3 Вимикачі навантаження

Вимикачі навантаження представляють собою прості автогазові вимикачі. Їх використовують в електричних установках невеликої потужності із струмом к.з. до 400…630 А для вмикання і вимикання струму навантаження і не призначені для комутації струмів к.з. Ці функції, в деяких вимикачах навантаження, можуть виконувати запобіжники. Іноді ці вимикачі також називають роз’єднувачами потужності.

Найбільш поширені вимикачі навантаження типу ВН-16 (ВН-17) на напругу 10 кВ. При вимиканні дуга гаситься в дугогасильній камері з газогенеруючою речовиною (оргскло). Ці вимикачі виготовляють на базі роз’єднувача типу РВ-10/400. У них додатково встановлюють дугогасні контакти, дугогасну камеру 5, пружини вимикання 9 і буфер 10. Силові кола від струму к.з. захищаються запобіжниками 3 – вимикачі ВНП-16 та ВНП-17 (рисунок 6.9). Вимикачі навантаження можуть комплектуватися заземлюючими ножами.

Необхідна швидкість розмикання контактів забезпечується двома пружинами відключення 9.

Рисунок 6.9 – Вимикач навантаження ВНП-16 (ВНП-17)

При перегорянні вставки одного запобіжника живлення споживачів, приєднаних за вимикачем навантаження, буде неповнофазним. Цей недолік усунуто у вимикачі ВНП-17 (ВНТ-17), який вимикається спеціальним автоматичним пристроєм після перегорання хоча б одного запобіжника.

Для керування вимикачами навантаження можна використати електромагнітний привід ПЭ-11С, а керування ножами заземлення здійснюють приводом ПР-10.

ВНВ-10/320 – вакуумний вимикач навантаження.

На даний час використовують вимикачі навантаження ВНА-Л-10/630, ВНР-10/400, ВНР-10/630, ВНП-Д-10/630, ВНП-10/400, ВНП-М1-10/630. Більшість із них має вмонтований пружинний привод, що дозволяє їх використовувати для автоматики мереж.

До сучасних вимикачів навантаження також відносяться вимикачі ВНТЭ із елегазовою ізоляцією (рисунок 6.10) на струм 630 та 1000А. Має конструкцію аналогічну до роз’єднувача РТЭ.

Рисунок 6.10 – Трипозиційний вимикач навантаження ВНТЭ із елегазовою ізоляцією

4 Високовольтні вимикачі

В исоковольтні вимикачі – основний комутаційний апарат у високовольтних установках, їх використовують у високовольтних розподільних установках для вмикання і вимикання електричних кіл в усіх режимах (без навантаження, з номінальним струмом і струмом к.з.). Найбільш тяжким режимом роботи високовольтних вимикачів є відключення струмів к.з.

Основні конструктивні елементи високовольтного вимикача: корпус, контактна система із пристроєм гасіння дуги, струмоведучі частини, ізоляційна конструкція та механізм приводу контактів.

В залежності від середовища для гасіння дуги високовольтні вимикачі розділяють на: масляні (багатооб’ємні та малооб’ємні) та безмасляні (повітряні, електромагнітні, елегазові та вакуумні).

Масляні багатооб’ємні вимикачі (бакові).

Контакти масляного вимикача занурені у трансформаторне масло (рисунок 6.11). Останнє під дією високої температури електричної дуги розкладається, виділяючи газ, в якому дуга швидко гасне.

У багатооб’ємних (бакових вимикачах) 6…10 кВ усі три фази розміщені в одному баці (рисунок 6.11, а), а у вимикачах на 35 кВ і вище для кожної фази відведено окремий бак (рисунок 6.11, б). Масло в бакових вимикачах призначене не тільки для гасіння дуги, а й для ізоляції струмопровідних частин. Для секціонування сільських розподільчих мереж виготовлялись бакові масляні вимикачі зовнішнього встановлення типу ВС-10 (U_н = 10кВ). Ввід і вивід здійснюється через фарфорові ізолятори 4 (по 2 на кожну фазу) (рисунок 6.11, а), всередині яких проходять струмопровідні стержні. На кінцях цих стержнів закріплені нерухомі контакти 2, а на траверсі, що переміщується вниз і вгору кривошипно-шатунним механізмом 6 – рухомі 8. Коли траверса перебуває вгорі, рухомі контакти притискуються до нерухомих. При вимиканні кола траверса з рухомими контактами під дією пружини 5 переміщуються швидко вниз, утворюючи по два розриви на кожну фазу. Виникає дуга. Під дією високої температури масло в зоні дуги розкладається і утворюється газовий пузир. Основним його компонентом є водень, який добре гасить дугу.

