкостных выключателей: надежным отключением номинальной мощности к. з., хорошей приспособленностью для отключения индуктивностей, малой чувствительностью к собственной частоте восстанавливающегося напряжения, незначительным шумом при коммутациях. Однако они не годятся для процессов отключения, которые должны протекать без повторных зажиганий (например, для отключения емкостных токов), и лишь условно годятся для АПВ. Свойства экспансионного выключателя могут быть значительно улучшены, если его снабдить устройством принудительного дутья.

Рис. 5-10. Конструктивные схемы малообъемных масляных выключателей: а — с одним разрывом на полюс, в металлическом бачке, для установки на стене; б — с одним разрывом на полюс, в фарфоровом бачке, для установки на стене; в — с двумя разрывами на полюс, с главной и дугогасительной системами контактов; г — с одним разрывом на полюс, в фарфоровом бачке, с проходным трансформатором тока, с приводом, встроенным в раму; д — с одним разрывом на полюс, в изоляционном бачке, с наружным отделителем, с приводом, встроенным в опорную раму; е — с двумя дугогасительными камерами, расположенными из одном опорном изоляторе; ж — с одним разрывом на полюс, с маслонаполненным опорным изолятором; э — с одним разрывом на полюс, в фарфоровом бачке, с приводом и дугогасителем на общем опорном изоляторе

Другой разновидностью жидкостных выключателей являются водяные выключатели. В них в качестве гасящей жидкости применяется вода с небольшой добавкой антифриза. В процессе отключения вода испаряется дугой и разлагается на водород (67 %) и кислород (33 %). При этом возникает необходимая для гашения дуги водородная среда. Вода не горит, и поэтому водяные выключатели обладают огромным преимуществом — полной пожарной безопасностью. Из-за ограниченной изоляционной способности воды водяные выключатели применяются только при напряжениях до 60 кВ. По этой же причине изоляционные расстояния в водяных выключателях больше, чем в масляных, что приводит к более сложным конструкциям. В зарубежной практике получили распространение два типа водяных выключателей: с нормальной дугогасительной камерой (наподобие масляного выключателя) и экспансионные выключатели. Отключающая способность водяных выключателей, имеющих некоторое распространение за рубежом (Германии, ГДР, США), не превосходит 1,5 ГВ-А. У нас в стране водяные выключатели применялись очень ограниченно в довоенное время. В настоящее время их применение прекращено.