а б

Рисунок 6.11 – Масляний баковий вимикач: а – схематичне зображення вимикача напругою 10 кВ; б – вимикач напругою 35 кВ С-35-630-10

Бакові вимикачі напругою 35 кВ мають додатково в кожній фазі, вмонтовані послідовно із нерухомими контактами 5, трансформатори струму 9. Контактна система вимикача розташована у рухомій дугогасильній камері 6 із поперечним дуттям.

Основні переваги бакових вимикачів: низька вартість та проста конструкція.

Недоліки: бакові вимикачі пожежо- та вибухонебезпечні, їх необхідно розміщувати в окремих, повністю ізольованих від інших апаратів, камерах з дверима; великий об’єм масла (десятки літрів); значні експлуатаційні витрати; незручні у монтажі; необхідність контролювати рівень та якість масла та ін.

ВС – 10 – 63 - 2,5 ; ВС – 10 – 32 – 0,8;

U_н = 10 кВ; U_н = 10 кВ;

I_н = 63 A; I_н = 32 A;

I_вим = 2,5 кА – струм вимикання; I_в = 0,8 кА.

На сьогодні відомі бакові вимикачі: ВМБ – 10; ВМН – 6; ВМН – 10; ВС – 35; ВМ-35; ВБ-35; МКП-35-1000-25; С-35-3200-50; ВТ-35-800; ВТД-35-800 та ін.

Незважаючи на значні недоліки сьогодні ще можуть використовуватися бакові вимикачі в сільських електричних мережах для відкритих розподільчих установок.

Масляні малооб’ємні вимикачі (горшкові)

Багатооб’ємні масляні вимикачі на сьогодні майже повністю витіснені малооб’ємними (горшковими) вимикачами. В останніх масло є лише середовищем для гасіння дуги. Об’єм масла в них у десятки і навіть сотні разів менший, ніж у бакових (3…7 л). Такі вимикачі можуть витримувавти значний тиск і тому вони менш пожежо- і вибухобезпечні ніж бакові, їх розміщують поряд з іншим устаткуванням, вони мають менші габарити. Гасіння дуги в горшкових вимикачах відбувається в спеціальних дугогасних камерах із діелектричного матеріалу.

В сільських РП експлуатують горшкові вимикачі таких марок:

ВПМ-10-20/1000 (ВМГ – 10); ВМ – 10-630 (ВММ – 10); ВМПЭ – 10 -1600-31,5; ВК-10-1600-31,5 (колонковий); ВКЭ-10-31б5/1600 та ін.

В таких вимикачах кожна фаза вмикається і вимикається окремо. Горшкові баки закріплені на фарфорових ізоляторах, розміщених на рамі. Таким чином усі три полюси вимикача ізольовані один від одного і від землі. Конструкція вимикача ВМП-10 представлена на рисунку 6.12.

Вимикач ВПМ-10 (ВМГ-10) виготовляють на струм 630 і 1000 А. Для керування ним використовують електромагнітний привід постійного струму ПЭ -11 або пружинний привід ПП-67.

ВМП-10 і ВМП-10К, розраховані на струм 400 А і потужність вимикання 200 МВА. ВМ-10 має вмонтований пружинний привід з повним комплектом захисту на оперативному змінному струмі. Розповсюджені на ПС 35/6-10 кВ.

Рухомий і нерухомий контакти

1 – нижня металева частина баку;

2 – розетковий контакт (нерухомий);

3 – дугогасний пристрій;

4 – корпус баку із склопластику;

5 – роликові контакти;

6 – масловіддільник;

7 – кришка;

8 – система важелів;

9 – вал;

10 – направляючі;

11 – рухомі контакти.

Рисунок 6.12 – Розріз полюса вимикача ВМП-10

На напругу 35 кВ малооб’ємні вимикачі виготовляють у фарфоровому корпусі: ВМКЭ-35А-16/1000; ВМУЭ-35Б-25/1000; ВМП-35ТС.

Повітряні вимикачі – ВВН-35Б-40/3150; ВВУ-35А-40/2000, дуга гаситься стисненим повітрям. Використовують на напругу від 35кВ і вище.

Переваги: пожежо- і вибухобезпечні, швидкодіючі.

Недоліки: складна конструкція, необхідна компресорна установка, висока вартість.

Вакуумні вимикачі

Останнім часом поширились вакуумні вимикачі ВВВ – 10/320. Гасіння дуги здійснюється в глибокому вакуумі (приблизно 10^5 - 10^7 Па) спеціальні камери КДВ – 21. Електрична міцність вакууму досить висока, що забезпечує надійне гасіння протягом часу не більше 0,04 с.

Вакуумні вимикачі призначені для дистанційного керування електричними навантаженнями трьохфазних електричних кіл і використовуються в РУ – 10 кВ. Хід контактів ВВВ становить всього 10…15 мм, тому у них малі габарити, але невелика потужність вимикання. На сьогодні ці вимикачі є уже застарілими.

Поширення набули сучасні вакуумні вимикачі ВВ/TEL-10 (рисунок 6.13), які мають малопотужний вбудований електромагнітний привід на кожному полюсі.

Рисунок 6.13 – Полюс вакуумного вимикача серії ВВ/TEL

Вакуумні високовольтні вимикачі в порівняння із багато- та малооб’ємними масляними вимикачами мають ряд суттєвих переваг, які і визначають їх широке застосування на сучасному етапі:

• відключення струму при першому проході його через куль, після розімкнення контактів, відсутність повторного замикання;

• швидке відновлення діелектричної міцності іскрового проміжку після відключення струму при незначному зазорі між контактами (декілька міліметрів);

• горіння електричної дуги в камері вимикача не більше 0,5 періоду;

• невеликі витрати потужності на включення і відключення, а також невеликий час на спрацьовування вимикача;

• повна пожежо- та вибухобезпека на підстанції;

• великий строк служби;

• низькі експлуатаційні витрати на обслуговування і відсутність необхідності в частому обслуговуванні;

• можливість роботи без підігріву при низьких температурах/

На напругу 35 кВ застосовують наступні вакуумні вимикачі: ВБЗП- 35-40,5/1000; ВБЗЕ-35-40,5/1600 (механічний ресурс – 3000 циклів.); ВР-35-40,5/1250; ВР35НС-40,5/1600; (Рівне); ВВН-СЭЩ-35-25/1600; ВВE-СЭЩ-35-20/1600; ВБН-35-25/1600; ВБСК-10-20/630; ВВТЭ-М-10-20/1000 (Росія).

На напругу 10 кВ застосовують наступні вакуумні вимикачі: ВВ/TEL -10-12,5/1000; ВВ/TEL-10-25/1600; ВВ/TEL-20-16/800 (на 20 кВ) (Севастополь); ВВПК-В-10 (Мінськ); ВР1-10-20/1000; ВР2-10-31,5/2000 (Рівне); ВВ/АЭ-10-20/1000; ВВУ-СЭЩЭ-10-20/1600 (Росія).

Електромагнітні вимикачі – гасіння дуги відбувається в спеціальній дугогасильній камері з магнітним дуттям, яке виникає від взаємодії магнітного поля котушки зі струмом дуги. Мають складну конструкцію дугогасильної системи і U_H не перевищує 20 кВ.

Застосовуються вимикачі:ВЭМ-10Э-1000/20; ВЭ-10-1250-20;ВВЭ-10-31,5/3150.

Елегазові вимикачі – для гасіння дуги застосовується спеціальний пристрій, який забезпечує обертання дуги (від взаємодії її струму з магнітним полем постійних магнітів) в елегазі (SF₆ – шестифториста сірка). Елегаз має велику електричну міцність не горить і не підтримує горіння.

ВЭМ-6; ВЭ-6; ВЭС-6 – вимикачі застарілих серій.

I₁=1600; 2000 A; I_відкл = 40 кА;

LF1-10; HD4-12 – сучасні елегазові вимикачі на напругу 10 кВ.

ВГТ-35 – на напругу з5 кВ.

Повітряні, електромагнітні, елегазові вимикачі практично не використовують в сільських електричних мережах.